Ngày soạn 13/09/2013 Tiết PPCT 10 đến 16 BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (4 tiết) BÀI TẬP (3 tiết) I MỤC TIÊU BÀI HỌC 1 Kiến thức Nêu được khái niệm bài toán và thuật toán, các đặc trưng chính của thuật toán B[.]
Trang 1Tiết PPCT: 10 đến 16
BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (4 tiết) BÀI TẬP (3 tiết)
I MỤC TIÊU BÀI HỌC 1 Kiến thức
- Nêu được khái niệm bài toán và thuật tốn, các đặc trưng chính của thuật tốn - Biểu diễn được thuật toán bằng sơ đồ khối và ngôn ngữ liệt kê
- Thành thạo được một số thuật tốn thơng dụng
2 Kỹ năng
- Xây dựng được thuật toán giải một số bài toán đơn giản bằng sơ đồ khối hoặc ngôn ngữ liệt kê 3 Thái độ
- Học sinh cần nhận thức được tầm quan trọng của mơn học, vị trí của mơn học trong hệ thống kiến thức phổ thông và những yêu cầu về mặt đạo đức trong xã hội tin học hóa
4 Năng lực có thể hình thành và phát triển cho học sinh:
- Năng lực tự học, trình bày, đọc và phân tích
II CHUẨN BỊ VỀ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: Giáo viên: Sách giáo khoa, sách giáo viên, giáo án, phịng máy tính Học sinh: Tập soạn bài, sgk, đồ dùng học tập
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC CỦA HỌC SINH: 1 Hoạt động dẫn dắt vào bài: 5 phút
- Lấy ví dụ về bài toán trong toán học và cách giải bài tốn đó
2 Hoạt động hình thành kiến thức:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Chốt kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu khái niệm bài tốn (15 phút)
- Mục tiêu: HS nêu được khái niệm bài toán - Cách thức hoạt động:
GV: Lấy VD bài toán và tổng quát khái niệm bài toán, yêu cầu HS định nghĩa bài toán trong tin học? Cho ví dụ về bài tốn trong tin học?
GV: Khi cho máy giải bài toán ta cần quan tâm những yếu tố nào? GV: Xem các ví dụ 1,2,3,4 và các em hãy cho ví dụ từng trường hợp cụ thể để xem Input và Output ? HS: Nghe giảng và phát biểu khái niệm
HS: Lấy ví dụ thêm về bài toán trong tin học
HS: Thảo luận và trả lời có 2 yếu tố:
+ Đưa vào máy thơng tin gì? (Input)
+ Cần lấy ra thơng tin gì? (Output)
1 Khái niệm bài tốn
- Bài tốn là một việc nào đó ta muốn máy tính thực hiện
Ví dụ: Giải pt bậc 2, quản lý nhân viên…
- Các bài toán được cấu tạo bởi 2 thành phần cơ bản:
+ Input: các thông tin đã có
+ Output: Các thơng tin cần tìm từ Input
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu khái niệm thuật tốn (25 phút)
- Mục tiêu: HS nêu được khái niệm, tính chất của thuật toán Nêu được các khối sử dụng để vẽ sơ đồ khối
- Cách thức hoạt động:
GV: Hãy tìm input, Output trong các ví dụ trang 32? GV: Làm như thế nào để tìm ra Output?
GV: Nhận xét và đưa ra khái niệm thuật tốn
- Hãy tìm max của 3 6 7 1?
HS: Đọc ví dụ, tìm input, output
HS: Phải giải được bài toán
HS: Thảo luận, nêu cách
2 Khái niệm thuật tốn
- Khái niệm: SGK
- Có 2 cách diễn tả thuật toán: Cách liệt kê và sơ đồ khối
- Trong sđk, người ta dung 1 số khối, đường có mũi tên với:
Trang 2Làm thế nào tìm được max của dãy số trên?
