计算机与算法

1、第一章 计算机与算法1教学目标知识与技能：掌握计算机解决问题的一般过程及编写程序的一般过程。掌握算法的概念和算法的表示方法（自然语言、流程图、伪代码），基本熟悉程序的三种执行模式（顺序、选择、重复）。过程与方法：通过对一些富有生动情节的实例和探究、讲授、观摩、交流等环节，以任务驱动法，结合启发式教学、自主探究学习模式，引导学生完成相应的任务情感态度与价值观：让学生体验用计算机解决问题的基本过程，使学生理解电脑的本质。培养学生探究科学的热情，培养学生分析问题，发现问题，解决问题的能力。培养学生的高阶思维能力，如综合、评价、分析、思辨等。 教学重点 计算机解决问题的一般过程，算法的描述方式，三种执

2、行模式（顺序、选择、重复）。教学难点 三种执行模式（顺序、选择、重复）。教学过程课程介绍作业与考试科学技术的进步，社会生产力的发展，都是由于相关问题不断地得到解决的结果。在当今的信息社会，许多问题的解决都要依靠计算机。课堂纪律及机房要求：1)机房和教室上下课问候语。2)上课说话问题，应令行禁止。3)应做好课前准备工作，不要到上课了才去拿东西。4)进入机房必须穿布鞋套（自己准备或在校购买）。否则不准进入机房。5)在机房内按学号坐，不准换位。6)上机作业应在机房完成，若需带回家，应事先声明，才能将存贮设备带入机房进行复制。7)机房是进行教学活动的场地，不准玩游戏。否则以违纪论处，带入的设备没收。8

3、)安全与卫生第一章 计算机与算法2课题：1.1计算机解决问题的一般过程1听笑话，想问题C:>上网C:>“上网”不是内部命令或外部命令,也不是可运行的程序或批处理文件。C:>我要上网C:>“我要上网”不是内部命令或外部命令,也不是可运行的程序或批处理文件。C:>我说我要上网C:>“我说我要上网”不是内部命令或外部命令,也不是可运行的程序或批处理文件。C:>到底让不让我上网C:>“到底让不让我上网”不是内部命令或外部命令,也不是可运行的程序或批处理文件。C:>再不让我上网,把你砸掉! C:>“再不让我上网,把你砸掉!”不是内部命令或外部命

4、令,也不是可运行的程序或批处理文件。请大家思考并回答问题：这个人想干什么？为什么没干成？原因所在：这个人想上网，但是他不会上网。2思考与讨论：（1）你是怎样使用计算机上网的？（2）你还用计算机做过哪些事情？解决过什么问题？（3）为什么计算机可以帮助我们来完成这些事情？关键在于计算机里有各种各样的应用程序供我们使用。那么应用计算机程序来解决问题的一般步骤是怎样的呢？3应用计算机程序解决问题的一般步骤：1）分析问题确定要用计算机做什么（做什么）。2）寻找解决问题的途径和方法（怎么做。选择并运行相应程序）。3）用计算机进行处理。这个过程中最核心的东西在于我们使用计算机程序解决问题离不开各种现有的程序

5、。那么，是不是我们所有的问题都有现成的程序可以使用呢？很显然不是。首先，现有的各种程序还在不断地升级换代，其次，人的需求是层出不穷的，也正因为这一点，人类社会才会不断进步和发展。那么，如果我们遇见了用现有程序无法解决的问题该怎么办呢？学生看书阅读P2，了解关于猜价格问题的内容和解决方法。解决实践体验中的问题。第一章 计算机与算法3如何使用计算机来完成A同学的工作？只能自己编写程序。编写程序解决问题的一般过程。1分析问题（需求分析）：输入B同学提供的猜测价格，输出对与错的结果。2设计算法：输入B同学提供的猜测价格，将此价格与实际价格比较，如果正确，程序结束；如果大了或者小了，重新输入猜测价格。3

