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1.算法與問題解決
主講人：***
浙教版信息技術必修一《數(shù)據與計算》
【知識體系】
【知識梳理】
一、算法的概念
（一）算法的定義
1. 廣義定義
“算法”指的是解決問題或完成任務的一系列步驟。廣義的算法中，需要解決的問題不僅僅指傳統(tǒng)意義上的計算任務（算術），也可以是社會生活中各種事務的處理。
2. 計算機科學領域定義
“算法”指的是用計算機解決問題的步驟，是為了解決問題而需要讓計算機有序執(zhí)行的、無歧義的、有限步驟的集合。這些需要解決的問題不僅包含了數(shù)值計算，還包含了非數(shù)值計算的數(shù)據處理。
【知識梳理】
一、算法的概念
（二）算法的特征
1.有窮性：一個算法的處理步驟必須是有限的。
2.可行性：每一步的操作與要求都是可行的，并且能夠在有限時間內完成。
3.確定性：每一步的執(zhí)行描述必須是明確的
4.0個或多個輸入
5.1個或多個輸出
【知識梳理】
一、算法的概念
（三）算法的要素
1.數(shù)據
用算法解決問題時，必須明確參與運算的初始數(shù)據、運算時產生的中間數(shù)據以及代表問題解決的結果數(shù)據。
2.運算
在對數(shù)據進行運算時，必須明確每一步的運算是什么、對哪些數(shù)據進行運算等。
3.控制轉移
在算法執(zhí)行過程中，有時需要根據數(shù)據或運算結果的特點進行不同的處理，這時就需要運用控制轉移來執(zhí)行不同的操作。
【知識梳理】
二、算法的描述
（一）自然語言
1.定義：自然語言是人們在日常生活中交流使用的語言，通俗易懂
2.變量：數(shù)據會發(fā)生改變，由字母、數(shù)字、下劃線等組成的一串字符表示
3.輸入：參與算法運算的數(shù)據可通過“輸入”獲得
【知識梳理】
二、算法的描述
（二）流程圖
1.流程圖描述算法結構清晰、寓意明確。
2.常用的流程圖基本圖形
【知識梳理】
二、算法的描述
（三）偽代碼
偽代碼由于語法比較接近計算機程序設計語言，所以描述的算法更加緊湊簡練，也便于進一步轉化為相應的計算機程序。
【知識梳理】
二、算法的描述
（四）計算機程序設計語言
為了讓計算機幫助人們真正解決問題，需要將算法用某種計算機程序設計語言來描述，這個過程稱為程序編寫（或稱代碼編寫）。
計算機程序設計語言經歷了“機器語言→匯編語言→高級語言”的發(fā)展歷程。
1.機器語言：用“0”“1”組成，機器執(zhí)行效率高但可讀性差、維護性差。
2.匯編語言：用特定的助記符表示各個機器指令，提升效率。
3.高級語言：接近人們日常用語的符號來表示各類指令，如Basic、C、C++、Java等。
【知識梳理】
三、算法的控制結構
（一）順序結構
1.每個步驟按照算法中出現(xiàn)的順序依次執(zhí)行。
2.每個步驟一定會被執(zhí)行一次，而且只執(zhí)行一次。
【知識梳理】
三、算法的控制結構
（二）分支結構
1.首先進行條件判斷，根據條件滿足與否來決定執(zhí)行哪個分支。
2.在一個分支結構中，必定有一個分支被執(zhí)行，其他的分支則被忽略。
【知識梳理】
三、算法的控制結構
（三）循環(huán)結構
算法執(zhí)行過程中，在條件控制下，某些操作步驟需要重復執(zhí)行（循環(huán)）的控制結構稱為循環(huán)結構。
循環(huán)結構的重復執(zhí)行（循環(huán)）并不是沒有限制的，而是在條件控制下的一種可控的重復。當需要重復處理的條件不滿足時，重復處理必須能及時結束。這樣才符合算法的有窮性特征。
【知識梳理】
四、用算法解決問題的過程
（一）抽象與建模
1.提煉核心要素并加以確定或假設
2.用數(shù)學符號描述解決問題的計算模型
【知識梳理】
四、用算法解決問題的過程
（二）設計算法
1.設計原則：遵循算法的特征、圍繞算法的要素設計算法
2.步驟：輸入數(shù)據——處理數(shù)據——輸出處理結果
【知識梳理】
四、用算法解決問題的過程
（三）描述算法
用流程圖描述算法
【典型例題】
1．某算法的流程圖如圖所示，執(zhí)行這部分流程，若輸入的值為59，則輸出s的值為（ ）
A．000100 B．111011 C．001000 D．110111
A
【典型例題】
2．設計算法時，我們通常采用哪種方法來確保算法的正確性（ ）
A．代碼審查 B．數(shù)學證明 C．測試 D．用戶反饋
C
【典型例題】
3．某算法的部分流程圖如圖所示
執(zhí)行這部分流程，輸入m，n的值為21、14，則變量n的值是（ ）
A．4 B．7 C．12 D．18
B
【典型例題】
4．設計算法時，以下哪個不是重要的考慮因素（ ）
A．算法的時間復雜度 B．算法的空間復雜度
C．算法的顏色編碼 D．算法的可擴展性
5．在算法描述中，哪種方式最適合用于表達算法的步驟（ ）
A．流程圖 B．偽代碼 C．自然語言 D．數(shù)學公式
C
B
【典型例題】
6．以下哪種算法設計方法適用于解決“排序”問題（ ）
A．分治法 B．動態(tài)規(guī)劃 C．貪心算法 D．回溯法
7．在算法設計中，哪種方法可以幫助我們避免重復計算（ ）
A．使用遞歸 B．使用循環(huán)
C．使用備忘錄技術 D．使用并行計算
8．算法是解決問題的一系列明確步驟，它具有以下哪些特性（ ）
A．有窮性 B．確定性 C．可行性 D．輸入/輸出
A
C
ABCD
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主講人：***

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