GV: Nhận xét và giới thiệu về thuật toán trong tin học
- Treo bảng phụ các bước giải bài toán bằng cách liệt kê trang 34 và yêu cầu học sinh quan sát
- Giới thiệu bài toán được mô tả theo cách liệt kê, diễn tả thuật toán bằng sơ đồ khối - Hãy cho biết thuật tốn có những tính chất gì?
giải
- Nêu các tính chất của thuật tốn
+ : Thể hiện thao tác nhập, xuất dữ liệu + : Quy định trình tự thực hiện các thao tác - Tính chất: + Tính dừng + Tính chính xác + Tính đúng đắn
Hoạt động 2.3: Tìm hiểu thuật tốn giải bài tốn: Tìm giá trị lớn nhất của 1 dãy số nguyên (25 phút)
- Mục tiêu:
+ Hiểu được thuật tốn của bài tốn tìm giá trị lớn nhất của dãy số nguyên
+ Hiểu được cách biễu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối và bằng liệt kê các bước - Cách thức hoạt động:
- Cho Hs thảo luận để trả lời câu hỏi: Nêu các bước giải bài toán?
Nêu bài toán
- Yêu cầu HS xác định Input và Output?
- Gv đưa ra ý tưởng ban đầu cho Hs là khởi tạo giá trị Max = a1 Yêu cầu Hs xác định bước làm tiếp theo?
- Gv cùng hs phân tích và xây dựng các bước thực hiện trong thuật toán
- Gv giới thiệu ngồi thuật tốn liệt kê ta cịn diễn tả thuật tốn bằng sơ đồ khối
- Hướng dẫn Hs dùng các hình để biểu diễn thuật toán
- Hs thảo luận, trả lời
HS xác định Input và Output
So sánh với các số khác nếu bé hơn giá trị nào thì nhớ giá trị đó
- Hs trả lời các câu hỏi của Gv để xây dựng thàn thuật toán
- Hs ghi chú thích mà gv giới thiệu
- Hs vẽ sơ đồ khối cho thật toán
Các bước giải một bài toán trong tin học
+ Xác định bài toán + Ý tưởng
+ Thuật tốn
Ví dụ: Tìm giá trị lớn nhất của 1 dãy số nguyên
* Xác định bài toán:
- Input: Số nguyên dương N và dãy N số nguyên a1,…,aN
- Output: Giá trị lớn nhất Mã của dãy số
* Ý tưởng * Thuật tốn
Hoạt động 2.4: Mơ phỏng thuật tốn: Tìm giá trị lớn nhất của 1 dãy số nguyên (20 phút)
- Mục tiêu: HS vận dụng được thuật toán dể giải bài toán - Cách thức hoạt động:
- Nêu ví dụ và yêu cầu Hs thảo luận thực hiện các bước - Gv nhận xét và hoàn thiện bài làm của Hs
- Hs xem Gv mô phỏng Vd - Thảo luận và mơ phỏng ví dụ Gv nêu
- Đại diện nhóm lên trình bày kết quả thảo luận
- Mô phỏng việc thực hiện thuật toán với N=8 và dãy số:
5 1 4 7 6 3 15 11
Ds 5 1 4 7 6 3 15 11
i 2 3 4 5 6 7 8 9
Max 5 5 5 7 7 7 15 15
Trang 3- Mục tiêu:
+ Hiểu được thuật toán của bài toán sắp xếp dãy số nguyên thành dãy không giảm
+ Hiểu được cách biễu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối và bằng liệt kê các bước
- Cách thức hoạt động: GV: Nêu bài toán
GV: Đưa ra ý tưởng ban đầu cho Hs là với mỗi cặp số hạng đứng liền kề trong dãy, nếu số trước lớn hơn số sau ta đổi chổ cho nhau Việc đó được lặp lại, cho đến khi khơng có sự đổi chổ nào nữa
GV: Giới thiệu thuật toán liệt kê để giải
GV: Giới thiệu thuật toán bằng sơ đồ khối
