《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，程序框图是算法的图形化表示课程简介算法概念程序框图编程语言算法是解决问题的步骤，可以被计算机理解程序框图是算法的图形表示，更易理解和实将算法转换成计算机可以识别的代码并执行现课程目标理解算法概念掌握程序框图绘制运用算法设计技巧学习算法的定义、特性、基本要素和常见类了解程序框图的基本元素和绘制规则，并能学习常用的算法设计技巧，并能运用这些技型独立绘制简单程序框图巧解决实际问题算法的定义问题求解步骤明确定义算法是指解决特定问题的一系列算法的步骤必须清晰、无歧义，明确的指令或步骤它是计算机并且可以被计算机理解和执行科学的核心概念之一，用于指导计算机执行任务有限步骤算法必须在有限步内完成，并且每个步骤都可以在有限时间内完成算法的特性确定性有穷性

1.

2.12算法的每一步都是清晰明确算法在有限步骤内必须能够完的，不会存在任何歧义成，不能无限循环可行性输入

3.

4.34算法中的每一步操作都能被计算法接受零个或多个输入，以算机执行，步骤是可操作的便进行处理算法的基本要素数据指令控制流算法操作的基本对象是数据数据可以是算法由一系列指令组成，这些指令指定算控制流决定算法中指令的执行顺序，可以数字、字符、逻辑值等法的执行步骤是顺序执行、选择执行或循环执行基本算法类型线性算法分支算法循环算法递归算法按顺序执行指令，一步一步解根据条件选择执行不同的指重复执行同一组指令，直到满函数自身调用自身，以解决具决问题令，实现灵活的流程足特定条件为止有相似结构的问题算法复杂度分析算法复杂度是指算法在执行过程中所需资源的多少，包括时间复杂度和空间复杂度时间复杂度是指算法执行所需的时间，通常用大O表示法表示空间复杂度是指算法执行所需的空间，也用大O表示法表示分析算法复杂度有助于选择最优算法，提高程序性能算法设计技巧模块化递归分治贪心将复杂算法拆分成多个模块，利用函数自身调用自身，解决将问题分解成多个子问题，分在每一步选择当前看起来最优每个模块负责一个特定功能，问题时不断分解为子问题，直别求解子问题，最后合并子问的方案，希望最终得到全局最更易于理解、调试和维护到子问题简单到可以直接解题的解得到原问题的解，降低优解，但并不一定能找到全局决算法复杂度最优解算法表示方法流程图伪代码算法描述语言流程图使用图形符号表示算法步骤，清晰直伪代码用接近自然语言的语句描述算法，简算法描述语言是专门用于描述算法的语言，观，易于理解洁易懂，方便程序员理解结构严谨，易于表达复杂算法程序框图概述程序框图是一种直观的算法表达方式，它使用图形符号来描述算法的执行流程程序框图的作用算法可视化程序设计辅助

1.

2.12程序框图以图形化的方式展示程序框图作为程序设计的重要算法的流程，使程序结构更加工具，帮助程序员将抽象的算清晰易懂法转换为具体的代码实现沟通交流工具代码编写参考

3.

