《算法与程序框图》课件

算法与程序框图算法是解决问题的一系列步骤，程序框图是可视化算法的图形表示什么是算法？算法是解决问题的步骤，就像菜谱指导烹饪一算法由指令组成，告诉计算机如何执行特定操样，一步一步完成任务作，就像机器人的操作手册算法为复杂问题提供解决方案，就像地图引导算法可以帮助我们理解问题，找到解决问题的我们到达目的地方法，就像解决拼图算法的特性有穷性确定性

11.

22.算法必须在有限步骤内完成，算法的每一步都必须有明确的不能无限循环定义，不存在歧义，执行结果唯一可行性输入和输出

33.

44.算法的步骤必须是可执行的，算法必须有明确的输入和输出能用计算机语言实现，且输出结果与输入数据相关算法的分类线性算法非线性算法递归算法贪婪算法线性算法按顺序执行步骤，每非线性算法不按顺序执行步骤递归算法通过调用自身来解决贪婪算法在每个步骤中选择当个步骤只执行一次它们通常，可能需要重复执行步骤或进问题它们通常用于解决树状前看起来最好的选项，旨在最用于解决简单的任务行分支操作它们用于解决更结构或分治问题终得到一个最佳解决方案复杂的任务基本算法结构顺序结构选择结构循环结构按照语句的先后顺序执行，每条语句只根据条件判断结果选择执行不同的语句重复执行一段代码，直到满足特定条件执行一次块才结束顺序结构开始1程序开始执行步骤12执行第一个指令步骤23执行第二个指令步骤N4执行最后一个指令结束5程序执行完毕顺序结构是程序中最基本的一种结构，它按照语句的排列顺序依次执行从程序开始执行，每执行完一个指令后，再执行下一个指令，直到执行完所有指令，程序结束选择结构定义1选择结构也称为分支结构，它根据条件判断的结果执行不同的代码块类型2常见的选择结构有单分支、双分支和多分支结构作用3选择结构能够让程序根据条件判断的结果执行不同的代码块，从而实现不同的逻辑分支循环结构循环结构1重复执行操作条件控制2循环条件满足，继续执行计数控制3循环次数预先设定循环体4重复执行的语句块循环结构是算法中重要的组成部分，通过循环可以重复执行一系列指令，直到满足某个条件为止常见的循环结构包括循环和循环while for循环使用条件控制，当条件满足时，循环体将不断执行循环使用计数控制，循环体将执行指定的次数while for图示算法算法可以被直观地表示出来，例如用流程图流程图是使用图形符号来表示算法步骤的图表它可以帮助程序员更好地理解算法的逻辑结构，并将其转化为代码流程图的基本元素开始结束符号处理框输入输出框判断框//表示程序的开始或结束，用圆表示一个处理步骤，用矩形表表示数据的输入或输出，用平表示一个判断条件，用菱形表形表示示处理框内通常写上该步骤行四边形表示输入框通常写示判断框内通常写上判断条要执行的操作上要输入的数据，输出框通常件，然后根据判断结果选择不写上要输出的结果同的流程路径流程图的绘制原则清晰易懂逻辑顺序流程图应该清晰易懂，每个步骤的含义一目了然使用标准符号，流程图应该按照逻辑顺序排列，步骤之间要有明确的连接，避免出确保流程图的逻辑清晰现跳跃或重复的步骤简洁明了易于维护流程图应该简洁明了，避免使用过多不必要的符号或文字，只保留流程图应该易于维护，方便修改和更新，以便及时反映程序的变更必要的步骤和信息流程图的编写步骤步骤一分析问题仔细阅读问题描述，明确算法的输入、输出和处理过程步骤二确定算法选择合适的算法，并将其分解成一系列基本步骤步骤三绘制流程图根据算法步骤，选择合适的流程图符号，绘制出流程图步骤四检查验证检查流程图的逻辑是否正确，并进行测试验证输入输出语句/输入语句输出语句程序从外部获取数据，并将数据存储到变量中程序将数据输出到屏幕或其他设备，例如文件输入语句使用函数，接收用户输入，并返回字符串类型输出语句使用函数，将指定内容输出到控制台`input``print`的值例如，你好，世界！会在控制台输出你好，世界！`print`例如，请输入你的名字会提示用户输入名`name=input`字，并将输入值存储在变量中`name`赋值语句将值赋予变量语法示例表达式赋值赋值语句用于将一个值存储到一个变量中例如，代码将数值赋值给变量赋值语句还可以将表达式的结果赋予变量，“a=10”10a例如a=b+c分支结构条件判断1程序根据条件执行不同的语句逻辑运算符2用于组合多个条件分支语句3实现程序流程的分支分支结构让程序能够根据不同的条件执行不同的代码路径，从而实现灵活的程序控制常见的分支语句包括语句、语句等if-else switch循环结构循环体1重复执行的代码块循环条件2控制循环执行的条件循环变量3记录循环次数循环结构是一种重要的编程结构，它允许代码重复执行特定次数或满足特定条件循环结构通常包含循环条件、循环变量和循环体循环条件控制循环的执行次数或持续时间循环变量跟踪循环的进度循环体是重复执行的代码块循环结构在程序中应用广泛，可以简化代码并提高程序效率综合案例计算圆的面积1输入圆的半径用户需要输入圆的半径值，例如输入“5”计算圆的面积根据公式面积半径，使用程序计算圆的面积的值约为“=π*²”π

