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1．1．2 程序框圖(第二、三課時(shí)) 一、教學(xué)目標(biāo)： 1、知識(shí)與技能：掌握程序框圖的概念；會(huì)用通用的圖形符號(hào)表示算法，掌握算法的三個(gè)基本邏輯結(jié)構(gòu)；掌握畫(huà)程序框圖的基本規(guī)則，能正確畫(huà)出程序框圖。 2、過(guò)程與方法：通過(guò)模仿、操作、探索，經(jīng)歷通過(guò)設(shè)計(jì)程序框圖表達(dá)解決問(wèn)題的過(guò)程；學(xué)會(huì)靈活、正確地畫(huà)程序框圖。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，使我們對(duì)程序框圖有一個(gè)基本的了解；掌握算法語(yǔ)言的三種基本邏輯結(jié)構(gòu)，明確程序框圖的基本要求；認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)程序框圖是我們學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的一個(gè)基本步驟，也是我們學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的必經(jīng)之路。 二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是程序框圖的基本概念、基本圖形符號(hào)和3種基本邏輯結(jié)構(gòu)，難點(diǎn)是能綜合運(yùn)用這些知識(shí)正確地畫(huà)出程序框圖。 三、學(xué)法與教學(xué)用具： 1、通過(guò)上節(jié)學(xué)習(xí)我們知道，算法就是解決問(wèn)題的步驟，在我們利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的時(shí)候，首先我們要設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序時(shí)我們首先要畫(huà)出程序運(yùn)行的流程圖，使整個(gè)程序的執(zhí)行過(guò)程直觀化，使抽象的問(wèn)題就得十分清晰和具體。有了這個(gè)流程圖，再去設(shè)計(jì)程序就有了依據(jù)，從而就可以把整個(gè)程序用機(jī)器語(yǔ)言表述出來(lái)，因此程序框圖是我們?cè)O(shè)計(jì)程序的基本和開(kāi)端。 2、我們?cè)趯W(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，首先要弄清各種圖形符號(hào)的意義，明確每個(gè)圖形符號(hào)的使用環(huán)境，圖形符號(hào)間的聯(lián)結(jié)方式。例如“起止框”只能出現(xiàn)在整個(gè)流程圖的首尾，它表示程序的開(kāi)始或結(jié)束，其他圖形符號(hào)也是如此，它們都有各自的使用環(huán)境和作用，這是我們?cè)趯W(xué)習(xí)這部分知識(shí)時(shí)必須要注意的一個(gè)方面。另外，在我們描述算法或畫(huà)程序框圖時(shí)，必須遵循一定的邏輯結(jié)構(gòu)，事實(shí)證明，無(wú)論如何復(fù)雜的問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)它們的算法時(shí)，只需用順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種基本邏輯就可以了，因此我們必須掌握并正確地運(yùn)用這三種基本邏輯結(jié)構(gòu)。 3、教學(xué)用具：電腦，計(jì)算器，圖形計(jì)算器 四、教學(xué)設(shè)想： 1、創(chuàng)設(shè)情境： 算法可以用自然語(yǔ)言來(lái)描述，但為了使算法的程序或步驟表達(dá)得更為直觀，我們更經(jīng)常地用圖形方式來(lái)表示它。 基本概念： （1）起止框圖： 起止框是任何流程圖都不可缺少的，它表明程序的開(kāi)始和結(jié)束，所以一個(gè)完整的流程圖的首末兩端必須是起止框。 （2）輸入、輸出框： 表示數(shù)據(jù)的輸入或結(jié)果的輸出，它可用在算法中的任何需要輸入、輸出的位置。圖1-1中有三個(gè)輸入、輸出框。第一個(gè)出現(xiàn)在開(kāi)始后的第一步，它的作用是輸入未知數(shù)的系數(shù)a11,a12,a21,a22和常數(shù)項(xiàng)b1,b2,通過(guò)這一步，就可以把給定的數(shù)值寫(xiě)在輸入框內(nèi)，它實(shí)際上是把未知數(shù)的系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)的值通知給了計(jì)算機(jī)，另外兩個(gè)是輸出框，它們分別位于由判斷分出的兩個(gè)分支中，它們表示最后給出的運(yùn)算結(jié)果，左邊分支中的輸出分框負(fù)責(zé)輸出D≠0時(shí)未知數(shù)x1,x2的值，右邊分支中的輸出框負(fù)責(zé)輸出D=0時(shí)的結(jié)果，即輸出無(wú)法求解信息。 （3）處理框： 它是采用來(lái)賦值、執(zhí)行計(jì)算語(yǔ)句、傳送運(yùn)算結(jié)果的圖形符號(hào)。圖1-1中出現(xiàn)了兩個(gè)處理框。第一個(gè)處理框的作用是計(jì)算D=a11a22-a21a12的值，第二個(gè)處理框的作用是計(jì)算x1=(b1a22-b2a12)/D,x2=(b2a11-b1a21)/D的值。 （4）判斷框： 判斷框一般有一個(gè)入口和兩個(gè)出口，有時(shí)也有多個(gè)出口，它是惟一的具有兩個(gè)或兩個(gè)以上出口的符號(hào)，在只有兩個(gè)出口的情形中，通常都分成“是”與“否”（也可用“Y”與“N”）兩個(gè)分支，在圖1-1中，通過(guò)判斷框?qū)的值進(jìn)行判斷，若判斷框中的式子是D=0，則說(shuō)明D=0時(shí)由標(biāo)有“是”的分支處理數(shù)據(jù)；若D≠0，則由標(biāo)有“否”的分支處理數(shù)據(jù)。例如，我們要打印x的絕對(duì)值，可以設(shè)計(jì)如下框圖。 開(kāi)始 輸入x 是 x≥0？ 否 打印x -打印x 結(jié)束 從圖中可以看到由判斷框分出兩個(gè)分支，構(gòu)成一個(gè)選擇性結(jié)構(gòu)，其中選擇的標(biāo)準(zhǔn)是“x≥0”，若符合這個(gè)條件，則按照“是”分支繼續(xù)往下執(zhí)行；若不符合這個(gè)條件，則按照“否”分支繼續(xù)往下執(zhí)行，這樣的話(huà)，打印出的結(jié)果總是x 的絕對(duì)值。 在學(xué)習(xí)這部分知識(shí)的時(shí)候，要掌握各個(gè)圖形的形狀、作用及使用規(guī)則，畫(huà)程序框圖的規(guī)則如下： （1）使用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)。 （2）框圖一般按從上到下、從左到右的方向畫(huà)。 （3）除判斷框外，大多數(shù)流程圖符號(hào)只有一個(gè)進(jìn)入點(diǎn)和一個(gè)退出點(diǎn)。判斷框具有超過(guò)一個(gè)退出點(diǎn)的惟一符號(hào)。 （4）判斷框分兩大類(lèi)，一類(lèi)判斷框“是”與“否”兩分支的判斷，而且有且僅有兩個(gè)結(jié)果；另一類(lèi)是多分支判斷，有幾種不同的結(jié)果。 （5）在圖形符號(hào)內(nèi)描述的語(yǔ)言要非常簡(jiǎn)練清楚。 2、典例剖析： 例1：已知x=4,y=2,畫(huà)出計(jì)算w=3x+4y的值的程序框圖。 解：程序框如下圖所示： 開(kāi)始 輸入4，2 4和2分別是x和y的值 w=34+42 輸出w 結(jié)束 小結(jié)：此圖的輸入框旁邊加了一個(gè)注釋框 ，它的作用是對(duì)框中的數(shù)據(jù)或內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明，它可以出現(xiàn)在任何位置。 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用題 1）順序結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)描述的是是最簡(jiǎn)單的算法結(jié)構(gòu)，語(yǔ)句與語(yǔ)句之間，框與框之間是按從上到下的順序進(jìn)行的。 例2：已知一個(gè)三角形的三邊分別為2、3、4，利用海倫公式設(shè)計(jì)一個(gè)算法，求出它的面積，并畫(huà)出算法的程序框圖。 算法分析：這是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，只需先算出p的值，再將它代入公式，最后輸出結(jié)果，只用順序結(jié)構(gòu)就能夠表達(dá)出算法。 程序框圖： 開(kāi)始 p=(2+3+4)/2 s=√p(p-2)(p-3)(p-4) 輸出s 結(jié)束 2）條件結(jié)構(gòu)：一些簡(jiǎn)單的算法可以用順序結(jié)構(gòu)來(lái)表示，但是這種結(jié)構(gòu)無(wú)法對(duì)描述對(duì)象進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行不同的處理。因此，需要有另一種邏輯結(jié)構(gòu)來(lái)處理這類(lèi)問(wèn)題，這種結(jié)構(gòu)叫做條件結(jié)構(gòu)。它是根據(jù)指定打件選擇執(zhí)行不同指令的控制結(jié)構(gòu)。 例3：任意給定3個(gè)正實(shí)數(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷分別以這3個(gè)數(shù)為三邊邊長(zhǎng)的三角形是否存在，畫(huà)出這個(gè)算法的程序框圖。 