算法是“灵魂”教学设计
算法---程序的灵魂
一个程序除了算法和数据结构这主要要素 外，还应当采用结构化程序设计方法进行 程序设计，并且用某一种计算机语言表示 算法、数据结构、程序设计方法和语言工 具是一个程序设计人员应具备的知识
算法是解决“做什么”和“怎么做”的问 题 程序中的操作语句，是算法的体现 不了解算法就谈不上程序设计
year不能 被4整除 非闰年 闰年
year被100 整除，又能 被400整除
year被4整 除，但不能 被100整除 闰年 逐渐缩小判 断的范围
其他 非闰年
例2.4 求 规律：
1 1 1 1 1 1 2 3 4 99 100
①第1项的分子分母都是1 ② 第2项的分母是2，以后每一项的分母子都是前 一项的分母加1 ③ 笫2项前的运算符为“-”，后一项前面的运算 符都与前一项前的运算符相反
11
例2.2 有50个学生，要求将成绩在80分以上 的学生的学号和成绩输出。
用ni代表第i个学生学号，gi表示第i个学生成绩 S1：1i S2：如果gi≥80， 则输出ni和gi，否则不输出 S3：i+1i S4：如果i≤50，返回到步骤S2，继续执行，否则， 算法结束
例2.3 判定2000—2500年中的每一年是否 闰年，并将结果输出。 闰年的件：
2.1 什么是算法 2.2 简单的算法举例 2.3 算法的特性 2.4 怎样表示一个算法 2.5 结构化程序设计方法
2.1 什么是算法
广义地说，为解决一个问题而采取的方 法和步骤，就称为“算法” 对同一个问题，可以有不同的解题方法 和步骤 为了有效地进行解题，不仅需要保证算 法正确，还要考虑算法的质量，选择合 适的算法
2.2简单的算法举例 若求1×3×5×7×9×11
全国信息技术优质课课件—一起触碰编程的灵魂——走进算法
引导学生多渠道地进行自 主探究学习，在学习过程中培 养和提升学生的自主探究学习 能力、合作能力。
理由是：实际问题的抽象化，需要学生具备分析描述问题、 提取问题特征及抽象思维的能力，而自主探究和合作能力的培养， 需要一个长期、持续的过程来强化学生的学习思维及学习习惯。
五、教学策略分析 教法
任务 驱动法
讨论 法
学法
自主学习，小组合作探究，在学习过程 中形成合力，组内交流及分享。
六、教学过程
第一环节 生活中的那些事
生活中的 实际场景
算法的 概念
算法的 特点
导入 本节课
该环节的设计，力争突出了解算法概念和 基本特征的教学重点。
第二环节 哥尼斯堡七桥问题
学生思考如何解决哥 尼斯堡七桥问题
拓展升级七桥问题
抽象化处理
该环节的设计，力争突破能够提取问题 的基本特征，进行抽象处理，并用形式化 的方法表述问题的教学难点。
第三环节 猜数字游戏
开始游戏
• 明确本组采 用的游戏策 略
小组讨论
游戏竞赛
• 选择部分小 组游戏竞赛
• 引导学生提 炼游戏中的 算法思想
算法思想
流程图
• 使用流程图 描述本组的 算法思想
1.将源自于生活中的算法思想贯穿整节课，
过
引起学生共鸣。
程
2. 以任务驱动法为主线，学生通过小组合作、
与
自主探究完成学习任务。
方
法
三、教学目标
情
感
态
1.让学生充分发挥主观能动性，在探究中培养学
度
生解决实际问题的能力。
与
2.通过小组合作的方式完成教学任务，让学生在
价
课堂中提高人际沟通和团队合作能力。
第2章 算法---程序的灵魂
2.1 什么是算法
广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤， 广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤， 方法和步骤 就称为“算法” 就称为“算法” 对同一个问题，可以有不同的解题方法和步骤 对同一个问题，可以有不同的解题方法和步骤 不同的 应考虑算法的质量，选择合适的算法 考虑算法的质量， 算法的质量
将例2.3判定闰年的算法用 判定闰年的算法用N-S图表示 例2.13 将例 判定闰年的算法用 图表示
2000⇒year ⇒ year%4为0 为 否 year%100不为 不为0 不为 是 year%400为 year%400为0 输出 year 闰年 是 输出year 输出 闰年 否 输出year 输出 非闰年 否 输出 year 非闰年
