信息技術與信息學競賽

前言

怎么讓學生在最短時間內(nèi)獲獎或保送，并能正常參加高考，這是全國示范性高中面臨的一個重要課題。湖南、廣東和上海等省市信息學競賽發(fā)達地區(qū)一般需要3～5年時間，以往的經(jīng)驗是從初中抓起，這樣初高中一條龍的學校容易獲獎，對于比較規(guī)范（初、高中分開）的地區(qū)來說就要在選苗和試題上下功夫。怎樣選苗？學生的天賦、氣質(zhì)、性格以及環(huán)境不同，其特長也不同。這時，老師的最大責任就是去發(fā)現(xiàn)學生的強項，并強化其強項。世人沒有萬事通。人活一生，時光有限，尤其是在社會分工趨于細密的今天，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。信息學競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間，能否成功關鍵在此。人人都在經(jīng)營著自己的人生。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。就特長而言，學生自身的潛力是巨大的，只是常常沒有找到開啟這種潛能的鑰匙。只要方法得當，每個學生都可能成為英才。優(yōu)秀始于你的強項。我們的目標是：競賽、高考兩條路，全面發(fā)展?，F(xiàn)在，就把我校的學生在最短時間（兩年內(nèi)）獲獎并保送名牌大學的經(jīng)驗總結(jié)一下，希望對大家有所幫助。王天居同學是中考結(jié)束后開始學習信息學的，經(jīng)過三個多月的學習，高一參加全國信息學奧林匹克聯(lián)賽提高組復賽是零分，是繼續(xù)學習還是放棄？學生有興趣，老師也認為有潛力，繼續(xù)學習！功夫不負有心人，經(jīng)過一年多的學習，王天居同學終于獲全國信息學競賽銅牌并被保送到清華大學，還正常參加了高考并達到了當年黑龍江省清華大學錄取分數(shù)線。張洪謀同學經(jīng)過一年零三個月的學習獲全國信息學奧林匹克聯(lián)賽提高組二等獎，與一等獎獲得者只差10分，我問他“后悔嗎”？他說：“我一點都不后悔，因為我學到了很多其他學生學不到的東西，就是全面發(fā)展和謀略?！笨吹綄W生這么陽光，老師就鼓勵他參加自主招生，最終他被北京大學錄取。信息學競賽要有良好的學習氛圍，許多問題的解決不是一個人閉門造車的結(jié)果，而是集體討論和交流的結(jié)果。一個人遇到了難題，其他人予以支持和幫助，這樣的學習氛圍，不僅提高了學習興趣，開發(fā)了智力，也培養(yǎng)了學生持之以恒的學習精神。實踐證明，信息學競賽不僅不是高考的障礙，而且是提高學生學習水平和升學能力的有力保障。教材建設非常重要，必須開發(fā)出一整套具有自己特色和優(yōu)勢、高質(zhì)量、適合學生的教材。教材要與人們的生活密切相關，要有人文韻律、理科含義、技術特性、科學道理，以及一定的學術價值和較強的教學價值，同時，教材的作用是提供豐富的通俗材料，營造自主學習的情境，促進學習方式的改變，易讀易懂，讓學生慢慢地學會學習。信息技術與信息學競賽有著許多相同之處，為了搭建一個平臺，特編著此書。本書的特色和價值如下：（1）針對性：本書針對中學生最關心的問題，從試題題型、測試重點、復習策略、應試技巧和模擬實例等各個方面作了介紹。（2）實踐性：本書作者有二十多年從事信息學競賽的輔導經(jīng)驗，有的學生已經(jīng)被保送到清華、北大等名牌大學。本書的內(nèi)容緊密聯(lián)系實際，非常典型，有代表性，學習時有逼真、實戰(zhàn)的感覺。（3）系統(tǒng)性：本書針對考試的特點，從筆試到上機，從試題分析到考場經(jīng)驗等各個方面進行了系統(tǒng)的介紹。（4）實用性：本書充分考慮到中學生中考和高考時間緊的特點，在內(nèi)容選擇上突出了重點、要點，在編排形式上有例題、解析、提示、問題分析、算法分析、答案和小結(jié)等，都是經(jīng)過二十多年的實踐經(jīng)驗，特別精心編制的，有利于中學生高效備考。本書包含以下5個部分內(nèi)容：（1）基礎模塊：必修模塊，學習此模塊的內(nèi)容對掌握信息技術的知識大有裨益。（2）程序設計語言模塊：信息學奧林匹克競賽的基本功是程序設計，要想?yún)①愂紫缺仨氄莆找婚T高級語言。實踐證明，程序設計是提高學生學習水平和升學能力的有力保障。信息技術的最新理念是淡化某種語言，不再單純地講解某種語言，語言表示只是程序設計的一個環(huán)節(jié)。（3）算法與程序設計模塊：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，沒有作過多的描述，一旦給出具體描述，容易使內(nèi)容加深，會導致向某一學科傾斜，本書這樣編寫符合教育部普通高中課程方案的要求。對于這些必需的方法和思想，關鍵不在于學生能不能，而在于教師是否想到、是否有過關注，引發(fā)學生對系統(tǒng)方法和思想的思考，重視建立編程思想，強化編程習慣的培養(yǎng)。（4）歷屆全國信息學奧林匹克聯(lián)賽初賽試題及解答：了解全國信息學奧林匹克聯(lián)賽初賽題型，以積累考試經(jīng)驗。（5）歷屆全國信息學奧林匹克聯(lián)賽復賽試題：看似枯燥，一旦入門，就會發(fā)現(xiàn)其中無窮的樂趣，了解深入后對其他課程猶如“會當凌絕頂，一覽眾山小”，只要堅持下去，踏踏實實，努力提升自身水平，就一定可以實現(xiàn)自己的目標！數(shù)學與信息學競賽的關系，教育部普通高中新課程（數(shù)學）規(guī)定，必修模塊3“算法初步”是高中信息技術“算法與程序設計”模塊前開設的課程，可惜這一模塊許多學校都調(diào)后或不再開設了，這很遺憾。還有數(shù)學選修模塊3-2“信息安全與密碼”、數(shù)學選修模塊4-8“統(tǒng)籌法與圖論初步”等都與信息學競賽有著很大的關系。數(shù)學是從實際生活中抽象出來的理論。信息學競賽是一門獨立的科學，既要重視理論，又要重視實踐。 本書主編汪長喜，副主編于繼江，審校武文芳、孔德剛、王翠香。參加編寫的人員還有任帥（復旦大學）、張東擎（上海交大）、種敏琪（上海交大）、張洪謀（北京大學）、杜若飛和安宇杰等。本書在編寫過程中，得到了清華大學吳文虎教授、王宏教授和北京大學李文新教授的精心指導，得到了黑龍江省教育學院高中信息技術教研室王幼龍、于洋鵬老師的大力支持，得到了國際金牌教練朱全民的熱心幫助，得到了清華大學出版社許存權老師的鼎力相助，在此表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