6、编写程序：根据上述算法编写程序。4运行程序：将编写好的程序在计算机上实际运行，测试其是否有错误、是否达到预期效果，若有问题，则进行修改后在运行，这称为调试；交付使用后对程序的修改程序维护。计算机可以帮助我们解决各种各样的问题，但必须要有解决这个问题的程序，因为至今为止计算机只能按照设计好的软件，一步一步地进行计算处理。所以计算机不能没有安装程序。我们在计算机上安装的软件，可能是购买的或者是共享的、也可能使自己编写的。指令：规定计算机执行一步运算或判断的命令。程序：指示计算机如何去解决问题或完成任务的一组可执行的指令（或称指令的有序集合）。软件：程序和有关的文档资料。 设计程序时，需要考虑以下两

7、点：1数据的存储。2计算的过程：首先必须确定解决问题的方法，然后必须该方法步骤化即用计算机能执行的动作（指令），来描述问题的计算过程。这意味着程序的计算过程不仅必须指出动作，也必须指出动作的次序。指令的种类1输入指令：把外界输入的数据通过输入设备（如键盘）存储到指定的变量。2输出指令：把文字、变量中存储的数据、计算的结果通过输出设备显示或打印出来。3数学运算：4逻辑运算：5控制转移指令计算机是一种按照设计好的程序，快速、自动地进行计算的电子设备。计算机开始计第一章 计算机与算法4算之前，必须把解决某个问题的程序存储在计算机的内存中。程序的组成1指令部分：由一系列指令构成，每一条指令要求计算机执

8、行一个动作2数据部分：用于存储计算所需要的原始数据、中间结果和最后结果。程序示意图以一个一列多行的表格代表计算机内存依次排列的存储单元，表格的每一个单元格代表一个存储单元，每个存储单元存放一条指令或一个数据，每个存储单元都有一个唯一的编号，称为地址。指令是按地址依次逐条执行的。转移指令是指转移到指定存储单元执行其中的指令后从该存储单元处重新依次往下执行。课题3：1.2 算法的概念前面我们已经谈到在设计一个程序时，必须首先确定解决问题的方法，然后必须把该方法步骤化，即使用计算机能执行的动作（指令），来描述问题的计算过程。也就是说必须把解决问题的方法转换为一系列具体的、在计算机上可以执行的步骤，然

9、后才能将这些步骤表示成指令代码。这些步骤能够清楚的表达解决问题的方法一步步是“怎么做”的过程，这个过程就是我们通常说的算法。算法的概念算法简单的说是指解决问题的具体的方法和步骤。算法是在有限的步骤内解决某一问题所使用的具有精确定义的一系列操作规则。算法的特点1有穷性：一个算法必须保证它的执行步骤是有限的，即它是能够终止的。也就是说算法可以有重复执行的步骤，只要这些步骤地执行可以终止。广义的说，操作步骤的数量或能在合理的时间范围内完成全部操作，如果要让计算机运行几十年才能完成的算法肯定不是一个有效的算法。2确定性： 每个步骤必须有确切的含义，不能有二义性。如L/自然数，“打死老虎”。 3可行性：

10、每一个步骤都是要实际能做到的，且在有限的的时间内可完成。如除数为0，负数开方等。4有0个或多个输入。所谓输入是指算法在执行时需要从外部获得数据，以便建立算法的初始状态。如果建立初始状态所需的数据已包含在算法内，就不需要输入了，这时又称0个输入。第一章 计算机与算法55有1个或多个输出：算法的目的是用来求解问题，问题的结果应以一定的方式输出。算法的格式算法要有一个清晰的起始步骤，每一个步骤只能有一个后继步骤，从而组成一个有限的步骤序列。算法的重要性算法是程序设计的灵魂，世界著名的计算机科学家克劳斯沃斯（NWirth）指出：算法+数据结构=程序，可见算法在程序设计中的重要性了。算法独立于任何程序设

