第十章 算法与程序设计初步
算法与程序设计-教学指南
选修1·算法与程序设计本模块是高中信息技术课程的选修模块，以算法与程序设计、问题解决为主线，通过分析问题，发现问题的本质，选择并设计相应的算法，使用程序设计语言编写程序实现算法，最终实现问题的解决。
通过本模块的学习，使学生进一步体验算法思想，了解算法和程序设计在解决问题过程中的地位和作用，并能从简单问题出发，设计解决问题的算法，最后用一种程序设计语言编写程序实现算法解决问题。
本模块的教学应注意与数学课程中有关内容相衔接，要强调理论与实践相结合，引导学生注意寻找、发现身边的实际问题，进而设计出算法和计算机程序去解决这些问题。
本模块强调通过算法与程序设计解决实际问题的方法，对程序设计语言的选择不作具体规定。
本模块由3个主题组成，结构如下：在整个模块的教学中，问题的解决是按照一定的思维方式、方法和步骤来进行的，这体现出了软件工程的基本思想。
软件工程的内容不属于课程标准规定的学习范围，但软件工程中强调系统的思想和方法，学习算法与程序设计就是要了解并掌握如何使用计算机解决问题，尤其是要理解问题解决过程中采用的思想和方法，这是学习本模块的关键，也是具有普遍迁移价值的内容。
一、计算机解决问题的基本过程1．学习要求2．重难点分析（1）重点分析①利用计算机程序设计解决问题的必要性，建立问题意识。
程序设计是运用计算机解决问题的一种方式，有些问题，如：数值、逻辑等问题适合于通过程序的方式解决。
教学中应注意引导学生从生活与学习实例出发，认识与举证可以通过运用计算机程序设计得到高效解决的问题，让学生深切地感受利用计算机程序设计解决问题的必要性，引发学习本模块的兴趣和动机。
②利用计算机解决问题的过程。
利用计算机解决问题流程如图所示，教学中选择一个学生运用已有知识能够解决的实例，教师通过演示等手段协助学生亲历实例问题的分析、设计算法、把所要解决的问题转化成的程序输入到计算机、经调试后让计算机执行这个程序，最终达到利用计算机解决问题的过程。
大学计算机科学导论：算法与程序设计基础
大学计算机科学导论：算法与程序设计基础1. 概述本文将介绍大学计算机科学导论中的重要内容，主要聚焦于算法与程序设计基础。
我们将探讨什么是算法以及为什么它对计算机科学至关重要，同时还将涵盖程序设计的基础知识和技巧。
2. 算法的概念和意义2.1 什么是算法？算法是一系列解决问题或完成任务的有序步骤。
它们在计算机科学领域起着至关重要的作用，可以用来解决各种实际问题。
我们将详细介绍算法的特征和常见的描述方法。
2.2 算法复杂度分析除了了解如何设计和描述算法，我们还需要了解如何评估它们的效率。
这一部分将介绍如何进行时间复杂度和空间复杂度分析，帮助我们选择最优的算法。
2.3 常见的经典算法在计算机科学中，有许多经典的算法被广泛应用于实际问题中。
我们将介绍一些常见的排序、搜索、图论等经典算法，并为每个算法提供示例代码和解析。
3. 程序设计基础3.1 编程语言学习算法和程序设计基础的关键是掌握一门编程语言。
我们将介绍几种常见的编程语言，如C、Python、Java，并对其特性及适用场景进行比较。
3.2 数据结构数据结构在程序设计中起着核心作用，它们是组织和存储数据的方式。
本节将介绍常见的数据结构，如数组、链表、栈、队列等，并探讨它们的应用场景和操作。
3.3 基本算法思想掌握各种算法思想对于问题求解至关重要。
我们将介绍分治法、贪心法、动态规划等常见的算法思想，并提供相应的例子展示如何应用这些思想解决实际问题。
4. 实践与应用4.1 算法与程序设计项目实战理论知识只有经过实践才能更好地掌握。
我们将鼓励学生参与算法与程序设计相关的项目实战，通过实际编写代码来巩固所学知识，并学习如何协作和解决实际问题。
4.2 实际应用场景本节将介绍算法与程序设计在现实生活中的应用场景，如图像处理、网络安全、人工智能等。
学生将了解到自己学习所掌握的知识在实际领域中的具体应用。
5. 结语大学计算机科学导论中的算法与程序设计基础是计算机科学领域的核心内容之一，掌握这些知识对于日后深入研究和从事相关行业至关重要。
算法与程序设计基础基本内容概述
Visual Basic的启动
在“新建”标签中列出了VB6能够建立的应用程序的类型，用户选择一个应用程序 的类型双击或“打开”，便可创建该类型的应用程序。
如果需要调用原来已有的应用程序，单击“现存”标签，这时屏幕上出现一个“打 开文件”对话框的样式，用户可以根据应用程序所在的目录找到该文件，然后打开 它。
菜单栏
上下文菜单
