111算法的概念教案

2024-07-17

111算法的概念教案(精选8篇)

篇1:111算法的概念教案

算法的概念(教案)

数学与统计学学院 2009211955 安琪 0905班

一、本节内容分析

算法的概念这一节在高中数学必修三人教A版第一章第一节1.1.1。“算法”这个概念对于学生而言可能是陌生的,但在人教A版数学必修一、二课后补充和提高中都有提到,所以教师在讲授过程中应注意和前面的知识或应用联系。

算法是数学及其应用的重要组成部分,是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展,算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用,并日益融入社会生活的许多方面,算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。需要特别指出的是,中国古代数学中蕴涵了丰富的算法思想。

二、学习目标

知识与技能

1、体会算法思想;

2、了解算法的含义;

3、理解算法的性质; 过程与方法

1、通过算分概念和例题分析,能够独立使用算法语言描述解决具体问题的算法;

2、通过例题分析和比较步骤,能够发现具体问题的过程或步骤中的相同点,总结出算法的性质;

3、通过实例自我感悟,理解算法在现实生活中的作用。情感,态度与价值观

1、意识到思维的明辨性,思维的逻辑正确性和严谨性;

2、正确看待数学中一类问题的解法,学会将问题归类。

三、学习者分析

“算法”对于高中生是一个陌生又熟悉的概念,在必修一用二分法求解方程课后阅读中,算法的程序框图稍有介绍。学生思维灵活,同时善用巧法,但是也容易

通过常规常识从而自然地判断一些简单问题,对于算法这种判断显然不可取。

四、教学重点

本节内容要求教师引导学生理解算法的概念以及算法的性质,学生学会正确写出算法分析。

五、教学难点

突破常规想象解决数学问题,找到解决一类题的普遍做法,并将过程记录下来形成算法,为以后写程序做铺垫。

六、教学用具

多媒体PPT,高中数学人教A版必修三

七、课时安排

一个课时

八、教学过程

【兴趣引入】同学们好,从今天开始我们将步入数学必修三的学习。首先请同学们看看大屏幕上的三幅图,有哪位同学可以告诉我,这三幅图中的物品分别是什么?(PPT中播放三幅图片分别是图一算筹,图二算盘,图三计算机)

学生1:第一幅...不认识,第二幅是算盘,第三幅是计算机。

好,请坐。他对于后两幅图回答的很正确,第一幅图呢,同学们可能不是很认识,它是算筹。这三幅图所表示的内容都是数学计算工具。由于时代的久远,算筹已经被彻底摒弃,而算盘也只有极少数偏远地区在使用。计算机是当今社会使用最普遍的工具,那么究竟如何使用计算机解决数学问题呢?今天我们就一起学习计算机解决数学问题的基础内容——算法。

(板书)第一章算法的初步第一节算法与程序框图1.1.1算法的概念 【知新探索】同学们可以通过题目发现我们本章的一个新名词是什么? 学生齐答:算法

没错,那么算法的定义是什么?怎样写算法分析?算法的特征又是什么呢?现在我们就来逐一的解决这些问题。

在以前我们就学习过如何解决二元一次方程组,有哪位同学可以告诉我解决二元一次方程组的步骤呢?(PPT上显示一般二元一次方程组)

学生2:我们通常使用加减消元法和代入消元法解题 很好,那你就和大家说说用加减消元法解二元一次方程组的步骤吧。学生2:首先,我们将

y的系数化为相同,然后通过两个方程的加减消去y,再按照解一元一次方程的方法解出式子中解出

x,最后把求得的x代入原方程组中的一个y即可。

大家觉得对不对? 学生齐答:对

请坐。我们一起看看PPT上的步骤,和刚才同学说的一样。这其实就是解决一般二元一次方程组的算法。现在再请一位同学看着大屏幕为大家读一读算法的定义。

学生3:算法是指可以用计算机来解决的某一类问题的程序或步骤,这些程序或步骤必须是明确和有效的,而且能够在有限步之内完成。

了解算法的定义以及结合二元一次方程组的算法分析,同学们可以看出算法实质就是将我们解题的步骤一一记录下来。那么,我们来看几道例题。(教师边诱导学生回答问题思考,边播放PPT)

【例一】任意给定一个大于1的整数n,试设计一个程序或步骤对n是否为质数做出判断。(PPT播放题目)

在写算法之前,同学们回顾一下什么是质数? 学生4:只能被1和自身整除大于1的整数是质数。

正确,那你可不可以判断一下7,13,101,667这些数是不是质数? 学生4:7是质数,13是质数,101好像是质数,667也好像是质数。那你是怎么判断的呢?

学生4:根据定义看除了1和本身之外有没有其他约数。

请坐。刚刚这位同学就是检验从2~(n-1)中有没有n的因数来判断一个数是不是质数,这也是我们通常判断质数的方法。但是,刚才他回答的问题中有两个数有些犹豫,不是很确定,那么我们通过计算可知101是质数,而667=2329,所以667不是质数。我们在判断667时就已经感到人工计算的复杂了,这时我们就借助计算机解决这类为题。

那么我们一起把刚刚这位同学的想法写下来。(板书)依次判断2~(n-1)中有无n的因数。若有这样的数,则n不是质数;若没有这样的数,则n是质数。

同学们现在看一看老师的算法分析有没有什么问题?这样写可以判断出任意的数是否为质数嘛?

同学5:这样判断,丢了一个质数2,要填上才行。

这位同学观察的很仔细,好,既然丢了一个2,那我们就补上。一起看大屏幕,这道题的算法经过同学们的补充完整就是这样。

【例二】写出求一列有限整数列中最大值的算法 同学们,我们通常如何选出一列数中的最大值呢?

学生6:先选两个数比较,选出最大的,然后用最大的和其他的数进行比较,要是最大的数还是最大,就继续比较,如果另外一个数大,就把另外一个作为最大数,进行和剩下的数比较,知道没有可以比较的。剩下的数就是最大数。

好,这位同学已经基本将算法分析说了出来,不知道其他同学有没有明白,现在我们一起看一下大屏幕。

不知道同学们还记不记得在数学必修一的函数二分法判断零点书后补充中有算法的内容,不记得也没关系,我们一起来看一看下面一题

【例三】用二分法设计一个求方程x2-2=0的近似根的算法.那同学们还记不记得二分法了呢?