11、计语言，一个算法可以用多种程序设计语言来实现。日常生活中的算法与数学中的算法如欧几里的发明的求两个自然数的最大公约数的辗转相除法。课题：13 算法的表示方法一、算法的表示目前常用的表示算法的方法有三种：1自然语言主要是通过文字或数学表达式来描述解决问题的过程，如第一步做什么；第二步做什么。优点是容易理解，缺点是书写较烦琐，具有不确切性，容易产生二义性，造成误解。如打死老虎。对较复杂的问题，用自然语言难以表达准确；计算机不能识别和执行。2流程图用图形符号来描述算法。必须要有一组统一规定、含义确定的专用符号；用流程图表示算法就较直观、形象；计算机不能识别和执行。3伪代码介于自然语言和计算机程序设计

12、语言之间的一种算法描述。算法的流程图表示流程图是一种比较直观易懂的、用图形来描述算法的一种方法。流程图主要有两种模式，框图和结构化流程图（N-S图）。这里主要介绍框图，今后我们说的流程图就是指框图。流程图常用的几种符号：1）处理框（ ）：处理框中指出要处理的内容，有一入口和一出口。2）输入、输出框（ ）： 表示数据的输入和计算结果的输出。3）判断框（ ）：表示条件判断及产生分支的情况。通常菱形上方的顶点表示第一章 计算机与算法6入口，其余三个顶点中能且只能任取其中两个顶点表示出口。 4）连接框（ ）：连接因页面书写不下而断开的流程线。5）流程线（ ）：控制流程方向，表示算法执行的步骤。6）开始

13、、结束框（ ）：表示一段算法的开始和结束。二、变量及用途程序中的变量与数学公式中的变量是有区别的。数学公式中的变量实际上只是一个未知量。程序中的变量可以表示为未知量以外，还可以表示在计算过程中要用到的数据的存储单元的名称。存储单元一旦被赋值，其值将被永久保存，直至被重新赋值或程序结束，其值才会改变。所以，如果我们将一个数据存入到某个变量，如变量v，只要不对v重新赋值，即把新的数据存入变量v，那么在整个程序的运行过程中，我们都可以从变量v中直接读取这个数据，而这种读取不会改变变量v的值。变量的名字可以简单的用a、b、c、x、y、z、a1、a2、a3等表示，也可以用具有实际意义的单词或拼音表示，如

14、length或chang、width或kuan。例1 已知矩形的长和宽，求矩形的面积。三、算法的执行流程Step1Step2算法的执行流程是指算法中各个处理步骤的执行次序和模式。一般认为，算法有三种不同的执行流程，顺序模式、选择模式、重复模式，但大多数教材上成为顺序结构、分值结构、循环结构。1顺序模式严格按照先后顺序执行算法的各个步骤，即按照自顶而下的顺序把每个步骤执行一次。如先执行一个处理步骤step1后，顺序执行下一个处理步骤step2。流程图练习：（1）输入一个矩形的长和宽的值，求该矩形的面积（P.9 例1）。设矩形的长为a，宽为b，面积为s。详细描述建立流程图的过程。（2）输入一个圆的

15、半径R，让计算机计算出该圆的面积和周长的值。第一章 计算机与算法7（3）输入一个正方形的边长L，求出将该正方形去掉一个内切圆后留下部分的面积（见上图）。使用VB设计应用程序例1：输入一个矩形的长和宽的值，求该矩形的面积（P.9）。文件名：求矩形面积VB编程的界面简单介绍：VB是一种面向对象的程序设计语言，是目前应用非常广泛的再Windows环境下的应用程序开发工具，能用它来开发具有图形用户界面的应用程序。启动VB6.0。对象窗口：刚进入设计环境，系统会自动提供一个名为Form1的窗体，它是我们要设计的一个应用程序的窗口，使这个程序所需要的其他各种对象的一个“容器”，使人与程序交互操作的实际窗口

