Giáo án Tin học 10 bài 4: Thuật toán và bài toán

Giáo án tin hoc 10 Tiết dạy: 10 Bài 4: BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN I MỤC TIÊU: Kiến thức: – Biết khái niệm toán thuật toán Kĩ năng: – Xác định Input Output toán Thái độ: – Luyện khả tư lơgic giải vấn đề II CHUẨN BỊ: Giáo viên: – Giáo án – Tổ chức hoạt động nhóm Học sinh: Sách giáo khoa, ghi Đọc trước III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số lớp Kiểm tra cũ: Hỏi: Nêu nguyên lí hoạt động máy tính? Đáp: Hoạt động theo chương trình Giảng mới: TL Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh Hoạt động 1: Hình thành khái niệm toán I Khái niệm toán: Đặt vấn đề: Trong toán học, để giải toán, trước tiên ta quan tâm đến giả 20  Trong tin học, toán thiết kết luận việc mà ta muốn toán Vậy khái niệm "bài máy tính thực tốn" tin học có khác khơng?  Các nhóm thảo luận  GV đưa số đưa kết quả: tốn, cho nhóm thảo + tốn tốn học: 1, 2, luận đưa kết luận toán + toán tin học: tất thuộc toán học, tốn thuộc tin học (Có thể cho HS tự đưa ví dụ) 1) Tìm UCLN số nguyên dương  Các yếu tố xác định 2) Tìm nghiệm ptb2 tốn: (a≠0) + Input (thơng tin đưa 3) Kiểm tra tính ngun tố vào máy): liệu vào số nguyên dương + Output (thông tin 4) Xếp loại học tập HS muốn lấy từ máy): liệu  Các nhóm thảo luận, trả lời:  Tương tự BT toán học, + Cách giải BT tin học, trước + Dữ liệu vào, tiên ta cần quan tâm đến  Các nhóm thảo luận, trả yếu tố nào? lời:  Cho nhóm tìm Input, 10 Output toán Bài toán Input VD 1: Tìm UCLN số nguyên dương M, N Output Ước chung lớn M, số M, N N VD 2: Tìm nghiệm Các số thực a, b, c (a≠0) pt Các nghiệm pt (có thể ax2 + bx + c = ( a ≠ 0) khơng có) Số ngun dương n VD3: Kiểm tra số "n số nguyên tố" "n nguyên dương n có phải khơng số ngun tố" số nguyên tố không? Bảng điểm HS lớp Bảng xếp loại học lực VD 4: Xếp lạo học tập lớp Hoạt động 2: Hình thành khái niệm thuật toán II Khái niệm thuật  Trong toán học, việc giải  HS trả lời: toán: tốn theo qui trình suy lua� n lo� gic gia� thie� t ������� ke� t lua� n nào? Thuật toán để giải  Trong tin học, để giải toán dãy hữu toán, ta phải hạn thao tác dãy thao tác để xếp theo trình từ Input tìm Output tự xác định cho sau Dãy thao tác gọi thuật  Các nhóm thảo luận thực dãy thao toán đưa câu trả lời tác ấy, từ Input  Cho nhóm thảo luận – Là dãy thao tác toán, ta nhận tìm hiểu khái niệm thuật – Sau thực dãy Output cần tìm tốn gì? thao tác với Input cho  GV nhận xét bổ sung Output đưa khái niệm Hoạt động 3: Củng cố kiến thức học  Cho HS nhắc lại:  HS nhắc lại – Thế toán tin học? – Việc xác định toán tin học?  Yêu cầu nhóm cho  Các nhóm trình bày VD toán xác định toán BÀI TẬP VỀ NHÀ: – Bài SGK – Đọc tiếp "bài toán thuật toán" IV RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG: Tiết dạy: 11 Bài 4: BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (tt) I MỤC TIÊU: Kiến thức: – Hiểu cách biểu diễn thuật toán sơ đồ khối liệt kê bước – Hiểu số thuật tốn thơng dụng Kĩ năng: – Biết xây dựng thuật tốn số tốn thơng dụng Thái độ: – Luyện khả tư lôgic giải vấn đề II CHUẨN BỊ: Giáo viên: – Giáo án + bảng vẽ sơ đồ khối – Tổ chức hoạt động nhóm Học sinh: Sách giáo khoa, ghi Đọc trước III TIẾN TRÌNH BÀI DẠY: Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số lớp Kiểm tra cũ: Hỏi: Để xác định toán ta cần quan tâm đến yếu tố nào? Cho ví dụ Đáp: Input, Output Giảng