改進(jìn)和加強(qiáng)學(xué)生算法設(shè)計(jì)技能的做法與思考

徐暢++楊莉

摘要：算法是程序的靈魂，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出了三點(diǎn)改進(jìn)和加強(qiáng)學(xué)生算法設(shè)計(jì)技能的做法，有效地提升了學(xué)生的算法分析與設(shè)計(jì)能力，以及編程能力。

關(guān)鍵詞：高職學(xué)生；算法設(shè)計(jì)；技能訓(xùn)練

中圖分類號：G710 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）025-000-01

著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家N.Wirth曾經(jīng)提出過這樣一個(gè)公式：程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法[1]。其中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指的是數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系；而算法指的是解決特定問題的步驟和方法。在一個(gè)程序當(dāng)中，算法是整個(gè)程序的靈魂，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是加工對象，而語言只是實(shí)現(xiàn)的工具。由此可見，算法在整個(gè)程序設(shè)計(jì)當(dāng)中有著非常重要的地位。因此，教師在教學(xué)中，不能夠僅僅只滿足于讓學(xué)生掌握好程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)，更關(guān)鍵的是要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，加強(qiáng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力，以及利用計(jì)算機(jī)處理和解決問題的能力。筆者長期從事程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)和研究，下面就來談一談在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中如何改進(jìn)和加強(qiáng)學(xué)生算法設(shè)計(jì)技能的幾點(diǎn)做法與體會。

一、利用閱讀填空法來訓(xùn)練學(xué)生的算法設(shè)計(jì)技能，鍛煉學(xué)生閱讀算法的能力

目前，在教學(xué)過程中有關(guān)算法設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練方法仍然普遍采用的是非常傳統(tǒng)的方法。即老師向?qū)W生布置算法設(shè)計(jì)作業(yè)，而學(xué)生根據(jù)作業(yè)題目的要求來設(shè)計(jì)算法，然后將算法用程序?qū)崿F(xiàn)，并上機(jī)調(diào)試驗(yàn)證。這種傳統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn)是可以充分地發(fā)揮學(xué)生在算法設(shè)計(jì)方面的主觀能動(dòng)性；但缺點(diǎn)是一旦學(xué)生遇到稍復(fù)雜一些的題目，算法設(shè)計(jì)難度較大，就會感到無從下手。而如果將這種傳統(tǒng)的讓學(xué)生把算法從頭寫到尾的訓(xùn)練方法，轉(zhuǎn)變?yōu)樗惴ㄩ喿x填空法，就可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)訓(xùn)練方法的不足。閱讀填空法是將編寫好的算法去掉若干語句或表達(dá)式，然后配上必要的一些算法說明，讓學(xué)生在閱讀過程中將這些空白填起的一種啟發(fā)式的訓(xùn)練方法。實(shí)踐證明，在學(xué)習(xí)的初、中期階段，利用閱讀填空法來訓(xùn)練學(xué)生的算法設(shè)計(jì)技能，既可以鍛煉學(xué)生閱讀算法的能力，又可以讓學(xué)生在閱讀的過程中體會算法設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性和周全性，使學(xué)生形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。

二、在訓(xùn)練算法設(shè)計(jì)能力時(shí)，要找到算法之間的相通點(diǎn)，提取共性，學(xué)會對算法進(jìn)行歸納和總結(jié)

在程序設(shè)計(jì)的教學(xué)中會需要學(xué)生掌握許多的算法，每一種算法都有適合它使用的范圍；雖然每種算法都是在特定條件下所提出的，但我們發(fā)現(xiàn)某些算法之間也仍然會存在有一些相通點(diǎn)。如果在介紹算法時(shí)，教師能夠從這些共性上出發(fā)，將更有利于學(xué)生對相關(guān)知識的理解和掌握，提高他們的學(xué)習(xí)效率[2]。