学生7:对于在区间[a,b]上连续不断,且f(a)﹒f(b)< 0的函数y=f(x),通过不断把函数f(x)的零点所在的区间一分为二,使区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法。

很好,请坐。那么大家现在想想这道题应该怎么写呢?第一步应该怎么做? 学生8:令f(x)=x2-2.因为f(1)<0,f(2)>0,所以设a=1,b=2.恩,满足f(a)﹒f(b)< 0,那么就要将区间一分为二,对吧?接下来呢? 学生8:令 mab,2 判断f(m)是否为0.若是,则m为所求;若否,则继续判断f(a)(m)大于0还是小于0 好,进行这一步的判断,我们是要选择哪一区间进行二分,然后呢? 学生8:若f(a)(m)>0,则令a=m;否则,令b=m.那计算机应该到什么位置停止呢?是不是应该给它一个终止的信号? 学生8:因为有一个近似值ε,所以判断|a-b|<ε是否成立?若是,则a或b为满足条件的近似根;若否,则返回第二步.不错,回答得很好。同学们为他鼓鼓掌。

刚才我们知道了算法的定义,又分析了几道例题,也初步掌握应该如何描述算法,在课前提的三个要解决的问题,还有一个就是算法的特征,只有知道了算法的特征,我们才能检验自己写的究竟是不是算法分析。

首先,先回到算法的概念中,同学们看我用红笔表示出的步骤,第一个特征就是普适性,因为它要解决一类问题;第二点,请一位同学回答。

学生9:明确性和有效性 一下说出两点,请坐,第四点 学生10:有限性

同学们既然自己总结出了算法的特征,再结合刚才的例题讲解。现在我就要考考大家学以致用如何了。

【学以致用】(三道题让学生先思考在回答教师在学生回答后,若有特殊强调或错误时,加以纠正。)

1、任意给定一个正实数,设计一个算法求以这个数为半径的圆的面积.2、给定三条线段,判定是否可以构成三角形

3、为了加强居民的节水意识,某市制订了以下生活用水收费标准:每户每月用水未超过7m3时,每立方米收费1.0元,并加收0.2元的城市污水处理费;超过7m3的部分,每立方米收费1.5元,并加收0.4元的城市污水处理费,请你写出某户居民每月应交纳的水费y(元)与用水量x(m3)之间的函数关系,然后设计一个求该函数值的算法.【小结明晰】在这堂课即将结束的时候,同学们情回顾一下,我们这堂课学习了什么?同学们一起说,首先......学生们齐答:算法的定义 恩,定义是什么?

学生齐答:算法是指可以用计算机来解决的某一类问题的程序或步骤,这些程序或步骤必须是明确和有效的,而且能够在有限步之内完成。

然后呢?我们有学习了如何写算法,一步一步将我们做题思路写下。最后,我们一起讨论了算法的特质,同学们还记得吗? 学生齐答:记得,普适性,明确性,有效性和有限性。很好,为了让同学们更加加强本节课的基础,作业是 【加强巩固】作业:书后1.1.1练习2 下课。

篇2:111算法的概念教案

班级人数

首次授课时间

课程类型

课题序号

授课课时

教学内容(课题)

12.1算法的概念

教学目标

认知

情感、态度、价值观

运用

通过具体实例,了解算 法基本概念;体会算法 的基本思想。了解变 量、赋值等概念。掌握 算法的特征。引导学生端正学习态度,体会算法的程序化思想,感受学习算法的必要性。通过算法学习,感受到数学就在我们的身边,生活中的许多问题可以用数学的方法来解决。

能够运用所学的有关算法的相关内容,解决现实生活中的实际问题。

教学重点

算法的概念

教学难点

通过实例了解算法的基本思想

教学方法

教法:案例导入法、案例分析法、提问法、讲授法、练习法 学法:合作法、探究法、发现法、预习法

教学资源

教材、教师参考用书、学习指导用书、网络相关资源 黑板、粉笔、多媒体

板书设计

算法的概念:解决问题清晰的指令 例

1、例2 变量和赋值

(1)变量:在解决问题的过程中,可以取不同数值的量叫做变量。赋值:在设计算法和程序时,引入变量并且对它进行适当的赋值。例

3、例4 有穷性、可行性、确切性、算法的基本特征

数据输入和信息输出不唯一性 例5

课堂教学安排

教学环节与主要内容 学生活动

教师活动

设计意图

课前准备

学生用10分钟左右的时间进行预习,并完成指导用书中的空白部分

准备好教案和多媒体所用PPT和教案

为上好一堂课做好充分准备

点名

作业讲评(复习旧知)

m

把已做好并批改好的教材章节复习题准备好

针对学生出错率较高的题目进行讲解,并要求学生做好订正

复习巩固旧知识

一、导入(创境激趣)

min

小李想用银行卡从自动取款机上取500元钱,由于他第一次用银行卡取钱,所以向你求助,你能写出用银行卡取钱的具体步骤,帮助他顺利取出钱吗?

引导学生思考: 第一步插入银行卡; 第二步输入取款密码; 第三步输入取款金额; 第四步从出钞口取走钱; 第五步取回银行口; 让学生在案例当中逐步体会什么是算法

二、新课讲授(引思明理)

min

(一)算法的概念

结合教材学习算法的概念:

算法是指用来解决问题的一系列明确而有效的步骤,是解决问题清晰的指令。即能够对一定规范的输入,在有限的时间内获得所要求的答案。

适时指出设计算法的要求:

写出的算法必须能够解决某一类问题; 要使算法尽量的简单,步骤尽量少; 要保证算法正确,且计算能够执行。

让学生更深入地去理解到底什么是算法

(二)变量和赋值

(1)变量:在解决问题的过程中,可以取不同数值的量叫做变量。(2)赋值:在设计算法和程序时,引入变量并且对它进行适当的赋值。

给变量赋值的一般格式为:变量名=表达式

其中的符号“=”就是赋值号。它的意义是将后面的表达式的值赋给变量,也就是将表达式的值存储到这个变量缩所对应的存储单元中。

让学生接受新的知识,培养其接受能力;同时对新的知识点进行深入讲解,帮助学生消化吸收新知识。

(三)算法的基本特征

有穷性、可行性、确切性、数据输入和信息输出不唯一性

描述算法的一般步骤:

第一步:输入数据(若数据已知时,应用赋值;若数据为任意未知时,应用输入)第二步:数据处理; 第三步:输出结果

培养学生的自学能力,同时培养学生自主学习的好习惯

三、体验导行(习题训练/任务训练/角色体验等)

(一)min

根据算法的概念,自学例1:

例1:设计一个算法,求出1+2+3+4+5„„+10的值。

解:算法为:

第一步计算1+2,得出结果3; 第二步计算3+3,得出结果6; 第三步计算6+4,得出结果10;

第四步计算10+5,得出结果15;„„

第九步计算45+10,得出结果55。所以:1+2+3+„„+10=55

巩固练习新知识点的应用

(二)根据对变量和赋值的学习,自学例2:请仔细阅读下面的算法: 第一步A=1 ,B=2 , C=3;第二步A=A+B;第三步A=A+B+C 第四步输出A, B, C 问:最后输出的A,B,C的值各为多少?

答:最后输出的值分别为8,2,3。同时指出:变量可以赋不同的值,但每个变量每次只能赋一个值,当变量赋新值时,原值将被新值所代替,当算法结束时,变量的值就是最后一次所赋的值。若没给变量赋新值,即使这个变量参与运算和操作,该变量的值仍不变。

通过对例题的自学和讲解,巩固新知识

(三)根据所学算法的特征,自学:

例5:设计一个算法,从输出的5个数中找出最大值。

解:算法为:

第一步输出5个数a1、a2、a3、a4、a5。第二步 第三步比较,如果则; 如果则M不变。

第四步比较,如果则; 如果则M不变。

第五步比较,如果则; 如果则M不变。

第六步比较,如果则; 如果则M不变。第七步输出 M

通过对例题的自学和讲解,巩固新知识

四、小结提升(课堂小结

min

请学生回顾本次课所学的知识点,并讲述自己的收获。

重述本次课的知识点、总结关键点、并再次点拨本次课解题的关键和技巧

强化对知识点的掌握

五、布置作业

min

12.1 练习册

讲解作业的要求,并对个别有难度的题目做出提示。

及时而有针对性的布置作业,巩固所学知识

教学设计 说明

篇3:111算法的概念教案

一、导入环节

教师根据二次教材开发的内容进行导课,对本课内容有大致的了解,结合二次教材开发的内容设置主要问题。

要对算法进行初步的阅读与理解,了解算法教学的主要思想,算法的引入就显得尤为重要,既要激发学生兴趣,又要体现算法的思想,教材设计的目的也在于此。课本的猜价格能激发学生兴趣,但若教学中结合学生生活经验追加例题,适当变化,学生兴趣更浓,也更有益于后面归纳算法思想。

引例1:我们大家电脑上都已经学习过了发电子邮件,假如你的朋友不会发,你怎么教他?

引例2:两个大人和两个小孩一起渡河,渡口只有一条小船,每次只能渡一个大人或两个小孩,他们四人都会划船,但都不会游泳。试问他们怎样渡过河去?请写出一个渡河方案。

二、新授环节

在新授的每个环节,围绕学情组织教学,教师结合自身的经验以及对教材的把握进行讲授,在讲授过程中要有环节与环节之间的检测。

有了具体的例子,学生显然有了算法的思想,但是如何让学生发现算法的含义与思想,是教师引导的关键点。寻找引例的公共点,回忆学生在信息技术课程的内容都有益于学生接受这一概念。然后就是例题与巩固练习,例题的选择要能反映学生所得,也要能为后期的教学做好铺垫。

书本例子能反映这一思想,但不见得符合所有学生。

例给出求1+2+3+4+5的一个算法。

学生可能很快给出算法步骤,但显得简单,学生会觉得没有思考价值,但是如果在开发过程中加入变化,就能激起所有学生的兴趣,也能体现算法的作用。

变式拓展1:

给出求1+2+3+4+5+…+100的算法。

变式拓展2:

给出求

给出求1×3×5×…×99的算法。

变式1对于好的学生,可以借助等差求和公式解决,不易发现循环结构解法,变式2恰能解决这个问题,我们不见得要在课堂上解决这个例题,但是告诉学生学完后续内容,就能解决这个问题,相信学生都迫不及待地希望听下一节课了吧。

三、巩固练习环节

巩固练习环节的习题开发,新课程强调培养学生自主学习的意识,所以不妨给学生自主设计习题的机会,范围可以扩展到学生学习过的任何一个例题。

习题练习:1.解方程组

2. 计算sin15°+cos15°。

3. 计算两点A (x1, y1), B (x2, y2)确定直线的斜率。

……

以上习题的目的都是为了巩固算法思想,但同时也可以体现数学知识的联系。

在这个过程中,学生也能慢慢理解算法的“算理”,同时体会算法的程序性、明确性、有效性和有限性等特点,让学生获得积极的情感体验、养成良好的学习习惯、获得积极的成功理念。

四、使用的效果与反思

1. 立足于教材,寻找不拘泥于教材的课程资源

寻找课程资源,应该分别强调教师与学生的作用。算法虽然是新引入的知识点,但教材明确要求初步形成“算法思维”,加深对算法的理解,所以在概念的形成中应该以典型的例题与练习加深对算法概念的理解。同时因为教师最熟悉本班学生,可以根据学生特点寻找最合适的课程资源。

在教材二次开发的过程中,学生的作用也不可低估。

2. 寻找教材以外的习题资源

新教材已经给我们教师很大的探索与创造的空间,但有时也需要跳出这个空间,寻找更大的外延,以此来补充教材。比如,算法中很多习题都结合数学知识,没有配套阅读材料,我们可以结合信息技术课程,给学生更多可行的算法。

篇4:算法统计的有关概念

1 000s 100s 10s1s

(103) (102)(101) (100)

256 7

Binary, or base-two, numbers may be considered to be written under column headings based on the number two. (Each column has a value twice as great as that of the column to its immediate right.) For example, the binary number 1101 stands for:

8s4s 2s 1s

(23)(22)(21) (20)

1 101

二进制数系 基数为2的数系,用于计算和电子学中.一切二进制数用数字0和1的组合表示.通常的十进制,或基-10的数可计入逢十进一的列中,例如,十进制数2567代表:

1000100101

(103)(102) (101) (100)

2 567

二进制,或基-2的数,可计入逢二进一的列(每一列的值是其右列值的2倍)中.例如,二进制数1101代表:

8 421

(23)(22)(21)(20)

1 1 01

program A set or instructions that control the operation of a computer, usually written in a special computer language, such as Basic, Pascal, or Logo.

