1.2算法的描述与设计
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计算机科学算法设计与程序开发的基础知识计算机科学算法设计与程序开发是计算机领域中最基础的知识之一,它涵盖了算法的设计和程序的开发两个方面。本文将介绍计算机科学
算法设计与程序开发的基础知识,并且提供一些实用的技巧和建议。
一、算法设计的基础知识
1.1 算法的定义和特性
算法是解决问题的方法和步骤的描述,它是计算机科学中最基本的
概念之一。一个好的算法应该具备以下特性:
- 正确性:算法能够得到正确的输出结果。
- 可读性:算法的描述容易理解和阅读。
- 高效性:算法能够在合理的时间范围内完成任务。
1.2 算法设计的方法
算法设计有多种方法和技巧,常见的包括:
- 分治法:将问题分解为更小的子问题,并依次解决子问题,再将
结果合并得到最终解。
- 动态规划法:将一个大问题划分为一系列子问题,并通过计算和
存储中间结果来减少重复计算。
- 贪心法:每一步都选择当前最优解,希望通过局部最优解得到全
局最优解。
1.3 常见的算法
在计算机科学中,有一些常见的算法应用非常广泛,例如:
- 排序算法:常见的排序算法包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序等。
- 查找算法:常见的查找算法包括线性查找、二分查找、哈希查找等。
- 图算法:常见的图算法包括最短路径算法、最小生成树算法、拓
扑排序算法等。
二、程序开发的基础知识
2.1 编程语言的选择
在程序开发中,选择适合的编程语言非常重要。常见的编程语言包
括C、C++、Java、Python等,各有各的特点和适用场景。选择合适的
编程语言可以提高开发效率和程序性能。
2.2 程序开发过程
《C语言程序设计》课程标准
1.课程定位和课程设计
1.1课程性质与作用
《C语言程序设计》课程是电子信息类专业的专业基础课程,通过本课程的学习,使学生具备初步的计算机编程思想、编程基本技能及逻辑思维能力,掌握运用C语言编程来解决岗位工作中实际问题的方法和步骤,为提高职业能力和拓展职业空间打下坚实基础。在课程体系中,该课程的定位主要在于培养学生的基本编程能力和程序设计思想,为后续编程类课程打下良好的基础。本课程的前导课程有《计算机基础》,根据不同专业方向,后续课程会涉及《单片机应用》、《数控技术》、《数据结构》、《C#程序设计》、《Java程序设计》及其它编程语言类课程。同时也是信息产业部计算机专业和软件专业水平资格考试(程序员级别)考试中要求的主要程序设计语言。
1.2课程设计的理念和思路
《C语言程序设计》课程将工程应用能力和职业素质的培养放在首位,采用教学做一体化的课程教学方式,在教、学、做的过程中明确必要的理论知识,同时深化和拓展课程所需要掌握的能力要求。主要体现在以下几个方面:
(1)课程注重知识描述方式与学生接受能力的统一。课程内容应淡化传统意义上的理论说教,对于教学内容力求以浅显易懂的文字结合图表的方式说明。同时对于知识点的讲解应由案例或问题引入,进而引出需要掌握的知识点,使学生在潜移默化的过程中掌握课程内容。
(2)教学案例的选取注重知识性与趣味性的统一。在案例选择方面,应选择贴近生活的现实性案例,在学习知识的同时,融入趣味性,寓教于乐。
(3)教学设计中注重教师引领作用与学生主体地位的统一。课程教学设计中,应注重师生互动环节的设计,提高学生的参与程度,突出学生主体地位,提升学生学习品质。
《算法与程序设计》
1.2 算法描述与设计
教学设计
单位:授课人:
《算法描述与设计》教学设计
为了更形象、直观地表示算法,我们引入了流程图
,学生学习流也叫程序框图。下面,同学们学习“韩信点兵”问题的
流程图表示。
开始
1n
n 被3 、5 、7 整Y
除后余数为
2 、
3 、2
N
n+1n
输出n 的值
结束
流程图描述算法常用的框图主要有以下几个:
在流程图的基础上,专业软件开发人员一般采用伪代码来描述算法。伪代码是一种介于自然语言和计算机语言之间的一种算法描述,不是真正的程序语言代码,所以没有严格的语法限制,书写格式也比较自由,只要把意思表达清楚就可以了。例如,判断闰年伪代码算法描述如下:
输入年份y
IF y 能被4 整除THEN