❖ 上下文菜单也叫“快捷菜单”，没有显式地 出现在集成开发环境中。在对象上单击鼠标 右键即可打开上下文菜单，它包含一些常用 的菜单命令。在上下文菜单中列出的操作选 项清单取决于单击鼠标右键所在的环境。
工具栏
❖ 以图标按钮的形式提供了常用的菜单命令。 ❖ 要显示或隐藏工具栏，可选择“视图”菜单
❖ 机器语言 ❖ 汇编语言 ❖ 高级语言
❖ Visual Basic是可视化编程语言。可视化编程 就是指提供了一个可视化的程序设计环境，构 成一个标准的windows程序界面的元素都在其 中。
❖ Visual Basic是一种基于对象的程序设计语言。
❖ 采用事件驱动的编程方式 一个Visual Basic程序由多个对象以及响应各
算法与程序设计基础
基本内容概述
一、算法与算法的表示
❖ 1.使用计算机解决问题的一般过程
(1)分析问题确定要用计算机来“做什么”， 即确定解题的任务。
(2)寻求解决问题的途径和方法。 (3)用计算机进行处理。
❖ 2.算法的特征
(1)有穷性。一个算法必须保证它的执行步骤是 有限的，即它是能终止的。
(2)确定性。算法中的每个步骤必须有确切的含 义。
算法与程序设计基础
算法与程序设计基础算法和程序设计是计算机科学中至关重要的两个概念。
算法是解决问题的具体步骤和方法的描述，而程序设计则是将算法具体实现为计算机可执行的代码。
本文将介绍算法和程序设计的基础知识，并探讨它们在计算机科学领域的重要性和应用。
一、算法的概念与特点算法是解决问题的方法和步骤的描述，它可以用自然语言、流程图或伪代码来表示。
一个好的算法应具备以下特点：1. 清晰和准确：算法应该能够清晰地描述问题的解决步骤，每个步骤都应该准确无误。
2. 有穷性：算法应该在有限步骤内结束。
如果算法一直运行下去而无法结束，那么它就是一个无穷算法，往往是不可接受的。
3. 确定性：算法的每个步骤都应该明确指定，不产生二义性。
4. 可行性：算法中的每个操作都应该是可行的，即可以通过计算机的基本操作完成。
二、常见的算法设计方法1. 递归算法：递归是一种使用函数自身来解决问题的方法。
递归算法通常用于解决可以分解成较小子问题的问题，它具有简洁、优雅的特点。
2. 贪心算法：贪心算法是一种通过每一步的最优选择来达到整体最优解的方法。
贪心算法在某些情况下能够有效地解决问题，但它不保证能够得到全局最优解。
3. 动态规划算法：动态规划算法通常用于求解具有重叠子问题和最优子结构性质的问题。
它通过将问题分解成多个子问题，并保存子问题的解以避免重复计算。
4. 回溯算法：回溯算法通常用于在一个问题的所有解空间中搜索特定的解。
它通过不断试探和回退来寻找问题的解。
三、程序设计基础程序设计是将算法具体实现为计算机可执行的代码。
程序设计语言是指定计算机操作的一组规则和结构。
1. 编程范式：编程范式是一种编程风格和方法的组合。
常见的编程范式包括面向过程编程、面向对象编程和函数式编程等。
2. 数据结构：数据结构是组织和存储数据的方式。
常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、树和图等。
3. 程序控制结构：程序控制结构是指控制程序执行流程的结构。
常见的程序控制结构包括顺序结构、选择结构和循环结构等。
算法与程序设计基础
算法与程序设计基础什么是算法？在计算机科学中，算法指的是一系列解决问题的步骤和规则，用于获取一个或多个输入，经过计算和处理后得到一个输出。
算法通常用于解决各种问题，排序、搜索、图像处理等。
算法设计的基本原则在设计算法时，需要考虑以下几个基本原则：1. 正确性算法必须能够产生正确的结果，即在所有可能的输入情况下都能得到正确的输出。
2. 可读性算法的代码应该易于阅读和理解，这样其他人可以更容易地理解和维护。
3. 高效性算法应该能够在合理的时间内完成计算任务，使用较少的计算资源。
4. 可扩展性算法应该能够适应不同规模的问题，并且在规模增加时不会导致性能下降。
5. 适应性算法应该能够适应不同的数据情况，包括不同的数据类型和数据规模。
常见的算法分类1. 排序算法排序算法用于将一组数据按照特定的顺序排列，常见的排序算法有冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序等。
2. 搜索算法搜索算法用于在一组数据中查找特定的元素或值，常见的搜索算法有线性搜索、二分搜索、哈希表等。
3. 图算法图算法用于处理图数据结构，包括图的搜索、最短路径、最小树等。