mới: TL Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh Hoạt động 1: Hướng dẫn tìm thuật tốn giải tốn: "Tìm GTLN dãy số nguyên" II Khái niệm thuật toán: Ví dụ: Tìm giá trị lớn  Tổ chức nhóm thảo  Các nhóm đưa kết 15 dãy số luận nguyên cho trước Đ  Xác định toán: H Hãy xác định Input Input: – số nguyên dương + Input: Output toán? – số nguyên N – N số a1, a2, …, aN dương N Output: giá trị Max – N số a1, a2, …, aN  Hướng dẫn HS tìm thuật  Các nhóm thảo luận + Output: giá trị Max tốn (có thể lấy VD thực tế trình bày ý tưởng để minh hoạ: tìm cam  Thuật toán: (Liệt kê) lớn N cam) B1: Nhập N dãy a1, …,  Ý tưởng: aN – Khởi tạo giá trị Max = a1 B2: Max  a1; i 2 – Lần lượt với i từ đến N, B3: Nếu i > N đưa so sánh giá trị số hạng với giá trị Max kết giá trị Max, > Max thúc Max nhận giá trị B4: Nếu > max Max  B5: i  i+1, quay lại  GV giải thích kí hiệu B3 Hoạt động 2: Hướng dẫn diễn tả thuật toán sơ đồ khối  Sơ đồ khối: 10 thể thao tác so sánh thể phép tính tốn thể thao tác nhập, xuất liệu qui định trình tự thực thao tác Hoạt động 3: Mô việc thực thuật tốn Mơ bước  GV minh hoạ việc thực  HS theo dõi, tham gia thực thuật toán thuật toán với dãy nhận xét kết 10 với số cụ thể N = 11 dãy A: 5, 1, 4, Dã y số 7, 6, 3, 15, 8, 4, 9, 12 i Ma 3 5 7 8 1 1 11 12 5 5 x Hoạt động 4: Củng cố kiến thức học  Tính chất thuật tốn:  Hướng dẫn HS nhận xét  HS nhận xét qua VD – Tính dừng: thuật tốn tính chất thuật toán phải kết thúc sau số hữu hạn lần thực  Cho HS nêu lại cách  HS nhắc lại thao tác diễn tả thuật tốn – Tính xác định: sau thực thao tác kết thúc thực thao tác – Tính đắn: sau kết thúc phải nhận Output BÀI TẬP VỀ NHÀ: – Mơ việc thực thuật tốn tìm GTLN với N dãy số khác – Bài 2, 4, SGK – Đọc tiếp "Bài toán thuật toán" IV RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG: Tiết dạy: 12 Bài 4: BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (tt) I MỤC TIÊU: Kiến thức: – Hiểu cách biểu diễn thuật toán sơ đồ khối liệt kê bước – Hiểu số thuật tốn thơng dụng Kĩ năng: – Biết xây dựng thuật toán số tốn thơng dụng Thái độ: – Luyện khả tư lơgic giải vấn đề II CHUẨN BỊ: Giáo viên: – Giáo án + bảng vẽ sơ đồ khối – Tổ chức hoạt động nhóm Học sinh: Sách giáo khoa, ghi Đọc trước III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số lớp Kiểm tra cũ: Hỏi: Nêu cách diễn tả thuật toán? Đáp: Liệt kê, Sơ đồ khối Giảng mới: TL Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh Hoạt động 1: Tìm thuật tốn giải tốn Kiểm tra tính ngun tố số ngun dương III Một số ví dụ  Tổ chức nhóm thảo  Các nhóm thảo luận, trình thuật tốn Ví dụ 1: Kiểm tra luận bày ý kiến Đ N số nguyên tố, nếu: 20 tính nguyên tố H Nhắc lại định nghĩa số số nguyên dương nguyên tố? +N≥2 + N không chia hết cho số từ  N –  Ý tưởng: + N không chia hết + Nếu N=1 N � cho số từ  � �N � không số nguyên tố; Đ + Nếu < N < N H Hãy xác định Input + Input: N  Z+ Output toán này? số nguyên tố + Nếu N ≥ không + Output: " N số nguyên có ước số phạm vi tố " "N không số từ đến phần nguyên  Hướng dẫn HS tìm thuật nguyên tố" bậc hai N N tốn số ngun tố  Thuật toán: a) Cách liệt kê: B1: Nhập số ng.dương N;  Từng nhóm trình bày thuật B2: Nếu N = thơng  Cho nhóm tiến hành báo N không nguyên tố xây dựng thuật toán toán phương pháp liệt kê kết thúc; B3: Nếu N< thơng báo N ngun tố kết thúc; B4: i �2 ; B5: Nếu i> �N � � �  Biến i nhận giá trị nguyên thông