- Hướng dẫn Hs dùng các hình để biểu diễn thuật tốn
HS: Xác định Input và Output
HS: Xác định các bước có trong bài toán theo hướng dẫn của GV
HS: Thảo luận nhóm Lên bảng vẽ
Bài toán: Cho dãy A gồm N số nguyên a1, a2,….aN Cần sắp xếp các số hạng để dãy A trở thành dãy không giảm
* Xác định bài toán:
- Input: Dãy A gồm N số nguyên a1…aN
- Output: Dãy A được sắp xếp thành dãy không giảm
* Thuật toán:
Cách 1: Liệt kê
B1: Nhập N, a1, a2, a3, …,aN
B2: MN
B3: Nếu M < 2 thì đưa ra dãy A đã được sắp xếp rồi kết thúc
B4: MM1 , i0B5: i i1
B6: Nếu i > M thì quay lại B3
B7: Nếu ai > ai+1 thì tráo đổi ai và ai+1
cho nhau B8: Quay lại B5
Cách 2: vẽ sơ đồ khối (SGK)
Hoạt động 2.6: Mơ phỏng thuật tốn: Sắp xếp dãy số ngun đã cho thành dãy không giảm (20 phút)
- Mục tiêu: HS vận dụng được thuật toán để giải bài toán - Cách thức hoạt động:
GV: Nêu ví dụ và hướng dẫn HS mơ phỏng thuật tốn từ sơ đồ khơi
GV: Nhận xét và hoàn chỉnh các bước mô phỏng của HS
HS: Thảo luận các bước mơ phỏng thuật tốn
HS: Ghi nhận phần mô phỏng đúng
* Mô phỏng thuật toán với: Dãy A gồm 10 số nguyên:
6 1 5 3 7 8 10 7 12 4
Hoạt động 2.7: Tìm hiểu bài tốn tìm kiếm tuần tự (25 phút) - Mục tiêu:
+ Hiểu được thuật toán của bài tốn tìm kiếm
+ Hiểu được cách biễu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối và bằng liệt kê các bước
Trang 4- Nêu bài toán, yêu cầu Hs xác định Input và Output của bài
toán
- Yêu cầu HS thảo luận và nêu ý tưởng giải bài toán
- Hướng dẫn Hs xây dựng nên
thuật toán dạng liệt kê
- Yêu cầu hs từ thuật toán dạng liệt kê vẽ sơ đồ khối cho thuật toán
- Xác định Input và Output của bài toán
- Hs đưa ra ý tưởng, thảo luận nhiều ý tưởng khác nhau
- Hs xác định các bước có trong thuật toán theo gợi ý của Gv
- Hs ghi nhận thuật toán hoàn chỉnh
- Hs trao đổi, thảo luận và
lên bảng vẽ
Bài tốn tìm kiếm
Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau: a1,a2,…,aN và một số nguyên k Cần biết hay không chỉ số I (1iN) mà ai = k Nếu có hãy cho biết chỉ số đó
* Xác định bài tốn:
- Input: Dãy A gồm N số nguyên a1,a2,…,aN và khóa k
- Output: chỉ số i mà ai = k hoặc không có số hạng nào
* Ý tưởng: Tìm kiếm tuần tự một cách
tự nhiên Lần lượt từ số hạng thứ 1, so sánh các số hạng đến khi gặp số hạng bằng khóa, hoặc khơng có giá trị nào bằng khóa
* Thuật tốn tìm kiếm tuần tự
(Sequential sort)
B1: Nhập N, các số hạng khác nhau a1,a2,…,aN và khóa k
B2: i 1;
B3: Nếu ai = k thì thơng qua chỉ số i, rồi kết thúc
B4: i i + 1;
B5: Nếu i > N thì thơng báo dãy A khơng có số hạng nào bằng k rồi kết thúc
B6: Quay lại bước 3
Vẽ sơ đồ khối: (sgk) Hoạt động 2.8: Mơ phỏng thuật tốn tìm kiếm tuần tự (20 phút)
- Mục tiêu: HS vận dụng được thuật toán để giải bài toán - Cách thức hoạt động:Cách tiến hành hoạt động:
GV: Nêu ví dụ mơ phỏng việc thực hiện của thuật tốn trên GV: Giải thích từng bước thực hiện của thuật toán qua ví dụ mơ phỏng để học sinh hiểu hơn về thuật tốn
HS: Mơ phỏng thuật tốn Hs: Nghe giảng và mơ phỏng lại thuật tốn
* Mơ phỏng thuật tốn: Dãy A có N = 7 khóa k = 10 Tìm chỉ số i để ai = k
i 1 2 3 4 5 6 7 ai 7 12 4 6 11 10 8 k = 10 i = 6
* Ghi chú: Trong thuật toán, i là biến chỉ số và nhận giá trị nguyên lần lượt từ 1 đến N + 1
3 Hoạt động luyện tập (5 phút)
Trang 54 Hoạt động vận dụng:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Chốt kiến thức
Hoạt động 4.1: Tìm hiểu thuật tốn giải bài tốn: Tìm giá trị nhỏ nhất của 1 dãy số nguyên (40 phút)
- Mục tiêu:
+ Hiểu được thuật toán của bài tốn tìm giá trị nhỏ nhất của dãy số nguyên
+ Hiểu được cách biễu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối và bằng liệt kê các bước + HS vận dụng được thuật toán dể giải bài toán
- Cách thức hoạt động:
- Dựa vào thuật tốn tìm max, hãy tìm giá trị nhỏ nhất Min của dãy đó - Xác định các bước giải bài toán? Cần giải quyết vấn đề gì?
- Gợi ý các bước giải bài toán, thuật toán liệt kê, sơ đồ khối
- Các nhóm thảo luận - Các em cho ví dụ 1 dãy số nguyên mô phỏng các bước thực hiện hiện thuật toán
- Gv cùng hs phân tích và xây dựng các bước thực hiện trong thuật toán - Gv giới thiệu ngồi thuật tốn liệt kê ta còn diễn tả thuật toán bằng sơ đồ khối
- Hướng dẫn Hs dùng các hình để biểu diễn thuật toán
- Cho ví dụ 3 số 5, 3, 9 và minh hoạt theo các bước - Nêu ví dụ và yêu cầu Hs thảo luận thực hiện các bước
- Gv nhận xét và hoàn
thiện bài làm của Hs
- Học sinh thảo luận nhóm - Các nhóm trình bày - Hs lên bảng mơ phỏng thuật tốn
- Ghi nhận kết quả đúng
- Hs trả lời các câu hỏi của Gv để xây dựng thàn thuật toán
- Hs ghi chú thích mà gv giới thiệu
- Hs vẽ sơ đồ khối cho thật toán
- Hs xem Gv mô phỏng Vd
- Thảo luận và mô phỏng Vd Gv nêu
- Đại diện nhóm lên trình bày kết quả thảo luận - Hs ghi nhận bài đúng
Bài toán: cho N và dãy số a1,a2,…,aN, hãy tìm giá trị nhỏ nhất (Min) của dãy đó
* Xác định bài tốn:
- Input: Số nguyên dương N và dãy N số nguyên a1,…,aN
- Output: Giá trị nhỏ nhất Min của dãy số
* Thuật toán:
Cách 1: cách liệt kê
Bước 1: Nhập vào số nguyên dương N và dãy số: a1, a2, aN
Bước 2: Min < a
1; i < 2;
Bước 3: Nếu i >N thì đưa ra giá trị Min rồi kết thúc
Bước 4: Nếu ai < Min thì Min < a
i; Bước 5: i < i+1 rồi quay về bước 3; Cách 2: vẽ sơ đồ khối
Trang 6Hoạt động 4.2: Tìm hiểu thuật tốn giải bài tốn kiểm tra tính ngun tố của một số nguyên dương (45 phút)
- Mục tiêu:
+ Hiểu được thuật toán của bài tốn kiểm tra tính ngun tố của một số ngun
+ Hiểu được cách biễu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối và bằng liệt kê các bước + HS vận dụng được thuật toán dể giải bài toán
- Cách thức hoạt động: GV: Nêu bài toán và yêu cầu xác định Input và Output của bài toán trên là gì?
