資源簡介

專題03 算法的程序實現
【學習目標】
理解并掌握計算機編程的基本概念和流程。學生應能描述從問題抽象到程序實現的整個過程，包括算法設計和程序調試。
學習Python語言的基礎語法和編程環境的使用。學生應熟悉IDLE集成開發環境的基本操作，能夠使用Python Shell執行基本命令。
掌握Python中的數據類型、表達式以及控制結構（順序、分支、循環）。學生應能編寫簡單的程序來處理數據，如排序、基本的數學運算等。
【思維導圖】
【知識梳理】
知識點一：算法
1.算法的概念
“算法”指的是解決問題或完成任務的一系列步驟，例如做飯的步驟。
2.算法的特征
①有窮性；②可行性；③確定性；④有0個或多個輸入；⑤有1個或多個輸出。
3.算法的要素
(1)數據：值，可以是整數、實數、字符串、布爾值等等。
(2)運算：對值進行處理計算。
(3)控制轉移：順序結構、分支結構、循環結構。
4.算法的描述
（1）自然語言
第一步：輸入變量flag的值
第二步：若flag的值為1，則輸出‘空車位’；否則輸出‘非空車位’
（2）流程圖
（2）偽代碼 （3）計算機程序語言
輸入變量flag的值 flag=input()
if flag == 1: if flag == 1:
輸出‘空車位’ print(‘空車位’)
else: else:
輸出‘非空車位’ print(‘非空車位’)
5.算法的基本結構
（1）順序結構（2）分支結構（選擇結構，不能是樹形結構）（3）循環結構
6.用算法解決問題的過程
(1)抽象與建模 (2)設計算法（輸入-處理-輸出）(3)描述算法
知識點二：Python
1.運算符
**：冪次方（最優先） //：整除，取小 a%b：取余（a-a//b*b）
大于等于：>= 小于等于：<= 等于：== 不等于：!=
T and F : F T or F：T （先算and再算or）
2.列表：
a[3：9：2]：從3開始，到8結束，步長為2（3，5，7）
從第二個取到尾：a[1;]
3.函數：見函數表
4.分支結構：if elif else
5.循環結構：
for 循環：
for i in range(n)： i取不到n
循環體
else：當程序自動退出循環，繼續執行else子句中的語句塊（while一樣）
語句塊
將列表a從頭取到尾 for i in range(len(a))：
break：徹底退出循環 continue：退出這一輪循環，繼續下一輪循環
解析算法：找出求解問題的數學表達式，實現問題的求解
枚舉算法：把問題所有可能的解一一列舉，然后判斷每一個列舉出的可能解是否為正。
【題型精講】
例1
計算機編程解決問題的一般過程包括以下哪項？
A. 算法設計、程序編寫、數據輸入、結果輸出
B. 問題分析、模型建立、算法設計、程序實現
C. 需求分析、功能定義、界面設計、程序測試
D. 文檔撰寫、代碼開發、系統集成、性能評估
【答案】B
【講解】計算機編程解決問題的一般過程包括問題分析、模型建立、算法設計以及程序實現。這一過程首先從理解問題開始，然后通過抽象和建模將實際問題轉化為計算模型，接下來設計出解決該問題的算法，最后編寫程序并實現這個算法以解決問題。其他選項A、C、D雖然也是軟件開發過程中的某些環節，但它們并不是解決問題的完整過程。
例2
請在下面的Python代碼中填入適當的內容，完成繪制一個正六邊形的功能。
# 計算平均車速的代碼片段
s = input("請輸入用時（秒）：") # 獲取行駛時間，單位為秒
t = int(s) # 轉換為整數類型
v = float(input("請輸入速度（米/秒）：")) # 獲取速度，單位為米/秒
d = float(input("請輸入行駛距離（米）：")) # 獲取距離，單位為米
avg_speed = d / t # 計算平均車速
if v <= average_limit: # average_limit為限速100千米/小時對應的速度限制，單位為米/秒
print("正常") # 如果平均車速小于等于限速，輸出“正常”
else: # 如果平均車速大于限速，輸出“超速”
print("超速")
【答案】
# 導入turtle模塊
import turtle
# 設置畫筆速度
n=int(input("請輸入正多邊形的邊數n："))