báo N nguyên thay đổi phạm vi từ B6: Nếu N chia hết cho i thơng báo N khơng ngun tố kết thúc; B7: i � i + quay lại B5 Giảng mới: TL Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh Hoạt động 1: Mơ tả thuật tốn xếp tráo đổi III Một số ví dụ (tt) Đặt vấn đề: Trong Ví dụ 2: Bài tốn sống ta thường gặp xếp việc liên quan đến xếp 20 Cho dãy A gồm N số Cho dãy số nguyên A: nguyên a1, a2, …, aN  HS trả lời: 1, 3, 4, 5, 6, 7, 7, 8, 10, 12 6, 1, 5, 3, 7, 8, 10, 7, Cần xếp số hạng 12, để dãy A trở thành dãy không giảm Hãy xếp dãy A trở thành dãy khơng giảm  Thuật tốn xếp tráo đổi  Các nhóm trả lời (Exchange Sort)  Tổ chức nhóm thảo Đ + Input: Dãy N số  Xác định toán: luận nguyên - Input: Dãy A gồm N H Hãy xác định Input số nguyên a1, a2, …, an Ouput toán? - Output: Dãy A + Output: Dãy N số nguyên xếp không giảm xếp lại thành dãy không giảm  Ý tưởng: Với cặp  Các nhóm thảo luận đưa số hạng đứng liền kề  GV hướng dẫn HS tìm ý kiến dãy, số trước thuật tốn giải tốn lớn số sau ta đổi  GV nhận xét bổ sung chỗ chúng cho Việc lặp lại, khơng có đổi chỗ xảy  Thuật toán:  Ghi lại sơ đồ thuật toán a) Cách liệt kê: - B1: Nhập N, số  Hướng dẫn HS trình bày hình dung bước thực thuật toán (bằng pp liệt kê) hạng a1, a2, …, aN ; - B2: M �N thuật toán ; - B3: Nếu M< đưa  Nhận xét: Sau lần đổi dãy A chỗ, giá trị lớn dãy xếp kết thúc; - B4: M - B5: i � M–1; � A chuyển dần i � 0; i+1; cuối dãy sau lượt thứ giá trị lớn xếp - B6: Nếu i > M vị trí cuối dãy Và quay lại bước 3; sau lượt thực - B7: Nếu > ai+1 với dãy bỏ bớt số hạng tráo đổi ai+1 cho cuối dãy (M � M–1) Trong nhau; thuật toán trên, i biến - B8: Quay lại bước số có giá trị nguyên từ � M+1 Hoạt động 2: Diễn tả thuật toán sơ đồ khối b) Sơ đồ khối: 10 Hoạt động 3: Mô việc thực thật tốn – Củng cố Mơ việc thực thuật toán với: 10 N = 10 dãy A: 6, 1, 5, 3, 7, 8, 10, 7, 12, Dãy A Lượt Lượt Lượt Lượt Lượt Lượt Lượt Lượt Lượt 10 12 10 12 7 10 7 7 Lượt 10 BÀI TẬP VỀ NHÀ: – Tập mô việc thực thuật tốn với dãy số khác – Tìm thuật tốn tìm xếp dãy số ngun thành dãy không tăng IV RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG: Tiết dạy: 14 BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (tt) I MỤC TIÊU: Kiến thức: – Hiểu cách biểu diễn thuật toán sơ đồ khối liệt kê bước – Hiểu số thuật tốn thơng dụng Kĩ năng: – Biết xây dựng thuật toán số toán đơn giản Thái độ: – Luyện khả tư lôgic giải vấn đề II CHUẨN BỊ: Giáo viên: – Giáo án + bảng vẽ sơ đồ khối – Tổ chức hoạt động nhóm Học sinh: SGK, ghi Đọc trước III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số lớp Kiểm tra cũ: Hỏi: Nêu ý tưởng thuật toán xếp tráo đổi? Đáp: Ý tưởng: Với cặp số hạng đứng liền kề dãy, số trước lớn số sau ta đổi chỗ chúng cho Việc lặp lại, khơng có đổi chỗ xảy Giảng mới: TL Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh Hoạt động 1: Hướng dẫn tim thuật toán giải tốn III Một số ví dụ: (tt) Đặt vấn đề: Tìm kiếm Ví dụ 3: Bài tốn việc thường xảy 10 tìm kiếm sống Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau: a1, Cho dãy A gồm: 5, 7, 1, 4,  i = a2, …, aN số 2, 9, 8, 11, 25, 51 Tìm i với nguyên k Cần biết có = ? hay khơng số i ( ≤ i ≤ N) mà = k Nếu có cho biết số a) Thuật tốn tìm kiếm (sequential search)  Các nhóm thảo luận, đưa  Tổ chức nhóm thảo ý kiến luận  Xác định toán Đ + Input: N, a1, a2, …, aN, - Input: Dãy A gồm N k số nguyên khác a1, H Hãy xác định