程序 控制计算机运算的一组指令,通常用特定的计算机语言,如Basic, Pascal或Logo写成.

statistics The branch of mathematics concerned with the collection and interpretation of data. For example, to determine the mean age of the children in a school, a statistically acceptable answer might be obtained by calculating an average based on the ages of a representative sample, consisting, for example, of a random tenth of the pupils from each class. Probability is the branch of statistics dealing with predictions of events.

Statistics has many applications in government, business, industry, and commerce.

统计学 一个数学分支,研究数据的收集和解释.例如,为确定一座学校中儿童的平均年龄,可以选取一个有代表性的样本,例如,从每个班级随机地抽取十分之一学生,并记录他们的年龄,然后计算它们的平均值以得到一个统计上可以接受的答案.概率是统计学中研究事件的预测的分支.

统计学在政府工作、商业、工业和贸易中有很多应用.

sample In statistics, a small set taken from a larger one in order to construct or test a theory about the whole. The statistical process consists of collecting data from samples, analysing them, and making predictions about the characteristics of the whole population. These predictions may then be tested by taking further samples.

样本 在统计学中,从大集合中取出的小集合用以建立或检验关于总体的某种理论.统计过程包括从样本中采集数据、分析数据,以及预测总体的特征.然后这些预测可以通过进一步取样而接受检验.

arithmetic mean The average of a set of n numbers, obtained by adding the numbers and dividing by n. For example, the arithmetic mean of the set of five numbers 1,3,6,8, and 12 is (1+3+6+8+12)/5=6.

The term‘average’ is often used to refer only to the arithmetic mean, even though the mean is in fact only one form of average(the others include

median and mode).

算术平均 n个数的和除以n以后所得到的平均值.例如,1,3,6,8和12的算术平均是(1+3+6+8+12)/5=6.

篇5:§1.1.1 算法的概念教案

【教学目标】:

(1)了解算法的含义,体会算法的思想。(2)能够用自然语言叙述算法。(3)掌握正确的算法应满足的要求。

【过程与方法】:通过求解二元一次方程组,体会解方程的一般性步骤,从而得到一个解二元一次方程组的步骤,这些步骤就是算法,不同的问题有不同的算法。由于思考问题的角度不同,同一个问题也可能有多个算法,能模仿求解二元一次方程组的步骤,写出一个求一个一元二次方程解的算法。

【情感态度与价值观】:通过本节的学习,使我们对计算机的算法语言有一个基本的了解,明确算法的要求,认识到计算机是人类征服自然的一各有力工具,进一步提高探索、认识世界的能力。

【教学重点】算法的含义和判断一个数为质数的算法设计。.【教学难点】把自然语言转化为算法语言。.【教法】:采用“问题探究与学案相结合”教学法,以多媒体为辅助手段,让学生主动发现问题、分析问题、解决问题,培养学生的探究论证、逻辑思维能力。

【教学过程】

一、本章章头图说明

章头图为我们展示的是古代与近代的计算工具:算筹与算盘.以及20世纪最伟大的发明——计算机,体现了中国古代数学与现代计算机科学的联系,它们的基础都是“算法”。计算机是强大的实现各种算法的工具。那么,计算机是怎样工作的呢?算法的学习是一个开始。

二、引入新课

1、怎样理解算法?

x2y1引例1:解二元一次方程组:

2xy1① ②分析:解二元一次方程组的主要思想是消元的思想,有代入消元和加减消元两种消元的方法,下面用加减消元法写出它的求解过程.解:第一步:②①×a2,得:a1b2a2b1ya1c2a2c③

第二步:解③得 ya1c2a2c1;

a1b2a2b1

第三步:将ya1c2a2c1bcb1c2代入①,得x21

a1b2a2b1a1b2a2b1评注:1.以上求解的步骤就是解二元一次方程组的算法.2本题的算法是由加减消元法求解的,同样利用代入消元也可达到解方程组的目的,解决一个问题不一定只有一种算法

算法概念: 算法通常是指可以用计算机来解决的某一类问题的程序或步骤,这些程序或步骤必须是明确的和有效的,而且能够在有限步之内完成。

例如:描述太极拳动作的图解,就是“太极拳的算法”;一首歌的乐谱,可以称之为该歌曲的算法。从小学到高中遇到的算法绝大多数都与“计算”有关的问题。

2.算法的特点: ①有穷性:一个算法的步骤序列是有限的,它应在有限步操作之后停止,而不能是无限地执行下去。

②确定性:算法中的每一步应该是确定的并且能有效地执行且得到确定的结果,而不应当是模棱两可的。

③逻辑性:算法从初始步骤开始,分为若干个明确的步骤,前一步是后一步的前提,只有执行完前一步才能进行下一步,并且每一步都准确无误,才能完成问题。

④不唯一性:求解某一个问题的算法不一定只有唯一的一个,可以有不同的算法。⑤普遍性:很多具体的问题,都可以设计合理的算法去解决。

2、例题讲评:

1、设计算法判断任意一个大于2的正整数n是否是质数。

分析:首先考虑判断一个具体的数是否是质数的方法,以7为例。

根据质数的定义,可以这样判断:依次用2~6去除7如果它们中有一个数能整除7,则7不是质数,否则7是质数。

第一步 用2除7,得到余数1,所以2不能整除7

第二步 用3除7,得到余数1,所以3不能整除7

第三步 用4除7,得到余数3,所以4不能整除7

第四步 用5除7,得到余数2,所以5不能整除7

第五步 用6除7,得到余数1,所以6不能整除7,因此,7是质数。

根据以上分析,对于任意大于2的正整数n,判断它是否为质数的算法如下:

