算法与程序设计基础-1
计算机算法与程序设计PPT课件
适用于有负权边的有向图，通过对所有边进行松弛操作，逐步更新 起点到其它顶点的距离。
最小生成树问题求解方法
Prim算法
适用于无向连通图，通过贪心策略每次选择连接已选顶点和未选顶点中权值最小 的边，逐步构建最小生成树。
Kruskal算法
适用于无向连通图，通过并查集数据结构维护图的连通性，每次选择权值最小的 边加入最小生成树，并保证不形成环。
栈
后进先出（LIFO）的数据结构，支 持压栈和弹栈操作
03
02
链表
非连续内存空间，通过指针连接元 素，插入和删除操作较为方便
队列
先进先出（FIFO）的数据结构，支 持入队和出队操作
04
树和图数据结构简介
树
具有层次结构的数据结构，包括二叉树、红黑树等，用于表示具有父子关系的 数据
图
由节点和边组成的数据结构，用于表示复杂的关系网络，如社交网络、交通网 络等
评估算法执行过程中所需额外空间的数量级，也常 用大O表示法。
评估方法
最坏情况分析、平均情况分析、最好情况分 析等。
02
程序设计基础
编程语言选择与特点
1 2
高级语言与低级语言
解释型与编译型语言的区别，如Python、Java 与C、C等。
面向对象与面向过程
如Java、C与C语言的编程范式对比。
3
动态类型与静态类型
计算机算法与程序设 计PPT课件
目录
• 计算机算法概述 • 程序设计基础 • 基本数据结构及其应用 • 排序与查找算法研究 • 图论相关算法探讨 • 动态规划思想在程序设计中的应用 • 计算机算法与程序设计实践案例分析
01
计算机算法概述
算法与程序设计知识点
算法与程序设计知识点算法和程序设计是计算机科学中非常重要的概念和技术。
本文将介绍一些与算法和程序设计相关的知识点。
一、算法基础1. 什么是算法？算法是一系列解决问题的步骤和指令。
它描述了如何从输入数据中得出正确的输出结果。
2. 算法的特性良好的算法应具备以下特性：- 正确性：算法应能够产生正确的输出结果。
- 可读性：算法应易于理解和阅读。
- 高效性：算法应在合理时间内运行，并占用较少的计算资源。
3. 算法的复杂度算法的复杂度包括时间复杂度和空间复杂度。
时间复杂度描述了算法运行所需要的时间量，而空间复杂度则描述了算法所需的额外空间量。
二、数据结构1. 数组数组是一种线性数据结构，它由连续的内存空间组成，并存储相同类型的数据。
数组的访问、插入和删除操作能在O(1)时间内完成。
2. 链表链表是一种基础的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点存储数据和指向下一个节点的引用。
链表的插入和删除操作能在O(1)时间内完成，但访问某个特定节点需要O(n)时间。
3. 栈栈是一种具有后进先出（LIFO）特性的数据结构。
栈的插入和删除操作都在栈顶进行，时间复杂度为O(1)。
4. 队列队列是一种具有先进先出（FIFO）特性的数据结构。
队列的插入操作在队尾进行，删除操作在队首进行，时间复杂度为O(1)。
三、常用算法1. 排序算法常见的排序算法包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序和归并排序等。
这些排序算法在不同的数据规模下具有不同的时间复杂度。
2. 查找算法查找算法用于在给定的数据集合中寻找特定元素。
常见的查找算法有线性查找和二分查找，其中二分查找的时间复杂度为O(log n)。
3. 图算法图是一种非常重要的数据结构，图算法用于解决与图相关的问题，如最短路径问题、最小生成树问题和拓扑排序等。
四、编程语言1. C语言C语言是一种广泛使用的编程语言，它具有高效性和灵活性，尤其适合系统级编程。
2. Java语言Java语言是一种面向对象的编程语言，它具有跨平台性、安全性和可靠性，被广泛应用于企业级开发和移动开发。
高中信息技术《算法与程序设计》优质教案、教学设计
《算法与程序设计》
1.2 算法描述与设计
教学设计
单位：授课人：
《算法描述与设计》教学设计
为了更形象、直观地表示算法，我们引入了流程图
