教科版 (2019)必修1 數(shù)據(jù)與計(jì)算4.1 算法及其特征精品第1課時(shí)教案

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課題
必修1 4.1 算法及特征 第1課時(shí)
單元
4
學(xué)科
信息技術(shù)
年級(jí)
高一
學(xué)習(xí)


目標(biāo)
通過有趣的實(shí)際問題，熟悉算法的概念，了解算法的要素和重要特征，學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)際問題選擇恰當(dāng)?shù)姆绞絹砻枋鏊惴?；通過問題求解，掌握用編程語言實(shí)現(xiàn)簡單算法。
重點(diǎn)
能夠分析問題，設(shè)計(jì)解決問題的算法，并用恰當(dāng)?shù)姆椒枋鏊惴ǎ?br/>

了解枚舉法的含義，并能使用枚舉法解決相關(guān)問題。
難點(diǎn)
能夠設(shè)計(jì)出解決問題的算法；能夠用枚舉法解決相關(guān)問題。
教學(xué)過程
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入





5分鐘
葉達(dá)報(bào)名參加學(xué)校軟件開發(fā)社團(tuán)時(shí)。面試中有一道IQ題：


有四個(gè)裝了藥丸的罐子，每個(gè)藥丸都有一定的重量，其中有一個(gè)藥罐被污染了。每片被污染的藥丸比污染前增重1克。只允許稱量一次，判斷出哪個(gè)罐子的藥被污染了。


（同座位討論該問題的解決步驟）



學(xué)生思考討論學(xué)校軟件開發(fā)社團(tuán)的一道面試題。討論問題的解決步驟。
通過問題的方式引入本節(jié)課的教學(xué)，讓學(xué)生根據(jù)具體問題思考算法的設(shè)計(jì)。
教師：
在生活中有很多類似的問題，解決這些問題需要一定的方法，這種解決的方法實(shí)際上就是算法。
學(xué)生回憶算法的概念。
讓學(xué)生回顧算法的概念。
教師：
方法：考慮藥丸的質(zhì)量變化，如果藥丸被污染，則增重_____克，否則增重_____克。


從任一藥瓶中提取n顆藥丸，如果增重n克，則_________；如果沒有增重，則______


從第一盒中取出1顆，第二盒中取出2 顆，第三盒中取出3顆，從第四盒中取出4顆（共10顆）。如果增重________克，則________號(hào)藥瓶被污染。



學(xué)生考慮一顆藥丸污染后的質(zhì)量變化。


然后從每個(gè)藥瓶中取出不同數(shù)量藥丸的質(zhì)量變化。
引導(dǎo)學(xué)生考慮一顆藥丸污染后的質(zhì)量變化。


和從每個(gè)藥瓶中取出不同數(shù)量藥丸的質(zhì)量變化。從具體的分析中找出問題的解決步驟。
教師：
考慮1顆藥丸的質(zhì)量變化，如果藥丸被污染，則增重 1 克，否則增重0 克。


從任一藥瓶中提取n顆藥丸，如果被污染，則 增重n克 ；否則增重 0 克



分析一顆藥丸和n顆藥丸，如果被污染的質(zhì)量變化。
引導(dǎo)學(xué)生思考，從一顆藥丸和n顆藥丸被污染后的質(zhì)量變化。
教師：
從第一盒中取出1顆，第二盒中取出2 顆，第三盒中取出3顆，從第四盒中取出4顆（共10顆）。如果增重________克，則________號(hào)藥瓶被污染。


輸入：？


計(jì)算：？


輸出：？
從不同藥瓶中取出不同顆數(shù)的藥丸，思考輸入，計(jì)算和輸出。
引導(dǎo)學(xué)生思考算法的基本步驟，輸入，計(jì)算和輸出。
程序源代碼
d=int(input(“請(qǐng)輸入第顆藥丸的標(biāo)準(zhǔn)重量：”))


w=int(input(“y請(qǐng)輸入藥丸稱得的重量：”))


x=v-10*d


print(“被污染的藥瓶序號(hào)是：”，x)


input(“運(yùn)行完畢，請(qǐng)按回車鍵退出…”)
設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)程序源代碼。
引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)程序源代碼。


并在電腦上運(yùn)行。
總結(jié)
計(jì)算機(jī)解決問題的過程：


1、分析問題


2、設(shè)計(jì)算法


3、編寫程序


4、運(yùn)行驗(yàn)證
學(xué)生和老師一塊總結(jié)計(jì)算機(jī)解決問題的過程。
讓學(xué)生明白計(jì)算機(jī)解決問題的過程。
活動(dòng)2
巧用運(yùn)算，尋找誤刪的ID號(hào)


