信息技術(shù)與信息學(xué)競(jìng)賽

前言

怎么讓學(xué)生在最短時(shí)間內(nèi)獲獎(jiǎng)或保送，并能正常參加高考，這是全國(guó)示范性高中面臨的一個(gè)重要課題。湖南、廣東和上海等省市信息學(xué)競(jìng)賽發(fā)達(dá)地區(qū)一般需要3～5年時(shí)間，以往的經(jīng)驗(yàn)是從初中抓起，這樣初高中一條龍的學(xué)校容易獲獎(jiǎng)，對(duì)于比較規(guī)范（初、高中分開(kāi)）的地區(qū)來(lái)說(shuō)就要在選苗和試題上下功夫。怎樣選苗？學(xué)生的天賦、氣質(zhì)、性格以及環(huán)境不同，其特長(zhǎng)也不同。這時(shí)，老師的最大責(zé)任就是去發(fā)現(xiàn)學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)，并強(qiáng)化其強(qiáng)項(xiàng)。世人沒(méi)有萬(wàn)事通。人活一生，時(shí)光有限，尤其是在社會(huì)分工趨于細(xì)密的今天，一生能做好一兩件事亦屬不易，絕不可能十八般武藝樣樣精通。信息學(xué)競(jìng)賽的黃金階段主要就是在初中畢業(yè)以后以及高一這段時(shí)間，能否成功關(guān)鍵在此。人人都在經(jīng)營(yíng)著自己的人生。聰明的辦法，就是用主要的精力去打磨自己的刀刃，而不是打磨刀背。就特長(zhǎng)而言，學(xué)生自身的潛力是巨大的，只是常常沒(méi)有找到開(kāi)啟這種潛能的鑰匙。只要方法得當(dāng)，每個(gè)學(xué)生都可能成為英才。優(yōu)秀始于你的強(qiáng)項(xiàng)。我們的目標(biāo)是：競(jìng)賽、高考兩條路，全面發(fā)展。現(xiàn)在，就把我校的學(xué)生在最短時(shí)間（兩年內(nèi)）獲獎(jiǎng)并保送名牌大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)一下，希望對(duì)大家有所幫助。王天居同學(xué)是中考結(jié)束后開(kāi)始學(xué)習(xí)信息學(xué)的，經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的學(xué)習(xí)，高一參加全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽提高組復(fù)賽是零分，是繼續(xù)學(xué)習(xí)還是放棄？學(xué)生有興趣，老師也認(rèn)為有潛力，繼續(xù)學(xué)習(xí)！功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)一年多的學(xué)習(xí)，王天居同學(xué)終于獲全國(guó)信息學(xué)競(jìng)賽銅牌并被保送到清華大學(xué)，還正常參加了高考并達(dá)到了當(dāng)年黑龍江省清華大學(xué)錄取分?jǐn)?shù)線。張洪謀同學(xué)經(jīng)過(guò)一年零三個(gè)月的學(xué)習(xí)獲全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽提高組二等獎(jiǎng)，與一等獎(jiǎng)獲得者只差10分，我問(wèn)他“后悔嗎”？他說(shuō)：“我一點(diǎn)都不后悔，因?yàn)槲覍W(xué)到了很多其他學(xué)生學(xué)不到的東西，就是全面發(fā)展和謀略?！笨吹綄W(xué)生這么陽(yáng)光，老師就鼓勵(lì)他參加自主招生，最終他被北京大學(xué)錄取。信息學(xué)競(jìng)賽要有良好的學(xué)習(xí)氛圍，許多問(wèn)題的解決不是一個(gè)人閉門(mén)造車(chē)的結(jié)果，而是集體討論和交流的結(jié)果。一個(gè)人遇到了難題，其他人予以支持和幫助，這樣的學(xué)習(xí)氛圍，不僅提高了學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)發(fā)了智力，也培養(yǎng)了學(xué)生持之以恒的學(xué)習(xí)精神。實(shí)踐證明，信息學(xué)競(jìng)賽不僅不是高考的障礙，而且是提高學(xué)生學(xué)習(xí)水平和升學(xué)能力的有力保障。教材建設(shè)非常重要，必須開(kāi)發(fā)出一整套具有自己特色和優(yōu)勢(shì)、高質(zhì)量、適合學(xué)生的教材。