《Python程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程》課程教案教學(xué)目的：1.掌握Python編程基礎(chǔ)：通過實(shí)驗(yàn)熟悉Python的基本語法、數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)及函數(shù)使用，為后續(xù)復(fù)雜編程任務(wù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2.培養(yǎng)邏輯思維與問題解決能力：通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)算法并實(shí)現(xiàn)解決方案，提升邏輯思維與編程實(shí)踐能力。3.強(qiáng)化代碼規(guī)范與編程習(xí)慣：強(qiáng)調(diào)代碼的可讀性、模塊化與注釋規(guī)范，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，為團(tuán)隊(duì)協(xié)作與項(xiàng)目開發(fā)奠定基礎(chǔ)。4.掌握程序測(cè)試與調(diào)試方法：學(xué)習(xí)單元測(cè)試、調(diào)試工具及異常處理技術(shù)，確保程序的正確性與魯棒性，提高代碼質(zhì)量。5.了解學(xué)習(xí)策略與課程目標(biāo)：提供學(xué)習(xí)建議與課程規(guī)劃指導(dǎo)，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向，掌握高效的學(xué)習(xí)方法，為后續(xù)課程與實(shí)踐做好準(zhǔn)備。6.為后續(xù)課程與實(shí)踐奠定基礎(chǔ)：通過實(shí)驗(yàn)積累編程經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)及實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)提供必要的技能支持。課型：新授課本章安排4個(gè)課時(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：1.了解Python程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的和基本要求。2.掌握程序的編寫與測(cè)試的相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)難點(diǎn)：難點(diǎn)：Python程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的與要求在于通過實(shí)踐掌握Python語法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的編程能力，同時(shí)注重代碼規(guī)范與調(diào)試技巧的提升。教學(xué)過程：1.教學(xué)形式：講授課，教學(xué)組織采用課堂整體講授和分組演示。2.教學(xué)媒體：采用啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)方法。教學(xué)手段采用多媒體課件、視頻等媒體技術(shù)。板書設(shè)計(jì)：1理論課口討論課□習(xí)題課口其他□41.《Python程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程》。2.本教材配套視頻教程及學(xué)習(xí)檢查等資源。3.與本課程相關(guān)的其他資源。都聽說過這句話。其實(shí)，任何技能的學(xué)習(xí)都是從模仿開始的，培養(yǎng)編程能力當(dāng)然也要從閱讀大量示例程序入手。但是，僅僅能看懂示例程序距離真正掌握程序設(shè)計(jì)方法還有1.銜接導(dǎo)入3.情景導(dǎo)入5.演示導(dǎo)入7.其他形式程者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累。期目標(biāo)，必須遵循相應(yīng)的語法規(guī)則。單憑記憶很難掌握枯加深對(duì)語法規(guī)則的理解，并最終掌握程序設(shè)計(jì)方法。1.教學(xué)以學(xué)生學(xué)習(xí)教材的基本內(nèi)容為主，系統(tǒng)全面地了解Python程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的與2.整個(gè)教學(xué)過程中，各教學(xué)點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行拓展知(4)培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣。風(fēng)格良好的程序往往是清晰、(5)熟悉Python程序的集成開發(fā)環(huán)境。目前，程序設(shè)計(jì)基本都是在某種集成開發(fā)環(huán)境(IDE,IntegratedEnvironment)中進(jìn)行的，選擇一種主流的發(fā)環(huán)境，具體操作請(qǐng)參閱第二篇實(shí)驗(yàn)0中的內(nèi)容。1.2Python程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本要求為了提高實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)處理好以1.