【知識圖解】
【方法點撥】
1.學(xué)習(xí)算法要理解算法的含義.明確建立算法就是設(shè)計完成一件事的操作步驟.一般地說,這樣的操作步驟應(yīng)該具有通用性,能處理一類問題.
2.掌握算法的三種基本結(jié)構(gòu).順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)是算法的三種基本結(jié)構(gòu).要通.具體實例了解三種基本結(jié)構(gòu)的使用范圍,通過流程圖認(rèn)識它們的基本特征.
3.掌握流程圖的畫法.用流程圖表示算法具有、清晰的特點,也是高考重點考查的內(nèi)容,要予以重視.特別是循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖,對判斷框中的條件與前測試還是后測試之間的關(guān)系一定要弄清楚.
4.熟悉建立算法的基本操作程序.建立算法的操作程序一般為:先探尋解決問題的方法,并用通俗的語言進行表述,再將通俗的算法語言用流程圖直觀表示,最后根據(jù)流程圖選擇適當(dāng)?shù)乃惴ㄕZ句用偽代碼表示算法過程.
第1課 算法的含義
【考點導(dǎo)讀】
正確理解算法的含義.掌握用自然語言分步驟表達算法的方法. 高考要求對算法的含義有最基本的認(rèn)識,并能解決相關(guān)的簡單問題.
【基礎(chǔ)練習(xí)】
1.下列語句中是算法的個數(shù)為 3個
①從濟南到巴黎:先從濟南坐火車到北京,再坐飛機到巴黎;
②統(tǒng)籌法中“燒水泡茶”的故事;
③測量某棵樹的高度,判斷其是否是大樹;
④已知三角形的一部分邊長和角,借助正余弦定理求得剩余的邊角,再利用三角形的面積公式求出該三角
形的面積.
2.早上從起床到出門需要洗臉?biāo)⒀溃? min)、刷水壺(2 min)、燒水(8 min)、泡面(3 min)、吃飯(10 min)、
聽廣播(8 min)幾個步驟.從下列選項中選最好的一種算法 ③ .
①S1洗臉?biāo)⒀、S2刷水壺、S3燒水、S4泡面、S5吃飯、S6聽廣播
②S1刷水壺、S2燒水同時洗臉?biāo)⒀、S3泡面、S4吃飯、S5聽廣播
③S1刷水壺、S2燒水同時洗臉?biāo)⒀馈3泡面、S4吃飯同時聽廣播
④S1吃飯同時聽廣播、S2泡面、S3燒水同時洗臉?biāo)⒀馈4刷水壺
3.寫出交換兩個大小相同的杯子中的液體(A水、B酒)的兩個算法.
答案:解析:算法1:
S1.再找一個大小與A相同的空杯子C;
S2.將A中的水倒入C中;
S3.將B中的酒倒入A中;
S4.將C中的水倒入B中,結(jié)束.
算法2:
S1.再找兩個空杯子C和D;
S2.將A中的水倒入C中,將B中的酒倒入D中;
S3.將C中的水倒入B中,將D中的酒倒入A中,結(jié)束.
注意:一個算法往往具有代表性,能解決一類問題,如,可以引申為:交換兩個變量的值.
4.寫出求1+2+3+4+5+6+7的一個算法.
解析:本例主要是培養(yǎng)學(xué)生理解概念的程度,了解解決數(shù)學(xué)問題都需要算法
算法一:按照逐一相加的程序進行.
第一步 計算1+2,得到3;
第二步 將第一步中的運算結(jié)果3與3相加,得到6;
第三步 將第二步中的運算結(jié)果6與4相加,得到10;
第四步 將第三步中的運算結(jié)果10與5相加,得到15;
第五步 將第四步中的運算結(jié)果15與6相加,得到21;
第六步 將第五步中的運算結(jié)果21與7相加,得到28.
算法二:可以運用公式1+2+3+…+n=n(n+1)2 直接計算.