toán? a2, …, aN số ngun + Output: i thơng báo khơng có i k; - Output: Chỉ số i mà = k thơng báo khơng có số hạng dãy A có giá trị k  Ý tưởng:  Cho nhóm trình bày ý  GV hướng dẫn HS tìm tưởng - Tìm kiếm thuật toán giải toán từ số hạng thứ nhất, ta so sánh giá trị số hạng xét với khoá gặp số hạng khoá dãy xét hết khơng có giá trị khố Trong trường hợp thứ hai dãy A khơng có số hạng  GV hướng dẫn HS trình  Các nhóm thảo luận khố bày thuật tốn tìm kiếm đưa thuật toán  Thuật toán: cách liệt kê * Cách liệt kê: - B1: Nhập N, số hạng a1, a2, …, aN  i biến số nhận giá khoá k; - B2: i � 1; trị nguyên từ đến - B3: Nếu = k N+1 thơng báo số i, kết thúc; - B4: i �i + 1; - B5: Nếu i >N thơng báo dãy A khơng có số hạng có giá trị k, kết thúc - B6: Quay lại bước Hoạt động 2: Diễn tả thuật tốn tìm kiếm sơ đồ khối * Sơ đồ khối: 5 Hoạt động 3: Mơ việc thực thuật tốn Mơ việc thực k = vµ N = 10 A 11 25 51 thuật toán với: i - - - - + N = 10, k = Víi i = th× a5 = Hoạt động 4: Hướng dẫn tìm thuật tốn giải tốn b) Thuật tốn tìm kiếm nhị phân (Binary 10 Search)  Xác định toán  Nhấn mạnh dãy A dãy tăng - Input: Dãy A dãy H So sánh tốn tìm Đ Dãy A dãy tăng tăng gồm N số nguyên kiếm thuật toán? khác a1, a2, …, aN số nguyên k  GV hướng dẫn HS tìm - Output: Chỉ số i mà a i thuật tốn giải tốn = k thơng báo khơng có số hạng dãy A có giá trị  Minh hoạ qua việc tra từ  Các nhóm trình bày cách k điển làm  Ý tưởng: Sử dụng tính Cho nhóm thảo luận chất dãy A dãy tăng, việc tra từ điển Từ rút ta tìm cách thu hẹp thuật tốn nhanh phạm vị tìm kiếm sau lần so sánh khố với số hạng chọn, ta chọn số hạng aGiữa " dãy" để so sánh với k, Giưa = N  1� � � � Khi � � đó: - Nếu aGiưa = k Giưa số cần tìm - Nếu aGiưa> k dãy A dãy xếp nên việc tìm kiếm xét dãy a1, a2, …, aGiưa-1 - Nếu aGiưa < k thực tìm kiếm dãy aGiưa+1, aGiưa+2, …, an Quá trình lặp lại số lần tìm thấy khố k dãy A phạm vi tìm kiếm rỗng  Thuật toán: * Cách liệt kê: - B1: Nhập N, số hạng a1, a2, …, aN khoá k - B2: Dau � 1,Cuoi � N; - B3: Giưa = Dau  Cuoi � � � �; � � - B4: Nếu aGiưa = k thơng báo số Giưa, kết thúc; - B5: Nếu aGiưa > k đặt Cuoi = Giưa - 1, chuyển đến bước 7; - B6: Dau � Giưa +1; - B7: Nếu Dau > cuoi thơng báo dãy A khơng có số hạng có giá trị k, kết thúc; - B8: Quay lại bước Hoạt động 5: Mơ tả thuật tốn sơ đồ khối * Sơ đồ khối Hoạt động 6: Mô việc thực thuật tốn Mơ việc thực thuật toán với N = k = 21, N =10 10,k= 21 i A 2 Da 6 u Cu 1 oi Giu a aGiu 9 10 33 Lỵt lỵt th ba th× aGiua = k Vy ch s cần tìm i = Giua = a Hoạt động 7: Củng cố kiến thức học  GV cho HS nhận xét điểm  Các nhóm thảo luận khác biệt thuật trình bày tốn BÀI TẬP VỀ NHÀ: – Mô việc thực thuật toán với dãy số khác – Bài 3, SGK IV RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG: ... dạy: 14 BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (tt) I MỤC TIÊU: Kiến thức: – Hiểu cách biểu diễn thuật toán sơ đồ khối liệt kê bước – Hiểu số thuật tốn thơng dụng Kĩ năng: – Biết xây dựng thuật toán số toán đơn... SGK – Đọc tiếp "Bài toán thuật toán" IV RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG: Tiết dạy: 12 Bài 4: BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (tt) I MỤC TIÊU:... "bài toán thuật toán" IV RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG: Tiết dạy: 11 Bài 4: BÀI TOÁN VÀ THUẬT TOÁN (tt) I MỤC TIÊU: Kiến thức: – Hiểu cách biểu diễn thuật toán sơ đồ