，学生学习流也叫程序框图。
下面，同学们学习“韩信点兵”问题的
流程图表示。
开始
1n
n 被3 、5 、7 整Y
除后余数为
2 、
3 、2
N
n+1n
输出n 的值
结束
流程图描述算法常用的框图主要有以下几个：
在流程图的基础上，专业软件开发人员一般采用伪代码来描述算法。
伪代码是一种介于自然语言和计算机语言之间的一种算法描述，不是真正的程序语言代码，所以没有严格的语法限制，书写格式也比较自由，只要把意思表达清楚就可以了。
例如，判断闰年伪代码算法描述如下：
输入年份y
IF y 能被4 整除THEN
IF y 能被100 整除THEN
IF y 能被400 整除
输出“是闰年”
附：《算法描述与设计》流程图作品评价量表
《算法描述与设计》流程图作品评价量表
说明：1、作品评价等级分为A、B、C、D 四个等级。
2、在对应的作品等级下画“√”。
《算法基础与程序设计》大单元主题项目教学设计粤教版高中信息技术必修一数据与计算
4.培养学生的计算思维和问题解决能力。
-重难点：运用计算思维分析问题，设计合理的算法解决方案。
（二）教学设想
为了帮助学生克服教学重难点，提高学习效果，我设想以下教学策略和方法：
1.情境导入：以现实生活中的问题为背景，创设有趣的教学情境，激发学生的兴趣和探究欲望。
1.练习内容：设计具有针对性的编程练习题，涵盖本节课所学的知识点，让学生在实际操作中巩固所学。
2.练习形式：个人独立完成，教师巡回指导，针对学生遇到的问题进行解答和指导。
3.练习目的：提高学生的动手能力，培养他们独立解决问题的能力。
（五）总结归纳
1.教师引导学生回顾本节课所学的知识点，总结算法与程序设计的基本方法和技巧。
1.对算法概念的理解不够深入，需要通过具体实例和实际操作来加深理解。
2.程序设计能力参差不齐，部分学生对编程语言和编程环境较为陌生，需要加强实践操作和指导。
3.在逻辑思维和问题解决方面，学生之间存在差异，有的学生可能难以将实际问题抽象为算法模型。
4.学习兴趣和动力方面，学生对新鲜事物充满好奇，但部分学生对编程学习可能存在恐惧心理，需要激发兴趣和自信心。
2.小组讨论题：以小组为单位，讨论以下问题：
-结合生活中的实例，思考算法和程序设计在解决实际问题中的应用。
-分析并讨论编程过程中可能遇到的常见问题及解决方法。
-总结编程规范和技巧，提高代码质量。
通过小组讨论，培养学生的团队协作能力和沟通能力。
3.算法分析题：分析以下算法，并回答相关问题：
-冒泡排序算法的原理和步骤是什么？
1.编程练习题：根据课堂所学，完成以下编程任务：
-设计一个程序，实现用户输入一个数字，输出该数字的阶乘。
高中信息技术选修1教案-1
算法描述之流程图学科整合策略：本节采用的案例与数学学科整合，有助于学生知识的迁移；支架策略：借助FLASH动画降低了使用流程图描述算法的操作难度；学习平台提供了明确清晰的学习活动指引，同时提供了“Raptor”工具基本操作的微课，让学生的整个学习过程环环相扣，层层递进。
深度学习路线策略：根据学生的背景知识，通过提问来激活学生先期知识，采用多种教学策略，促进学生获取新知识，通过体验、尝试、挑战，将获取到的新知识与已有知识联结在一起，形成知识树。
七、资源和环境1、资源资源类型资源内容简要描述资源来源学习平台在ITTOOLS平台上创建课程微课Raptor的基本操作教师制作动画通过拖放完成相关算法的流程图描述教师制作软件工具Raptor 互联网上下载2、教学环境多媒体网络课室八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入情景问题：某商家为了能在双十一提高销量，思考激趣，明确主题设置了以下优惠方案：提前付预付定金10元，抵30元，双11当天付清尾款；双11当天付款满200减20（系统自动满减）。
你打算在该商家购买一原价格为220元的商品，请问你最终花了多少钱购买了这个商品？自然语言描述算法的优点：采用人们日常所用的语言，人们比较容易接受。
不足：文字过长，走向不清晰，容易出现理解上的歧义性。