第一步 取n=7;第二步 計算n(n+1)2 ;第三步 輸出運算結(jié)果.
點評:本題主要考查學(xué)生對算法的靈活準(zhǔn)確應(yīng)用和自然語言表達一個問題的算法的方法.算法不同,解決問題的繁簡程度也不同,我們研究算法,就是要找出解決問題的最好的算法.
【范例解析】
例1 下列關(guān)于算法的說法,正確的有 .
(1)求解某一類問題的算法是惟一的 (2)算法必須在有限步驟操作之后停止
(3)算法的每一操作必須是明確的,不能有歧義或模糊(4)算法執(zhí)行后一定產(chǎn)生確定的結(jié)果
解 由于算法具有可終止性,明確性和確定性,因而(2)(3)(4)正確,而解決某類問題的算法不一定是惟一的,從而(1)錯.
例2.寫出解方程x2-2x-3=0的一個算法.
分析 本題是求一元二次方程的解的問題,方法很多,下面利用配方法,求根公式法寫出這個問題的兩個算法
算法一:
(1)移項,得x2-2x=3; ①
(2)①兩邊同加1并配方,得(x-1)2=4 ②
(3)②式兩邊開方,得x-1= 2; ③
(4)解③,得x=3或x=-1.
算法二:(1)計算方程的判別式,判斷其符號:
(2)將a=1,b=-2,c= -3,代入求根公式,得
點評 比較兩種算法,算法二更簡單,步驟最少,由此可知,我們只要有公式可以利用,利用公式解決問題是最理想,合理的算法.因此在尋求算法的過程中,首先是利用公式.下面我們設(shè)計一個求一般的一元二次方程的ax2+bx+c=0根的算法如下:
(1)計算 (2)若 (3)方程無實根;(4)若 (5)方程根
例3:一個人帶三只狼和三只羚羊過河.只有一條船,同船可以容一個人和兩只動物.沒有人在的時候,如果狼的數(shù)量不少于羚羊的數(shù)量,狼就會吃掉羚羊.
(1)設(shè)計安全渡河的算法;
(2)思考每一步算法所遵循的相同原則是什么.
解析:(1)S1 人帶兩只狼過河.
S2 人自己返回.
S3 人帶兩只羚羊過河.
S4 人帶一只狼返回.
S5 人帶一只羚羊過河.
S6 人自己返回.
S7 人帶兩只狼過河.
(2)在人運送動物過河的過程中,人離開岸邊時必須保證每個岸邊的羚羊數(shù)目要大于狼的數(shù)目.
點評 這是一個實際問題,生活中解決任何問題都需要算法,我們要在處理實際問題的過程中理解算法的含義,體會算法設(shè)計的思想方法.
【反饋演練】:
1.下面對算法描述正確的一項是 C .
A.算法只能用偽代碼來描述 B.算法只能用流程圖來表示
C.同一問題可以有不同的算法 D.同一問題不同的算法會得到不同的結(jié)果
解析:自然語言、圖形和偽代碼都可以表示算法,只要是同一問題,不同的算法也應(yīng)該有相同的結(jié)果.
2.計算下列各式中的S的值,能設(shè)計算法求解的是、佟、.
① ;② ;③
解析:因為算法步驟具有“有限性”特點,故②不可用算法求解.
3.已知一個學(xué)生的語文成績?yōu)?9,數(shù)學(xué)成績?yōu)?6,外語成績?yōu)?9,求他的總分和平均成績的一個算法為:
第一步 取A=89,B=96,C=99;
第二步 、佟 ;
第三步 、凇 。
第四步 輸出D,E.
請將空格部分(兩個)填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容
答案:①計算總分D=A+B+C ②計算平均成績E=
4.寫出1×2×3×4×5×6的一個算法.
答案:解析:按照逐一相乘的程序進行.
