折半查找算法及程序实现教案

折半查找算法及程序实现一、教材分析教学重点：以图示法方式，演示折半查找算法的基本思想。教学难点：由折半查找算法的思想到程序代码编写的转换，尤其是其中关键性语句的编写是教学中的难点。二、学情分析学生应该已经掌握程序设计的基本思想，掌握赋值语句、选择语句、循环语句的基本用法和VB基本操作，这节课学生可能会遇到的最大问题是：如何归纳总结对分查找解决不同情况问题的一般规律，鉴于此，在教学中要积极引导学生采取分解动作、比较迁移等学习策略。三、教学目标知识与技能：理解对分查找的概念和特点，通过分步解析获取对分查找的解题结构，初步掌握对分查找算法的程序实现。过程与方法：通过分析多种不同的可能情况，逐步归纳对分查找的基本思想和方法，确定解题步骤。情感态度与价值观：通过实践体验科学解题的重要性，增强效率意识和全局观念，感受对分查找算法的魅力，养成始终坚持、不断积累才能获得成功的意志品质。四、教学策略与手段1、教学线索：游戏引领---提出对分查找原理---解析对分查找的算法特征---实践解决问题。2、学习线索：分解问题---归纳问题---实践提升，在三个阶段的不断推进中明确对分查找算法，总结规律。五、教学过程1、新课导入（1）热身：游戏（2分钟）找同学上来找一本上千页电话册里面的一个名字。(课程导入我写的不是很详细，自己设计哦)（2）教师引导：所以我不希望只有他一个人体验这种方便，我们教室里还有一大帮人，其实这种什么不止用于查找电话铺，还可以运用到实际生活中，教室里有这么多人，坦白说，按学校的老方法一个人一个人的数，对所有老师来说都及其费力，那我们想想，是不是数数2368，这样好点对吗？。不要小看这种想法，他其实是非常棒的，他能把解决问题的时间缩短一半，因此我们提出了这种算法2、新课：首先我们一起来看一看折半查询算法中的“折半”的含义。师：何为折半呢？生：减半；打一半的折扣。例如，我手里拿着一根绳子，现在我们来进行折半试验，首先拿住绳子的两个端点，然后从中点的位置进行对折，这样绳子就缩短为原来长度一半，然后将一半的绳子继续执行与刚才相同的操作，使得绳子的长度逐渐的缩短，直到绳子长度短得不能再进行折半了。师：那什么时候就不能再折半了呢？生：即绳子的两个端点合二为一为止。折半查找算法的思想与绳子折半的过程基本相同。下面我们先通过图示来看看折半查找算法究竟是什么？教学步骤二：分解对分查找算法（5分钟）假设一个从小到大排列的数据存放在一个数组中——Data(10)，而查找数据存放在变量x中。如图1所示，橙色方框的代表的是查询数据x，每个浅兰色方框代表的是数组中的每个元素，框内显示的数据是每个数组元素对应的下标（序号），整排的浅兰色方框就可以看成整个数组，即待查数据表（数组元素表）。图一第一步：就像抓住绳子的两端一样，首先设立两个标记Low、High分别来标识查询区间的低端和高端，即数组元素的下标，如图1所示。师：对于初始查询区间，它们是多少呢？生：Low=0，High=10第二步：取区间的中点标记Mid，如图2所示。师：查询区间的中点为多少？（这个地方，有的学生可能直接说出下标值，所以要提醒学生让中点和两个端点相联系，即用端点表示中点）生：Mid=(Low+High)/2师：中点位置上的数据为什么？(提醒学生数据是放在数组Data中的)生：Data(Mid)x012345678910LowHigh第三步：判断中点位置上的数据Data(Mid)与要查找数x是否相等，如何相等，则找到，并结束查找；如果不相等，就执行第四步。师：这个判断语句如何写呢？生：ifData(Mid)=xthenprint“x找到”结束查找endif第四步：如果不相等，那么对查询区间进行折半操作。师：那如何折半——是从中点处向左侧折半还是向右侧折半？（这是整个折半查询进行下去的关键所在，所以一定要让学生自己学会判断）由于待找数据表是从小到大排列的，而且区间中点位置上的数据Date(Mid)也知道，所以，通过Data(Mid)与x的比较，看一看，x比Data(Mid)大还是小，就可以判断出x落在中间数Data(Mid)的左侧还是右侧，从而判断出向左还是向右折半。师：那么，判断语句如何写呢？生：ifData(Mid)xthen说明x比Data(Mid)大，且数据表是从小到大排列的，从而判断出x落在右侧。所以从中点处向右侧折半。师：如图3所示，观察新查询区间，发现高端标记没有变化，而低端标记变了，那低端标记Low为多少呢？