算法分析：判斷分別以這3個(gè)數(shù)為三邊邊長(zhǎng)的三角形是否存在，只需要驗(yàn)收這3個(gè)數(shù)當(dāng)中任意兩個(gè)數(shù)的和是否大于第3個(gè)數(shù)，這就需要用到條件結(jié)構(gòu)。 程序框圖： 開(kāi)始 輸入a,b,c a+b>c , a+c>b, b+c>a是 否 否同時(shí)成立？ 是 不存在這樣的三角形 存在這樣的三角形 結(jié)束 3）循環(huán)結(jié)構(gòu)：在一些算法中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)從某處開(kāi)始，按照一定條件，反復(fù)執(zhí)行某一處理步驟的情況，這就是循環(huán)結(jié)構(gòu)，反復(fù)執(zhí)行的處理步驟為循環(huán)體，顯然，循環(huán)結(jié)構(gòu)中一定包含條件結(jié)構(gòu)。 循環(huán)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)重復(fù)結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)可細(xì)分為兩類(lèi)： （1）一類(lèi)是當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖1-5（1）所示，它的功能是當(dāng)給定的條件P1成立時(shí)，執(zhí)行A框，A框執(zhí)行完畢后，再判斷條件P1是否成立，如果仍然成立，再執(zhí)行A框，如此反復(fù)執(zhí)行A框，直到某一次條件P1不成立為止，此時(shí)不再執(zhí)行A框，從b離開(kāi)循環(huán)結(jié)構(gòu)。 （2）另一類(lèi)是直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，如下圖所示，它的功能是先執(zhí)行，然后判斷給定的條件P2是否成立，如果P2仍然不成立，則繼續(xù)執(zhí)行A框，直到某一次給定的條件P2成立為止，此時(shí)不再執(zhí)行A框，從b點(diǎn)離開(kāi)循環(huán)結(jié)構(gòu)。 A A P1？ P2？ 不成立 不成立 成立 b b 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu) 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu) （1） （2） 例4：設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算1+2+…+100的值的算法，并畫(huà)出程序框圖。 算法分析：只需要一個(gè)累加變量和一個(gè)計(jì)數(shù)變量，將累加變量的初始值為0，計(jì)數(shù)變量的值可以從1到100。 程序框圖： 開(kāi)始 i=1 Sum=0 i=i+1 Sum=sum+i i≤100？ 否 是 輸出sum 結(jié)束 3、課堂小結(jié)： 本節(jié)課主要講述了程序框圖的基本知識(shí)，包括常用的圖形符號(hào)、算法的基本邏輯結(jié)構(gòu)，算法的基本邏輯結(jié)構(gòu)有三種，即順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。其中順序結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，也是最基本的結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)必然包含條件結(jié)構(gòu)，所以這三種基本邏輯結(jié)構(gòu)是相互支撐的，它們共同構(gòu)成了算法的基本結(jié)構(gòu)，無(wú)論怎樣復(fù)雜的邏輯結(jié)構(gòu)，都可以通過(guò)這三種結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá) 4、自我評(píng)價(jià)： 1）設(shè)x為為一個(gè)正整數(shù)，規(guī)定如下運(yùn)算：若x為奇數(shù)，則求3x+2；若x為偶數(shù)，則為5x，寫(xiě)出算法，并畫(huà)出程序框圖。 2）畫(huà)出求21+22+23+…2100的值的程序框圖。 5、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 1．解：算法如下。 S1 輸入x S2 若x為奇數(shù)，則輸出A=3x+2；否則輸出A=5x S3 算法結(jié)束。 程序框圖如下圖：開(kāi)始 i=1 p=0 i=i+1 p=pxi i≤30? 是 否 輸出p 結(jié)束 2、 解：序框圖如下圖: 開(kāi)始 i=1 p=0 i=i+1 p=p+2i i≥100? 否 是 輸出p 結(jié)束 6、作業(yè)：課本P11習(xí)題1.1 A組2、3