16、，即所谓的图形用户界面。控件工具箱：对象也叫控件。控件工具箱中的每一个图标都代表一个控件类，可以从控件工具箱中选择适当的类，生成该类的一个对象，放置到窗体中合适的位置。属性窗口：每一个对象都有它自己的状态，用属性描述，用来反映对象的特征。如名称（Name）、标题（Caption）、颜色（Color）、字体（Font）等。属性窗口可以反映当前选中的对象的各个属性的值。工程窗口：用于管理VB已经根据应用程序的功能建立的一系列文件。语法介绍：赋值语句：格式： 变量 = 表达式（常数）意义：把等号（赋值语句中的等号称为赋值号）右边的常数或表达式的值赋给等号左边的变量。赋值语句具有计算功能。内部函数：内

17、部函数是由VB系统提供的。每个内部函数完成某个特定功能。在程序中使用内部函数称为函数调用，函数调用后，一般都有一个确定的函数值，即返回值。内部函数 Val（）作用：将数字字符串转化为它所代表的数值。如：a=Val(text1.text)。内部函数 Str（）作用：将数值转化为数字字符串。如：Label1.caption=str(s)第一章 计算机与算法8例1的解题演示介绍引出本节课的教学重点：将流程图练习中编制的算法程序用VB环境来实现。程序设计中控件使用的要点：（1）所有输入功能的实现可以利用VB的文本框（TextBox）控件来达到；（2）所有输出功能的实现可以利用VB的标签（Label）控

18、件来达到；（3）所有的输入提示内容的显示也可以利用VB的标签（Label）控件来实现；（4）如果输出内容是固定的字符串（即程序代码中用引号括起的部分）可由标签的Caption属性在属性窗口中直接设定；（5）如果输出的是变量的值，则应该在程序中给标签的Caption属性或文本框的Text属性通过赋值来实现。数据输入输出的设计一、数据输入的设计首先在设计窗口中添加一个文本框控件（如名称为text1），其作用是当程序运行时，可以通过键盘在文本框中输入数据，改变其text属性的值。然后在程序中，通过赋值语句获得文本框的Text属性的值。如 x=text1.text，从而使程序或的计算所需要的原始数据，

19、实现数据输入的目的。二、结果输出的设计首先在设计窗口中添加一个标签控件（如名称为label1）然后在代码窗口中，通过赋值语句将要输出的值通过改变标签的Caption属性值实现结果的输出。如 label1.caption=xVB编程练习：（1）输入一个矩形的长和宽的值，求该矩形的面积。文件名：求矩形面积（2）输入一个圆的半径R，让计算机计算出该圆的面积和周长的值。文件名：求圆面积和周长（3）输入一个正方形的边长L，求出将该正方形去掉一个内切圆后留下部分的面积。文件名：求阴影面积（4）计算并联电阻的总电阻。第一章 计算机与算法9课题：分支结构和分支语句教学目标知识与技能：熟练掌握分支结构和分支语句

20、过程与方法：通过教材阅读和例题分析，逐步加深理解，提高思维能力。以任务驱动的方法，结合启发式教学、自主探究学习和小组合作的学习模式，引导学生完成相应的任务，达成教学目标。情感态度与价值观：让学生体验用计算机解决问题的基本过程，使学生理解电脑的本质。培养学生探究科学的热情，培养学生分析问题，发现问题，解决问题的能力。注重学习兴趣的培养；注重自主探索能力的提高；注重小组协作交流方法的指导和学习习惯的养成，为今后的学习打好基础。教学重点与难点正确设计和画出有关分支结构的流程图并能在VB环境下实现。教学过程小测验：小测验：计算三角形面积：输入三角形的边长a,b,c，计算该三角形的面积s。时间：20分钟