3.14159输出结果程序输出计算得到的圆的面积，例如输出“

78.53975”综合案例判断闰年2问题描述1编写一个程序，判断用户输入的年份是否是闰年算法思路2闰年判断规则能被整除但不能被整除，或者能被整4100400除程序框图3使用流程图表示算法步骤，包括输入年份、判断条件、输出结果综合案例求最大公约数3定义1两个或多个整数的最大公约数（）是能同时整除它们的最大的正整数GCD算法2可以使用欧几里得算法，也称为辗转相除法，来求解最大公约数实现3通过递归函数或迭代循环来实现欧几里得算法，计算两个整数的最大公约数应用4在数学、计算机科学和其他领域中广泛应用，例如简化分数和求解线性方程组综合案例汉诺塔4问题描述汉诺塔问题是一个经典的递归问题有三个柱子A、B、C，以及n个大小不同的圆盘初始状态，所有圆盘按从小到大顺序放在A柱上，目标是将所有圆盘移到C柱，每次只能移动一个圆盘，且大圆盘不能放在小圆盘之上算法思路递归地将n-1个小圆盘从A柱移到B柱，将最大的圆盘从A柱移到C柱，然后递归地将n-1个圆盘从B柱移到C柱实现代码可以使用递归函数来实现汉诺塔的移动，递归函数的基线条件是只有一个圆盘时，直接将圆盘移动到目标柱上代码示例以下是用Python编写的汉诺塔问题的代码示例def hanoin,a,b,c:if n==1:printf将圆盘{n}从{a}移到{c}else:hanoin-1,a,c,bprintf将圆盘{n}从{a}移到{c}hanoin-1,b,a,chanoi3,A,B,C算法的时间复杂度算法时间复杂度是指算法执行时间随输入规模增长而变化的趋势通常用大符号表示，例如、、等O OnOn^2Olog nOnOn^2线性平方时间复杂度与输入规模成正比时间复杂度与输入规模的平方成正比Olog nO1对数常数时间复杂度与输入规模的对数成正比时间复杂度不受输入规模影响算法的空间复杂度算法的空间复杂度是指算法在运行过程中所占用的内存空间大小它反映了算法对计算机内存资源的需求程度空间复杂度通常用大O表示法来描述，例如O

1、On、On^2等O1表示算法所占用的内存空间大小与输入数据量无关，是一个常数On表示算法所占用的内存空间大小与输入数据量呈线性关系On^2表示算法所占用的内存空间大小与输入数据量的平方成正比算法的调试和优化调试发现并修复算法错误优化提高算法效率，减少时间和空间复杂度分析识别算法瓶颈，针对性优化算法的应用领域计算机科学数据科学算法是计算机科学的核心，为各机器学习、深度学习等领域广泛种软件系统提供基础，包括操作应用算法，对海量数据进行分析系统、数据库管理系统和网络协和预测，揭示数据背后的规律议人工智能金融领域算法是实现人工智能的关键技术金融领域广泛应用算法，进行投，例如路径规划、图像识别、自资组合优化、风险管理、欺诈检然语言处理等领域测等，提高效率和收益算法思维训练解题思路逻辑推理如何将实际问题转化为算法，并培养逻辑思考能力，分析问题，设计出高效的解决方案推断结论，找到解决问题的最佳路径问题拆解抽象建模将复杂问题分解成若干个子问题将现实世界中的问题抽象成数学，逐一解决，最后组合成最终答模型，用算法来解决问题案算法设计技巧模块化优化将复杂问题分解成更小的子问题，每个子问题选择更有效的数据结构和算法，减少时间和空对应一个模块，便于理解和调试间复杂度，提高算法效率可读性测试使用清晰易懂的代码风格，添加注释，使算法设计充分的测试用例，确保算法的正确性和可易于理解和维护靠性算法思维在生活中的运用交通规划人工智能物流优化金融投资城市交通规划中，算法用于优人工智能领域，算法是核心，物流配送中，算法可优化路线金融投资中，算法用于分析市化路线，减轻拥堵赋予机器学习能力，提高效率，降低成本场数据，制定投资策略总结与展望算法是计算机科学的核心，也是解决问题的关键工具在未来，算法将会继续发展，应用于更多领域随着人工智能的不断发展，算法将变得更加复杂，能够处理更加复杂的任务算法思维将成为未来社会的重要技能，帮助人们更好地理解和解决问题。