第一步:给出大于2的正整数

第二步:令i=2

第三步:用i 除n,得到余数r

第四步: 判断“r=0”是否成立。若是则n 不是质数,结束算法;否则将 i 的值增加1,仍用 i表示

第五步:判断

“i >(n-1)” 是否成立。若是,则n是质数,结束算法;否则,返回第三步。

(设计意图:通过这个例子从特殊到一般的过程,使学生进一步体会到算法概括性,逻辑性,有限性,练习把自然语言转化成规范的算法语言)

2、.用二分法设计一个求方程x220的近似根的算法.分析:该算法实质是求2的近似值的一个最基本的方法.解:设精确度为d,初始区间【a,b】且fafb0

2fxx2;

第二步:令m=(a+b)/2 算法:第一步:令

第三步:若fafm0,则b=m;否则,令a=m.第四步:判断|a-b|

三、小结

1、算法概念和算法的基本思想

(1)算法与一般意义上具体问题的解法的联系与区别;(2)算法的五个特征。

2、两类算法问题

(1)数值性计算问题,如:解方程(或方程组),解不等式(或不等式组),套用公式判断性的问题,累加,累乘等一类问题的算法描述,可通过相应的数学模型借助一般数学计算方法,分解成清晰的步骤,使之条理化即可。

(2)非数值性计算问题,如:排序、查找、变量变换、文字处理等需先建立过程模型,通过模型进行算法设计与描述。

四、作业: 完成学案作业 六

五、板书设计

1.1.1

算法的概念

一问题1

二 概念

例2

问题2

三例1

篇6:111算法的概念教案

1.1.1算法的概念 教学目标:

(1)了解算法的含义,体会算法的思想。(2)能够用自然语言叙述算法。(3)掌握正确的算法应满足的要求。(4)会写出解线性方程(组)的算法。教学重点和难点

重点:算法的含义、解二元一次方程组和判断一个数为质数的算法设计。难点:把自然语言转化为算法语言。.教学基本流程

(1)由生活实例发邮件和猜价格,体会算法思想。(2)转到数学问题,体会算法思想,设计自然语言算法。(3)总结概括算法的概念和特征。(4)两个例子巩固提高。(5)反馈练习,课堂小结。教学情景设计

一、新课引入

算筹、算盘、计算机等从古到今计算工具的变化,现了中国古代数学与现代计算机科学的联系,它们的基础都是“算法”。

算法这个名词虽然听起来很陌生,但它确是一个古老的概念。我们却从小学就开始接触算法,如,做四则运算要先乘除后加减,从里往外脱括弧,竖式笔算等都是算法,至于乘法口诀、珠算口诀更是算法的具体体现。广

科学计算、科学实验、理论研究。算法的研究和应用正是本课程的主题!

二、问题设计

1、假如你的朋友不会发邮件,你能教他吗?,请你写出步骤。

(设计意图:让S从生活中的实例体会算法就是做某一件事的步骤或程序)第一步:打开电子信箱;第二步:点击“写邮件”;第三步:输入发送地址;第四步:输入主题;第五步:输入信件内容;第六步;点击“发送邮件”

2、电视节目中,有一种有趣的“猜数”游戏:?现有一商品,价格在0到8000元之间,釆取怎样的策略才能在较短的时间内说出正确的答案呢? 第一步:报“4000”;第二步:若答“高了”,就报“2000”;否则报“6000”;第三步:重复第二步的报数方法,直至得到正确结果。

T点评:我们做任何一件事,都是在一定的条件下按某种顺序执行的一系列操作。解决数学问题也常常如此。例如:用加减消元法解二元一次方程组时,就可以按照某一程序进行操作;将上述程序换成计算机能识别的语言后,就能借助计算机极大地提高解决问题的速度。因此探索解决问题的统一程序的思想是十分重要的,对一类问题的机械的、统一的求解程序就是算法。

3、面对一个需要解决的问题?如何设计解决问题的操作步骤??怎样用数学语言描述这些操作序列?(设计意图:让S体会数学问题的步骤或程序就是算法)

例1 给出求1+2+3+4+5的一个算法.算法1:连续加和求得,第一步 : 计算1+2,得到3;

第二步:将第一步中的运算结果3与3相加,得到6;

第三步:将第二步中的运算结果6与4相加,得到10;

第四步:将第三步中的运算结果10与5相加,得到15.算法2:可以运用公式1+2+3+……+n=n(n+1)/2直接计算.第一步:

取n=5;

第二步:计算n(n+1)/2;

第三步:输出运算结果.T点评:比较上二种算法,算法2更简单,步骤少,所以利用公式解决问题是最理想、合算的算法.因此在寻求算法的过程中,首先是利用公式.例2.给出解二元一次方程组

2xy7(1)(2)4x5y11我们用消元法求解这个方程组,步骤是: 第一步:将方程(2)中x的系数4除以方程(1)中x的系数2, 得到乘数m=2.第二步:方程(2)减去方程(1)乘以m,消去方程(1)中的x项,得到:3y=-

3y=-1;第三步:将y=-1代入方程(1),得到x=4.写出求下方程组的解的算法.a1xb1yc1a2xb2yc2①②a1b2a2b10

第一步:②×a1-①×a2,得:a1b2a2b1ya1c2a2c1③

a1c2a2c1 第二步:解③得 y; a1b2a2b1

a1c2a2c1b2c1b1c2 第三步:将y代入①,得x.a1b2a2b1a1b2a2b1

三、归纳总结 算法的概念和特点

概念:通常指按照一定规则解决某一类问题的明确的和有限的步骤。(现在,算法通常可以编成程序,让计算机执行并解决问题。)

特征:(1)有限性:一个算法的步骤序列是有限的,必须在有限操作之后停止,.(2)确定性:算法中的每一步应该是确定的并且能有效地执行且得到确定的结果,而不应当是模棱两可.(3)逻辑性:算法从初始步骤开始,分为若干明确的步骤,每一个步骤只能有一个确定的后继步骤,前一步是后一步的前提,只有执行完前一步才能进行下一步,并且每一步都准确无误,才能完成问题.(4)不唯一性:求解某一个问题的解法不一定是唯一的,对于一个问题可以有不同的算法.(5)普遍性:很多具体的问题,都可以设计合理的算法去解决。