(1)对数据的描述 对数据的描述----数据结构 数据结构(data structure) 对数据的描述
数据的类型和数据的组织形式 数据的类型和数据的组织形式 类型和数据的
(2) 对操作的描述 对操作的描述-----算法 算法(algorithm) 。 算法
即要求计算机进行操作的步骤 即要求计算机进行操作的步骤
是
year+1⇒year ⇒ 直到year>2500 直到
2.4.5用伪代码表示算法 2.4.5用伪代码表示算法
伪代码是用介于自然语言和计算机语言之 间的文字和符号来描述算法 用伪代码写算法并无固定的、严格的语法 用伪代码写算法并无固定的、 规则，可以用英文， 规则，可以用英文，也可以中英文混用
例2.16 求ห้องสมุดไป่ตู้!。 。
例2.3 判定2000—2500年中的每一年是 判定 年中的每一年是 否闰年，并将结果输出。 否闰年，并将结果输出。 闰年的条件： 闰年的条件：
C语言程序设计课件第2章 算法---程序的灵魂
2、用流程图表示算法
美国国家标准化协会ANSI(American National Standard Institute)规定了一些常用的流程图符 号：
起止框
判断框
处理框
输入/输出框
注释框
流程线
连接点
流程图是用一些图框来表示各种操作 用图形表示算法，直观形象，易于理解
开始
例2.6 将例2.1的算法 用流程图表示。 求1×2×3×4×5 如果需要将最后结果 输出:
是
是 2000year year%4为year 闰年
是
year%400为0
否
输出year 闰年
输出year 非闰年
输出 year 非闰年
year+1year
直到year>2500
例2.14 将例2.4的 算法用N-S图表 示。求
1sum 2deno 1sign
例2.4 求
1 1 1 1 1 1 2 3 4 99 100
sign—当前项符号 term—当前项的值 sum—当前各项的和 deno—当前项分母
S1：sign=1 S2：sum=1 S3：deno=2 1 S4：sign=(-1)*sign 1/3 S5：term=sign*(1/deno) 1-1/2+1/3 S6：sum=sum+term 4 S7：deno=deno+1 满足，返回S4 S8：若deno≤100返回S4；否则算法结束
四、 算法的表示
可以用不同的方法表示算法，常用的有： 自然语言
传统流程图
结构化流程图
伪代码
计算机语言
1、 用自然语言表示算法
算法-程序与计算系统之灵魂
互连的、速度为500MHz 的Compaq EV6 Alpha 处理器组成的110台计算机，所有计
算机花费的时间之和为22.6年。
An optimal TSP tour through Germany’s 15 largest cities. It is the shortest among 43 589 145 600 possible tours visiting each city exactly once.
TSP问题数学模型
数学建模
求解TSP问题的算 法策略设计—贪心 TSP问题贪心算法 数据结构设计 TSP问题贪心算法 过程设计
TSP贪心算法程序 （C语言）
问 题 求 解 的 过 程 及 思 维 方 法
算法策略设计
数据结构设计
+
算法过程(控 制结构)设计
算法与数据结构
程序设计语言及 算法实现 算法的模拟与分析
1.算法与算法类问题求解 1.4 具备什么特征才能被认为是算法?
7/55
算法的基本特征
有穷性：一个算法在执行有穷步规则之后必
须结束。
寻找两个正整数的最大 公约数的欧几里德算法 输入：正整数M和正整数N 输出：M和N的最大公约数(设M>N) 算法步骤： Step 1. M除以N,记余数为R Step 2. 如果R不是0，将N的值赋给M, R的值赋给N, 返回Step 1; 否则, 最大 公约数是N, 输出N, 算法结束。
如何构造和表达处理的规则，以便能够按规则逐步计算出结果?
3. 算法设计---算法思想的精确表达 3.2 什么是数据结构?