21、。分支结构许多实际问题在处理过程常常包含着判断与选择。即，首先判断某种条件是否成立，如果成立则执行一种操作，否则，执行另一种操作。例如，在解一元二次方程时，如果该方程的判别式大于等于0，则可以求该方程的实数解，否则，该方程就没有实数解。又如，宇航员在神七飞船执行出舱任务时，第一次没有成功，这时就要判断问题究竟出在什么地方，然后在事先准备的各种预案种选择一个执行。像这种包含着对条件的判断以及根据条件是否成立选择执行相应的操作的工作模式，就称为选择模式。在算法中称为选择结构，但通常称为分支结构。分支结构是算法中广泛使用的一种结构。分支结构的流程图以及分支语句： 第一章 计算机与算法10分支语句If

22、 条件 then 执行表示操作A的语句组Else 执行表示操作B的语句组endif分支语句If 条件 then 执行表示操作A的语句组endif选择模式练习（将第1题作为演示例题，先画出流程图，再在VB环境下编程运行）：（1）求较大数：给变量a和b分别输入两个任意大小的数值，然后让计算机比较大小后输出其中一个较大的数。（2）求通话费：有一种手机的月使用费的收费方法可以用下面的式子表示： 60元 月通话时间T<=100分钟S= 60元+0.40元*（T-100） 月通话时间T>100分钟让计算机根据输入的不同的月通话时间计算并输出应该支付的月使用费的值。（3）求绝对值：任意输入一个实

23、数，让计算机输出它的绝对值。（4）求分段函数：让计算机根据输入的自变量x的值，求出分段函数y的值。 x2-4x-5 x<=0 Y= x>0 （5）判整除：对任意输入的整数N，判断其是否能被7整除，如果能被7整除则输出该数除以7后的商，否则则输出“不能被7整除”的信息。（提示：整数N能否被7整除可以用关系表达式：int(n/7)=n/7 或者 n mod 7=0 的条件是否为真来判断）第一章 计算机与算法11多分支练习题：（先画出流程图，再在VB环境下编程运行）（6）给评语：请输入一个学生的成绩值x让计算机进行评定，当x大于等于90分时，计算机给出评语“优秀”；当x小于90但大于等于

24、60分时给出评语“及格”；当x小于60分时给出评语“不及格”。（7）求即时速度：一个小球从斜面上滚下来，在最初的30秒内沿斜面作初速度为零的匀加速直线运动，加速度为2m/s2；在接下来的10秒钟小球在平面上作匀减速直线运动，加速度为-6m/s2。请编写程序计算小球在开始滚动后的任意时刻的即时速度值。（8）最小单词：输入三个不同的英语单词（用小写字母表示），让计算机输出在英语字典中排在最前面的那个单词。（9）三数排序：输入三个任意大小的数值，让计算机按从小到大的顺序输出这三个数。（10）解一元二次方程：输入任意大小的三个系数的值给a、b、c赋值，然后根据根号判别式的值的大小性质，求解一元二次方程

25、的解（当b2-4ac大于0时应求出两个不相同的实数解；当b2-4ac等于0时应说明有两个相同的实数解并给出解；当b2-4ac小于0时应给出“无实数解”的提示）。第一章 计算机与算法12课题：循环结构与循环语句一、教学目标：1.知识与技能：（1）掌握计算机循环结构算法的概念、流程图和VB程序设计方法；（2）掌握计数器、累加器、累乘器等基本程序设计部件的运用方法；（3）掌握当型循环和直到型循环的概念、区别和应用方法；（4）掌握两重循环结构的程序设计概念和方法。2.过程与方法：以教材为蓝本，适当增加一些减缓知识梯度的例题和练习题。采用例题分析、注重理解、提高思维、举一反三的教学方法；灵活采用小组合作

26、、练习讨论、教师疑难指点的手段达成教学目标。3.情感态度与价值观：注重学习兴趣的培养；注重自主探索能力的提高；注重小组协作交流方法的指导和学习习惯的养成，为进一步深入学习打好基础。二、教学重点：1.计算机循环结构中当型循环和直到型循环算法的概念；2.计算机循环结构算法的流程图表示方法；3.计算机循环结构算法的程序设计方法；4.多重循环结构程序设计的概念、方法和在VB环境中的调试运行。三、教学难点：1.正确理解和掌握当型循环和直到型循环结构的程序设计方法；2.正确理解和掌握多重循环结构的程序设计方法。四、教学过程：1循环结构：l在循环结构中，程序按给定的循环条件连续重复多次执行循环体中的语句组。