實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，預(yù)先設(shè)計(jì)算法并編寫主要代(3)準(zhǔn)備測(cè)試數(shù)據(jù)。2.實(shí)驗(yàn)中的測(cè)試工作(1)不要只測(cè)試一組數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)考慮程序運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)(2)面對(duì)出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，不要灰心，這是初學(xué)者在編程過(3)盡量嘗試自己解決問題，這樣更有利于總結(jié)經(jīng)(4)請(qǐng)教師幫助分析錯(cuò)誤時(shí)，注意總結(jié)分析錯(cuò)誤原因，使自己今后再次面對(duì)同類問題時(shí)能舉一反三。3.實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)工作(1)自我審查本次實(shí)驗(yàn)是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。(2)認(rèn)真整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括以下幾部分。1.3程序的編寫與測(cè)試1.語法錯(cuò)誤語法錯(cuò)誤是指不遵循Python的語法結(jié)構(gòu)引起的錯(cuò)誤，例如括號(hào)不成對(duì)使用等。如果程序中出現(xiàn)語法錯(cuò)誤，Pyt(1)缺少某些必要的符號(hào)(冒號(hào)、括號(hào)等(2)關(guān)鍵字拼寫錯(cuò)誤。(3)縮進(jìn)不正確。2.語義錯(cuò)誤有拋出錯(cuò)誤信息，但得到的結(jié)果是錯(cuò)誤的，或者不是所期望的結(jié)果。這類錯(cuò)誤可能是因?yàn)樗惴ㄔO(shè)計(jì)錯(cuò)誤，也可能是因?yàn)樗惴ㄕ_而編寫程序時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)。(1)運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)考慮不周。(2)變量名使用不正確。3.運(yùn)行錯(cuò)誤(1)除數(shù)為0(ZeroDivisionError)。(2)打開的文件不存在(FileNotFoundErro(3)導(dǎo)入的模塊沒被找到(ImportErr的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上；設(shè)置斷點(diǎn)，單步運(yùn)行程序。1.4人才培養(yǎng)與課程學(xué)習(xí)建議1.人才培養(yǎng)會(huì)主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。報(bào)告指出，我們建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國，堅(jiān)持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才，聚天下英才而用之。注重培養(yǎng)讀者的應(yīng)用能力，加大案例篇幅，豐富實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，時(shí)代特點(diǎn)的有擔(dān)當(dāng)、有作為的應(yīng)用型、復(fù)合型新工科人才。2.新時(shí)代青年的使命擔(dān)當(dāng)(1)從科技發(fā)展史來看，新時(shí)代青年要發(fā)揚(yáng)斗爭精神，增強(qiáng)斗爭本領(lǐng)，堅(jiān)持團(tuán)結(jié)奮斗，依靠頑強(qiáng)斗爭打開事業(yè)發(fā)展新天發(fā)展對(duì)國力的重要性，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而認(rèn)真學(xué)習(xí)。(2)新時(shí)代青年要增強(qiáng)民族自信心，應(yīng)厚植愛國主義情懷，(3)當(dāng)今世界，新一代信息技術(shù)已成為信息化社會(huì)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和應(yīng)用不再僅僅是程序員新時(shí)代青年要提升自身的數(shù)字素養(yǎng)，要敢于思考、敢于創(chuàng)新、敢于標(biāo)新立異，要想辦法做新的、比別人強(qiáng)的東西。3.學(xué)習(xí)建議怎樣才能學(xué)好Python語言呢?最關(guān)鍵的一條是要實(shí)踐。能不斷提高。初學(xué)者要遵循“看一看、想一想、寫一寫、用一用”的思路，從“照貓畫貓”到"照貓畫虎”再到“學(xué)以致用”。下面介紹一些學(xué)習(xí)規(guī)范。(1)養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，遵循以下步驟。①上機(jī)實(shí)踐前構(gòu)思程序設(shè)計(jì)思路，認(rèn)真思考。注重認(rèn)識(shí)問②用心設(shè)計(jì)，遵循Python的編程規(guī)范，一絲不茍，哪怕③每次上機(jī)實(shí)踐后及時(shí)總結(jié)，把沒有搞清楚的問題記錄下(2)閱讀、借鑒別人設(shè)計(jì)好的程序。