四、巩固提高

3、任意给定一个大于1的整数n,试设计一个程序或步骤对n是否为质数做出判断.分析:(1)质数是只能被1和自身整除的大于1的整数.(2)要判断一个大于1的整数n是否为质数,只要根据质数的定义,用比这个整数小的数去除n,如果它只能被1和本身整除,而不能被其它整数整除,则这个数便是质数.解:算法:

第一步:判断n是否等于2.若n=2,则n是质数;若n>2,则执行第二步.第二步:依次从2~(n-1)检验是不是n的因数,即整除n的数.若有这样的数,则n不是质数;若没有这样的数,则n是质数.T点评:本算法是用自然语言的形式描述的.设计算法一定要做到以下要求:(1)写出的算法必须能解决一类问题,并且能够重复使用.(2)要使算法尽量简单、步骤尽量少.(3)要保证算法正确,且计算机能够执行.例

4、.用二分法设计一个求方程 的近似根的算法.分析:该算法实质是求 的近似值的一个最基本的方法.解:设所求近似根与精确解的差的绝对值不超过0.005,算法: 第一步:令.因为,所以设x1=1,x2=2.第二步:令,判断f(m)是否为0.若是,则m为所求;若否,则继续判断 大于0还是小于0.第三步:若,则x1=m;否则,令x2=m.第四步:判断 是否成立?若是,则x1、x2之间的任意值均为满足条件的近似根;若否,则返回第二步.说明:按以上步骤,我们将依次得到课本第4页的表1-1和图1.1-1.于是,开区间(1.4140625,1.41796875)中的实数都满足假设条件的原方程是近似根.运行结果:

五、练习反馈

1、任意给定一个正实数,设计一个算法求以这个数为半径的圆的面积.2、有蓝和黑两个墨水瓶,但现在却错把蓝墨水装在了黑墨水瓶中,黑墨水错装在了蓝墨水瓶中,要求将其互换,请你设计算法解决这一问题。

六、小结作业:

1、算法概念和算法的基本思想

(1)算法与一般意义上具体问题的解法的联系与区别;(2)算法的五个特征。

篇7:111算法的概念教案

教学目的:理解并掌握算法的概念与意义,会用“算法”的思想编制数学问题的算法。教学重点:算法的设计与算法意识的的培养 教学过程:

一、问题情景:

请大家研究解决下面的一个问题

1.两个大人和两个小孩一起渡河,渡口只有一条小船,每次只能渡1 个大人或两个小孩,他们四人都会划船,但都不会游泳。试问他们怎样渡过河去?请写出一个渡河方案。

(通过学生讨论得出渡河方案与步骤如下)

S1 两个小孩同船过河去; S2 一个小孩划船回来; S3 一个大人划船过河去; S4 对岸的小孩划船回来; S5 两个小孩同船渡过河去; S6 一个小孩划船回来;

S7 余下的一个大人独自划船渡过河去;对岸的小孩划船回来; S8 两个小孩再同时划船渡过河去。

2.一群小兔一群鸡,两群合到一群里,要数腿共48,要数脑袋整17,多少小兔多少鸡?

先列方程组解题,得鸡10只,兔7只; 再归纳一般二元一次方程组的通用方法,即用高斯消去法解一般的二元一次a11x1a12x2b1方程组。

axaxb2222211令Da11a22a21a12,若D0,方程组无解或有无数多解。若D0,则x1b1a22b2a12bab1a21,x2211。

DD由此可得解二元一次方程组的算法。

S1 计算Da11a22a21a12;

S2 如果D0,则原方程组无解或有无穷多组解;否则(D0),x1b1a22b2a12bab1a21,x2211

DDS3 输出计算结果x1、x2或者无法求解的信息。

二、数学构建:

算法的概念:由基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤,或者是按照要求设计好的有限的计算序列,并且这样的步骤或序列能解决一类问题。

算法的五个重要特征:

(1)有穷性:一个算法必须保证执行有限步后结束;(2)确切性:算法的每一步必须有确切的定义;

(3)可行性:算法原则上能够精确地运行,而且人们用笔和纸做有限次即可完成;

(4)输入:一个算法有0个或多个输入,以刻划运算对象的初始条件。所谓0个输入是指算法本身定出了初始条件。

(5)输出:一个算法有1个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没有输出的算法是毫无意义的。

三、知识运用:

例1.一个人带三只狼和三只羚羊过河,只有一条船,同船可以容纳一个人和两只动物。没有人在的时候,如果狼的数量不少于羚羊的数量,狼就会吃掉羚羊。(1)设计过河的算法;(2)思考每一步算法所遵循的相同之处原则是什么。

解:算法或步骤如下: S1 人带两只狼过河 S2 人自己返回

S3 人带一只羚羊过河 S4 人带两只狼返回 S5 人带两只羚羊过河 S6 人自己返回 S7 人带两只狼过河

S8 人自己返回带一只狼过河

例2.写出一个求有限整数序列中的最大值的算法。解:为了便于理解,算法步骤用自然语言叙述:

S1 先将序列中的第一个整数设为最大值;

S

2将序列中的下一个整数值与“最大值”比较,如果它大于此“最大值”,这时就假定“最大值”就是这个整数;

S3 如果序列中还有其它整数,重复S2;

S4 在序列中一直进行到没有可比的数为止,这时假定的“最大值”就是这个序列中的最大值。

试用数学语言写出对任意3个整数a、b、c中最大值的求法

S1 max=a S2 如果b>max,则max=b S3 如果c>max,则max=c, S4 max就是a、b、c中的最大值。

四、学力发展:

1.给出求100!123100的一个算法。

2.给出求点P(x0,y0)关于直线AxByC0的对称点的一个算法。

五、课堂小结:

算法的概念:由基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤,或者是按照要求设计好的有限的计算序列,并且这样的步骤或序列能解决一类问题。

算法的五个重要特征:

(1)有穷性:一个算法必须保证执行有限步后结束;(2)确切性:算法的每一步必须有确切的定义;

(3)可行性:算法原则上能够精确地运行,而且人们用笔和纸做有限次即可完成;