明确主题：算法描述之流程图新课讲授一、流程图的描述1．流程图及其图形说明2．流程图的优点优点：流程图描述清晰简洁，走向分明听课突出重点体验活动一：描述用流程图描述数学问题的算法问题：给出3个任意的正实数，判断以这3个正实数为三条边边长的三角形是否存在，并说出判定结果。
（在学习平台上借助动画完成）经历用流程图描述简单算法的过程，感受流程图描述的优点突出重点八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课二、流程图的阅读以求解数学问题：1+2+3+4+5=？的算法流程图学习突出重点突破难点讲授为例，结合计算机的工作原理进行讲解尝试活动二：阅读阅读数学问题：6！的算法流程图（借助学习平台的在线调查功能来完成）完成活动二突出重点突破难点八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图体验活动三：验证借助Raptor工具验证活动二的结果完成活动三突出重点突破难点提供微课、文字指引及半成品流程图小结梳理知识建构知识树*挑战活动四：挑战2013年全国高考数学题加强算法的学习，有助于培养计算思维，提高解决问题的效率，也是学习用计算机程序解决问题的关键。
高中信息技术算法与程序设计第一课_2022年学习资料
算法分析：-以“韩信点兵问题”-为例：-Sepl:将N初始值赋为1-Sep2:如果N被3、三，7整除后的余 分别为2,32，则输出N的-值，转Sep叫-Step3:将N的值加1，转Siep2-Step4:结束程序
自然语言的优点：通俗易懂。-缺点：容易产生歧义。
例如：-“这个人连老张也不认识”。-意思之一：这个人不认识老张。-意思之二：老张不认识这个人。
算法与程序设计高中信息技术算法与程序设计第一课ppt
个人计算机的另一个称呼是什么？-电脑-为什么称计算机是电脑？-计算机能模拟人的大脑的活动
算法与程序设计-揭开计算机解决问题的-算法初步-神秘面纱-必程序设计基础-算法与程序框图-必可视化编程-算 与程序实现-基本算法-必面向对象程序设计-算法案例-必程序设计实践
算法的描述-冬自然语言-冬流程图-必伪代码
1、用自然语言来描述-什么是自然语言。-人们日常生活中使用的语言
算法描述：-以“韩信点兵问题-为例：“今有物，不知其数，三三数之，剩-二，五五数之，剩三，七七数之，剩二， -物几何？”答曰：“二十三。-算法分析：从1开始，取出一个自然数判断它被3,5、7整除后的余数-是为232 如果是，这个数即是所求的数，求解鞋束。，用下-一个数再试，直到找到这个数为止
计算机只懂得根据人的命令来执行相关的程序，而我们要编写程序，-首先要分析问题：-对问题进行详细地分析，通过 析，弄清楚已知条件下的初始状态及-要达到的目标，找出求解问题的方法和过程，并抽取出一个数学模型，形-成算法 -然后要设计算法-将这个数学模型连同它要处理的数据用计算机能识别的方式描述出来-使之成为计算机能处理的对象 最后，编写程序：-用程序设计语言设计出具体的问题求解过程，形成计算机程序-这样，计算机就会按照我们给定的指 一条一条地-进行处理了。
浙教版信息技术选修1算法与程序设计课件(共26张ppt)
N
流程图表示
用流程图表示算法
流程框图形符号功能
WORD绘制流程图工具
用程序设计语言VB表示算法
Private Sub Command1_Click()
Dim a As Long, b As Long, n As Long
n = Val(Text1.Text)
‘输入整数N
b = Int(Sqr(n)) + 1
《算法与程序设计》教学体会
方案一：基本按教材顺序进行教学，将第二章中 的排序和查找调整至第五章一起学习；
方案二：先第一章，再第三、四章内容，最后将 第二章与第五章内容结合在一起学习；
方案三：先第一章，第三章内容，再第五章内容， 将第二章、第四章内容结合在一起学习；
《算法与程序设计》教学体会
二、教学设计建议 1.强调“理解”算法，而非“设计”算法：
自然语言、流程图、高级语言等； • 算法的三种基本结构
顺序、选择和循环；
N
算法的表示方法
例:判断一个整数N是否为素数?