讀者經(jīng)常有這樣的體種錯(cuò)誤。如果遇到問題，通過已有的知識(shí)不能解決，則可以去后面的章節(jié)或其他資料中尋找。這樣，編程水平才能不斷提高。(3)注重實(shí)踐訓(xùn)練。"Python程序設(shè)計(jì)"是一門對(duì)動(dòng)手能做題練習(xí)時(shí)不能直接復(fù)制代碼、提交、判題，而應(yīng)該參考書中的實(shí)現(xiàn)步驟，自己做一遍。之后可以根據(jù)自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行練習(xí)。"百聞不如一見，百看不如一試",學(xué)習(xí)編程要注重實(shí)踐，只有實(shí)踐才能掌握人機(jī)交流的方法和技巧，體會(huì)調(diào)試程序(4)Python語言雖然容易上手，并具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但要學(xué)好并熟練應(yīng)用于實(shí)際問題并非易事。學(xué)習(xí)的過程永遠(yuǎn)不可能一帆風(fēng)順，有樂趣同時(shí)必然有坎坷，讀者要有非常強(qiáng)的耐心和實(shí)踐精神，養(yǎng)成一絲不茍、刻苦鉆研的工匠精神和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。(5)注重培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。同學(xué)之間要相互討論，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通交流能力，切實(shí)感受合作、責(zé)任、誠信等職業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵，打牢成長的思想根基。本章圍繞Python程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的與要求的核心目標(biāo)與具體內(nèi)容。首先，通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生掌握Python的基本語法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與編程技巧，培養(yǎng)邏輯思維與問題解本章還提供了學(xué)習(xí)策略與課程規(guī)劃建議，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向，提升學(xué)習(xí)效率。最終，本章旨在為學(xué)生奠定扎實(shí)的編程基礎(chǔ)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用做好充分準(zhǔn)備，同時(shí)培養(yǎng)其獨(dú)立解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精《Python程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程》課程教案教學(xué)目的：1.理解計(jì)算的基本概念與原理：通過計(jì)算概述，幫助學(xué)生理解計(jì)算的定義、發(fā)展歷程及其在問題求解中的核心作用，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。2.掌握問題求解的基本方法與步驟：通過求解計(jì)算機(jī)問題的講解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、分解問題并設(shè)計(jì)解決方案的能力，提升實(shí)際問題求解的效率與準(zhǔn)確性。3.培養(yǎng)計(jì)算思維的核心能力：重點(diǎn)闡述計(jì)算思維的內(nèi)涵，包括抽象、分解、模式識(shí)別和算法設(shè)計(jì)等核心能力，使學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維解決復(fù)雜問題。4.掌握算法的基本概念與設(shè)計(jì)方法：介紹算法的定義、特性及設(shè)計(jì)步驟，幫助學(xué)生理解算法在問題求解中的重要性，并能夠設(shè)計(jì)簡單高效的算法。5.理解常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用：講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念與常見類型(如數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等),幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計(jì)與問題求解中的關(guān)鍵作用。6.掌握算法評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)與方法：介紹算法評(píng)價(jià)的指標(biāo)(如時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度)與方法，使學(xué)生能夠分析算法的效率并選擇最優(yōu)解決方案。7.