Soạn giáo án Khoa học máy tính 11 cánh diều Chủ đề F(CS) Bài 5: Đánh giá thuật toán

Soạn chi tiết đầy đủ giáo án Khoa học máy tính 11 Chủ đề F(CS) Bài 5: Đánh giá thuật toán - sách cánh diều. Giáo án soạn chuẩn theo Công văn 5512 để các thầy cô tham khảo lên kế hoạch bài dạy tốt. Tài liệu có file tải về và chỉnh sửa được. Hi vọng, mẫu giáo án này mang đến sự hữu ích và tham khảo cần thiết. Mời thầy cô tham khảo

Cùng hệ thống với: Kenhgiaovien.com - Zalo hỗ trợ: Fidutech - nhấn vào đây

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 5. ĐÁNH GIÁ THUẬT TOÁN

  1. MỤC TIÊU
  2. Về kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

  • Trình bày được sơ lược khái niệm độ phức tạp thời gian của thuật toán. Nêu được ví dụ minh họa.
  • Biết được kí pháp O lớn và các bậc độ phức tạp thời gian.
  1. Năng lực

Năng lực chung:

  • Năng lực tự chủ: Biết lựa chọn các nguồn tài liệu học tập phù hợp.
  • Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Xác định và tìm hiểu được các thông tin liên quan đến vấn đề, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong bài học.
  • Năng lực giao tiếp và hợp tác: Thực hiện tốt nhiệm vụ trong hoạt động nhóm.

Năng lực tin học:

  • Hình thành, phát triển năng lực tin học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và truyền thông.
  • Ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong học và tự học.
  • Khả năng tư duy logic và mô hình hóa.
  1. Phẩm chất
  • Hình thành ý thức trách nhiệm, tính cẩn thận, chăm chỉ trong học tập và công việc.
  • Có ý thức vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học ở nhà trường vào thực tiễn.
  1. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
  2. Đối với giáo viên
  • SGK, SGV, Giáo án;
  • Máy tính và máy chiếu;
  • Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy tính (tivi, điện thoại,...) (nếu có).
  1. Đối với học sinh: SGK, SBT, vở ghi.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

  1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
  2. Mục tiêu: Tạo tâm thế vui vẻ, hứng khởi cho HS trước khi vào bài học mới; kích thích sự tò mò cho người học.
  3. Nội dung: GV cho HS liên hệ thực tế, dùng những hiểu biết của bản thân để trả lời câu hỏi.
  4. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS theo ý kiến cá nhân.
  5. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt câu hỏi: Theo em, một thuật toán như thế nào thì được xem là chạy nhanh/chạy chậm?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS lắng nghe, suy nghĩ và đưa ra câu trả lời dựa trên những hiểu biết của bản thân

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 2 - 3 HS trả lời câu hỏi.

- GV ghi nhận tất cả các câu trả lời của HS.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá, dẫn dắt vào nội dung bài mới: Thời gian chạy chương trình phụ thuộc vào yếu tố nào? Chúng ta hãy cùng vào  - Bài 5. Đánh giá thuật toán.

  1. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Các khái niệm cơ bản

  1. Mục tiêu: Biết được các khái niệm cơ bản.
  2. Nội dung: GV giao nhiệm vụ, HS đọc hiểu thông tin mục 1 SGK trang 107; thực hiện các nhiệm vụ GV giao.
  3. Sản phẩm học tập: Các khái niệm cơ bản.
  4. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu đọc hiểu thông tin mục 1 trang 107 SGK, thảo luận cặp đôi trả lời các câu hỏi sau:

1. Thế nào được gọi là một thuật toán “tốt”?

2. Tính hiệu quả của thuật toán dựa trên những tiêu chí nào?

3. (Câu hỏi 1 - Tự kiểm tra tr.112) Tại sao không thể đánh giá thuật toán qua chương trình cài đặt thuật toán?

4. Dựa vào kiến thức đã học ở bài 2, hãy cho biết vì sao thời gian thực hiện các phép toán là tuyến tính? Cho ví dụ.

- GV lưu ý HS: Trong hai tiêu chí đánh giá tính hiệu quả của thuật toán thì tiết kiệm thời gian được quan tâm hàng đầu và bài học này chỉ tập trung vào ước lượng độ phức tạp thời gian thuật toán.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc và tìm hiểu thông tin mục 1 SGK trang 101 - 102, thực hiện các nhiệm vụ được giao.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS khi cần.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện một số nhóm trình bày kết quả thảo luận.