教材要與人們的生活密切相關(guān)，要有人文韻律、理科含義、技術(shù)特性、科學(xué)道理，以及一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和較強(qiáng)的教學(xué)價(jià)值，同時(shí)，教材的作用是提供豐富的通俗材料，營(yíng)造自主學(xué)習(xí)的情境，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的改變，易讀易懂，讓學(xué)生慢慢地學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。信息技術(shù)與信息學(xué)競(jìng)賽有著許多相同之處，為了搭建一個(gè)平臺(tái)，特編著此書(shū)。本書(shū)的特色和價(jià)值如下：（1）針對(duì)性：本書(shū)針對(duì)中學(xué)生最關(guān)心的問(wèn)題，從試題題型、測(cè)試重點(diǎn)、復(fù)習(xí)策略、應(yīng)試技巧和模擬實(shí)例等各個(gè)方面作了介紹。（2）實(shí)踐性：本書(shū)作者有二十多年從事信息學(xué)競(jìng)賽的輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，有的學(xué)生已經(jīng)被保送到清華、北大等名牌大學(xué)。本書(shū)的內(nèi)容緊密聯(lián)系實(shí)際，非常典型，有代表性，學(xué)習(xí)時(shí)有逼真、實(shí)戰(zhàn)的感覺(jué)。（3）系統(tǒng)性：本書(shū)針對(duì)考試的特點(diǎn)，從筆試到上機(jī)，從試題分析到考場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)等各個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。（4）實(shí)用性：本書(shū)充分考慮到中學(xué)生中考和高考時(shí)間緊的特點(diǎn)，在內(nèi)容選擇上突出了重點(diǎn)、要點(diǎn)，在編排形式上有例題、解析、提示、問(wèn)題分析、算法分析、答案和小結(jié)等，都是經(jīng)過(guò)二十多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，特別精心編制的，有利于中學(xué)生高效備考。本書(shū)包含以下5個(gè)部分內(nèi)容：（1）基礎(chǔ)模塊：必修模塊，學(xué)習(xí)此模塊的內(nèi)容對(duì)掌握信息技術(shù)的知識(shí)大有裨益。（2）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言模塊：信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽的基本功是程序設(shè)計(jì)，要想?yún)①愂紫缺仨氄莆找婚T(mén)高級(jí)語(yǔ)言。實(shí)踐證明，程序設(shè)計(jì)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)水平和升學(xué)能力的有力保障。信息技術(shù)的最新理念是淡化某種語(yǔ)言，不再單純地講解某種語(yǔ)言，語(yǔ)言表示只是程序設(shè)計(jì)的一個(gè)環(huán)節(jié)。（3）算法與程序設(shè)計(jì)模塊：列舉了窮舉搜索、遞歸、回溯、遞推、模擬、分治、貪心、深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索等幾種較為常用的算法，沒(méi)有作過(guò)多的描述，一旦給出具體描述，容易使內(nèi)容加深，會(huì)導(dǎo)致向某一學(xué)科傾斜，本書(shū)這樣編寫(xiě)符合教育部普通高中課程方案的要求。對(duì)于這些必需的方法和思想，關(guān)鍵不在于學(xué)生能不能，而在于教師是否想到、是否有過(guò)關(guān)注，引發(fā)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)方法和思想的思考，重視建立編程思想，強(qiáng)化編程習(xí)慣的培養(yǎng)。