算法分析:对从2～ 之间的整数逐一进行判断，判 断是否为整数Ｎ的因子。如果一个也不存在，则 整数Ｎ就是素数，否则就是合数。因为根据合数 的条件可以知道，整数Ｎ可以分解因子A×B，则 Ａ，Ｂ中必有一个满足条件小于等于 。
学生技能的二大现状 简单操作型：属普及型，人数多，入门易； 编程型：属提高型，人数少，掌握难；
“理解”（或讲解）算法时要考虑的几个主要问题：
1）要让学生明白“本算法是怎样的一回事情” ①考虑学生的可接受性 ②原则：通俗易懂，由浅入深，由简到繁，由具体到一般
2）要能从逻辑上帮助学生分析推断出本算法的正确性。 3）要让多数学生能乐意、轻松地接受你的这种“理解”方式。
《算法与程序设计》课件
栈与队列
总结词：空间需求
详细描述：栈空间需求较小，只需存储当前 元素。队列空间需求较大，需存储所有元素
。
二叉树与图论算法
总结词：层级结构
详细描述：二叉树是一种层级结构， 每个节点最多有两个子节点（左子节 点和右子节点）。图论算法涉及图的 结构和性质，节点和边是基本元素。
二叉树与图论算法
总结词：遍历方式
总结词：空间效率
详细描述：数组连续存储，空间利用率较高。链表节点可能存在大量空闲空间，空间利用率较低。
栈与队列
总结词：先进后
总结词：先进后
栈与队列
总结词：应用场景
VS
详细描述：栈常用于实现函数调用、 深度优先搜索等操作。队列常用于实 现任务调度、缓冲区处理等操作。
栈与队列
总结词：性能特点
详细描述：栈操作速度快，时间复杂度为O(1)。队列操作速度慢，因为需要移动 大量元素，时间复杂度为O(n)。
总结词
复杂度分析
详细描述
二叉树和图论算法的时间复杂度和空间复杂度分析取决于具体算法和应用场景。在某些情况下，二叉树和图论 算法的时间复杂度和空间复杂度可能较高。
04
算法设计与优化
分治策略
01
分治策略
将一个复杂的问题分解为两个或更多的相同或相似的子问题，直到最后
子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并。
02
合并排序
采用分治策略的经典算法，将数组分为两半，分别对两半进行排序，最
后合并两个有序的半部分。
03
快速排序
利用分治策略的排序算法，选择一个基准元素，重新排列数组，使得基
准元素左侧都比它小，右侧都比它大，然后递归地对左右两侧进行快速
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用自然语言描述 ••
开始
:x=0 n=6
是
x > n?
否
计算y值
输出
请思考算法正确性? x=x+1
C3结束二）
A
用Python语言描述丄
n=6 设置循环控制变量终值
for x in range(0f nf 1): 循环语句 y=x*x-2*x+3 print
"x="f x, "y="f y
循环体
'貝
题目:求N个数中的最大值
算法分析:假定有如下一串数字
11. 55. 99. 44. 77. 22. 66. 33. 88. 0
要求找出其中的最大数，并放到big中。
案例■■求N个数中的最大值
输入： N个数，假定N = 10
一重循环：比较N-1次，big=a(0), i=1
数学公式：bbigig<<a(ai()i:):big=a(i)
可读性一 健壮性
•一个算法可供人们阅读的容易程度，包 括 算法的书写、命名等应便于阅读和交流。
•一个算法对不合理数据输入的反应 能 力和处理能力
用自然语言表示 ■用流程图表示
用N-S流程图表示 ■用伪代码表示 ■用计算 机程序表示
自然语言表示
算法描述_ .
