聚焦高考中的算法

来源 :高中生学习·高二文综版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiang879154
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  算法初步,可以概括为一种思想、三种结构、五种语句及三个案例.具体而言,一种思想就是程序化的思想;三种结构就是顺序结构、条件结构和循环结构;五种语句就是输入语句、输出语句、赋值语句、条件语句和循环语句;三个案例就是辗转相除法与更相减损术、秦九韶算法以及进位制.
  考点1 算法思想
  算法实际上就是解决某一类问题的程序化方法,它通常以一系列明确有限的步骤的形式出现.算法的基本特征程序性、明确性和有限性.高中阶段,学习算法,主要在于体会算法思想. 高考对算法思想的考查往往结合程序框图、算法语句、算法案例或其他有关内容进行.
  例1 (2014年湖北卷理13)设[a]是一个各位数字都不是0且没有重复数字的三位数.将组成[a]的3个数字按从小到大排成的三位数记为[I(a)],按从大到小排成的三位数记为[D(a)](例如[a=815],则[I(a)=158],[D(a)=851]). 阅读如图所示的程序框图,运行相应的程序,任意输入一个[a],输出的结果[b=] .
  解析 输入[a=815],按照程序框图,运行相应的程序即可.
  当[a=815]时,则[b=851-158=693≠815],从而进入循环,[a=693].
  当[a=693]时,则[b=963-369=594≠693],从而继续循环,[a=594].
  当[a=594]时,则[b=945-459=495≠594],从而继续循环,[a=495].
  当[a=495]时,则[b=945-459=495=a],从而终止循环,故输出[b=495].
  点拨 本题是一道开放性试题,输入的[a]任意的,但输出的[b]是确定的.既然输入的[a]是任意的,我们不妨选择题设所给的例子[a=815],按照程序框图,运行相应的程序即可得到[b=495].还可以选择[a=123]等. 本题的背景是“数字黑洞”问题,意蕴深厚,充满着数学的奇异美和统一美. 类似地,四位数的数字黑洞是6174.
  考点2 程序框图
  程序框图的题型主要有三类:计算输出结果、补充程序框图、计算输入数值.因为循环结构程序框图中必然包含顺序结构和条件结构,所以循环结构是考查的重点和热点.处理循环结构的程序框图时,循环次数容易出错,要特别注意程序终止的条件,即何时退出循环.必要时可以从开始和结尾处检验算法是否正确.循环结构中往往出现多个变量,在执行算法框图时,必须严格按照流程线箭头的方向来执行算法步骤,千万不要将循环体中算法的先后次序搞错.
  例2 (2014年湖北卷文14)阅读如图所示的程序框图,运行相应的程序,若输入[n]的值为9,则输出[S]的值为 .
  解析 第一次运行时,
  [S=0+21+1=21+1],[k=1+1].
  第二次运行时,
  [S=(21+1)+(22+2)],[k=2+1].
  ……
  所以框图运算的是
  [S=(21+1)+(22+2)+…+(29+9)=1067].
  点拨 程序框图含有循环结构且循环次数比较多时,不要盲目地重复运算,否则运算量会较大甚至会算不出来.可以先循环几次,再找出规律,规律往往涉及数列求和.这样,理解了循环结构的含义,往往会简化计算,起到事半功倍的效果.
  考点3 算法语句
  了解几种基本算法语句——输入语句、输出语句、赋值语句、条件语句、循环语句的含义.其中容易出错的是赋值语句.赋值语句的一般格式:变量=表达式.顾名思义,赋值语句就是将表达式所代表的值赋给变量.赋值语句中的“=”称作赋值号.执行赋值语句时,先计算“=”右边表达式的值,然后把这个值赋给“=”左边的变量.赋值号的左右两边不能对换,如“[A=B]”“[B=A]”的含义运行结果是不同的.
  例3 (2013年陕西卷文4理3)根据下列算法语句,当输入[x]为60时,输出[y]的值为( )
  [输入[x]:
  IF [x<=50] THEN
  [y=0.5?x]
  ELSE
  [y=25+0.6?(x-50)]
  END IF
  输出[y]]
  A. 25 B. 30
  C. 31 D. 61
  解析 当[x=60]时,[y=25+0.6(60-50)][=31].
  答案 C
  点拨 本题实际上是一个分段函数求值问题.分段函数问题可以通过条件语句来实现.
  考点4 算法案例
  辗转相除法与更相减损术都是求两个正整数的最大公约数的方法. 二者的算理却是相似的,有异曲同工之妙.主要区别在于辗转相除法进行的是除法运算,即辗转相除;而更相减损术进行的是减法运算,但实质都是一个不断递归的过程.
  秦九韶算法是求一元多项式值的一种方法. 秦九韶算法的特点在于把求一个[n]次多项式的值转化为求[n]个一次多项式的值. 通过这种转化,把运算的次数由至多[n(n+1)2]次乘法运算和[n]次加法运算,减少为至多[n]次乘法运算和[n]次加法运算,大大提高了运算效率.
  例4 已知[n]次多项式[Pn(x)=anxn+an-1xn-1+][…+a1x+a0].如果在一种算法中,计算[xk0]([k=2,3,4,…,n])的值需要[k-1]次乘法,计算[P3(x0)]的值共需要9次运算(6次乘法,3次加法),那么计算[Pn(x0)]的值共需要 次运算.
  下面给出一种减少运算次数的算法:[P0(x)=a0],[Pk+1(x)=xPk(x)+ak+1]([k=0,1,2,…,n-1]).利用该算法,计算[P3(x0)]的值共需要6次运算,计算[Pn(x0)]的值共需要 次运算.
  解析 第一种算法中,计算[Pn(x0)]的值共需要[n(n+1)2]次乘法运算和[n]次加法运算,故总运算次数为[n(n+3)2].第二种算法中,计算[Pn(x0)]的值共需要[n]次乘法运算和[n]次加法运算,故总运算次数为[2n].
  点拨 第一种算法为直接算法,其优点是简单、易懂,缺点是运算次数太多,运算效率不高.第二种算法是秦九韶算法,其特点是把求一个[n]次多项式的值转化为求[n]个一次多项式的值,避免了对自变量[x]单独作幂的运算,而与系数一起逐步增长幂次,从而减少运算次数,提高运算效率.
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