IF y 能被100 整除THEN
IF y 能被400 整除
输出“是闰年”
附:《算法描述与设计》流程图作品评价量表
《算法描述与设计》流程图作品评价量表
说明:1、作品评价等级分为A、B、C、D 四个等级。
2、在对应的作品等级下画“√”。
第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱
1.2算法和算法的描述
1.在程序设计中算法是指()
A.对解决问题的方法和步骤的描述
B. 以上都不对
C.计算公式
D.计算方法
2.下列关于算法的叙述不正确的是( )
A.算法具有确定性、可行性、有限性等基本特征
B.任何一个问题的算法都只有一种
C.常见的算法描述方法有自然语言、流程图法、伪代码法等D.算法是解决问题的有序步骤
3.以下哪个是编程的核心,是解决问题的方法和步骤( ) A.算法设计B.代码编写C.调试运行D.界面设计
4.以下哪个不是算法的描述方法()
A.伪代码描述法
B.自然语言描述法
C.流程图描述法
D. 顺序法
5.图形符号在算法在流程图描述中表示()
A.处理或运算的功能
B.算法的开始或结束
C.用来判断条件是否满足需求
D.输入输出操作
6.以下哪个图形是流程图中表示“输入输出”功能的图形( )
A.△B.□C D.◇
7.图形符号“口”在算法流程图描述中表示( )
A.用来判断条件是否满足要求B.处理或运算
C.算法的开始或结束D.输入输出操作
8.图形符号“◇"在算法流程图描述中表示( ) A.用来判断条件是否满足需求B.处理或运算C.算法的开始或结束D.输入输出操作9.流程图是描述什么的常用方式( )
A.数据结构B.计算规则C.算法D.程序10.算法与程序的关系描述正确的是( )
A.程序决定算法,是算法设计的核心
B.算法决定程序,是程序设计的核心
C.算法就是对程序的描述
D.算法和程序之间无关系
2021年硕士研究生统一入学考试
《计算机专业基础》
第一部分考试说明
一、考试性质
计算机专业基础是计算机科学与工程学院计算机科学与技术、电子信息专业类别人工智能、计算机技术领域(专业代码:计算机科学与技术081200;电子信息(人工智能、计算机技术)085400)硕士生入学考试初试的专业课之一。考试对象为参加计算机科学与工程学院计算机科学与技术专业、电子信息专业类别人工智能、计算机技术领域2021年全国硕士研究生招生考试入学考试的准考考生。
二、考试形式与试卷结构
(一)答卷方式:闭卷,笔试
(二)答题时间:180分钟
(三)考试题型及比例(均为约占)
简答题49分(33%)
综合题101分(67%)
(四)参考书目
《数据结构》,严蔚敏,清华大学出版社,2001年。
《C语言程序设计》(第3版),谭浩强,清华大学出版社,2010年。
《计算机操作系统教程》(第4版),张尧学、宋虹、张高,清华大学出版社,2013。
《计算机操作系统》(第四版),汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛,西安电子科技大学出版社,2014。
第二部分考查要点
(一)数据结构考查要点
1 绪论
1.1 数据结构的基本概念和术语
1.2 抽象数据类型的表示与实现
1.3 算法和算法分析
2 线性表
2.1 线性表类型定义
2.2 线性表的顺序表示和实现
2.3 线性表的链式表示和实现
3 栈和队列
3.1 栈的类型定义、表示和实现
3.2 栈的应用
3.3队列的类型定义、表示和实现
3.4 队列的应用
4 串
4.1 串的类型定义、表示和实现
4.2串操作应用
5 数组和广义表
《算法和算法的描述》教学设计
一、教材分析:
本节课是高中信息技术选修模块一《算法与程序设计》第一章第二节的内容,主要是一些概念和理论,而算法的概念和理论都太抽象,讲起来非常的枯燥乏味,那么就要把这些抽象的东西变得通俗易懂,使学生能轻松而又愉快的接受并理解。
二、学生分析:
在数学中已学过程序设计模块,对算法有一定的初步基础,学习了结构语言的三种结构,并能编写一些较简单的程序。但是学生对结构的掌握并不是很熟练,他们对编程存在一定的畏惧情绪。三、教学目标:
1.知识技能:
(1)理解算法的概念;
(2)能初步利用算法解决简单的问题。 2.情感领域:
培养学生的理论联系实际能力和动手操作能力。