- GV mời HS nhóm khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét kết quả thảo luận của HS, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV kết luận và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

1. Các khái niệm cơ bản

- Trong tin học, các thuật toán được đánh giá và so sánh dựa trên tính hiệu quả.

- Hiệu quả thuật toán được đánh giá theo cả hai tiêu chí: tiết kiệm thời gian và tiết kiệm không gian nhớ.

Ước lượng thời gian thực thi chương trình hiệu quả của thuật toán

- Các ngôn ngữ lập trình có lệnh cho phép bấm giờ tính thời gian chạy thực thi chương trình.

Ví dụ: Python có lệnh time()...

- Cách tính giờ chạy thực thi chương trình cụ thể không áp dụng được khi muốn so sánh hiệu quả để lựa chọn thuật toán vì các vấn đề sau đây:

+ Phải lập trình và chạy thử chương trình của tất cả các thuật toán cần so sánh.

+ Thời gian đo được phụ thuộc vào nhiều yếu tố không liên quan tới thuật toán: phần cứng máy tính, ngôn ngữ lập trình, chương trình dịch, kĩ năng lập trình của người viết.

+ Không khả thi nếu muốn chọn cách tính thời gian thực thi trung bình.

Kích thước đầu vào

- Thời gian thực thi thuật toán phụ thuộc kích thước đầu vào, được đại diện bằng một số tự nhiên n.

Ví dụ:

+ Dữ liệu đầu vào là dãy gồm 10 số → thời gian chạy mất 1s.

+ Dữ liệu đầu vào là dãy gồm 1000 số → thời gian chạy mất 10s.

 

 

Hoạt động 2: Độ phức tạp thời gian của thuật toán

  1. Mục tiêu: Trình bày được sơ lược khái niệm độ phức tạp thời gian của thuật toán. Nêu được ví dụ minh họa.
  2. Nội dung: GV giao nhiệm vụ, HS đọc hiểu thông tin mục 2 SGK trang 108; thực hiện các nhiệm vụ GV giao.
  3. Sản phẩm học tập: Độ phức tạp thời gian của thuật toán.
  4. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS đọc hiểu mục 2 tr.108 SGK, thảo luận cặp đôi trả lời các câu hỏi:

1. Thế nào là độ phức tạp thời gian của thuật toán?

2. Vì sao khó đếm chính xác con số ước lượng thời gian thực hiện các chương trình thuật toán để xử lí một lượng dữ liệu đầu vào có độ lớn n?

3. Phép toán sơ cấp là gì? Cho ví dụ.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc hiểu thông tin mục 2 SGK trang 108 và thực hiện nhiệm vụ.

- GV theo dõi, hỗ trợ HS trong quá trình học tập.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS giơ tay trả lời câu hỏi.

- Câu hỏi thảo luận 2: Khó đếm chính xác con số ước lượng vì:

+ Bộ xử lí thực hiện các phép toán bit, khó có thể xác định tương ứng số các phép toán bit với mỗi phép toán mà chúng ta vẫn biết như các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia), các phép so sánh…

+ Ngay cả khi tính đếm số phép toán theo nghĩa thông thường với con người thì thế nào là một phép toán cũng không dễ thống nhất. Ví dụ: Phép khai căn, phép lũy thừa… là một hay nhiều phép toán số học.

- Các HS còn lại nhận xét, bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét kết quả trả lời của HS.

- GV tổng quát kiến thức và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

2. Độ phức tạp thời gian của thuật toán

- Độ phức tạp thời gian của thuật toán là kết quả ước lượng thời gian thực hiện các chương trình cài đặt thuật toán để xử lí một lượng dữ liệu đầu vào có độ lớn n.

Phép toán sơ cấp

- Phép toán sơ cấp là phép toán có thời gian thực hiện không lớn hơn một hằng số nào đó, không phụ thuộc n (n là kích thước dữ liệu đầu vào).

Ví dụ: Những trường hợp được coi là phép toán sơ cấp:

+ Phép toán số học, phép so sánh… với các toán hạng là giá trị cụ thể.

+ Các hàm toán học với đầu vào là giá trị cụ thể không phụ thuộc n.

Chú ý: Phép lặp, phép lựa chọn không phải là phép toán sơ cấp.