21/55
数据结构
如何组织、记忆、改变和操作数据的集合呢？数据存在什么结构呢？
《算法的概念与描述》教学设计
4.思维导图，梳理知识 课件展示，引导学生利用思维 导图对算法知识加以梳理（如上页 图4）。 结束语：算法是程序的灵魂。 在用计算机编程解决问题时，首先 要分析问题，确定算法，然后才能 用计算机语言编写程序。著名计算 机科学家李国杰院士对算法作了 精辟论述：“算法设计是人类智慧 的结晶，计算机的知识创新，主要就
境，小明去新华书店为班级采购图 书。思考以下问题：
（1）生活中买书的 流 程 是 什 么？（①选书；②付款）
（2）购买了某种图书后，如何 计算付款额？（①已知购书数量和 图书单价；②将数量乘以单价；③得 出付款额）
小结：这种为解决一个问题而 采取的方法和步骤，就称为算法。 买书的流程、计算付款额的步骤， 其实就是算法。
信息技术课 tougao4@
优质课展台
《算法的概念与描述》教学设计
谷爱清 江苏省盐城市初级中学 曹恒来 江苏省盐城市教育科学研究院
● 学习内容分析 算法就是解决问题的方法与 步骤。程序设计时，首先分析所要 解决的问题，然后进行算法设计， 再选用一种计算机语言来描述算 法，形成计算机程序，因此算法是 程序设计的基础。设计了一个算法 之后，不能只是心知肚明，还必须准 确清楚地将它记录下来，或提供交 流，或依靠它来编写程序。描述算 法的方法有很多，常用的有自然语 言、流程图、伪代码等。解决同一个 问题的算法可能有多种，也会有优 劣之分。 ● 学习者分析 本课的学习对象是八年级学 生，他们处于皮亚杰认知理论阶段 的形式运算阶段，好奇心强，有一定 的探索能力和表达欲望，并且能够 在原有知识的基础上进行迁移，生 活中也接触过各种各样的“算法”。 但是，绝大多数学生没有接触过程 序设计，即使接触过程序设计，也不 够熟悉。很少有学生用计算机实现 过算法，从生活算法出发，可以帮助 学生形成算法的概念，但难以形成
第二章程序的灵魂——算法
S1: 1 i;
S2: 如果gi80,则打印ni和gi,否则不打印。 S3: i+1 i; S4: 如果i50,返回s2,继续执行，否则算法结束。 本例中，变量i作为下标，用它来控制序号（第几个
学生，第几个成绩）。当 i超过50时，表示已对50 个学生的成绩处理完毕，算法结束。
例4
判断2000年---2500年中的每一年是否闰 年，将结果输出。
束。最后得到的p就是5!的值。
例2.求1×3×5×7×9 ×11
• 如果题目改为求1×3×5×7×9 ×11。 上述算法稍作改动： s1: 1 p; s2: 3 i; s3: p ×i p; s4: i+2 i s5: 若i11,返回s3;否则，结束。
求1×3×5×7×9 ×11
可以看出，用这种方法表示的算法 具有通用性、灵活性。S3到s5 组成一个 循环，在实现算法时，要反复多次执行 s3、s4、s5等步骤，直到某一时刻，执 行s5步骤时经过判断，乘数i已超过规定 的数值而不返回s3步骤为止。
•N-S流程图适于结构化程序设计
顺序结构程序设计
•依次顺序执行程序语句 执行a块 执行b块
先执行a操作，再执行b操作
判别选择结构程序设计
满足条件否
满足
不满足
执行a块 执行b块
•当条件成立，执行a操作，当条件不成立，执行b操作。 a，b操作允许空操作，即什么都不做。注意选择结构 是一个整体，代表一个基本结构。
买电视机的步骤：
选好货物 开票 付款
拿发票
取货
回家
考大学上大学的步骤
填报名单 交报名费
拿准考证
参加考试
报到注册
得到录取通知书
2.2、 简单算法举例
第二章程序的灵魂——算法
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2020/12/10
第二章程序的灵魂——算法
程序设计概述
一个程序应包括对数据的描述和对数据处理的描述。 1．对数据的描述，即数据结构。数据结构是计算机学 科的核心课程之一，有许多专门著作论述，本课程就不再 赘述。 在C语言中，系统提供的数据结构，是以数据类型的形 式出现的。 2．对数据处理的描述，即计算机算法。算法是为解决 一个问题而采取的方法和步骤，是程序的灵魂。为此，著 名计算机科学家沃思（Nikiklaus Wirth）提出一个公式：
• 例如：不需要输入任何信息，就可以计算出5！；（0个 输入）
• 例如：如果要计算两个整数的最大公约数，则需要输入2 个整数m，n。（2个输入）
• 4、有1个或多个输出（即算法必须得到结果） • 算法的输出：算法得到的结果。算法必须有结果，没有