為后續(xù)編程實(shí)踐與復(fù)雜問題求解奠定基礎(chǔ)：通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠從計(jì)算的角度分析問題，設(shè)計(jì)合理的算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并具備評(píng)價(jià)算法效率的能力，為后續(xù)編程實(shí)踐與復(fù)雜問題求解提供理論支持與方法指導(dǎo)。課型：新授課本章安排8個(gè)課時(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：1.了解計(jì)算概述。2.掌握計(jì)算機(jī)解題的特性、應(yīng)用步驟等相關(guān)內(nèi)容。3.掌握計(jì)算思維及算法。4.了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義及常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。5.了解算法評(píng)價(jià)的相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)難點(diǎn)：難點(diǎn)：本章教學(xué)難點(diǎn)在于如何將實(shí)際問題抽象為計(jì)算模型，并設(shè)計(jì)出高效、正確的算法，同時(shí)掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與算法性能的評(píng)價(jià)方法。教學(xué)過程：3.教學(xué)形式：講授課，教學(xué)組織采用課堂整體講授和分組演示。4.教學(xué)媒體：采用啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)方法。教學(xué)手段采用多媒體課件、視頻等媒體技術(shù)。板書設(shè)計(jì)：問題求解與計(jì)算思維2理論課□討論課□習(xí)題課口其他口81.《Python程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程》。2.本教材配套視頻教程及學(xué)習(xí)檢查等資源。3.與本課程相關(guān)的其他資源。應(yīng)該具有的第三種思維方式，成為人們認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)的新高度。計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解算機(jī)科學(xué)家。計(jì)算思維應(yīng)成為信息社會(huì)中每個(gè)人必須具備的基本技能。1.銜接導(dǎo)入3.情景導(dǎo)入5.演示導(dǎo)入7.其他形式思維、問題求解策略、模式與歸納、抽象與建模、求解的評(píng)利用計(jì)算思維解決各領(lǐng)域的問題奠定基礎(chǔ)。圓周率的計(jì)算是一個(gè)結(jié)合計(jì)算方法和計(jì)算工具的典型案了2000多年。正是由于計(jì)算方法的不斷改進(jìn)以及計(jì)算工1.幾何法時(shí)期：割圓術(shù)最早計(jì)算圓周率的方法是割圓術(shù)。魏晉時(shí)期的數(shù)學(xué)家劉徽首創(chuàng)割圓術(shù)，為計(jì)算圓周率建立了嚴(yán)密的理論和完善的算出圓周率。劉徽從圓內(nèi)接正6邊形開始，每次都把邊數(shù)加倍，直至圓內(nèi)接正96邊形，算得圓周率為157/50(即3.14)。后來，他在此基礎(chǔ)上又計(jì)算出了圓內(nèi)接正3072邊形的面積，得到圓周率的近似值為3927/1250(即3.1416)。南北朝時(shí)期的數(shù)學(xué)家祖沖之進(jìn)一步求出了圓內(nèi)接正12288邊形和圓內(nèi)接正24576邊形的面積，得出3.1415926<π<3.1415927。在之后的800年里，祖沖之計(jì)算出的圓周率割圓術(shù)的煩瑣計(jì)算促使人們探索新的計(jì)算方法，通過無窮算精度迅速增加。1706年，英國數(shù)學(xué)家梅欽率先將圓周率突破百位。1948年，英國的弗格森和美國的倫奇共同發(fā)表了π的808位小數(shù)值，成為人工計(jì)算圓周率的最高紀(jì)錄。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使圓周率的計(jì)算速度和精度有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。2011年10月16日，日本長野縣飯?zhí)锸泄镜穆殕T近藤茂利用家用計(jì)算機(jī)將圓周率計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后10萬隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，出于計(jì)算時(shí)間和復(fù)雜度等因素的考量，現(xiàn)實(shí)世界中的很多問題都需要借助計(jì)算機(jī)進(jìn)1.計(jì)算機(jī)解題的特性日常生活中有許多應(yīng)用順序流程的例子，炒菜時(shí)要根據(jù)一1.教學(xué)以學(xué)生學(xué)習(xí)教材的基本內(nèi)容為主，系統(tǒng)全面地了解問2.整個(gè)教學(xué)過程中，各教學(xué)點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行拓展知識(shí)的講解。定的次序投放食材與調(diào)味品；網(wǎng)絡(luò)購物時(shí)要通過規(guī)定的步驟完成購物過程，如選擇商品、填寫數(shù)據(jù)、付款等；使用自金融交易方式、輸入金額等步驟。