a=int(input("請輸入邊長a："))
d=(n-2)*180/n # 計算內角度數
t=turtle.Pen() # 創建畫筆對象
for i in range(n): # 重復執行n遍操作
t.forward(a) # 向前繪制長度為a的線段
t.left(180-d) # 向左旋轉（180-d）度
【講解】此題要求學生根據給定的參數（邊數n和邊長a）使用Python的turtle庫來繪制一個正多邊形。通過for循環控制邊數，利用turtle庫的函數進行繪圖操作，其中d是每次逆時針旋轉的角度，它由內角度數公式（（n-2）×180÷n）計算得出。
【強化訓練】
1.Python語言中，下列哪個函數用于導入math模塊？
A. import math
B. from math import *
C. math()
D. none of the above
2.在Python中，如果要判斷一個像素的顏色是否為黑色，可以使用哪個函數？
A. bw_judge(R, G, B)
B. color_judge(R, G, B)
C. fill_judge(x, y)
D. none_of_the_above
3.如果需要判斷某信息點是否被填涂，除了判斷該信息點區域中所有像素是否被涂黑外，還需要統計這些像素中多少比例是黑色的。請問，這種算法屬于什么類型的算法？
A. 解析算法
B. 枚舉算法
C. 分支結構算法
D. 循環結構算法
4.根據超速標準，如果一輛車的平均車速超過了限速但未達到20%，則應該判定為以下哪種情況？
A. 正常行駛
B. 輕微超速
C. 超過規定時速且不足20%
D. 超過規定時速70%以上
5.Python中的range函數默認生成的序列是：
A. [0, 1, ..., n-1] (n>=0)
B. [n, n-1, ..., -1] (n>=0)
C. [-n, -n+1, ..., n-1] (n>=0)
D. [n-1, n, ...] (n>=0)
6.如果一個for循環中沒有指定else子句，那么當循環條件不滿足時，程序會執行哪個部分？
A. for循環體內的語句塊不會執行任何操作。
B. for循環體內的語句塊會執行一次循環體。
C. for循環體內的語句塊會一直執行下去。
D. for循環體內的語句塊會在下次循環開始前執行一次。
7.Python語言中，如果要將字符串轉換為整數進行數學運算，應使用哪個內置函數？
A. int()
B. str()
C. float()
D. none of the aboves
參考答案
A
【詳解】
在Python中，用于導入math模塊的函數是import math。這會直接導入math模塊的所有內容。其他選項B、C和D都不是正確的導入方式。
2．A
【詳解】
在Python中，如果要判斷一個像素的顏色是否為黑色，可以使用bw_judge(R, G, B)函數。其中R、G、B分別代表紅色、綠色、藍色的顏色分量值，范圍是[0,255]。如果灰度值小于132，則判定為黑色；否則判定為白色或淺色區域。
3．B
【詳解】
這種算法屬于枚舉算法。它通過逐一列舉出每一個可能解（即每個信息點），然后判斷其是否為正確解（即填涂情況）。在利用問題提供的約束條件篩選、判斷解的過程中使用分支結構。
4.C
【詳解】
根據超速標準，如果一輛車的平均車速超過了限速但未達到20%，則應該判定為“超過規定時速且不足20%”。這是對超速程度的一種區分，介于正常與嚴重超速之間。
5．A
【詳解】
Python中的range函數默認生成的序列是[0, 1, ..., n-1] (n>=0)。這個序列包含了從0到n-1的所有整數，不包括n本身。
6．D
【詳解】
如果一個for循環中沒有指定else子句，那么當循環條件不滿足時，程序會執行for循環體內的語句塊會在下次循環開始前執行一次。這是因為for循環通常用來遍歷序列元素，每次迭代之前都會執行一次循環體。
A
【詳解】
在Python語言中，如果要將字符串轉換為整數進行數學運算，應使用內置函數int()。這個函數可以將一個字符串參數轉換成相應的整數類型。

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