•类似于生活中的流水账，一步一步的顺序描述。
#include <stdio.h> main() ( int i, sum;
sum=0; for(i=0; i< = 10; i++) sun
= sum+i; printf("sum=%d", sum);
示例
\__________________丿
题目:
给定X的任一个值(0~5)
求函数f(x)=xA2-2*x+3的值。
i = i+语言 '-F —
1=1
丄高级语言程序的构成与执行
畫
认识程序
基本概念
程序（program ）:是指软件开发人员 根
据用户需求开发的、用计算机语言 （程序设 计语言）编写的、按一定的操 作歩骤完成指 定任务的一系列命令的集 合（指令、语句）。
import math a=4.5
其它：计算实发工资（基本工资+附加工资■扣除工资）
含义:按数据队列的某个关键字，从新排列其队列称为排 序
（升序/降序）。
4
实现排序的方法： 比较交换法 选择法 冒泡法（气泡上浮法）
定义：查找是指在大量的信息中寻找一个特定的信息元素 是计算机应用中的常用基本运算。
♦ 实现查找的方法： 顺序查找 二分查找（折半查找） 哈希表查找
+一种流程图形式，在这种流程图中完全去掉了流程 线，全部算法写在一个矩形框内。
顺序结构k.选择结构
循环结构
While P1 A
A Until P2
Sum = 0 n=1 if n<10
then sum=sum + n
n=n+1 else
print sum end
♦伪代码是一种在程序设计
过程中，表达想法的非正式 的符号系统。
分析:X取值在0~5区间
则：求函数f(0) ~ f(5)的值(共6个值)。
当x=0, y0=02-2*0+3 当x=1 , y1 = 12-2*1 + 3 当x=2 , y2=22-2*2+3 当x=3 , y3 = 32-2*3 + 3 当x=4, y4=42-2*4+3 当x=5 , y5 = 52-2*5 +
输出
最大值big
变量
存放10个数
big :存放最大值
i:元素控制变量.N :循环控制变量
开始
求N个数中的最大值
输入n个数：a(0). a(l). ・・■・・
假定a(0)最大：big=a(O). i=l
Y
比较：big
保存最大值: big = a(i)
匕较结束：i > n ? Y
输出最大数：big
结束二）
例如:
+每天从早晨到晚上的生活安排
♦做每到菜的实施过程
+个人学习规划
,______
用流程图表示
♦流程图是基于ANSI （美
国国家标准化学会）规定
的流程图符号，通过箭头 相巨连接的几何图形的表 达方式。
算法描述
打印 结束
表示算法的起止 算法要执行的处理过程 输入/输出
条件判断 算法执行的方向（连接线） 连接符（多页表示流程图）
print "求解完成!"
爪 Python 2.7.6 Shell
File Edit Shell Debug Opti
常规的数值计算算法：求最大/最小值、三角形面积、正弦/余弦. 迭代算法.递归算法,穷举算法,回溯算法…… 非数值算法：图书检
索.按图书或人名排序……
典型算法案例：又诺塔■百钱买白鸡,八皇后■兔子繁殖
空间复杂 可读性 健壮性
•算法设计应当满足具体问题的 需求，是评价一个算法优劣的 最重要的标准。
•执行算法在计算机上所花费的时间
算法评价
何谓算法
正确性
•算法需要消耗的内存空间，主要包 括
算法程序所占用的空间、输入的初 始
时间复杂度（运行 数据所占用的存储空间以及算法执 行
空间复杂度（占人 过程中所需要的空间。
函数声明
Python示例
b=3.7 c=5.2
赋值语句
s=(a + b+c)/2 函数调用
area = math.sqrt(s*(s・a)*(s・b)*(s・c)) r
计算表达式
print "a = ",a,"b=",b,"c=",c print "area = "farea
输出语句
_____________
算法特征 ■ -F —
1='
何谓算法
♦有穷性
.确定性 有0个或多个输 有1个或多个输出
•一个算法必须保证执行有 限步之后结束。
•算法的每一步骤必须有确 切的定义。
•算法中执行的任何计算步骤都是可以被 分 解为基本的可执行的操作步，即每个计 算 步都可以在有限时间内完成。
算法评价
正确性 ■ 时间复杂度
第七讲算法与程序设计基础
1.认识算法
学习内容 丄何谓算法 丄算法描述
丄常用算法 丄应用示意
算法与程序设计
算法（algorithm ）:为解决一个问题而采取的方法和
步骤称为算法，即描述解题的操作步骤。
算法分类
数值算法：数值运算（如：求方程的根.成绩排列等） 非 数值算法：常用于事务管理（如：图书检索,姓名排 序等）
算法(algorithm ):对特定问题求解步骤的一种 描
述，它是指令的有限序列，其中每一条指令表示一 个 或多个操作，即是行为的说明，是一组逻辑歩骤。
A,
程序(program )是算法的一种表示，是指计算 机
按一定的操作步骤完成指定任务的一系列命令的 集合。 一个问题可以用多种计算机程序实现，但遵 循的逻辑 歩骤是相同的。