當(dāng)我們要解決的問題比較復(fù)雜時(shí)，可以將大問題分成幾個(gè)有正確性、系統(tǒng)性、普遍性，所以大部分步驟能轉(zhuǎn)換成可以2.計(jì)算機(jī)解題的應(yīng)用計(jì)算機(jī)解題在各領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例有網(wǎng)絡(luò)購物系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、搜索引擎、醫(yī)學(xué)工程系統(tǒng)、氣象預(yù)測(cè)系統(tǒng)、校務(wù)行政系統(tǒng)、電子地圖應(yīng)用、各種數(shù)學(xué)計(jì)算問題等。(1)科學(xué)計(jì)算。科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域高能物理、工程設(shè)計(jì)、地震預(yù)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、航天技術(shù)等。學(xué)科。(2)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是指通過計(jì)算機(jī)獲取、加工、處理各種數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)可視化，提高管理效率，如管理信息系統(tǒng)(MIS)、物資需求計(jì)劃(MRP)、企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、電子商務(wù)系統(tǒng)等。(3)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)(4)生產(chǎn)自動(dòng)化。生產(chǎn)自動(dòng)化包括工業(yè)流程控制、流水線控(5)人工智能。生產(chǎn)自動(dòng)化包括人臉識(shí)別、藥物研發(fā)、機(jī)器(6)生活出行。網(wǎng)絡(luò)信息資源的深層次利用和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的3.計(jì)算機(jī)解題的基本步驟(1)問題分析與建模實(shí)問題的求解轉(zhuǎn)化為對(duì)抽象數(shù)學(xué)模型的求解，滿足計(jì)算機(jī)問題分析與建模時(shí)首先要確定問題的邏輯結(jié)構(gòu)和基本功能，然后在結(jié)合數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等的基礎(chǔ)上，建立相關(guān)2.3計(jì)算思維假設(shè)有100瓶水，有1瓶是有毒的，小白鼠喝了有毒的天內(nèi)檢驗(yàn)出哪瓶水有毒?怎樣檢驗(yàn)?求解過程如圖2-6所示(現(xiàn)假設(shè)97號(hào)有毒)。(2)進(jìn)行變換，將每瓶水的編號(hào)由十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。1位二進(jìn)制數(shù)只能表示0或1(最大編號(hào)是21-1),2位二進(jìn)制數(shù)能表示0～3(最大編號(hào)是22-1),以此類推，7位二進(jìn)制數(shù)能表示0～127(最大編號(hào)是27-1)。因此，如果要表示99,則需要7位二進(jìn)制數(shù)。由此，可想到需要7只小白鼠就可以在7天內(nèi)檢驗(yàn)出哪瓶水有問題接著來了，怎樣讓小白鼠喝水，才能從100瓶水中判斷出哪瓶水有毒呢?小白鼠喝了有毒的水，可能很快就死亡，也可能在第7天死亡，因此一只一只試驗(yàn)也來不及。B6B5B4B3B2B1B0(Bi為0或1,i=0,1,2,…,6),7只小白鼠的編號(hào)分別是M6、M5、M4、M3、M2、M1、MO。制定規(guī)則為：如果一瓶水的Bi為0,則不讓Mi小白鼠喝水；如果Bi為1,則讓Mi小白鼠喝水。(4)將100瓶水按上述規(guī)則處理。小白鼠喝完后，等待7天，看哪只小白鼠死了。如果Mi小白鼠死了，則Mi=1,M6M5M4M3M2M1M0=1100001,就得出了有毒水瓶的二進(jìn)制數(shù)編號(hào)，再還原回十進(jìn)制數(shù)，便可得知97號(hào)有毒。其背后的思維邏輯是怎樣的呢?巧妙地統(tǒng)一起來，如0和1可以分別表示“無毒"和“有毒"、"不喝"和“喝"、"不死”和"死"?，F(xiàn)在的計(jì)算行下一次排除。解過程為：水瓶的十進(jìn)制數(shù)編號(hào)→二進(jìn)制編碼→分配給小白鼠并產(chǎn)生結(jié)果→二進(jìn)制編碼→水瓶的十進(jìn)制數(shù)編號(hào)→找里云抗住了全球最大的流量洪峰，如圖2-7所示。每年“雙11”都是一次技術(shù)“大考”,技術(shù)人員要攻克一個(gè)個(gè)難關(guān)，涉及基礎(chǔ)設(shè)施、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AR/VR、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)領(lǐng)域。一切關(guān)于搜索、推薦、人工智能的技術(shù)都需要計(jì)算平臺(tái)的強(qiáng)力支撐，如果不打破傳統(tǒng)Hadoop框架的“藩籬”,研發(fā)非常高效的離線物體驗(yàn)的角度探求算法對(duì)保障系統(tǒng)運(yùn)行的重要作用，介紹1.