初中教育算法与程序设计高中选修复习资料.docx

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初中教育算法与程序设计高中选修复习资料

主题一利用计算机解决问题的基本过程

点击考点

1、了解利用计算机解决问题的基本过程

2、了解问题分析与算法设计之间的关系

3、了解算法的基本特征

4、能用自然语言、流程图或伪代码描述算法

5、了解程序设计语言产生与发展过程

考点注解

1、了解利用计算机解决问题的基本过程

一般来说，用计算机解决一个具体问题时，大致经过以下几个步骤：

首先要从具体问题抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法，最后编出程序进行测试调整直道到最终解答。

寻求数学模型的实质就是分析问题，从中提取操作的对象，并找出这些操作对象之间含有的关系，然后用数学的语言加以描述。

2、了解问题分析与算法设计之间的关系

任何一个问题必须弄清楚其内容、性质、规模，才能找到解决问题的方法，所以分析问题就是要确定用计算机做什么，接下来，就解决怎么做的问题，也就是算法。

算法就是解决问题的方法与步骤。

有了算法才能转化成指令代码，计算机才能按照指令代码一步一步去执行，直到得到问题的解。

算法是程序设计的灵魂，算法独立于任何一种程序设计语言，一个算法可以用多种程序设计语言来实现。

一个问题，可能有多种算法，应该通过分析、比较、挑选一种最优的算法。

一个好算法必须用到科学的方法，应该好好学习各学科处理问题的科学方法。

3、了解算法的基本特征

一个算法应该具有以下特征：

1）有穷性：

一个算法必须保证它的执行步骤是有限的，即它是能终止的。

2）确定性：

算法中的每一个步骤必须有确切的含义，而不应当是模糊的，模棱两可的。

3）可行性：

算法的每一步原则上都能精确运行

4）有零个或多个输入：

所谓输入是指算法在执行时需要从外界获得数据，其目的是为算法建立某些初始状态。

如果建立初始状态所需的数据已经包含在算法中了，那就不再需要输入了。

5）有一个或多个输出：

算法的目的是用来求解问题的，问题求解的结果应以一定的形式输出。

4、能用自然语言、流程图或伪代码描述算法

一个算法可以用多种不同的方法来描述。

一般用自然语言、流程图、伪代码描述。

1）自然语言

自然语言是人们日常所用的语言，如汉语、英语、德语等。

用自然语言描述算法符合我们的表达习惯，并且容易理解。

缺点：

书写较烦、不确定性、对复杂的问题难以表达准确、不能被计算机识别和执行。

用自然语言描述一下解决以下问题的算法：

借助一个空杯将一杯橙汁和一杯可乐互换所盛放的杯子。

（1）橙汁倒入空杯；

（2）可乐倒入刚空出的杯子；

（3）橙汁倒入刚倒出可乐的杯子

2）流程图

流程图是由一些图框和流程线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符号表示操作的内容，流程线表示操作的先后次序。

也称为程序框图，它是算法的一种图形化表示方法。

优点：

形象、直观、容易理解。

由键盘输入一个任意值作为n，求1到n的累加值。

用流程图的方法描述一下求一元二次方程ax2+bx+c=0（其中a≠0）的实数解的算法。

Input三个实数值（其中a≠0）Toa,b,c

d=b^2-4*a*c

Ifd大于等于0Then

X1=（-b-d）/2*a

X2=（-b+d）/2*a

输出X1和X2的值

Else

输出方程无实数解

3）伪代码

伪代码是介于自然语言和计算机程序语言之间的一种算法描述。

优点：

简洁、易懂、修改容易

缺点：

不直观、错误不容易排查

比如：

　　IF九点以前THEN

　　do私人事务；

　　ELSE9点到18点THEN

　　工作；　

　ELSE　　

下班;　　

ENDIF

这样不但可以达到文档的效果,同时可以节约时间.更重要的是,使结构比较清晰,表达方式更加直观.