生：我们来看图2，由于中点位置上的数据已经被查询过，所以，新查询区间内的数据就不能再包含它，Low就得比Mid多1，即：Low=Mid+1。012345678910MidLowHighelse说明x比Data(Mid)小，所以就向左侧折半，如图4所示，观察新区间，发现低端标记没有变化，而高端标记变了，同样道理，新查询区间内不能包含Mid对应的数据，所有High比Mid小1，即：High=Mid–1endif第五步：重复执行第二、三、四步骤。师：如果一直没有找到，那么什么时候不再进行折半查找呢？（提示学生想一想绳子折半的情况）生：直至LowHigh，停止折半查询。教学步骤四：对各种情况进行归纳总结。（1）x与data(mid)的大小比较影响i,j的取值的规律：i的取值规律：ifdata(mid)xthenlow=mid+1j的取值规律：ifdata(mid)xthenhigh=mid-1用分支结构实现。(2)继续进行重复查找的条件：low≤high，用循环结构实现。教学步骤五：构建对分查找的流程图012345678910LowHigh012345678910LowHigh教学步骤六：对分查找算法的初步程序实现。教师事先设计好Vb窗体，学生只需要在相应的程序体输入代表算法思想的关键语句。附主要程序体：PrivateSubCommand2_Click()DimxAsInteger,midAsInteger,lowAsInteger,highAsIntegerx=Val(Text1.Text)low=0:high=10DoWhilelow=highmid=(low+high)\2Ifdata(mid)=xThenText2.Text=找到了，是第&mid&个ExitSubEndIfIfdata(mid)xThenlow=mid+1Elsehigh=mid-1EndIfLoopText2.Text=找不到YYN开始low1,high10计算middata(mid)=x?Nlowmid+1highmid-1N继续查？输出“未找到”Y输出找到的信息结束low≤highmid=(low+high)\2data(mid)x?EndSub程序说明：1、获得要查找的数据x的值x=Val(Text1.Text)2、i,j赋初值。low=1:high=103、求mid的值。mid=(low+high)\24、分三种情况，（1）如果x=data(mid),则如果data(mid)=x那么Text2.Text=找到了，在第+Str(mid)+个。（2）如果xdata(mid),那么low=mid+1否则high=mid+15、重复上述的3,4步，直到low超出j(或者理解为low=high不成立，所以不能用fornext,而要用dowhile语句）6、如果有找到x,那执行第4步（1）步后应该输出找到的位置后退出程序，如果不退出，说明x没有找到，所以在相应位置要输出“找不到”。折半查找算法基本思想总结（2分钟）对一有序数据表，首先从初始查找区间开始，取出区间中点位置上的数据与要查询数据进行比较，若相等，则查找成功，并结束查询；否则，将当前查找区间缩小一半。在新的查询区间内，同样取出区间中点位置上的数据与要查询数据进行比较，若相等，则查询成功，并结束查询，否则将新的查询区间再次缩小一半。然后继续采用相同的方法，直到查找数据成功或者查询区间不能再折半（即查询失败）为止教学步骤七：评价。评价学生的程序实现情况，并讨论或实践问题：如果是降序序列，该怎么样改动程序？如果序列元素不是10个，而是100个或更多呢？教学步骤八：总结提升。（1）由于对分查找过程中的每次比较都能使得搜索空间减半，对分查找将不会使用超过log2n次比较来找到目标值。（2）提升对分查找算法的实际意义：同学们可能还没有意识到二分查找是多么高效，那不妨设想一下在一个包含一百万个人名的电话簿中找一个名字，二分查找可以让你不超过21次就能找到指定的名字。如果你能够将世界上所有的人按照姓名排序，那么你可以在35步以内找到任何人。八、作业：1、以下的三组元素序列能采用对分查找法来查找吗？(1)19，33，35，53，56，67，78，99(2)53，35，67，78，56，99，33，19(3)99，67，56，45，33，10，9，1，0，-92、设计一个能用对分查找算法思想解决的实际问题。