第一步 計算1×2,得到2;
第二步 將第一步中的運算結(jié)果2與3相乘,得到6;
第三步 將第二步中的運算結(jié)果6與4相乘,得到24;
第四步 將第三步中的運算結(jié)果24與5相乘,得到120;
第五步 將第四步中的運算結(jié)果120與6相乘,得到720;
第六步 輸出結(jié)果.
5.已知一個三角形的三邊邊長分別為2、3、4,設(shè)計一個算法,求出它的面積.
答案:解析:可利用公式
S= 求解.
第一步 取a=2,b=3,c=4;
第二步 計算p= ;
第三步 計算三角形的面積S= ;
第四步 輸出S的值.
6. 求1734,816,1343的最大公約數(shù).
分析:三個數(shù)的最大公約數(shù)分別是每個數(shù)的約數(shù),因此也是任意兩個數(shù)的最大公約數(shù)的約數(shù),也就是說三個數(shù)的最大公約數(shù)是其中任意兩個數(shù)的最大公約數(shù)與第三個數(shù)的最大公約數(shù).
解:用“輾轉(zhuǎn)相除法”.
先求1734和816的最大公約數(shù),
1734=816×2+102;
816=102×8;
所以1734與816的最大公約數(shù)為102.
再求102與1343的最大公約數(shù),
1343=102×13+17;102=17×6.
所以1343與102的最大公約數(shù)為17,即1734,816,1343的最大公約數(shù)為17.
7. 寫出用二分法求關(guān)于x的方程x2-2=0的根(精確到0.005)的算法.
第一步 令f(x)=x2-2,因為f(1)<0,f(2)>0,所以設(shè)x1=1,x2=2
第二步 令m=(x1+x2)/2,判斷f(m)是否為0,若是,則m為所求,否則,則繼續(xù)判斷f(x1)?f(m)大于0還是小于0.
第三步 若f(x1)?f(m) >0則令x1=m,否則x2=m.
第四步 判斷x1-x2<0.005是否成立?若是則x1、x2之間的任意值均為滿足條件的近似值;否則返回第二步.
點評 .區(qū)間二分法是求方程近似解的常用算法,其解法步驟為
S1 。踑,b]的中點x0=(a+b)/2;
S2 若f(x0)=0,則x0就是方程的根,否則
若f(a)f(x0)>0,則a←x0;否則b←x0;
S3 若a-b
第2課 流程圖
【考點導(dǎo)讀】
了解常用流程圖符號的意義,能用流程圖表示順序,選擇,循環(huán)這三種基本結(jié)構(gòu),并能識別簡單的流程圖所描述的算法.高考要求對流程圖有最基本的認(rèn)識,并能解決相關(guān)的簡單問題.
【基礎(chǔ)練習(xí)】
1.算法的三種基本結(jié)構(gòu)是 順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) .
2.流程圖中表示判斷框的是 菱形框 .
3.根據(jù)題意,完成流程圖填空:
這是一個輸入兩個數(shù),輸出這兩個數(shù)差的絕對值的一個算法.
請將空格部分填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容
(1) a>b ;(2) b-a
【范例解析】
例1.已知梯形的上底、下底和高分別為5、8、9,寫出求梯形的面積的算法,畫出流程圖.
解 算法如下
S1 a←5;
S2 b←8;
S3 h←9;
S4 S←(a+b)×h/2;
S5 輸出S.
流程圖為 :
點評 本題中用的是順序結(jié)構(gòu)是最簡單的算法結(jié)構(gòu),是任何一個算法都離不開的基本結(jié)構(gòu).
例2 .設(shè)計求解不等式ax+b>0(a≠0)的一個算法,并用流程圖表示.
解:第一步 輸入a,b;
第二步
第三步 若a>0,那么輸出x>x0,否則輸出x
點評 解決此類不等式問題時,因涉及到對一次
項系數(shù)的討論一般采用條件結(jié)構(gòu)設(shè)計算法.
【反饋演練】
1.如圖表示的算法結(jié)構(gòu)是 順序 結(jié)構(gòu).
