主题五 活动一《图书的查找算法》教案-【湘科版2024】《信息科技》五下.docx

课题

图书的查找算法

单元

第五单元

学科

信息科技

年级

五年级下

核心素

养目标

信息意识：通过对比顺序查找与二分查找的特点，体会数据结构对算法效率的重要性，理解数据有序性对查找效率的影响。

计算思维：会计算特定数据集下两种算法的最大/最小比较次数，掌握二分查找的分治策略，理解线性时间复杂度。

数字化学习与创新：能通过修改代码参数，验证二分查找中数据集有序性的必要性，会用调试工具观察查找过程中中间位置的变化规律。

信息社会责任：分析算法效率对系统资源消耗的影响，理解“时间换空间”的优化思想，能通过高效算法快速处理海量数据。

教学重点

1、了解查找的基本种类和方法。

2、理解顺序查找和二分查找算法的基本思想。

教学难点

1、二分查找算法的程序实现。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

板书课题。

活动背景

生活中，我们经常会遇到一些查找问题。比如，在《新华字典》中查找生字，在班级花名册中查找某位同学的姓名，在手机通讯录中查找手机号等。在图书借阅系统中，输入书名、图书编码或作者姓名，计算机就会帮我们快速查找想要的图书。那么，计算机是如何实现查找的呢？

计算机的查找逻辑本质上是对人类智慧的延伸——用结构化存储和数学规律替代了手工翻找的低效过程。

活动目标

1、了解查找的基本种类和方法。

2、理解顺序查找和二分查找算法的基本思想。

3、体验二分查找算法的程序实现。

观看教学视频《什么是算法？》。

学习新知引入，观看教学视频。

用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。

讲授新课

新知讲解：

一、查找的基本种类

从被查找对象的角度来看，如果被查找对象是无序的，称为无序查找。如果被查找对象本身是有序的，称为有序查找。

开动脑筋

下面两种查找，哪种是有序查找，哪种是无序查找？

左侧的洗牌动作代表扑克牌处于随机无序状态，属于无序查找

右侧的小男孩旁边的对话框显示中英文单词的对应关系是有序查找。

二、查找的基本方法

查找的算法有很多种，生活中常见的有顺序查找算法和二分查找算法。

◆顺序查找

顺序查找算法是一种简单的查找算法，既可用于无序查找，也可用于有序查找，但查找效率比较低。其基本过程是：从第一个对象开始，逐一查找，直到找到符合条件的对象或找遍全部对象。

探究实践

采用顺序查找法，从左至右逐一查找和比较，记录查找数据。

查找编号为“6”的书，进行了1次比较。

查找编号为“5”的书，进行了5次比较。

查找编号为“2”的书，进行了10次比较。

从10本不同的书里找1本书，最少需要1次比较，最多需要10次比较。

◆二分查找算法

对于有序对象，我们可以采用二分查找算法，通过逐步缩小查找范围的过程，大大提高了查找效率。

（1）用下式计算中间位置:中间位置=(首位置+尾位置)-2。如果计算结果为非整数，取整数部分。

（2）将编号“16”与中间位置6的编号“14”进行比较。1614，将查找范围缩小到位置6的右侧。

（3）将编号“16”与中间位置9的编号“18”进行比较。1618，将查找范围缩小到位置9的左侧。

（4）将“16”与中间位置7的编号“16”进行比较。两者相等，查找完成。

开动脑筋

在以上的例子中，使用顺序查找和二分查找各需要比较多少次才能找到编号为“20”的这本书?

1.顺序查找

查找过程：从位置1开始逐个比较编号，直到找到目标编号20。

依次比较：3→7→9→11→13→14→16→17→18→20（第10次命中）

比较次数：10次（编号20位于第10个位置）

2.二分查找

前提条件：数据已按升序排列（满足二分查找要求）。

查找过程：

第1次比较：中间位置6（编号14），1420→向右半部分继续查找。

第2次比较：中间位置9（编号18），1820→向右半部分继续查找。

第3次比较：中间位置10（编号20），命中目标。

比较次数：3次

二分查找算法的基本思想是在一组有序的数据中，通过将目标数据与中间位置的数据进行比较，可将待查找的范围缩小为之前的一半，直到找到要查找的数据，或者查找范围被缩小为0(没有找到)。

三、二分查找算法的程序实现

用程序实现猜幸运数字游戏。在猜幸运数字游戏的程序中，为了简化程序，数的大小与数的位置相关联，如数字“1”排在第一位。

探究实践

1、两人一组玩猜幸运数字游戏，规则如下:甲同学在纸上写下1~100中间的任意数字作为幸运数字，让乙同学来猜这个数字。乙同学用二分查找的方法猜测幸运数字,甲同学提示乙同学猜测的数字比幸运数字大或小，直到猜中为止。

2、运行猜幸运数字游戏程序，与计算机玩猜幸运数字游戏。

3、修改查找范围，运行程序，记录不同查找范围下查找次数的变化。

四、课堂练习。

完成PPT22页到24页练习题。

五、拓展延伸

1、计算机的“烹饪步骤”