商品搜索假如你搜索一件商品，你能容忍的最長等待時(shí)間是多久?對(duì)于大多數(shù)人來說，7秒是極限。物體驗(yàn)的呢?除了用到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)，還要用2.商品排序除了要讓用戶搜索到商品，還要能根據(jù)用戶的需求迅速做出反應(yīng)，將品牌、銷量、價(jià)格、評(píng)論數(shù)進(jìn)行排序顯示，這用到了非常復(fù)雜的排序算法。3.廣告系統(tǒng)建模的預(yù)測(cè)算法、洪峰限流中的漏桶算法等。眾多問題的求解都需要算法的支持，算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心，也是計(jì)算的靈魂，在計(jì)算機(jī)問題的求解中具有重要的作用。1.算法概述法用計(jì)算機(jī)來解決問題。只要把現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際問題描述成一種計(jì)算機(jī)可接受的算從廣義上講，算法是指通過運(yùn)算的方式，按照某種機(jī)械的步從狹義上講，算法是解決一個(gè)問題采取的方法和步驟的描述，如圖2-8所示。不是所有算法都適合在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，能在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行3.算法的特性(1)有窮性。一個(gè)算法必須在執(zhí)行有限個(gè)計(jì)算步驟后終(2)確定性。一個(gè)算法給出的每個(gè)計(jì)算步驟都必須是精確(3)有效性。算法中的每個(gè)步驟都必須被有效地執(zhí)行，并能(4)有零個(gè)或多個(gè)輸入信息。一個(gè)算法可以沒有輸入信息，也可以有一個(gè)或多個(gè)輸入信息，這些輸入信息是算法的初(5)有一個(gè)或多個(gè)輸出信息。一個(gè)算法應(yīng)有一個(gè)或多個(gè)輸用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)問題通常包括兩個(gè)步驟，一是發(fā)現(xiàn)潛在發(fā)現(xiàn)算法是一門富有挑戰(zhàn)性的藝術(shù)，大致包括以下五個(gè)階(1)第一階段：分析、理解、抽象、歸納問(2)第二階段：尋找一個(gè)可能解決問題的思(3)第三階段：用數(shù)學(xué)語言將其表達(dá)出來。(4)第四階段：闡明算法并選用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用程序?qū)?5)第五階段：評(píng)估算法的準(zhǔn)確度以及算法是否有潛力作(1)自然語言(2)偽代碼偽代碼是介于自然語言和計(jì)算機(jī)語言之間的文字和符號(hào)(包括數(shù)學(xué)符號(hào)),如同寫一篇文章，自上而下地寫下來，(3)流程圖流程圖是一種傳統(tǒng)的算法表示方法，它使用不同的幾何圖形框來代表不同性質(zhì)的操作，用流程線來指示算法的執(zhí)行1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義2.常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2.時(shí)間復(fù)雜度3.空間復(fù)雜度為后續(xù)編程實(shí)踐與復(fù)雜問題求解提供理論支持與方法指導(dǎo)?！禤ython程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程》課程教案教學(xué)目的：心、回溯和迭代算法的原理，幫助學(xué)生理解每種算法的核心思想及其在問題求解中的作用，為后續(xù)算法設(shè)計(jì)與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。9.理解不同算法的適用場(chǎng)景與局限性：通過分析每種算法的特點(diǎn)與應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生能夠根據(jù)具體問題的性質(zhì)選擇合適的算法，并理解其適用范圍與局限性，提升問題求解的針對(duì)性與效率。10.培養(yǎng)算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的能力：通過典型算法的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生從問題分析到算法設(shè)計(jì)的能力，使其能夠?qū)⒊橄髥栴}轉(zhuǎn)化為具體的算法步驟，并能夠用編程語言實(shí)現(xiàn)算法。11.掌握遞歸與分治等高級(jí)算法的應(yīng)用：遞歸與分治算法是解決復(fù)雜問題的重要工具，學(xué)生需要掌握其設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用技巧，理解如何通過分解問題與遞歸調(diào)用簡化問題求解過程。12.理解貪心與回溯算法在優(yōu)化問題中的應(yīng)用：貪心算法通過局部最優(yōu)解逼近全局最優(yōu)解，回溯算法通過試探與回退尋找解，學(xué)生需要掌握這兩種算法在組合優(yōu)化與搜索問題中的應(yīng)用方法。13.掌握迭代算法在數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)用：迭代算法通過循環(huán)逐步逼近解，是數(shù)值計(jì)算與近似求解的常用方法，學(xué)生需要理解其原理并能夠應(yīng)用于實(shí)際問題中。