（4）歷屆全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽初賽試題及解答：了解全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽初賽題型，以積累考試經(jīng)驗(yàn)。（5）歷屆全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽復(fù)賽試題：看似枯燥，一旦入門(mén)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中無(wú)窮的樂(lè)趣，了解深入后對(duì)其他課程猶如“會(huì)當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”，只要堅(jiān)持下去，踏踏實(shí)實(shí)，努力提升自身水平，就一定可以實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)！數(shù)學(xué)與信息學(xué)競(jìng)賽的關(guān)系，教育部普通高中新課程（數(shù)學(xué)）規(guī)定，必修模塊3“算法初步”是高中信息技術(shù)“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊前開(kāi)設(shè)的課程，可惜這一模塊許多學(xué)校都調(diào)后或不再開(kāi)設(shè)了，這很遺憾。還有數(shù)學(xué)選修模塊3-2“信息安全與密碼”、數(shù)學(xué)選修模塊4-8“統(tǒng)籌法與圖論初步”等都與信息學(xué)競(jìng)賽有著很大的關(guān)系。數(shù)學(xué)是從實(shí)際生活中抽象出來(lái)的理論。信息學(xué)競(jìng)賽是一門(mén)獨(dú)立的科學(xué)，既要重視理論，又要重視實(shí)踐。 本書(shū)主編汪長(zhǎng)喜，副主編于繼江，審校武文芳、孔德剛、王翠香。參加編寫(xiě)的人員還有任帥（復(fù)旦大學(xué)）、張東擎（上海交大）、種敏琪（上海交大）、張洪謀（北京大學(xué)）、杜若飛和安宇杰等。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，得到了清華大學(xué)吳文虎教授、王宏教授和北京大學(xué)李文新教授的精心指導(dǎo)，得到了黑龍江省教育學(xué)院高中信息技術(shù)教研室王幼龍、于洋鵬老師的大力支持，得到了國(guó)際金牌教練朱全民的熱心幫助，得到了清華大學(xué)出版社許存權(quán)老師的鼎力相助，在此表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要包括信息技術(shù)和信息學(xué)基礎(chǔ)模塊、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Pascal模塊、算法與程序設(shè)計(jì)模塊、歷屆全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽復(fù)賽試題及算法分析和程序等內(nèi)容?！　”緯?shū)共有5章。第1章介紹信息技術(shù)和信息學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，第2章介紹Pascal語(yǔ)言知識(shí)，第3章介紹算法與程序設(shè)計(jì)；第4章介紹歷屆全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽初賽試題及解答，第5章介紹歷屆全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽復(fù)賽試題及算法分析和程序。本書(shū)針對(duì)中學(xué)生最關(guān)心的信息學(xué)問(wèn)題，從試題題型、測(cè)試重點(diǎn)、復(fù)習(xí)策略、應(yīng)試技巧和全國(guó)歷屆初（復(fù)）賽試題等各個(gè)方面作了介紹。　　本書(shū)適用于初、高中信息技術(shù)或信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽的教材，也可作為信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽的基礎(chǔ)培訓(xùn)教材。