4. 动态规划算法动态规划算法用于解决具有重叠子问题和最优子结构性质的问题，常见的应用有背包问题、最长公共子序列等。
5. 贪心算法贪心算法通过选择当前最优策略来构建最终的解决方案，常见的应用有霍夫曼编码、最小树等。
程序设计基础1. 数据类型程序设计中的数据类型指的是一组值的集合和一组对这些值的操作。
常见的数据类型包括整数、浮点数、字符串、数组、结构体、指针等。
2. 控制结构程序设计中的控制结构用于控制程序的执行流程，主要有顺序结构、分支结构和循环结构。
3. 函数和模块函数用于封装一段独立的代码，并可以重复使用。
模块是一组相关功能的集合，可以以库的形式供其他程序使用。
4. 输入和输出程序设计中的输入和输出指的是程序与外部环境的交互方式，包括从键盘读取输入、向屏幕输出结果等。
算法和程序设计基础是计算机科学中最基本和重要的概念之一。
算法与程序设计全_教案
算法与程序设计全_教案一、教学目标本教学案的教学目标是引导学生了解算法和程序设计的基本概念，掌握常见的算法设计方法和程序设计技巧，培养学生的逻辑思维和解决问题的能力。
二、教学内容1.算法和程序设计的概念-什么是算法？-什么是程序设计？2.算法的设计方法-顺序结构-选择结构-循环结构3.常见的算法设计方法-分治法-动态规划-贪心算法4.程序设计的基本要素-变量-数据类型-运算符-控制结构-函数5.程序设计的技巧-模块化设计-编程风格-调试技巧-优化技巧三、教学过程1.导入通过提问引导学生思考：什么是算法？什么是程序设计？为什么学习算法和程序设计很重要？2.知识讲解介绍算法和程序设计的概念，并讲解常见的算法设计方法和程序设计技巧。
3.例题演示通过一些例题演示，展示算法和程序设计的应用。
4.练习与讨论让学生自己动手编写程序解决一些简单的问题，并进行讨论、比较各种算法和程序设计的优缺点。
5.小结与总结对本节课的知识进行小结和总结，并提醒学生继续努力提升自己的编程能力。
四、教学手段1.讲授法：通过讲解、示范和讨论来传授知识。
2.提问法：通过提问引导学生思考和参与讨论。
3.实践法：通过让学生编写程序解决问题来实践所学知识。
4.合作学习法：通过小组合作编程来培养学生的合作精神和团队意识。
五、教学评估通过学生的课堂表现、作业完成情况、小组合作情况等来评估学生的学习情况。
同时，也可以通过给学生布置一些编程任务，来考核学生的编程能力。
六、教学资源1.教材：选择一本合适的算法和程序设计教材作为参考。
2.电脑和编程软件：为学生提供电脑和编程软件进行实践。
七、教学延伸1.引导学生深入学习：鼓励学生通过自主学习和参与编程竞赛等活动来提高自己的算法和程序设计能力。
2.实践应用：引导学生将所学的算法和程序设计应用于解决实际问题，培养学生的创造力和解决问题的能力。
3.学科交叉：鼓励学生将算法和程序设计与其他学科（如数学、物理等）结合起来，探索更广阔的学习领域。
算法与程序设计基础
算法与程序设计基础算法与程序设计基础算法的定义与特性算法是指解决特定问题的一系列有序步骤的描述。
一个算法应该具备以下几个特性：1. 确定性：算法中的每一步都应该是明确的，不会存在二义性。
这保证了算法的执行结果是可预测的。
2. 有穷性：算法必须在有限的步骤内结束，不能出现无限循环的情况，否则无法获得结果。
3. 输入：算法接受一些输入，这些输入是问题相关的数据。
4. 输出：算法应该产生一个明确的输出，与输入相关。
程序设计基础程序设计是指根据特定问题的需求，使用算法设计一个解决方案的过程。
编程语言的选择在程序设计中，必须选择一门适合的编程语言。
常用的编程语言有C、C++、Java、等。
每种编程语言都有其优势和特点，可以根据实际需求选择合适的语言。
基本数据类型与变量在程序设计中，需要使用数据来存储和处理信息。
不同编程语言支持不同的基本数据类型，如整数、浮点数、布尔值等。
变量是存储数据的一种方式，可以根据需要进行定义和赋值。
控制结构控制结构用于控制程序的执行流程，包括顺序结构、条件结构和循环结构。
1. 顺序结构：程序按照代码的顺序逐行执行。
2. 条件结构：根据条件的真假来执行不同的代码块。
3. 循环结构：根据循环条件来重复执行一段代码。
函数和模块化设计函数是一个独立的代码块，用于完成特定功能。
使用函数可以提高代码的可读性和重用性。
模块化设计是将程序分成多个功能模块，每个模块负责完成一个特定的功能。
数据结构与算法数据结构用于存储和组织数据，常见的数据结构有数组、链表、栈、队列、树、图等。
算法是对特定问题的解决步骤的描述。
选择合适的数据结构和算法非常重要，可以提高程序的效率和性能。