结果的算法没有意义。（结果可以是显示在屏幕上的， 也可以是将结果数据传递给程序的其它部分） • 5、有效性 • 算法的每个步骤都应当能有效执行，并能得到确定的结 果。例如：b=0，则执行a/b是不能有效执行的。
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第二章程序的灵魂——算法
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•例： 求5！
•开始
•t=1 •i=2 •t=t*i •i=i+1
• N •i>5
•Y
•结束
第二章程序的灵魂——算法
• 传统流程图采用流程线指出各框的执行顺序，对 流程线的使用没有严格限制。因此，使用者可以 不受限制地使流程转来转去，使流程图变得毫无 规律。人们对这种流程图进行改进，规定几种基 本的结构，然后由这些基本结构按一定规律组成 算法结构，整个算法结构是由上而下地将各个基 本结构顺序排列起来。这样可以在一定程度上， 提高算法的质量。
程序的灵魂--算法(共23张PPT)
4.6 用计算机语言表示算法
计算机是无法识别流程图和伪代码的。只有用计算机语 言编写的程序经编译成为目标程序后，才能被计算机执 行。因此，在用流程图或伪代码描述出一个算法后，还 要将它转换成计算机语言程序。
循环结构
三种基本结构的特点:
(1)只有一个入口.a点为入口点。
(2)只有一个出口,b点为出口点。
注:一个菱形判断框有两个出口,而一个选择结构只 S2：若Y不能被4整除，则输出Y“不是闰年”。
每一行(或几行)表示一个基本操作. S7: deno=deno+1
有一个出口。 S2：若Y不能被4整除，则输出Y“不是闰年”。
自然语言表示的含义往往不太严格，要根据 上下文才能判断其正确含义。
用自然语言描述包含分支和循环的算法，不 很方便。
除了很简单的问题以外，一般不用自然语言描 述算法。
4.2 用流程图表示算法
流程图是用一些图框表示各种操作。 ANSI规定了一些常用的流程图符号，为世界 各国程序员普遍采用。
Y X>=0? N
A
B
选择结构
当P1成立
A
当型循环
A
直到P1成立 直到型循环
N-S流程图的优点：
N-S流程图比文字描述直观、形象、易于理解；由 S2: sum=1 于它废除了流程线，所以它比传统流程图紧凑易画，
[例4]求1-1/2+1/3-1/4+…+1/99-1/100
S3：将6再乘以4整，得个到24算。 法结构是由各个基本结果按顺序组成的。
循环结构
流程图表示的算法都是结构化算法。 S4：若Y能被100整除，又能被400整除，则输出
教科版高中信息技术《算法及其特征》教学设计
教科版高中信息技术《算法及其特征》教学设计一、学习内容分析《算法及其特征》是普通高中教科书《数据与计算》（教科版）第四章第1节中的内容，算法是解决问题的方法与步骤，是程序设计的灵魂，是计算机解决问题的核心和基础。
程序中的算法具有有穷性、确定性、有0个或多个输入、必须有一个或多个输出，可行性的特征。
同一个问题可以通过不同是算法实现，可以从时间复杂度和空间复杂度上对算法进行比较。
二、学习者分析本节课的学习对象是高一年级学生，经过一个学期的学习，他们已经具备了一定的经验，能够使用简单的Python语言来解决一些实际问题，但还是缺少设计算法解决问题的经验，对算法的特征和设计优化认知不足。
不可否认的是，得益于知识水平的提升、年龄的增长，高一年级的学生视野相当开阔，他们的抽象思维能力和逻辑推理能力都比初中时期有了极大的提高，他们的思维活跃，具有强烈的求知欲，已经具备了较高的思维能力。
三、学习目标（1）理解算法的基本特征，感受算法在解决问题中的重要性。
（2）熟悉将解决问题的方法归结为一系列清晰、准确的步骤的过程。
（3）运用Python实现简单算法，解决问题。
（4）知道从时间复杂度与时间复杂度来比较算法，能对算法进行简单的优化。
四、教学重、难点重点：算法的重要特征。
难点：算法的优化。
五、教学策略与手段枚举法是常用的算法，这节课先用有趣的“谁是冠军”这一问题引入，激发学生的兴趣，并让学生体会枚举法的特点，熟悉将解决问题的方法归结为一系列清晰、准确的步骤的过程；通过一些列典型的算法错误，引导学生分析并纠正错误，使学生理解算法的基本特征；接着通过百鸡百钱这一案例，学生进一步经历用枚举法这一算法解决问题的过程，并在枚举的过程中，不断缩小枚举的范围，减少枚举变量，从时间复杂度与空间复杂度这两个方向对算法进行优化，使学生体会到算法优化的思想，并学会简单的枚举算法优化的方法。
