2.我們以這個5次多項式函數(shù)為例加以說明,設(shè):
f(x)=a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0
首先,讓我們以5次多項式一步步地進(jìn)行改寫:
f(x)=(a5x4+a4x3+a3x2+a2x+a1)x+a0
=((a5x3+a4x2+ a3x+a2)x+a1)x+a0
=(((a5x2+a4x+ a3)x+a2)x+a1)x+a0
=((((a5x+a4)x+ a3)x+a2)x+a1)x+a0
上面的分層計算。只用了小括號,計算時,首先計算最內(nèi)層的括號,然后由里向外逐層計算,直到最外層的括號,然后加上常數(shù)項即可。
1.求最大公約數(shù)
(1)輾轉(zhuǎn)相除法
程序框圖與程序語句
程序:
INPUT “m,n=”;m,n
DO
r=m MOD n
m=n
n=r
LOOP UNTIL r=0
END
(2)更相減損術(shù)
更相減損術(shù)程序:
INPUT “請輸入兩個不相等的正整數(shù)”;a,b
i=0
WHILE a MOD 2=0 AND b MOD 2=0
a=a/2
b=b/2
i=i+1
WEND
DO
IF b<a THEN
t=a
a=b
b=t
END IF
c=a-b
a=b
b=c
LOOP UNTIL a=b
PRINT a^i
END
對于兩個正整數(shù)如何選擇合適的方法求他們的最大公約數(shù)
方法 |
適用范圍及特點 |
短除法 |
適合兩個較小的正整數(shù)或兩個質(zhì)因數(shù)較少的正整數(shù),簡便易操作。 |
窮舉法 |
適合計算機(jī)操作,但一一驗證過于繁瑣。 |
輾轉(zhuǎn)相除法 |
適用于兩個較大的正整數(shù),以除法為主,輾轉(zhuǎn)相除法計算次數(shù)相對較少,特別當(dāng)兩個數(shù)字大小差別較大時計算次數(shù)較明顯。 |
更相減損術(shù) |
適用于兩個較大的正整數(shù),更相減損術(shù)以減法為主,計算次數(shù)上相對于輾轉(zhuǎn)相處法較多。 |
6] -3 0 15
[-3 6] 0 15
[-3 0 6] 15
[-3 0 6 15]
用冒泡排序法排序:
6 |
|
6 |
|
6 |
|
6 |
|
6 |
|
6 |
|
6 |
|
15 |
|
15 |
|
15 |
-3 |
|
-3 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
15 |
|
15 |
|
6 |
|
6 |
|
6 |
0 |
|
0 |
|
-3 |
|
15 |
|
15 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
15 |
|
15 |
|
15 |
|
-3 |
|
-3 |
|
-3 |
|
-3 |
|
-3 |
|
-3 |
|
-3 |
題型4:進(jìn)位值
例7.把十進(jìn)制數(shù)89化為三進(jìn)制數(shù),并寫出程序語句.
解析:具體的計算方法如下:
89=3×29+2
29=3×9+2
9=3×3+0
3=3×1+0
1=3×0+1
所以:89(10)=1011001(3)。
點評:根據(jù)三進(jìn)制數(shù)滿三進(jìn)一的原則,可以用3連續(xù)去除89及其所的得的商,然后按倒序的先后順序取出余數(shù)組成數(shù)據(jù)即可。
例8.將8進(jìn)制數(shù)314706(8)化為十進(jìn)制數(shù),并編寫出一個實現(xiàn)算法的程序。
解析:314706(8)=3×85+1×84+4×83+7×82+0×81+6×80=104902。
所以,化為十進(jìn)制數(shù)是104902。
點評:利用把k進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)的一般方法就可以把8進(jìn)制數(shù)314706(8)化為十進(jìn)制數(shù),然后根據(jù)該算法,利用GET函數(shù),應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)可以設(shè)計程序。
題型1:求最大公約數(shù)
例1.(1)用輾轉(zhuǎn)相除法求123和48的最大公約數(shù)?
(2)用更相減損來求80和36的最大公約數(shù)?