作者簡(jiǎn)介

汪長(zhǎng)喜，學(xué)術(shù)兼職：中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員、東北三省重點(diǎn)中學(xué)計(jì)算機(jī)統(tǒng)編教材編委、黑龍江省教育學(xué)會(huì)會(huì)員、全國(guó)信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽黑龍江省賽區(qū)復(fù)賽組織委員會(huì)成員、大慶市2007年秋季普通高中新課程實(shí)驗(yàn)教材信息技術(shù)選用委員會(huì)成員。
　　著譯作品：1999年參加?xùn)|北三省重點(diǎn)中學(xué)

書(shū)籍目錄

第1章　基礎(chǔ)模塊　1.1　計(jì)算機(jī)數(shù)的表示　　1.1.1　計(jì)算機(jī)是智能化的電器設(shè)備　　1.1.2　二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則　　1.1.3　十進(jìn)制與二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換　　1.1.4　數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示法　　1.1.5　ASCII編碼　　1.1.6　原碼、反碼與補(bǔ)碼　1.2　計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)　1.3　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)　　1.3.1　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)　　1.3.2　因特網(wǎng)提供的服務(wù)　　　1.3.3　因特網(wǎng)上的信息傳輸　　1.3.4　萬(wàn)維網(wǎng)　　練習(xí)題　第2章　程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言模塊　2.1　初識(shí)Pascal語(yǔ)言　　2.1.1　Pascal語(yǔ)言概述　　　2.1.2　Pascal語(yǔ)言的特點(diǎn)　　2.1.3　Pascal語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)　　2.1.4　字符集　　2.1.5　符號(hào)　　2.1.6　數(shù)據(jù)類(lèi)型的概念　2.2　Pascal語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)　　2.2.1　常量　　2.2.2　常理定義　　2.2.3　變量　　2.2.4　標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型　　2.2.5　Pascal常用的算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)　　2.2.6　字符類(lèi)型　　2.2.7　布爾類(lèi)型　　2.2.8　表達(dá)式　　練習(xí)題　　2.3　順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)　　2.3.1　賦值語(yǔ)句　　2.3.2　讀語(yǔ)句（輸入語(yǔ)句）　　2.3.3　寫(xiě)語(yǔ)句（輸出語(yǔ)句）　　2.3.4　整形類(lèi)型變量輸出　　2.3.5　應(yīng)用例析　　練習(xí)題　　2.4　簡(jiǎn)單的分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)　　2.4.1　Pascal中的邏輯運(yùn)算　　2.4.2　布爾常量和布爾變量　　2.4.3　布爾表達(dá)式　　2.4.4　if語(yǔ)句（條件語(yǔ)句）　　2.4.5　條件語(yǔ)句嵌套　　2.4.6　case語(yǔ)句（分情況語(yǔ)句）　　練習(xí)題　2.5　循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)　　2.5.1　用for語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)（計(jì)數(shù)型循環(huán)）　　2.5.2　用while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)　　2.5.3　用repeat-until語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)　　2.5.4　循環(huán)的嵌套　　練習(xí)題　　2.6　數(shù)組類(lèi)型　　2.6.1　引入數(shù)組的必要性　　2.6.2　一維數(shù)組的定義　　2.6.3　一維數(shù)組類(lèi)型常數(shù)定義　　　2.6.4　一維數(shù)組變量的賦值操作　　2.6.5　多維數(shù)組　　2.6.6　字符數(shù)組與字符串類(lèi)型　　練習(xí)題　　2.7　字符與字符串處理　　2.7.1　字符、字符串類(lèi)型的使用　　2.7.2　字符串的操作　　2.7.3　字符串的函數(shù)和過(guò)程　2.8　枚舉、子界、集合及記錄類(lèi)型　　2.8.1　枚舉類(lèi)型　　2.8.2　Pascalr 的類(lèi)型概念　　2.8.3　枚舉類(lèi)型的定義、運(yùn)算規(guī)則和輸入輸出方法　　……第3章　算法與程序設(shè)計(jì)模塊第4章　歷屆全國(guó)信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽復(fù)賽試題及算法分析和程序