5、了解程序设计语言产生与发展过程

程序设计语言泛指一切用于书写计算机程序的语言。

计算机语言的发展经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的历程，如图1-1所示。

1）机器语言（MachineLanguage）

计算机使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制编码方式是计算机语言的基础。

计算机发明之初，科学家只能用二进制数编制的指令控制计算机运行。

每一条计算机指令均由一组“0”、“1”数字，按一定的规则排列组成，若要计算机执行一项简单的任务，需要编写大量的这种指令。

这种有规则的二进制数组成的指令集，就是机器语言（也称为指令系统）。

不同系列的CPU，具有不同的机器语言，如目前个人计算机中常用AMD公司的系列CPU和Intel公司的系列CPU，具有不同的机器语言。

机器语言是计算机唯一能识别并直接执行的语言，与汇编语言或高级语言相比，其执行效率高。

但其可读性差，不易记忆；编写程序既难又繁，容易出错；程序调试和修改难度巨大，不容易掌握和使用。

此外，因为机器语言直接依赖于中央处理器，所以用某种机器语言编写的程序只能在相应的计算机上执行，无法在其他型号的计算机上执行，也就是说，可移植性差。

2）汇编语言（AssembleLanguage）

为了减轻使用机器语言编程的痛苦，20世纪50年代初，出现了汇编语言。

汇编语言用比较容易识别、记忆的助记符替代特定的二进制串。

下面是几条Intel80x86的汇编指令：

ADDAX,BX；表示将寄存器AX和BX中的内容相加，结果保存在寄存器AX中。

SUBAX,NUM；表示将寄存器AX中的内容减去NUM，结果保存在寄存器AX中。

MOVAX,NUM；表示把数NUM保存在寄存器AX中。

通过这种助记符，人们就能较容易地读懂程序，调试和维护也更方便了。

但这些助记符号计算机无法识别，需要一个专门的程序将其翻译成机器语言，这种翻译程序被称为汇编程序。

汇编语言的一条汇编指令对应一条机器指令，与机器语言性质上是一样的，只是表示方式做了改进，其可移植性与机器语言一样不好。

总之，汇编语言是符号化的机器语言，执行效率仍接近于机器语言，因此，汇编语言至今仍是一种常用的软件开发工具。

3）高级语言

尽管汇编语言比机器语言方便，但汇编语言仍然具有许多不便之处，程序编写的效率远远不能满足需要。

1954年，第一个高级语言—FORTRAN问世了。

高级语言是一种用能表达各种意义的“词”和“数学公式”按一定的“语法规则”编写程序的语言，也称为高级程序设计语言或算法语言。

半个多世纪以来，有几百种高级语言问世，影响较大、使用较普遍的有FORTRAN、ALGOL、COBOL、BASIC、LISP、SNOBOL、PL/1、Pascal、C、PROLOG、Ada、C++、VisualC++、VisualBasic、Delphi、Java等。

