算法的描述与设计

课题：算法描述与设计》

教学目标：

1.进一步理解什么是；算法，知道算法的多样性

2.能够对设计的算法做简装的评价

3.学会利用自然语言、流程图和伪代码来描述算法

教学内容

1.了解什么是算法及其特征

2.学习三种描述算法语言

教学重点:通过例子设计算法

教学难点:三种描述算法语言的使用

课时数：1课时

正课讲解

一、算法是“灵魂”

1.算法存在于人们生活中，如：上街购物、顾客付款、营业员（主）找银等。

2.“韩信点兵问题”有不同的求解过程，就有不同的算法。

有N个人，除以3，5，7，分别余2，3，2，求N。

3.算法——解决问题的方法和步骤。

算法是尼克劳斯.沃斯（N.Writh）提出的，他指出：算法+数据结构=程序。

（即算法不能单独构成程序，它必须和数据结构合二为一）

4.算法的发现

时间：公元前3000年~公元前1500年地点：巴比伦

巴比伦人求解“算法”的过程：先用解代数方法，再计算实际数目，最后写上一句短句“这就是一个过程”。

5.算法的特征

我们曾在必须修课中提过一点算法，如：冒泡排序法。

例：计算1+2+3+……+100=？

分析：这个算法有限制范围，可以在有限时间内完成，这是算法的第一个特征：有穷性。计算此算法可以用纸笔、算盘、运算器

和计算机来完成，且计算过程是多样的，但结果是唯一的。这就是算法的可行性、确定性。

计算方法：

⑴把这100个数按顺序相加。

⑵用凑数法：1+99=100，2+98=100，3+97=100，……，49+51，最后只剩下50和100。

⑶令S=0，使1≤n≤100，先执行S=S+n ⑴，再执行n=n+1 ⑵

n=1，S=0时，S（0）=1 n=2，S=1时，S（0）=3 n=3，S=3时，S（0）=6 n=4，S=6时，S（0）=10 n=5，S=10时，S（0）=15 n=6，S=15时，S（0）=21……

算法的另外一个特征：输入、输出。

练习：水仙花数问题，如153=1^3+5^3+3^3，分析它应满足什么条件才能使用此方法？

二、如何描述算法

1.用自然语言描述算法

⑴自然语言——人们日常生活中使用的语言。

⑵此种语言的特点：通俗语易懂，缺乏直观性和简洁，且易产生歧义。

使用此种语言的注意事项：描述要求尽可能精确，详尽。

例：用自然语言描述凯撒密码的原理

第1步：输入26个英文字母，它们分别对应1~26个数学。

第2步：令a=1，k=3，n=26。

第3步：使a的取值范围为1≤a≤26，F(a)=(a+k) mod n，转第5步。

第4步：a=a+1，转第3步。

第5步：输出F(a)相对应的数字。

第6步：把数学转化成相当的字母，输出字母。

第7步：累计字母出现顺序，转第4步。

练习：现有一串字母“PROGRAM”给它加密，请设计算法，用自然语言描述。

2.用流程图描述算法

⑴特点：描述算法形象、直观，容易理解。

⑵流程图符号

3.用伪代码描述算法

特点：描述的算法简、易懂，修改容易，容易转化为程序语言代码。

例：分析课本经9页算法描述

第一个条件：y mod 4=0

判断闰年条件：⑴y不能被100整除；⑵y能被400整除且y能被400整除。判断不是闰年的条件：⑴y mod 4=0 且y mod 100=0,但y不能被400整除；

⑵y不能被4整除。

表示条件判断语句表示循环处理语句：

IF 条件 THEN 执行语句一 Do While 条件循环语句

ELSE执行语句二 Loop

END IF

条件语句中可以包含多个子语句

实践：用表格比较自然语言、流程图和伪代码3种描述方法的优缺点。