六、教学过程（一）设计算法解决问题活动1：求解“谁是冠军”有四位同学A、B、C、D，其中有一人是冠军。
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《算法是“灵魂”》教学设计
一、 教学内容分析
《算法是“灵魂”》是高中信息技术教科2003课标版《算法与程序设计》
（选修）中第一章第二节第一课时的内容。主要内容是算法的概念以及算
法的特征，这一内容是《算法与程序设计》中的核心内容之一，在本章节
乃至整个高中信息技术中占有相当重要的地位。本课时内容通过一些生活
实例揭示了算法的概念，即什么是算法，知道算法的多样性，是教材的中
心思想内容，是学生今后学习描述算法、设计程序的重要基础。
二、 学情分析
学生在上一节中已经学习了计算机解决问题的过程，其中有一个步骤
是设计算法，所以学生对算法已经有了初步的认识。我所授课的班级是高
一12班艺术班，艺术班的学生在理解能力和分析问题方面都比较薄弱，所
以要用更加通俗易懂的语言和更加形象直观例子来进行授课，他们才能更
好地学习和领会本节课的内容。
三、 教学目标
（一） 知识与技能
1、 进一步理解什么是算法
2、 知道算法的多样性
3、 清楚算法与程序之间的关系
（二） 过程和方法
1、 通过解决具体问题的实例感受, 理解算法的特点, 体会算法的
基本思想
2、 体验算法的独特魅力，培养自身的创新能力
（三） 情感态度与价值观
1、在解决问题的过程中, 体验成功的喜悦, 养成有条理地思考表达问题的习惯
2、 通过设计算法解决问题，激发学习的兴趣， 增加自身的成就感
四、 教学重难点
教学重点：如何分析算法，理解算法的概念，算法的表示
教学难点：如何写算法。用算法描述解决实际问题的方法和步骤
五、 教学方法
本课采用的启发法，实验演示法，练习法以及多媒体辅助等教学方法。
六、 教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
“交换瓶子中的饮料”小游戏，引入新课（3分钟） 组织学生进行游戏步骤设计，实施游戏过程 设计步骤，做游戏，认真观摩实验过程 创建情景，引起
学生的兴趣
认识算法，理解算法（5分钟） 算法就是解决问题的方法和步骤。在我们的日常生活中经常使用到算法，如商店购物等。 解决问题的过程就是实现算法的过程。算法独立于任何具体的程序设计语言，一个算法可以用多种程序设计语言来实现。 认真听讲，理解 理解算法的基本
概念
观看一段小视频了解算法的“灵魂”地位（5分钟） 算法是是程序设计的“灵魂” 播放视频《木偶戏》 ， 没有算法的程序就如断线的木偶，没有灵魂，没有生机。 世界著名计算机科学家尼克劳斯.沃思指出：算法+数据结构=程序， 观看视频，思考木偶与计算机算法之间的联系 引起学生的学习
兴趣
课堂练习（5分钟） 1、说说你在家里烧开水过程的一个算法. 第一步：把水注入电锅； 思考问题，设计算法 加深对算法的理
解
第二步：打开电源把水烧开；
第三步：把烧开的水注入热水
瓶
2，给定任意一个正实数，设计
一个算法求以这个数为半径的
圆的面积
第一步：输入任意正实数r
第二步：计算S= ^2；
第三步：输出圆的面积S.
小组讨论（3分钟） 组织学生分组讨论算法的特征 积极讨论发言 巩固知识
总结算法的特征（5分钟） 有穷性：执行有限步之后结束，且每一步的执行时间 也是有限的 确定性：每一步都有确切的含义 输入：有零个或多个输入 输出：至少一个输出 可行性：原则上能精确运行，用纸和笔做有限运算后即可完成 认真听讲 加深理解，形
成知识框架
当堂练习（2分钟） 算法是解决问题的方法和步骤，它所包含的计算步骤是有限的。这体现了算法的（） A.有穷性 B.确定性 C.可行性 D.输出 思考问题，认真答题 加深理解
回顾总结（3分钟） 1、算法的概念 2、算法的特征 3、算法的思想 认真总结 总结，加深记
忆
七、 课后作业
任意给定一个大于1的正整数n，设计一个算法求出n的所有因数
八、 教学反思
本节课利用一个小游戏顺利导入内容算法的概念，大大提起学生的学
习兴致，也引起学生的关注，但是在概念与算法的重要性之间的衔接不是
太好，不够自然，对此我下次上课的时候一定要学会掌握内容之间的过渡。
另外把课堂的把控不好，学生小组讨论的兴致不高，讨论的效果不佳。教
师上课的语速有时候过快，影响学生的领悟效果，在以后的上课里，要多
注意这方面的问题，多锻炼语言方面的能力。
九、 板书设计
算法就是解决问题的方法和步骤
算法是程序设计的“灵魂”
算法的特征