高级语言的发展也经历了从早期语言到结构化程序设计语言、面向对象程序设计语言的过程。

高级语言与自然语言和数学表达式相当接近，不依赖于计算机型号，通用性较好。

高级语言的使用，大大提高了程序编写的效率和程序的可读性。

与汇编语言一样，计算机无法直接识别和执行高级语言，必须翻译成等价的机器语言程序（称为目标程序）才能执行，如图1-2所示。

高级语言源程序翻译成机器语言程序的方法有“解释”和“编译”两种。

解释方法采用边解释边执行的方法，如早期的BASIC语言即采用解释方法，在执行BASIC源程序时，解释一条BASIC语句，执行一条语句。

编译方法采用相应语言的编译程序，先把源程序编译成指定机型的机器语言目标程序，然后再把目标程序和各种标准库函数连接装配成完整的目标程序，在相应的机型上执行。

如C、C++、VisualC++及VisualBasic等均采用编译的方法。

编译方法比解释方法更具有效率。

同步集训

一、选择题

1、人们利用计算机解决问题的基本过程一般有如下五个步骤（①~⑤），请按各步骤的先后顺序在下列选项（A~D）中选择正确的答案（   ）

①调试运行程序②分析问题③设计算法④问题解决⑤编写程序

A、①②③④⑤B、②④③⑤①C、④②③⑤①D、②③⑤①④

2、在下图中利用计算机解决问题的基本步骤流程图中，对于标注为

（1）的流程线，以下说明正确的是（）

A．该流程线可有可无

B．当程序运行不出结果时，才需要该部分流程线

C．该部分流程线保证了问题解决的正确性D．该部分流程线有错

3、下列三种算法的描述，缺乏直观性、简洁性，最容易产生歧义的是（）

A、自然语言描述法B、流程图

C、伪代码

4、流程图中表示判断的是（   ）

A、矩形框　　　B、菱形框 

C、圆形框　　　D、椭圆形框

5、“分支判断”作为解决问题的算法的一个基本步骤，正是体现了计算机的（）能力。

A、算术运算能力B、逻辑运算能力

C、分布式运算能力D、记忆存储能力

6、下面关于算法的描述，正确的是（）

A、算法不可以用自然语言描述

B、算法只能用框图来描述

C、一个算法必须保证它的执行步骤是有限的

D、算法的框图表示法有0个或多个输入，但只能有一个输出

7、下面关于算法的描述，正确的是（）

A、一个问题只有一个算法

B、一个问题可能有多种算法

C、能解决问题的算法都是好算法，没优劣之分

D、算法不是程序设计所必需的

8、下列关于算法的叙述，正确的是（）

A、解决一个问题的算法只有一种

B、有穷性是算法的基本特征之一

C、可行性不属于算法基本特征

D、算法对程序设计没有任何作用

9、下列关于算法的叙述，正确的是（）

A、解决一个问题的算法只有一种

B、算法必定有一个或一个以上的输出

C、算法中可以存在不确切的步骤

D、描述算法的步骤可以是无穷的

10、从以下计算S的算法可以看出，S的代数式表示是（）

①变量S的初值是0；

②变量I从1起循环到N；

③循环表达式为S=S+（-1）*i；

④输出变量S的值

A．1－2+3－4+…+（－1）N*（N－1）

B．1－2+3－4+…+（－1）N－1*n

C．1+2+3+4+…+（n－1）+n

D．－1－2－3－4－…－（n－1）－n

11、下列选项都是属于高级语言的是（）

A、汇编语言机器语言

B、Basic语言Pascal语言

C、汇编语言Basic语言

D、机器语言Pascal语言

12、下列选项都是属于低级语言的是（）

A、汇编语言机器语言

B、Basic语言Pascal语言

C、汇编语言Basic语言

D、机器语言Pascal语言

13、________是计算机能直接识别，理解执行的语言。

A、汇编语言B、Pascal语言

C、Basic语言D、机器语言

14、下列关于程序设计言中机器语言的说法，正确的是（）

A、VisualBasic属于机器语言的一种

B、机器语言就是VisualBasic

C、机器语言比高级语言更早出现

D、高级语言比机器语言更早出现

15、下列选项中，最先出现的程序设计语言是（）

A、汇编语言B、高级语言

C、VisualBasicD、机器语言

16、不能被计算机直接识别，理解执行的语言需要转换，这种转换是（）

A、人工转换或机器转换

B、计算机语言提供的解释器或编译器负责转换

C、操作系统负责转换

D、人工智能技术中的自然语言理解

二、简答题

1、简述什么是计算机程序、程序设计、程序设计语言、算法

2、简述算法的特征。

3、简述程序设计语言的发展历程

4、高级语言编制的源程序计算机无法直接识别，必须经过转换才能被计算机执行。

请问有哪些转换方式，这些方式有什么区别？

三、阅读流程