學(xué)校歷屆校友的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在校網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器中（共10000條，無重復(fù)數(shù)據(jù)），某管理員因?yàn)檎`操作刪除了一位校友的ID號(hào)（8位整數(shù)）信息，恰好在備份數(shù)據(jù)庫中保存了一份所有人員ID號(hào)的文件（無重復(fù)數(shù)據(jù)，無序）。怎樣快速找出被誤刪的ID號(hào)以便恢復(fù)數(shù)據(jù)？


請(qǐng)同座位同學(xué)討論，用自然語言描述問題求解的算法。
通過學(xué)校校友數(shù)據(jù)，尋找誤刪的id號(hào)。


學(xué)生先思考討論，先用自然語言描述算法。
實(shí)例引入，激發(fā)興趣。先讓學(xué)生用自然語言描述算法，循序漸進(jìn)的往前走。
教師
方法一： 取出網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器ID列表中第一條數(shù)據(jù)；和備份服務(wù)器中的ID列表逐條進(jìn)行對(duì)比，如果能夠找到相同的ID號(hào)，則完成目標(biāo)，否則取出網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器ID列表中下一條數(shù)據(jù)繼續(xù)比對(duì)。


按照該算法解決問題需要10000*10000，1億次。


方法二：（提示：可以利用異或運(yùn)算）


異或應(yīng)用于邏輯運(yùn)算，其運(yùn)算法則為：0^0=0，1^0=1，0^1=1，1^1=0。


由于兩個(gè)相同數(shù)異或結(jié)果為0，而任何數(shù)異或0的結(jié)果等于數(shù)據(jù)本身。因此，可以把兩文件中所有ID號(hào)直接進(jìn)行異或，只出現(xiàn)一次的數(shù)據(jù)就能被找出，并且最后出現(xiàn)的異或結(jié)果就是這個(gè)數(shù)。


（學(xué)生可能會(huì)提出將中心服務(wù)器的ID號(hào)全部加起來，然后減去備份服務(wù)器的ID號(hào)，得到的數(shù)就是被刪除的ID號(hào)，可以讓學(xué)生比較它和異或的方法）
思考方法一，采用逐條對(duì)比的方法。


思考利用異或運(yùn)算的方法，找出丟失的id號(hào)。
引導(dǎo)學(xué)生思考同一個(gè)問題，不同的解決辦法。并比較其效率的高低。
程序代碼：
sum1=0 #設(shè)置初始值


sum2=0 #設(shè)置初始值


f1=pen(r"cpy.txt") #打開備份文件


li=f1.readlines() #讀取每行數(shù)據(jù)


fr line in li:


sum1=sum1+int(line) #將讀取的數(shù)據(jù)做和運(yùn)算


f1.clse() #關(guān)閉備份文件


f2=pen(r"truble.txt") #打開故障文件


li=f2.readlines() #讀取每行數(shù)據(jù)


fr line in li:


sum2=sum2+int(line) #將讀取的數(shù)據(jù)做和運(yùn)算


f2.clse() #關(guān)閉故障文件


print("被刪除的ID號(hào)是:",sum1-sum2) #輸出被刪除的ID號(hào)


input("運(yùn)行完畢，請(qǐng)按回車鍵退出...")
學(xué)生設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)解決問題的程序源代碼，并在電腦中運(yùn)行。
讓學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)Pythn語言。
設(shè)計(jì)學(xué)生思考
根據(jù)解決“被刪除的ID號(hào)”算法中的一些規(guī)律，思考算法應(yīng)該具有哪些特征。


算法的特征：0個(gè)或多個(gè)輸入項(xiàng)；1個(gè)或多個(gè)輸出項(xiàng)；算法的確定性


（確定的執(zhí)行結(jié)果或者運(yùn)算的確定性）；算法的有窮性；算法的可行性。
思考算法的特征，包括算法有窮性，可行性。
引導(dǎo)學(xué)生掌握算法的特征。
課堂小結(jié)


2 分鐘
老師帶領(lǐng)著學(xué)生一起回顧本節(jié)課的知識(shí)。






和老師回顧總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。
通過回顧本節(jié)課所學(xué)，加深對(duì)知識(shí)的掌握。