4.34程序框图可以方便地与其他程程序框图可以作为编写程序的序员或客户交流，共同理解算参考，确保程序的逻辑结构与法的设计思路算法一致程序框图的基本元素起止框输入输出框表示算法的开始或结束，通常用表示数据的输入或输出，通常用一个长方形框表示，框内写着一个平行四边形框表示，框内写“开始”或“结束”着输入或输出的内容处理框判断框表示一个或多个处理步骤，通常表示判断条件是否成立，通常用用一个长方形框表示，框内写着一个菱形框表示，框内写着判断处理的操作的条件程序框图的绘制规则清晰简洁流程图的每个框格应包含清晰简洁的文字说明，避免使用过于复杂的术语或冗长的描述逻辑清晰框格之间的连接线应该直观地反映程序的逻辑顺序，避免交叉或重叠，确保流程图易于理解规范统一使用标准的符号和箭头来表示不同的操作和流程方向，并保持符号大小和形状的一致性合理布局流程图的整体布局应整齐美观，框格之间应留有适当的间距，避免过于拥挤或分散典型程序框图示例程序框图是算法的图形化表示方法，通过标准符号和流程线，可以清晰地展示算法的执行步骤程序框图可以帮助程序员更好地理解算法逻辑，并方便地进行算法设计和调试程序框图广泛应用于程序设计、软件开发等领域，是程序员必备的技能之一•求最大公约数•求两个数的和•判断一个数是否为素数流程控制语句程序流程逻辑结构控制程序执行顺序，决定程序运行的流程三种基本结构顺序结构、选择结构和循环结构顺序结构顺序执行1顺序结构表示程序从上到下逐条执行语句简单易懂2顺序结构是最基本的程序结构，易于理解和编写线性执行3程序按顺序执行语句，没有分支或循环选择结构条件判断1根据条件进行判断分支执行2选择执行不同的代码块灵活控制3根据情况选择执行路径选择结构是一种重要的流程控制语句，它允许程序根据不同的条件执行不同的代码块，从而实现灵活的程序控制它通常包含一个条件判断语句，用于判断某个条件是否成立，并根据判断结果选择执行不同的代码块选择结构可以实现分支执行，根据条件选择不同的执行路径，使程序更灵活和可控循环结构循环条件1判断是否继续循环循环体2重复执行的代码块循环变量3控制循环次数循环结构是一种重复执行代码块的控制结构，它在程序中发挥着重要的作用，可以用来处理重复的任务，简化代码，提高效率嵌套结构循环结构嵌套1循环结构可以包含在另一个循环结构中，形成嵌套循环结构例如，用双层循环计算100以内所有偶数的和，外层循环控制1到100的循环，内层循环判断当前数字是否为偶数，如果是偶数则累加到总和中选择结构嵌套2选择结构也可以嵌套在其他结构中，比如在循环结构中嵌套选择结构，用于根据不同条件执行不同的操作例如，在循环结构中，根据条件判断是否跳出循环，或者根据条件执行不同的循环体内容结构嵌套的应用3嵌套结构在算法设计中具有广泛的应用，可以实现复杂的功能，例如绘制图形、排序算法、查找算法等通过合理使用嵌套结构，可以有效地提高算法的效率算法设计实例1问题描述1输入一个正整数，判断该整数是否为素数算法设计2使用循环遍历从2到该数的平方根，判断是否能被整除代码实现3使用编程语言编写代码实现上述算法测试验证4使用多个测试用例验证算法的正确性本实例介绍了判断素数的算法设计过程，涵盖了问题描述、算法设计、代码实现和测试验证四个步骤，旨在帮助学生理解算法设计的基本流程算法设计实例2问题描述给定一个包含n个整数的数组，找出数组中第k个最大的元素算法思路可以使用快速排序的思想，将数组划分为两个子数组，其中一个子数组包含k个最大的元素，另一个子数组包含剩下的元素然后递归地对包含k个最大元素的子数组进行排序，直到找到第k个最大的元素算法步骤•选择数组中的一个元素作为枢轴•将数组划分为两个子数组，其中一个子数组包含所有小于枢轴的元素，另一个子数组包含所有大于枢轴的元素•如果枢轴的位置等于k，则找到第k个最大的元素•如果枢轴的位置小于k，则递归地对包含k个最大元素的子数组进行排序•如果枢轴的位置大于k，则递归地对包含k个最大元素的子数组进行排序代码实现可以使用Python或C++等编程语言实现该算法算法设计实例3本节示例编写一个算法，求解两个整数的最大公约数输入1两个正整数a和b输出2a和b的最大公约数步骤3使用辗转相除法求解算法设计实例4算法设计是计算机科学的核心内容之一，通过算法设计可以实现对复杂问题的有效解决以下将举例说明如何设计算法解决实际问题问题描述1输入一组学生成绩数据，并计算出他们的平均成绩算法设计2使用循环遍历所有学生成绩数据，并累加所有成绩，最后将总成绩除以学生人数即可得到平均成绩代码实现3可以使用Python或其他编程语言实现该算法，具体代码实现取决于所使用的编程语言测试验证4使用一组测试数据验证算法的正确性和效率算法设计实例5最大公约数1找出两个整数的最大公约数该算法常用于化简分数等场景欧几里得算法2该算法使用辗转相除法计算最大公约数将两个整数相除，取余数继续循环，直到余数为零算法实现3程序框图可以用流程图的方式表示算法步骤每个步骤包含相应的操作和判断，最终得到最大公约数课程总结算法概述程序框图算法设计编码实践算法是解决特定问题的步骤序程序框图是算法的图形化表学习了基本算法类型、算法复通过算法设计实例，将算法转列，定义了解决问题的方法示，用图形符号描述算法的步杂度分析和算法设计技巧换为代码，并了解编码实现的骤和流程具体方法思考题本节课程学习了算法与程序框图的知识，请思考以下问题

1.算法设计中有哪些关键的步骤和考虑因素？

2.常见的算法类型有哪些？各自的优缺点是什么？

3.程序框图在软件开发中的作用是什么？

4.如何选择合适的算法来解决特定问题？参考资料参考书籍数据结构、算法导论、程序设计相关网站维基百科、算法竞赛网站、在线视频教程MOOC课程、B站学习视频基础、Python编程基础学习平台。