 

Hoạt động 3: Ví dụ về độ phức tạp thời gian hằng số và độ phức tạp thời gian tuyến tính

  1. Mục tiêu: Nêu được ví dụ minh họa về độ phức tạp thời gian của thuật toán.
  2. Nội dung: GV giao nhiệm vụ, HS đọc hiểu thông tin mục 3 SGK trang 108 – 109; thực hiện các nhiệm vụ GV giao.
  3. Sản phẩm học tập: Ví dụ về độ phức tạp thời gian hằng số và độ phức tạp thời gian tuyến tính.
  4. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học ở Bài 1 và Bài 2, nhắc lại khả năng truy cập ngẫu nhiên, thời gian thực hiện là hằng số, thời gian thực hiện là tuyến tính.

- GV yêu cầu HS đọc hiểu thông tin mục 3 tr.108 - 109 thảo luận cặp đôi trả lời câu hỏi Hoạt động:

Cho bài toán tính tổng dãy số: S = 1 + 2 + … + n. Hãy cho biết cách giải nào tốt hơn trong hai cách giải sau đây:

Cách 1: Tính cộng dồn dần từng số.

Cách 2: Vì dãy số là cấp số cộng nên có thể dùng công thức tính tổng cấp số cộng S = .

- Trên cơ sở đó, GV yêu cầu HS trình bày về độ phức tạp thời gian hằng số, độ phức tạp thời gian tuyến tính.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc và tìm hiểu SGK trang 108 - 109, thực hiện các nhiệm vụ được giao.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS khi cần.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện một số nhóm trình bày kết quả thảo luận.

- GV mời HS nhóm khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét kết quả thảo luận của HS, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV kết luận và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

3. Ví dụ về độ phức tạp thời gian hằng số và độ phức tạp thời gian tuyến tính

Độ phức tạp thời gian hằng số

- Thuật toán có độ phức tạp thời gian hằng số khi mà số phép toán cần thực hiện không phụ thuộc kích thước n của dữ liệu đầu vào.

Ví dụ: Cách giải thứ hai của bài toán trong Hoạt động:

    s1 = n + 1

    s2 = n*s1

    s3 = s2/2

→ T(n) = 3.

Độ phức tạp thời gian tuyến tính

- Thuật toán có độ phức tạp thời gian tuyến tính nếu số phép toán cần thực hiện là hàm tuyến tính của n (n là kích thước dữ liệu đầu vào).

Ví dụ: Cách giải thứ nhất của bài toán trong Hoạt động:

while i <= n:

  tong = tong + i

  i = i + 1

→ T(n) = n – 1.

 

Hoạt động 4: Kí pháp và các bậc độ phức tạp thời gian

  1. Mục tiêu: Biết được kí pháp O lớn và các bậc độ phức tạp thời gian.
  2. Nội dung: GV giao nhiệm vụ, HS đọc hiểu thông tin mục 4 SGK trang 109 – 110; thực hiện các nhiệm vụ GV giao.
  3. Sản phẩm học tập: Kí pháp O lớn và các bậc độ phức tạp thời gian.
  4. Tổ chức hoạt động:

 

 

THÔNG TIN GIÁO ÁN

  • Giáo án word: Trình bày mạch lạc, chi tiết, rõ ràng
  • Giáo án điện tử: Sinh động, hiện đại, đẹp mắt để tạo hứng thú học cho học sinh
  • Giáo án word và PPT đồng bộ, thống nhất với nhau

Khi đặt nhận giáo án ngay và luôn:

  • Giáo án word: Nhận đủ cả năm
  • Giáo án điện tử: Nhận đủ cả năm

PHÍ GIÁO ÁN:

  • Giáo án word: 300k/học kì - 400k/cả năm
  • Giáo án Powerpoint: 400k/học kì - 450k/cả năm
  • Trọn bộ word + PPT: 500k/học kì - 600k/cả năm

CÁCH ĐẶT: 

  • Bước 1: gửi phí vào tk: 10711017 - Chu Văn Trí - Ngân hàng ACB (QR)
  • Bước 2: Nhắn tin tới Zalo Fidutech - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

Từ khóa tìm kiếm: Giáo án Khoa học máy tính 11 cánh diều Chủ đề F(CS) Bài 5: Đánh giá thuật toán, Tải giáo án trọn bộ Khoa học máy tính 11 cánh diều, Giáo án word Khoa học máy tính 11 cánh diều Chủ đề F(CS) Bài 5: Đánh giá thuật toán

Xem thêm giáo án khác

GIÁO ÁN TỰ NHIÊN 11 CÁNH DIỀU

 

GIÁO ÁN XÃ HỘI 11 CÁNH DIỀU