解析:(1)輾轉(zhuǎn)相除法求最大公約數(shù)的過程如下:(建立帶余除式)
123=2×48+27
48=1×27+21
27=1×21+6
21=3×6+3
6=2×3+0
最后6能被3整除,得123和48的最大公約數(shù)為3。
(2)分析:我們將80作為大數(shù),36作為小數(shù),執(zhí)行更相減損術(shù)來求兩數(shù)的最大公約數(shù)。執(zhí)行結(jié)束的準(zhǔn)則是減數(shù)和差相等。
更相減損術(shù):
因為80和36都是偶數(shù),要去公因數(shù)2。
80÷2=40,36÷2=18;
40和18都是偶數(shù),要去公因數(shù)2。
40÷2=20,18÷2=9
下面來求20與9的最大公約數(shù),
20-9=11
11-9=2
9-2=7
7-2=5
5-2=3
3-2=1
2-1=1
可得80和36的最大公約數(shù)為22×1=4。
點評:對比兩種方法控制好算法的結(jié)束,輾轉(zhuǎn)相除法是到達(dá)余數(shù)為0,更相減損術(shù)是到達(dá)減數(shù)和差相等。
例2.設(shè)計一個算法,求出840與1764的最大公因數(shù)。
解析:我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過了對自然數(shù)的素因數(shù)分解的方法,下面的算法就是在此基礎(chǔ)上設(shè)計的。
解題思路如下:
首先對兩個數(shù)進(jìn)行素因數(shù)分解:
840=23×3×5×7,1764=22×32×72,
其次,確定兩個數(shù)的公共素因數(shù):2,3,7。
接著確定公共素因數(shù)的指數(shù):對于公共素因數(shù)2,840中為23,1764中為22,應(yīng)取較少的一個22,同理可得下面的因數(shù)為3和7。
算法步驟:
第一步:將840進(jìn)行素數(shù)分解23×3×5×7;
第二步:將1764進(jìn)行素數(shù)分解22×32×72;
第三步:確定它們的公共素因數(shù):2,3,7;
第四步:確定公共素因數(shù)2,3,7的指數(shù)分別是:2,1,1;
第五步:最大公因數(shù)為22×31×71=84。
點評:質(zhì)數(shù)是除1以外只能被1和本身整除的正整數(shù),它應(yīng)該是無限多個,但是目前沒有一個規(guī)律來確定所有的質(zhì)數(shù)。
題型2:秦九韶算法
例3.(2005北京,14)已知n次多項式,如果在一種算法中,計算(k=2,3,4,…,n)的值需要k-1次乘法,計算的值共需要9次運算(6次乘法,3次加法),那么計算的值共需要 次運算。下面給出一種減少運算次數(shù)的算法:(k=0, 1,2,…,n-1).利用該算法,計算的值共需要6次運算,計算的值共需要 次運算。
答案:65;20。
點評:秦九韶算法適用一般的多項式f(x)=anxn+an-1xn-1+….+a1x+a0的求值問題。直接法乘法運算的次數(shù)最多可到達(dá),加法最多n次。秦九韶算法通過轉(zhuǎn)化把乘法運算的次數(shù)減少到最多n次,加法最多n次。
例4.已知多項式函數(shù)f(x)=2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7,求當(dāng)x=5時的函數(shù)的值。
解析:把多項式變形為:f(x)= 2x5-5x4-4x3+3x2-6x+7
=((((2x-5)x-4)x+3)x-6)x+7
計算的過程可以列表表示為:
多項式x系數(shù) |
2 |
-5 |
-4 |
3 |
-6 |
7 |
運算 |
|
運算所得的值 |
|
10 |
25 |
105 |
540 |
2670 |
+ |
|
變形后x的"系數(shù)" |
2 |
5 |
21 |
108 |
534 |
2677 |
*5 |
最后的系數(shù)2677即為所求的值。
算法過程:
v0=2
v1=2×5-5=5
v2=5×5-4=21
v3=21×5+3=108
v4=108×5-6=534
v5=534×5+7=2677
點評:如果多項式函數(shù)中有缺項的話,要以系數(shù)為0的項補齊后再計算。
題型三:排序
例4.試用兩種排序方法將以下8個數(shù):7,1,3,12,8,4,9,10。按照從大到小的順序進(jìn)行排序。
解析:可以按照直接插入排序和冒泡排序這兩種方法的要求,結(jié)合圖形,分析寫出。
直接插入法排序:
7] 1 3 12 8 4 9 10
[7 1] 3 12 8 4 9 10
[7 3 1] 12 8 4 9 10
[12 7 3 1] 8 4 9 10
[12 8 7 3 1] 4 9 10
[12 8 7 4 3 1] 9 10
[12 9 8 7 4 3 1] 10
[12 10 9 8 7 4 3 1]
冒泡排序
7 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
1 |
1 |
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
||
3 |
3 |
1 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
||
12 |
12 |
12 |
|
1 |
|
8 |
|
8 |
|
8 |
|
8 |
||
8 |
8 |
8 |
|
8 |
|
1 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
||
4 |
4 |
4 |
|
4 |
|
4 |
|
1 |
|
9 |
|
9 |
||
9 |
9 |
9 |
|
9 |
|
9 |
|
9 |
|
1 |
|
10 |
||
10 |
10 |
10 |
|
10 |
|
10 |
|
10 |
|
10 |
|
|
第一趟
7 |
|
7 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
3 |
|
12 |
|
8 |
|
8 |
|
9 |
|
10 |
12 |
|
8 |
|
7 |
|
9 |
|
10 |
|
9 |
8 |
|
4 |
|
9 |
|
10 |
|
8 |
|
8 |
4 |
|
9 |
|
10 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
9 |
|