14.為后續(xù)復(fù)雜問題的求解提供理論基礎(chǔ)與實(shí)踐指導(dǎo)：通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握多種典型算法的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)方法，為后續(xù)復(fù)雜問題的求解提供理論支持與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升算法設(shè)計(jì)與問題解決的綜合能力。課型：新授課本章安排6個(gè)課時(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：6.了解枚舉算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。7.了解遞歸算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。8.了解分治算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。9.了解遞推算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。10.了解貪心算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。11.了解回溯算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。12.了解迭代算法定義、特點(diǎn)、案例及思路。教學(xué)難點(diǎn)：難點(diǎn)：本章教學(xué)難點(diǎn)在于如何理解并掌握遞歸、分治、貪心等典型算法的設(shè)計(jì)思想及其適用場(chǎng)景，并能夠靈活運(yùn)用這些算法解決實(shí)際問題。教學(xué)過程：5.教學(xué)形式：講授課，教學(xué)組織采用課堂整體講授和分組演示。6.教學(xué)媒體：采用啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)方法。教學(xué)手段采用多媒體課件、視頻等媒體技術(shù)。板書設(shè)計(jì)：61.《Python程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程》。2.本教材配套視頻教程及學(xué)習(xí)檢查等資源。3.與本課程相關(guān)的其他資源。1.銜接導(dǎo)入3.情景導(dǎo)入5.演示導(dǎo)入7.其他形式1.教學(xué)以學(xué)生學(xué)習(xí)教材的基本內(nèi)容為主，系統(tǒng)全面地了解典2.整個(gè)教學(xué)過程中，各教學(xué)點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行拓展知3.算法思路第三步：使可能解的范圍降至最小，以便提4.算法案例1.算法定義遞歸算法(RecursionAlgorithm)是指把問題轉(zhuǎn)化為同類問題的子問題，然后通過遞歸調(diào)用過程(或函數(shù))表示問題的中調(diào)用方法本身，間接遞歸是指間接地調(diào)用一個(gè)過程。2.算法特點(diǎn)的內(nèi)部直接或間接地調(diào)用自身，常用于一些有明顯遞推性遞歸算法的缺點(diǎn)是遞歸形式比非遞歸形式的3.算法思路遞歸是指把一個(gè)問題歸結(jié)為一個(gè)或多個(gè)規(guī)模更小的子問的操作中，前一次的輸出信息是后一次的輸入信息。③當(dāng)子問題的規(guī)模足夠小時(shí)，能直接求出該也就是說必須具備結(jié)束遞歸的初始條件。4.算法案例3.3分治算法1.算法定義為n的問題分解為k個(gè)規(guī)模較小的子問題(這些子問題相互獨(dú)立且與原問題的性質(zhì)相同),再把子問題分成更小的問題解的合并。也越少?！胺侄沃奔记墒呛芏喔咝惴ǖ幕A(chǔ)，如排序算法(快由分治算法產(chǎn)生的子問題往往是原問題的較小模式，這就為使用遞歸技術(shù)提供了方便。2.算法特點(diǎn)分治算法的特點(diǎn)如下。①當(dāng)問題的規(guī)?？s小到一定程度時(shí)，就可以容易地解決。問題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。③利用子問題的解可以合并出問題的最終解。包含公共的子問題。3.算法思路分治算法一般按照以下三個(gè)步驟進(jìn)行。①分解。將要解決的問題劃分成若干規(guī)模較小的同類問題。原問題的解。4.算法案例3.4遞推算法1.算法定義法的逆過程。2.算法特點(diǎn)遞推算法的缺點(diǎn)是運(yùn)算的過程值較多(如果選擇數(shù)組結(jié)構(gòu)的話),耗用空間量較大，但如果選用簡單變量通過迭代的3.算法思路遞推算法的本質(zhì)是按規(guī)律逐次推出(計(jì)算)下一步的結(jié)果，其思想是把一個(gè)復(fù)雜的、龐大的計(jì)算過程轉(zhuǎn)化為簡單過程遞推算法一般按照以下三個(gè)步驟進(jìn)行。并用數(shù)學(xué)公式描述出來。例如，給定一個(gè)序列H0,H1,…,Hn,如果存在整數(shù)NO,當(dāng)n>NO時(shí)，可以用"="(或“>"“<”)將Hn與其前面的某些項(xiàng)Hi(0<i<n)聯(lián)第二步，確定由已知的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以