GV: Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm số nguyên tố? HS: Nhắc lại kiến thức cũ GV:Yêu cầu hs thảo luận và trình bày ý tưởng để xây dựng thuật toán cho Vd GV: Từ ý tưởng Gv dẫn dắt hs xây dựng thuật toán bằng cách liệt kê
GV: Cho hs thảo luận vẽ sơ đồ khối cho thuật tốn GV: Nêu ví dụ mô phỏng việc thực hiện của thuật toán trên
GV: Giải thích từng bước thực hiện của thuật tốn qua 2 ví dụ mô phỏng để học sinh hiểu hơn về thuật toán
GV: Yêu cầu HS mơ phỏng kiểm tra tính ngun tố của các số: 30, 41, 67
HS: Xác định Input và Output
HS: Thảo luận và đưa ra ý tưởng
HS: Thảo luận nhóm, đại diện nhóm lên bảng trình bày thuật tốn dưới dạng liệt kê
HS: Thảo luận và vẽ sơ đồ HS: Mơ phỏng thuật tốn Hs: Nghe giảng
HS: Thảo luận nhóm để mơ phỏng thuật tốn
Bài tốn: Kiểm tra tính ngun tố của
một số nguyên dương
* Xác định bài toán:
- Input: Số nguyên dương N
- Output: “N là số nguyên tố” hoặc “N không là số nguyên tố” * Ý tưởng: (sgk) * Thuật toán: (sgk) * Sơ đồ khối: (sgk) - Ví dụ: Với N = 29 ; 29 5
Vậy 29 không phải là số nguyên tố
Hoạt động 4.3: Tìm hiểu thuật tốn giải bài tốn đếm số hạng có giá trị bằng giá trị cho trước trong một dãy số (40 phút)
- Mục tiêu:
+ Hiểu được thuật tốn của bài tốn đếm số hạng có giá trị bằng giá trị cho trước trong một dãy số
+ Hiểu được cách biễu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối và bằng liệt kê các bước + HS vận dụng được thuật toán dể giải bài toán
- Cách thức hoạt động: - Gv cho Hs nhận xét đề bài của bài toán với bài toán tìm kiếm đã học? - Gv hướng dẫn Hs xây dựng thuật toán: có sử dụng thêm biến đếm -Gv: Nhận xét và hoàn chỉnh thuật toán dưới dạng liệt kê
- Xác định Input và Output của bài toán
- Hs đưa ra ý tưởng, thảo luận nhiều ý tưởng khác nhau
Hs: Lên bảng trình bày thuật toán
Bài toán: Cho N và dãy số a1, , aN, hãy
cho biết có bao nhiêu số hạng trong dãy có giá trị bằng 0
* Thuật toán:
B1: Nhập N, a1,…,aN và khóa k=0 B2: i1 ; dem0
B3: Nếu ai=0 thì demdem1 B4: i i1
B5: Nếu i > N thì đưa ra giá trị của biến dem rồi kết thúc
Trang 7- Gv: Yêu cầu HS thảo luận nhóm vẽ sơ đồ khối từ thuật tốn liệt kê
- Gv gọi Hs bất kỳ lên bảng mơ phỏng thuật tốn
- HS: Thảo luận vẽ sơ đồ khối
- Hs: Thảo luận mơ phỏng thuật tốn
* Sơ đồ khối
* Mơ phỏng thuật tốn
5 Hoạt động tìm tịi, mở rộng : (Giao nhiệm vụ về nhà) (5 phút)