3.能力发展:
培养学生自我探索信息,高效获取信息、分析评价信息、处理运用信息、表达呈现信息的能力,通过作品的制作、反思和评价,进一步提高其信息素养。
引导学生对编程的兴趣,理解算法的概念和如何科学合理的选择和设计算法,激发学生的编程兴趣,为程序设计打好基础。
四、教学重点:
1、算法的概念
2、算法的描述
3、算法的设计
五、教学难点:
1、算法的选择。
六、教学手段:
与学生进行互动探讨式教学,以趣味智力题激发学生探索解决问题的兴趣,以故事事例和具体的程序运行对比,引导学生一步步的思考,从而总结出算法的概念,以及如何设计和选择算法,充分调动学生的主观能动性和探究学习能力。
七、教学过程:教学环节创设情景引入新课教师活动
1、算法的概念
【问题一】:高二9班的同学甲,因感冒,要在晚自习请假回家。要求:小组讨论,帮甲同学写出可行的请假步骤。根据学生的答案,引出算法的概念。解决问题的步骤就是---算法。
1.2 算法描述与设计
一、教材分析
本节是高中信息技术选修课《算法与程序设计》(教科版)第一章“如何用计算机解决问题”的第二节“算法描述与设计”。
通过1.1 节的学习,学生已经了解了计算机解决问题的基本过程,并知道算法是程序设计的灵魂,只要算法正确,就可以用任何一种语言编写程序。本节课通过几个典型的例子来帮助学生加深对算法的理解,并学会用不同的方法描述算法。。
二、学生分析
学生在数学课中对算法已经有所了解,特别是用“自然语言”和“流程图“描述算法,高一数学中已经讲过了,所以教师可以让学生自己先尝试完成。
三、教学目标
1、知识与技能
进一步理解什么是算法,知道算法的多样性。
2、过程与方法
①能够对设计的算法作简单的评价;
②学会用自然语言、流程图和伪代码来描述算法。
3、情感、态度及价值观
教师注意结合实例给学生讲解,帮助学生建立并保持其学习程序设计的兴趣和信心。
四、教学重、难点
1、重点
算法的三种描述方法:自然语言、流程图和伪代码。
2、难点
结合实例分析算法的三种描述方法。
五、教学策略
1、教学思路
本节课用日常生活问题和趣味性数学题引入 , 让学生通过比较,思考、讨论、探索解决问题的方法和步骤,理解算法的相关概念,通过两个例子由浅入深地引导学生思考,讨论,进行探究性学习,符合学生的认知规律。通过讲授、演示观察、讨论相结合的方法,充分调动学生的主观能动性,以达到主动学习、探究性学习。
作品欣赏——进入算法(解决问题的方法和步骤)——算法的三种描述方法(结合实例:韩信点兵问题、闰年的判断)。
教学过程
一、作品欣赏、引入新课
算法设计与分析基础
算法设计与分析是计算机科学中的核心内容之一,它涉及到算法的
设计、实现和分析等方面。在计算机科学的领域中,算法是解决问题
的一系列有序步骤的描述。本文将介绍算法设计与分析的基础知识,
并探讨一些常见的算法设计思想。
一、算法设计与分析的基础知识
1.1 算法的定义
算法是指解决特定问题的一系列步骤或指令。它可以输入一些数据,并按照一定规则对数据进行处理,最终得到输出结果。算法可以用自
然语言、伪代码或者编程语言来描述。
1.2 算法的性能度量
在进行算法设计与分析时,我们需要考虑算法的性能。常用的性能
度量指标包括时间复杂度和空间复杂度。时间复杂度是衡量算法执行
时间的度量,通常用大O符号表示。空间复杂度是衡量算法所需存储
空间的度量。
1.3 常见的基本算法
在算法设计与分析中,有一些常见的基本算法需要掌握。例如,排
序算法(如冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序等)、查找算
法(如顺序查找、二分查找等)以及递归算法等。
二、常见的算法设计思想
2.1 贪心算法
贪心算法是一种基于局部最优选择的算法设计思想。在每一步都做出当前看来最好的选择,并且不回退。贪心算法通常简单高效,但不一定能得到全局最优解。
2.2 分治算法
分治算法将原问题划分成多个子问题,然后将子问题的结果合并得到原问题的解。分治算法通常采用递归的方式实现,它能够减小问题的规模,从而简化求解过程。
2.3 动态规划
动态规划是一种将复杂问题分解成简单子问题的算法设计思想。它通常需要用一个表格来存储子问题的解,以避免重复计算。动态规划算法适用于具有重叠子问题和最优子结构特性的问题。