例如，有序表中的數(shù)據(jù)查找，就可以采用折半查找、斐波那契查找、插值查找等多種查找方法來提高查找的效率。這些查找方法雖然在實(shí)現(xiàn)的過程中有所不同，但其算法思想是相通的，在學(xué)習(xí)的過程中就可以對它們進(jìn)行歸納。

設(shè)某有序表的查找范圍是[L，H]，在L到H的范圍內(nèi)找一個(gè)點(diǎn)t，則[L，H]被分成了三個(gè)區(qū)間：[L，t-1]、t、[t+1，H]，而要查找的數(shù)據(jù)必定存在在其中的某一個(gè)區(qū)間里。當(dāng)點(diǎn)t等于要查找的數(shù)據(jù)時(shí)，則查找成功；否則縮小查找范圍，在[L，t-1]或[t+1，H]中進(jìn)行下一步的查找。如果對于點(diǎn)t采用不同的設(shè)置方法，就會得到不同的查找方法：（1）當(dāng)將點(diǎn)t設(shè)置為區(qū)間的中點(diǎn)時(shí)，就是折半查找；（2）當(dāng)將點(diǎn)t設(shè)置為區(qū)間的黃金分割點(diǎn)（斐波那契）時(shí)，對應(yīng)的就是斐波那契查找；（3）當(dāng)將點(diǎn)t設(shè)置為線性插值的分點(diǎn)時(shí)，就是插值查找；（4）當(dāng)點(diǎn)t是區(qū)間里的隨機(jī)點(diǎn)時(shí)，則對應(yīng)的就是隨機(jī)查找。如果將點(diǎn)t的選取用一個(gè)函數(shù)來表示，則上述這些查找算法從總體上來看都是基本相同的?？梢岳肅語言統(tǒng)一描述為：

int Search（STable T，KType k）

{ int H， L，t；

H=ST.length-1；

L=0；

while（H>=L）

{ t=tpoint（L，H）；

//tpoint（）為點(diǎn)t的選取函數(shù)，不同的查找方法實(shí)現(xiàn)是不同的

if （EQ（k，T.elem[mid].k）） return（t）；

else if（LT（k，T.elem[mid].k）） H=t-1；

else L=t+1；

}

return（-1）；

}

三、從多角度去思考，對同一問題讓學(xué)生尋找不同的算法去解決，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，提高創(chuàng)新能力

在算法設(shè)計(jì)時(shí)，不但要求能夠針對問題設(shè)計(jì)出一種正確的算法，還要追求算法的結(jié)構(gòu)合理、可讀性強(qiáng)和時(shí)空效率高等更高目標(biāo)。因此，通過對學(xué)生的算法設(shè)計(jì)技能進(jìn)行培訓(xùn)，能夠培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性的思維，提升其創(chuàng)新能力。對于一個(gè)問題，不僅僅只滿足于找到一種解決的方法，而是要求學(xué)生能夠從多方面、多角度地去思考，找出不同的解決方法，用不同的算法去實(shí)現(xiàn)，這樣可以更加有效地開拓學(xué)生的思維。在這一過程中，通過對不同算法進(jìn)行比較，也可以讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和總結(jié)這些算法的特點(diǎn)。

例如，在數(shù)組A中存放有n個(gè)整數(shù)（從A[1]開始存放，A[0]未用），請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)算法來判斷數(shù)組A中是否存在相同的元素。

算法1，將數(shù)組A中的每一個(gè)數(shù)組元素A[i]（1≤i

算法2，首先將數(shù)組A進(jìn)行排序，如果數(shù)組A中存在相同數(shù)組元素，則排序后相同元素一定相鄰；然后將數(shù)組A中相鄰數(shù)組元素進(jìn)行比較，即比較A[i]與A[i+1]（1≤i

參考文獻(xiàn)：

[1]譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[2]董永生，鄭林濤.算法設(shè)計(jì)與分析課程教學(xué)的探討[J].信息與電腦（理論版），2015（08）

作者簡介：徐 暢（1982-），女，漢族，湖南長沙人，湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。