算法和程序设计是计算机科学的基础。
了解算法和程序设计的基本概念和原理，对于提高解决问题的能力和编程技巧都有很大帮助。
在实际应用中，应根据实际需求选择合适的算法和编程语言，以达到最佳的效果。
《算法与程序设计之》课件
调试技巧
使用调试工具、设置断点、单 步执行等技巧来定位和解决错
误。
程序设计的最佳实践
代码规范
遵循统一的代码规范，提高代 码可读性和可维护性。
模块化设计
将程序划分为独立的模块，降 低代码耦合度，提高可扩展性 。
异常处理
合理处理异常情况，避免程序 崩溃或产生不可预期的结果。
注释与文档
为代码添加注释和文档，方便 他人理解代码和维护。
THANKS
感谢观看
快速排序
也是一种使用分治法的排序算法。通 过选择一个基准元素，并将数组分为 两部分，一部分小于基准元素，另一 部分大于基准元素，然后对这两部分 递归地进行快速排序。
CHAPTER
05
程序设计实践
程序设计的实际应用
数据分析
利用程序设计对大量数 据进行处理、分析和可 视化，为决策提供支持
。
网站开发
网站的前端和后端功能 实现，包括用户界面设
《算法与程序设计之》 ppt课件
CONTENTS
目录
• 算法基础 • 程序设计基础 • 数据结构 • 算法实现 • 程序设计实践
CHAPTER
01
算法基础
算法的定义与特性
总结词：描述算法的基本概念和特性 详细描述
算法是一组明确的、可重复的指令集合，用于解决特定问题或完成特定任务。
算法的定义与特性
哈希查找
通过哈希函数将关键字直接转换成要 访问的地址进行查找的方法。
分治算法的实现
归并排序
采用分治法的典型应用，将大问题分 解为小问题，然后递归解决这些小问 题，最后将小问题的解决方案合并以 解决原始的大问题。
二分搜索
也称折半搜索，是一种在有序数组中 查找某一特定元素的搜索算法。搜索 过程从数组的中间元素开始，如果中 间元素正好是目标值，则搜索过程结 束；如果目标值大于或小于中间元素 ，则在数组大于或小于中间元素的那 一半中查找，而且同样从中间元素开 始比较。如果在某一步骤数组为空， 则代表找不到目标值。
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程图、伪代码和计算机语言等。
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10.3.5 算法的分类
1.数值计算算法 这种算法的主要目的是用于科学计算，其特点是 输入、输出相对较简单，运算相对较复杂。比如 求高次方程的近似根、函数的定积分等。
2.非数值计算算法 这种算法的主要目的是对数据进行管理，其特点 跟数值计算算法刚好相反，输入、输出相对较复 杂，算术运算相对较简单，而逻辑运算较复杂。 比如对数据的排序、查找等算法。
4
10.1 引言
实例演示
5
实例演示(续)
实例演示(续)
10.2 程序设计语言和程序设计
10.2.1 程序的概念 10.2.2 程序设计语言的概念
10.2.3 程序设计
8
10.2.1 程序的概念
程序主要是用于描述完成某项功能所涉及的对象和动 作规则。是根据功能和性能要求，用程序设计语言描述的 、适合计算机处理的指令序列。 一个程序应包括以下两方面内容： • 数据的描述。 • 操作基本语句和控
制结构等基本内容的介绍和使用。
3
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7
引言 程序设计语言和程序设计 算法与算法设计的基本方法 面向对象程序设计中的基本概念 Visual Basic程序设计的基本步骤 窗体和基本常用控件 Visual Basic编程基础
19
10.3.6 几种常用的算法设计的基本方法
迭代结构
递归结构
排序算法
查找算法
20
10.4 面向对象程序设计中的基本概念
10.4.1 程序设计的方法
VB面向对象程序设计方法与传统程序设计的主要区别： 事件驱动的编程机制 交互式的开发模式
10.4.2 对象和类的概念
1.对象（Object）
对象是现实世界中实体集合的抽象。
VB中对象指的是窗体和控件两类，而常用的控件主要是工具 箱中的20个标准控件。 2.类（Class） 类是具有相同属性的对象集合，是建立一个对象的模型，根 据同一个模型可以建立相同的对象。
10.4.3 对象的属性、方法和事件