10 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
10 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
第2趟 第3趟 第4趟 第5趟 第6趟
點評:直接插入法和冒泡法排序是常見的排序方法,通過該例,我們對比可以發(fā)現(xiàn),直接插入排序比冒泡排序更有效一些,執(zhí)行的操作步驟更少一些。
例6.給出以下四個數(shù):6,-3,0,15,用直接插入法排序?qū)⑺鼈儼磸男〉酱蟮捻樞蚺帕,用冒泡法將它們按從大到小的順序排列?/p>
分析:不論從大到小的順序還是按從大到小的順序,都可按兩種方法的步驟進(jìn)行排序。
解析:
直接插入排序法:
4.進(jìn)位制
(1)概念
進(jìn)位制是一種記數(shù)方式,用有限的數(shù)字在不同的位置表示不同的數(shù)值?墒褂脭(shù)字符號的個數(shù)稱為基數(shù),基數(shù)為n,即可稱n進(jìn)位制,簡稱n進(jìn)制。現(xiàn)在最常用的是十進(jìn)制,通常使用10個阿拉伯?dāng)?shù)字0-9進(jìn)行記數(shù)。
對于任何一個數(shù),我們可以用不同的進(jìn)位制來表示。比如:十進(jìn)數(shù)57,可以用二進(jìn)制表示為111001,也可以用八進(jìn)制表示為71、用十六進(jìn)制表示為39,它們所代表的數(shù)值都是一樣的。
一般地,若k是一個大于一的整數(shù),那么以k為基數(shù)的k進(jìn)制可以表示為:
,
而表示各種進(jìn)位制數(shù)一般在數(shù)字右下腳加注來表示,如111001(2)表示二進(jìn)制數(shù),34(5)表示5進(jìn)制數(shù)。
(2)進(jìn)位制間的轉(zhuǎn)換
關(guān)于進(jìn)位制的轉(zhuǎn)換,教科書上以十進(jìn)制和二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換為例講解,并推廣到十進(jìn)制和其它進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。這樣做的原因是,計算機(jī)是以二進(jìn)制的形式進(jìn)行存儲和計算數(shù)據(jù)的,而一般我們傳輸給計算機(jī)的數(shù)據(jù)是十進(jìn)制數(shù)據(jù),因此計算機(jī)必須先將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),再處理,顯然運算后首次得到的結(jié)果為二進(jìn)制數(shù),同時計算機(jī)又把運算結(jié)果由二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)輸出。
非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)比較簡單,只要計算下面的式子值即可:
第一步:從左到右依次取出k進(jìn)制數(shù)各位上的數(shù)字,乘以相應(yīng)的k的冪,k的冪從n開始取值,每次遞減1,遞減到0,即;
第二步:把所得到的乘積加起來,所得的結(jié)果就是相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。
十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)
把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),教科書上提供了“除2取余法”,我們可以類比得到十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成k進(jìn)制數(shù)的算法“除k取余法”。
非十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換
一個自然的想法是利用十進(jìn)制作為橋梁。教科書上提供了一個二進(jìn)制數(shù)據(jù)與16進(jìn)制數(shù)據(jù)之間的互化的方法,也就是先有二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù),再由十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成為16進(jìn)制數(shù)。
7.將新數(shù)據(jù)列中的第7個數(shù)97與右邊相鄰的數(shù)49進(jìn)行比較,因為49<97,97應(yīng)下沉,所以順序改變,得到新的數(shù)據(jù)列:
{38,49,65, 76, 13,97, 49,27}
我們把上述過程稱為一趟排序。其基本特征是最大的數(shù)據(jù)沉到底,即排在最左邊位置上的數(shù)據(jù)是數(shù)組中最大的數(shù)據(jù)。反復(fù)執(zhí)行上面的步驟,就能完成排序工作,排序過程不會超過7趟。這種排序的方法稱為冒泡排序。
上面的分析具有一般性,如果數(shù)據(jù)列有n個數(shù)據(jù)組成,至多經(jīng)過n-1趟排序,就能完成整個排序過程。
6.將新數(shù)據(jù)列中的第6個數(shù)97與右邊相鄰的數(shù)27進(jìn)行比較,因為27<97,97應(yīng)下沉,所以順序改變,得到新的數(shù)據(jù)列:
{38,49,65, 76, 13,97,27,49}
5.將新數(shù)據(jù)列中的第5個數(shù)97與右邊相鄰的數(shù)13進(jìn)行比較,因為13<97,97應(yīng)下沉,所以順序改變,得到新的數(shù)據(jù)列:
{38,49,65, 76, 13,97,27,49}
4.將新數(shù)據(jù)列中的第4個數(shù)97與右邊相鄰的數(shù)76進(jìn)行比較,因為76<97,97應(yīng)下沉,所以順序不變,得到新的數(shù)據(jù)列:
{38,49,65, 76,97,13,27,49}
3.將新數(shù)據(jù)列中的第3個數(shù)65與右邊相鄰的數(shù)97進(jìn)行比較,因為97>65,所以順序不變,得到新的數(shù)據(jù)列:
{38,49,65,97,76,13,27,49}
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