章節(jié)摘錄

第3章  算法與程序設(shè)計(jì)模塊3.1  算法算法是對(duì)特定問(wèn)題求解步驟的一種描述，它是指令的有限序列，其中每一條指令表示一個(gè)或多個(gè)操作。常用的算法：列舉了窮舉搜索、遞歸、回溯、遞推、模擬、分治、貪心、深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索等幾種較為常用的算法，沒(méi)有做過(guò)多的描述，一旦給出具體描述，容易使內(nèi)容加深，產(chǎn)生嚴(yán)重學(xué)科取向的引導(dǎo)，符合教育部普通高中課程方案的特點(diǎn)，對(duì)于這些必需的方法和思想，關(guān)鍵不在于學(xué)生能不能，而在于教師是否想到，是否有過(guò)關(guān)注，引發(fā)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)方法和思想的思考，重視建立編程思想，強(qiáng)化編程習(xí)慣的培養(yǎng)。3.1.1  算法的5個(gè)重要特性1．有窮性：一個(gè)算法必須總是（對(duì)任何合法的輸入值）在執(zhí)行有窮步之后結(jié)束，且每一步都可在有窮時(shí)間內(nèi)完成。2．確定性：算法中每一條指令必須有確切的含義，不會(huì)產(chǎn)生二義性。并且在任何條件下，算法只有唯一的一條執(zhí)行路徑。3．可行性：一個(gè)算法是能行的。即算法中描述的操作是執(zhí)行有限次運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 4．輸入：一個(gè)算法有零個(gè)或多個(gè)輸入。5．輸出：一個(gè)算法有一個(gè)或多個(gè)輸出。3.1.2  算法設(shè)計(jì)的要求通常設(shè)計(jì)一個(gè)“好”的算法，應(yīng)考慮達(dá)到以下目標(biāo)。1．正確性：算法應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足具體問(wèn)題的需求。2．可讀性：算法主要是為了人的閱讀與交流，其次才是機(jī)器執(zhí)行。可讀性好有助于人對(duì)算法的理解。3．健壯性：當(dāng)輸入數(shù)據(jù)非法時(shí)，算法也能適當(dāng)?shù)刈龀龇磻?yīng)或進(jìn)行處理，而不會(huì)產(chǎn)生莫明其妙的輸出結(jié)果。 4．效率與低存儲(chǔ)量需求。效率指的是算法執(zhí)行時(shí)間。對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題如果有多個(gè)算法可以解決，執(zhí)行時(shí)間短的算法效率高。低存儲(chǔ)量需求指算法執(zhí)行過(guò)程中所需要的最大存儲(chǔ)空間。3.1.3  算法分析算法分析的任務(wù)是對(duì)設(shè)計(jì)出的每一個(gè)具體的算法，利用數(shù)學(xué)工具，討論各種復(fù)雜度，以探討某種具體算法適用于哪類(lèi)問(wèn)題，或某類(lèi)問(wèn)題宜采用哪種算法。 算法的復(fù)雜度分時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。時(shí)間復(fù)雜度是在運(yùn)行算法時(shí)所耗費(fèi)的時(shí)間為f(n)（即 n的函數(shù)）?？臻g復(fù)雜度是實(shí)現(xiàn)算法所占用的空間為g(n)（也為n的函數(shù)）。稱(chēng)O(f(n))和O(g(n))為該算法的復(fù)雜度。 3.1.4  程序設(shè)計(jì)1．程序程序是對(duì)所要解決的問(wèn)題的各個(gè)對(duì)象和處理規(guī)則的描述，或者說(shuō)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的描述，因此有人說(shuō)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法＝程序。2．程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)、編制和調(diào)試程序的過(guò)程。程序設(shè)計(jì)是一門(mén)技術(shù)，需要相應(yīng)的理論、技術(shù)、方法和工具來(lái)支持。就程序設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的發(fā)展而言，主要經(jīng)過(guò)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)兩個(gè)階段。除了好的程序設(shè)計(jì)方法和技術(shù)之外，程序設(shè)計(jì)風(fēng)格也很重要。因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)風(fēng)格會(huì)深刻影響軟件的質(zhì)量和可維護(hù)性，良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格可以使程序結(jié)構(gòu)清晰合理，使程序代碼便于維護(hù)。因此，程序設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)保證程序的質(zhì)量很重要。一般來(lái)講，程序設(shè)計(jì)風(fēng)格是指編寫(xiě)程序時(shí)所表現(xiàn)出的特點(diǎn)、習(xí)慣和邏輯思路。程序是由人來(lái)編寫(xiě)的，為了測(cè)試和維護(hù)程序，往往還要閱讀和跟蹤程序，因此程序設(shè)計(jì)的風(fēng)格總體而言應(yīng)該強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單和清晰，必須可以理解。可以認(rèn)為，著名的“清晰第一，效率第二”的論點(diǎn)已成為當(dāng)今主導(dǎo)的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。要形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，主要應(yīng)注重源程序文檔化。（1）符號(hào)名的命名：符號(hào)名的命名應(yīng)具有一定的實(shí)際含義，以便于對(duì)程序的功能進(jìn)行理解。（2）程序注釋?zhuān)赫_的注釋能夠幫助讀者理解程序。3．結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法是程序設(shè)計(jì)的先進(jìn)方法和工具。采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法編寫(xiě)程序，可使程序結(jié)構(gòu)良好、易讀、易理解、易維護(hù)。結(jié)構(gòu)化程序語(yǔ)言?xún)H使用順序、選擇和循環(huán)3種基本控制結(jié)構(gòu)就足以表達(dá)出各種其他形式結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法?？傊?，遵循結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì)原則，按結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的程序具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。其一，程序結(jié)構(gòu)良好、易讀、易理解和易維護(hù)；其二，可以提高編程工作的效率，降低軟件開(kāi)發(fā)成本。

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《信息技術(shù)與信息學(xué)競(jìng)賽》由清華大學(xué)出版社出版。

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