(4)输入:一个算法有0个或多个输入,以刻划运算对象的初始条件。所谓0个输入是指算法本身定出了初始条件。

(5)输出:一个算法有1个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没有输出的算法是毫无意义的。

六、课外作业:

篇8:111算法的概念教案

近年来,本体已经成为语义Web、人工智能、数据集成、信息检索等研究领域的热门课题。领域本体可以有效地组织领域中的知识,使知识更好地共享、重用。但是在利用本体的同时,如何提高概念相似度计算精度却成了本体应用的一个难题。例如,目前大多数的信息检索方法都是基于关键字进行检索,查准率不高。既然本体描述了数据的语义,则基于本体进行信息检索的检索效率显然要高,本体在信息检索中的应用能够显著地提高检索的精确率和返回率[1]。在信息检索领域中,概念的语义相似度计算起着重要的作用。因此需研究基于领域本体的计算概念语义相似度的计算方法。

1 相关背景及研究工作

1.1 概念语义相似度

同样的词语在不同的上下文中可能会有不同的语义,即语义多元化。在已经对词语排除歧义的基础上,对概念的语义进行比较。语义相似度在不同的应用领域中可能会有不同的含义。例如,在信息整合领域中,相似度一般指的是文本与文本能够匹配的程度;而在信息检索领域中,相似度则反映与用户查询在语义上的匹配程度,相似度越高,表明该文本与用户的请求越接近[2]。

工作背景是信息检索领域。现约定,相似度的取值范围在0~1 之间。当比较的2个概念完全相同的时候,其相似度为1;反之,当比较的2个概念没有任何关联的时候,其相似度为0;在其他情况下,即比较的两个概念之间有一定的关联的情况下,其相似度在0 到1 之间。

1.2 相关研究

对于概念的语义相似度计算,国外许多研究者利用了语义词典Wordnet中的同义词集组成的树状层次体系结构[3],一种方法是考虑两个概念共享信息的程度,基于信息理论定义相似度计算方法;另一种采用了先计算两概念在树中的信息熵或语义距离,然后转化为语义相似度的办法。在国内,相关研究起步相对较晚。具体而言,文献[4,5]中,首先计算两个概念在树中的语义距离,然后转换为2个概念间语义相似度;文献[6]对概念实例采用联合分布概率统计的方法,确定概念间语义相似度;文献[2]运用基于概念实例的相似算法,再结合概念层次树中影响相似度的两个因素,最后得到不同本体间两个概念的相似度;文献[7]提出了概念结构相似度的基本思想和相应公式。

上述实验结果都与人的主观判断的结果相符。但是文献[4,5]是基于一个本体中,内部概念的相似度计算,并没有涉及到多个不同本体间的概念相似度计算;文献[7]对概念实例的范畴划分过于绝对,对于不属于该概念范畴的部分实例,与该概念可能存在一定的相似,这些相似度被忽略了;文献[2]通过计算概念子概念间的相似度而得出概念的总相似度,并未考虑概念之间的父概念及兄弟概念之间的相似性;文献[8]提出了概念结构相似度的基本思想,但给出的公式还不够精细。

针对上述情况,现对文献[2,7]中的公式进行改进,并结合一种新的基于距离的概念相似度算法从而得到计算概念相似度的新算法。

2 基本概念

根据studder的定义,本体是共享概念模型的明确形式化规范说明,它提供了一种明确的形式化的领域知识描述手段,同时支持对隐含知识进行推理,在信息集成和知识管理等领域发挥着重要的作用。本体的形式化的定义为O={C,R,HC,HR,A,I},其中C是领域概念的集合;R为概念间的层次关系;HC为概念间的其它关系,如Same As关系,Part Of关系,Contains关系等,它们是概念集笛卡尔积的子集;HR定义了关系之间的层次结构;A是公理的集合,代表永真断言,I是本体实例的集合。概念是客观世界任何事物的抽象描述。如事物、功能、行为、过程、策略等,语义上它表示对象的集合[8]。现定义概念为一个四元组:C={i,L,P,Ic},其中i为概念的唯一标识符,用URI表示,L为概念的语言词汇,P为概念所拥有的属性的集合,Ic为属于该概念的实例的集合。当两个本体元素具有某些共同特征时,则定义它们是相似的。相似的程度用相似度来表示。

(1) sim(x,y)∈[0,1]。

相似度的计算值为[0,1]区间中的一个实数。

(2) sim(x,y)=1当且仅当x=y

如果两个对象是完全相似的,则相似度为1。

(3) sim(x,y)=0。

如果两个对象没有任何共同特征,那么其相似度为0。

(4) sim(x,y)=sim(y,x)。

相似关系是对称的。

在有的研究中如自然语言处理,常采用距离的概念。一般说来,两个词汇的距离越大,其相似性越小。

3 相似度计算

3.1 基于距离的概念相似度算法

比较同一个本体中两个概念C1,C2的相似度。定义CfC1和C2的最近公共父结点。定义dc1,dc2分别为从C1,C2到Cf的结点数。w1,w2分别为C1,C2的权值。D为树的最大深度。dep(C1)表示节点C1在树中的深度即层次。计算概念C1,C2的相似度:

w1=Dep(C1)Dep(C1)+Dep(C2) (1)

w2=1-w1 (w1,w2>0)

sim(C1,C2)=1-w1dc1+w2dc22Dw1w2 (2)

sim(C1,C2)∈[0,1]。

以上是比较同一个本体中两个不同概念的相似度,现在再对不同本体间的两个概念进行相似度的比较。

(1) 定义概念C1,C2分别来自两个本体O1,O2。定义RC2的所有父节点,子节点,兄弟节点的集合。条件如下:

(ⅰ) 若ab的父结点。如果存在结点集合n1,n2,n3,…,nk|nini+1的直接父结点,即

a=n1,b=nk

(ⅱ) 若ab的子结点,如果存在结点集合n1,n2,n3,…,nk|nini+1的直接子结点,即

a=n1,b=nk

(ⅲ) 如果a,b共有直接父结点,则a,b互为直接兄弟结点。

(2) 计算C2到x的距离d:

(ⅰ) 定义Sx的集合;x为概念|x∈R并且xO1。

(ⅱ) d为从C2到x所经历的结点数。

(3) 重复步骤(2)得到最小距离d

(4) 通过式(2)计算C1与S中每个x的相似度(C1与x同属O1)。

(5) 通过步骤(3)中的最小距离d来定义一个误差值g

(6) 用simM(C1,x)来表示在步骤(4)中得到的C1与x的最大相似度值。

(7) 最终得到C1,C2的相似度。

sim(C1,C2)=simM(C1,x)-g (3)

3.2 概念结构相似度算法

定义结构相似度 SCH(Sci,Scj)[8]

式(4)中SCHf(Sci,Tcj)表示概念Sci,Tcj的父概念之间的相似度;SCHb(Sci,Tcj)表示概念Sci,Tcj的兄弟概念集之间的相似度; SCHs(Sci,Tcj)表示概念Sci,Tcj的子概念集之间的相似度。α,β,λ表示权重因子,因考虑到层次结构中父子、兄弟概念对其相似度的影响是不同的,故在此赋值的权值大小为 αβλ≥0。

具体如下:

SCHf(Sci,Tcj)=sim(Scif,Tcjf) (5)

式(5)中,Scif,Tcjf分别表示概念Sci,Tcj的父概念。

SCΗb(Sci,Τcj)=ScibnScibmaxΤcjbnΤcjb(sim(Scibm,Τcjbn))/2Wid(Scib)+ΤcjbnΤcjbmaxScibmScib(sim(Τcjbn,Scibm))/2Wid(Τcjb)(6)

式(6)中,m∈(0,Wid(Scib)),n∈(0,Wid(Tcjb));Scib,Tcjb分别表示概念Sci,Tcj的兄弟概念集;Scibm,Tcjbn表示Scib,Tcjb中的概念;Wid(Scib),Wid(Tcjb)分别为Sci,Tcj所拥有的兄弟概念的个数。

SCΗs(Sci,Τcj)=ScisgScismaxΤcjshΤdjs(sim(Scisg,Τcjsh))/2Wid(Scis)+ΤcjshΤccjsmaxScisgScis(sim(Τcjsh,Scisg))/2Wid(Τcjs)(7)

其中,g∈(0,Wid(Scis)),h∈(0,Wid(Tcjs));Scis,Tcjs分别表示概念Sci,Tcj的子概念集;Scisg,Tcjsh表示Scis,Tcjs中的概念;Wid(Scis),Wid(Tcjs)分别为Sci,Tcj所拥有的子概念的个数。

3.3 相似度影响因子

本体中概念的层次结构越接近,其相似度越大,因而2 个概念在其相应概念树中所处的层次差越小,其相似度越高,针对概念在概念树中所处的层次深度差对概念间语义相似度的影响,本文引入系数x 如下:

x=t1-|Dep(Sci)-Dep(Τcj)|Dep(Sci)+Dep(Τcj)(8)

式(8)中t为可调节参数, Dep(Sci) 表示SciS 概念树中的层次(考虑到多重继承的问题,这里选用从该结点到根结点的最长路径来计算),Dep(Tcj) 表示TcjT 概念树中的层次,概念树的根结点层次为0。

同样,两个概念的兄弟节点个数相对较大,也即,它们的父节点分类细致程度较高,则这对概念的语义会较为接近,所以一个概念的分类细致程度也应该是计算语义距离时应考虑的一个因素。引入系数y 如下。

y=k1-|Wid(Sci)-Wid(Τcj)|Wid(Sci)+Wid(Τcj) (9)

式(9)中k为可调节参数。

3.4 总相似度

将式(5)、式(6)和式(1)结合得到式(7)如下

Sim(Sci,Tcj)即为最终的概念间语义相似度。

4 实验结果

4.1 实验评价准则

本文采用信息检索领域查全率和查准率作为评价映射算法的主要准则,并定义如下:

(1) 概念查全率(Recall)

r=

(2) 概念召回率(Precision)

p=

4.2 实验结果

实验利用本体建模工具Protégé3.1 创建了油田地质领域的两个不同的本体,分别包括300多个概念和关系,对照专家经验,按照本文的算法,取不同的加权系数,相似度计算结果比使用单一的算法计算的结果更接近实际情况。实验结果表明改进后的算法提高了计算精度。

5 结束语

领域本体在知识的共享和重用中起到关键的作用。然而由于各自建立适合自身的本体,使不同本体之间存在个体差异性,本体间也就不可避免地存在着语义冲突,研究者使用本体概念的相似度值判断两个概念间的语义关系。本文针对目前概念相似度计算所存在的问题,提出了一种新的综合的相似度计算方法。从概念的结构不同层次分别计算概念的相似度,然后加权平均求出综合的概念相似度,提高了概念映射的查全率。但是,计算过程中各个权值的设定还只是根据经验来给定,有一定的误差,对权值的设定也可以使用sigmoid函数自动选择。另外,在计算概念的相似度时,没有考虑概念名称、属性、实例等的相似度,而属性对概念的影响因素是很重要的的,还需做深入的研究。

摘要:随着本体技术的逐渐成熟,如何为本体搭建语义桥梁以实现知识的重用与共享成为新的研究热点。在分析现有相关技术的基础上,提出一种计算不同本体中概念间语义相似度的方法,该方法以基于距离的概念相似度算法为基础,同时对概念结构进行分析将两者结合,从而计算出最终的概念间语义相似度。实验证明该方法有效。该研究工作可以应用于面向Web的知识检索领域。

关键词:领域本体,概念相似度,算法

参考文献

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[2]王家琴,李仁发,李仲生,等.一种基于本体的概念语义相似度方法的研究.计算机工程,2007;33(11):201—203

[3]Evaluating Word Net2based measures of lexical semantic related-ness.Computational Linguistics,2004;1(1):1—49

[4]徐德智,郑春卉,Passi K.基于SUMO的概念语义相似度研究.计算机应用,2006;26(1):180—183

[5]吴健,吴朝晖,李莹.基于本体论和词汇语义相似度的Web服务发现.计算机学报,2005;28(4):595—602

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[7]徐德智,肖文芳,王怀民.本体映射过程中的概念相似度计算.计算机工程与应用,2007;43(9):167—169

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