1.属性（Property） 属性是指用于描述对象的名称、外观、位置、字体、行为等 特性的一些指标。 对象与属性之间的关系用以下语法表示： 对象名.属性=属性值 例:Form1.Caption=“运动的星球” ‘设置窗体Form1 的标题为运动的星球 Command1.Caption=“开始运动” ‘设置命令按钮 Command1的标题为开始运动
2．程序设计方法
程序设计的方法主要有两种：结构化程序设计和面向对象程序
设计。 （1）结构化程序设计 结构化方法是最早最传统的软件开发方法，也是迄今为止信 息系统中应用最普遍、最成熟的一种，它引入了工程思想和结
构化思想，使大型软件的开发和编程都得到了极大的改善。结
构化方法的基本思想可概括为：自顶向下、逐步求精、模块化 技术。
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10.3.1 算法的概念
所谓算法就是指计算机为解决一个问题而采取 的方法和步骤，或者说是解题步骤的描述。
10.3.2 算法的特征
有穷性 确定性 有效性 输入 输出
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10.3.3 算法的控制结构
顺序结构 分支结构 循环结构
10.3.4 算法的表示形式
常用的有自然语言、传统流程图、N-S流
2.方法（Methods） 方法是用来控制对象的功能及操作的内部程序。 对象与方法的使用格式为： 对象名.方法[参数] 例如：Form1.Hide ‘隐藏窗体Form1 Form1.Show ‘显示窗体Form1 Picture1.Move 100,100 ‘将图片框Picture1对象移到 坐标（100，100）的位置
强调最终建立的系统能映射的问题域。使得系统
中的对象，以及对象之间的关系能够如实地反映
问题域中固有的事物及其关系。
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10.3 算法与算法设计的基本方法
10.3.1 算法的概念 10.3.2 算法的特征 10.3.3 算法的控制结构 10.3.4 算法的表示形式 10.3.5 算法的分类 10.3.6 几种常用的算法设计的基本方法
大学计算机基础教程
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第10章 算法与程序设计初步
2
本章提要：
本章通过一个实例的引入来介绍有关程序设计
的一些基本概念，比如程序、程序设计语言、算法
等概念，并通过实例的实现对用 Visual Basic 6.0
编程过程做详细的介绍，其中包括对象、类的概念，
Visual Basic 6.0窗体和常用控件的用法，VB编程
可以这样认为：程序=数据结构+算法
10.2.2 程序设计语言的概念
计算机程序设计语言是计算机可以识别的语言，用于 描述解决问题的方法，供计算机阅读和执行，是开发人员 与计算机间的交流工具。程序设计语言是人们根据计算机 的特点以及描述问题的需要设计出来的。 根据程序设计语言与计算机硬件的联系程度，我们 可以把它分为三类：机器语言、汇编语言和高级语言。 其中机器语言和汇编语言属于低级语言，高级语言又分为 面向过程的程序设计语言和面向对象的程序设计语言。
1．机器语言
机器指令 10110000 00001010 00000100 00001011 指令功能 把10送到累加器AL中 把累加器AL中的内容与另一个数11相加，结果存在累加器AL中
11110100
停止操作
2．汇编语言
汇编语言指令
Mov AL,10
Add AL,11 hlt
指令功能
把10送到累加器AL中
自顶向下逐层分解，是指在程序设计时，先 考虑问题大的方面，在确定了主要方向后，再由 表及里深入到问题具体的细节，由易到难，逐层 解决问题。
结构化方法强调功能抽象和模块化。
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（2）面向对象程序设计 面向对象方法的本质是主张从客观世界固有
的事物出发来构造系统，提倡用人类在现实生活
中常用的思维方法来认识和理解、描述客观事物，
把累加器AL中的内容与另一个数11相加，结果存在累加器AL中 停止操作
3．高级语言 如C、C++、Visual Basic、Delphi、Pascal等。
10.2.3 程序设计
计算机程序是一组指示计算机每一步动作的指令，用某 种程序设计语言编写，运行于某种目标体系结构上。 1．程序设计的基本步骤 – 分析问题 – 设计数学模型 – 算法设计 – 程序编写、编译和连接 – 运行和测试