2.下面的程序執(zhí)行后的結(jié)果是 4,1 .
解析:由題意得 ,故執(zhí)行到第三步時,把 的值給 ,這時 ,第四步,把 的值給 ,這時 .
3 輸入x的值,通過函數(shù)y= 求出y的值,
現(xiàn)給出此算法流程圖的一部分,請將空格部分填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容
① x
② 1≤x<10
③ 3x-11
4 如圖所示,給出的是計算 的值的一個程序框圖,其中判斷框內(nèi)應(yīng)填入的條件是 i>20 .
5. 給出以下一個算法的程序框圖(如圖所示).該程序框圖的功能是 求出a,b,c三數(shù)中的最小數(shù) .
6.根據(jù)下面的算法畫出相應(yīng)的流程圖.
算法:
S1 T←0;
S2 I←2;
S3 T←T+I;
S4 I←I+2;
S5 如果I不大于200,轉(zhuǎn)S3;
S6 輸出T .
答案:解:這是計算2+4+6+…+200的一個算法.
流程圖如下:
第3課 算法語句A
【考點導(dǎo)讀】
會用偽代碼表述四種基本算法語句:輸入輸出語句,賦值語句,條件語句和循環(huán)語句.會用上述基本語句描述簡單問題的算法過程.高考要求對算法語句有最基本的認(rèn)識,并能解決相關(guān)的簡單問題.
【基礎(chǔ)練習(xí)】
1 .下列賦值語句中,正確的是 (1) .
2.條件語句表達的算法結(jié)構(gòu)為 ② .
①.順序結(jié)構(gòu) ②.選擇結(jié)構(gòu) ③.循環(huán)結(jié)構(gòu)④.以上都可以
解析:條件語句典型的特點是先判斷再執(zhí)行,對應(yīng)的是選擇結(jié)構(gòu).
3.關(guān)于 循環(huán)說法錯誤的是 ④ .
①.在 循環(huán)中,循環(huán)表達式也稱為循環(huán)體
②.在 循環(huán)中,步長為1,可以省略不寫,若為其它值,則不可省略
③.使用 循環(huán)時必須知道終值才可以進行
④. 循環(huán)中 控制結(jié)束一次循環(huán),開始一次新循環(huán)
解析: 循環(huán)中 是指整個循環(huán)結(jié)束,而不是一次循環(huán)結(jié)束
【范例解析】
例1.試寫出解決求函數(shù)y=x2-1(x<2) -x2+1(x≥2)的函數(shù)值這一問題的偽代碼.
解: Read x
If x<2 Then
y ← x2-1
Else
y ← -x2+1
End If
Print y
點評 分段函數(shù)問題是考查If語句一個重要的載體,因此,我們要注意此類問題可以先根據(jù)語言敘說,讓學(xué)生先列出函數(shù)關(guān)系式,再寫出相應(yīng)的偽代碼.
例2.已知S=5+10+15+…+1500,請用流程圖描述求S的算法并用偽代碼表示.
解 流程圖如下圖所示:
從流程圖可以看出這是一個循環(huán)結(jié)構(gòu),我們可以運用循環(huán)語句來實現(xiàn).
S←5
For I from 10 to 1500 step 5
S←S+I
End For
Print S
點評 在準(zhǔn)確理解算法的基礎(chǔ)上,學(xué)會循環(huán)語句的使用.循環(huán)語句包括for循環(huán)、While循環(huán).解題時要根據(jù)需要靈活運用.
循環(huán)語句包括if…then,if…then…else,并且if…then…else可以嵌套,解題時要根據(jù)需要靈活運用.
例3. 青年歌手大獎賽有10名選手參加,并請了12名評委.為了減少極端分?jǐn)?shù)的影響,通常去掉一個最高分和一個最低分后再求平均分.請用算法語句表示:輸入12名評委所打的分?jǐn)?shù)ai,用函數(shù)Max(a1,a2,…,a12)和Min (a1,a2,…,a12) 分別求出中ai(i=1,2,…,12)的最大值和最小值,最后輸出該歌手的成績.