27、l循环结构有当型循环和直到型循环两种形式：第一章 计算机与算法13（1）当型循环：条件？循环体TF循环体条件？FT当型循环结构示意图 直到型循环结构示意图u先判断循环条件：当条件成立时，重复执行循环体；当条件不成立时，立即退出循环。u在当型循环结构的程序运行时，循环体可能会一次都不被执行。（2）直到型循环：u先执行循环体，再判断循环条件：当条件不成立时，重复执行循环体；直到条件成立时退出循环。u直到型循环结构的程序运行时，循环体至少被执行一次。2.VB程序设计中循环语句的一般使用格式：一、Do-Loop 循环结构： 在事先不能确定循环的次数或循环变量的变化范围时，我们可以使用Do-Loop语句

28、来实现循环。1格式1：（1）Do While <循环条件> <语句组> Loop（2）功能：先测试循环条件，当循环条件为True时执行循环体的语句组，直至循环体条件改变为False时终止循环。第一章 计算机与算法14（3）说明：格式1形式的循环次数最少可能为0次。循环体中若执行到Exit Do即终止循环。2格式2：（1）Do <语句组> Loop Until <循环条件>（2）功能：先执行语句组，执行到Loop语句是再测试循环条件，条件为False时循环，直至循环条件为True时终止循环。（3）说明：格式2形式的循环次数最少为1次。循环体中若执行

29、到Exit Do语句即终止循环。二、用For-Next语句实现循环结构（计数循环）：对预先能确定重复次数的循环问题可以使用ForNext语句来实现，因为本循环语句的最大优点是具有直接控制循环次数的计数功能。1格式： For <循环变量><初值> To <终值> Step <步长值> <语句组> Next <循环变量>2功能：执行时，循环变量先赋初值，当步长值大于0时：判断循环变量是否大于终值，若大于终值则终止循环，否则执行循环体语句遇Next语句，循环变量增加一个步长值，再与终值比较直至大于终值时终止循环。当步长值小于0时

30、：判断循环变量是否小于终值，若小于终值则终止循环，否则执行循环体语句遇Next语句，循环变量增加一个步长值，再与终值比较直至小于终值时终止循环。3说明：循环变量应是数值型的简单变量。第一章 计算机与算法15本格式的循环次数为：INT（<终值><初值>）/ <步长值> 1）次 （其值0时为一次都不循环）在循环体语句组中若执行到Exit For语句则终止循环。Step语句缺省时，步长值为1。3.循环结构练习（将第1题作为演示例题，先画出流程图，再在VB环境下编程运行）：（1）计算S=1/1+1/2+1/3+1/10的值。（a）请采用当型循环的方式编写程序解题；文

31、件名：当型循环求倒数和（重点解决循环结构中计数器和累加器的编程与应用）（b）请采用直到型循环的方式编写程序解题；文件名：直到型循环求倒数和（重点解决当型循环结构与直到型循环结构的互相转换）（c）请采用计数循环的方式编写程序解题。文件名：计数循环求倒数和（重点解决计数循环语句中计数器的功能和应用）（2）编程计算S=1/1+1/3+1/5+1/n前20项的值（n是奇数）。文件名：求奇数倒数和（3）计算t=n！=1*2*3*n的阶乘值（其中n的值在程序运行后通过文本框输入）。（提示累乘器的设计方法，特别提示累乘器初始值的设置方法）文件名：求阶乘（4）计算S=1!+2!+3!+ +n!的值（其中n的值在程序运行后通过文本框输入）。（重点解决计数器、累乘器、累加器综合应用的程序设计方法）文件名：求阶乘和（5）“一尺之棰，日取其半