解
S←0
For I from 1 to 12
Read ai
S←S+ai
End For
G←(S - Max(a1,a2,…,a12)- Min (a1,a2,…,a12))/10
Print G
【反饋演練】
1.下圖中程序執(zhí)行后輸出的結(jié)果是_____7___________.
2.寫出下面流程圖所表述的算法的功能并用偽代碼表示.
(第2題)
答案:解:輸出兩個不同的數(shù)中小的一個數(shù).用偽代碼表示為
Read a,b
If a>b then
Print b
Else
Print a
End if
第4課 算法語句B
【考點導(dǎo)讀】
1.循環(huán)結(jié)構(gòu)的算法用循環(huán)語句表示.
2理解“While循環(huán)”和“For循環(huán)”,前者是前測試的當(dāng)當(dāng)型循環(huán),后者是在循環(huán)次數(shù)已知時使用的循環(huán).
【基礎(chǔ)練習(xí)】
1.下列偽代碼中的循環(huán)次數(shù)為 9 .
s←0
For I from 1 to 25 step 3
s←s+I
End for
Print s
2.要使以下For循環(huán)執(zhí)行20次,循環(huán)變量的初值應(yīng)該是 14 .(For k From To -5 Step -1)
3.下面這段偽代碼的功能 計算其中小于0數(shù)的個數(shù) .
4.下面是一個算法的偽代碼.如果輸出的y的值是20,則輸入的x的值是 2或6 .
解析:若 ,由 ,則 ;若 ,由 ,得 .
【范例解析】
例1.設(shè)計算法,求 的值.
解 偽代碼:
s←1
For I from 2 to 100
End for
Print s
點評 本題是連乘求積的問題,自然想到用循環(huán)語句設(shè)計算法,算法的設(shè)計又帶有靈活性和通用性,熟練地掌握這一類題的解法,對于解決與此相關(guān)的問題有很大幫助.
例3.某城市現(xiàn)有人口總數(shù)為100萬人,如果年自然增長率為1.2%,試解答下面的問題:
(1)寫出該城市人口數(shù)y(萬人)與年份x(年)的函數(shù)關(guān)系式;
(2)用偽代碼寫出計算10年以后該城市人口總數(shù)的算法;
(3)用偽代碼寫出計算大約多少年以后該城市人口將達到120萬人.
解:(1)y=100×(1+0.012)x.
(2)10年后該城市人口總數(shù)為y=100×(1+0.012)10.
算法如下:
y←100
t←1.012
For I from 1 to 10
y←y×t
End for
Print y
End
(3)設(shè)x年后該城市人口將達到120萬人,即100×(1+0.012)x=120.
算法如下:
S←100
I←1.012
T←0
While S<120
S←S×I
T←T+1
End while
Print T
End
【反饋演練】
1.如果執(zhí)行下面的程序框圖,那么輸出的 2550 .
3.下圖是一個循環(huán)結(jié)構(gòu)的算法,下列說法中:(1)①是循環(huán)變量的初始化,循環(huán)將要開始;(2)②為循環(huán)體;(3)③是判斷是否繼續(xù)循環(huán)的條件;(4)①可以省略不寫.其中正確的的是 ① ② ③ .
4.在如下程序框圖中,輸入f0(x)=cosx,則輸出的是 cosx .
5. 當(dāng) x=2 時 ,下面程序運行結(jié)果是 15 .
While
End while
Print s
End
6.依據(jù)不同條件,給出下面的流程圖的運行結(jié)果:
(1)當(dāng)箭頭a指向①時,輸出 6 ;
(2)當(dāng)箭頭a指向②時,輸出 20 .
;
7.已知數(shù)列 中, ,且 ,求這個數(shù)列的第m項 的值 .現(xiàn)給出此算法流程圖的一部分,請將空格部分(兩個)填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容① 2
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