本書主要包括信息技術和信息學基礎模塊、程序設計語言Pascal模塊、算法與程序設計模塊、歷屆全國信息學奧林匹克聯(lián)賽復賽試題及算法分析和程序等內(nèi)容。　　本書共有5章。第1章介紹信息技術和信息學基礎知識，第2章介紹Pascal語言知識，第3章介紹算法與程序設計；第4章介紹歷屆全國信息學奧林匹克聯(lián)賽初賽試題及解答，第5章介紹歷屆全國信息學奧林匹克聯(lián)賽復賽試題及算法分析和程序。本書針對中學生最關心的信息學問題，從試題題型、測試重點、復習策略、應試技巧和全國歷屆初（復）賽試題等各個方面作了介紹?！　”緯m用于初、高中信息技術或信息學奧林匹克聯(lián)賽的教材，也可作為信息學奧林匹克聯(lián)賽的基礎培訓教材。

作者簡介

汪長喜，學術兼職：中國計算機學會會員、東北三省重點中學計算機統(tǒng)編教材編委、黑龍江省教育學會會員、全國信息學奧林匹克競賽黑龍江省賽區(qū)復賽組織委員會成員、大慶市2007年秋季普通高中新課程實驗教材信息技術選用委員會成員。
　　著譯作品：1999年參加東北三省重點中學

書籍目錄

第1章　基礎模塊　1.1　計算機數(shù)的表示　　1.1.1　計算機是智能化的電器設備　　1.1.2　二進制數(shù)的運算法則　　1.1.3　十進制與二進制、八進制、十六進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換　　1.1.4　數(shù)的定點和浮點表示法　　1.1.5　ASCII編碼　　1.1.6　原碼、反碼與補碼　1.2　計算機的發(fā)展趨勢　1.3　網(wǎng)絡基礎　　1.3.1　計算機網(wǎng)絡　　1.3.2　因特網(wǎng)提供的服務　　　1.3.3　因特網(wǎng)上的信息傳輸　　1.3.4　萬維網(wǎng)　　練習題　第2章　程序設計語言模塊　2.1　初識Pascal語言　　2.1.1　Pascal語言概述　　　2.1.2　Pascal語言的特點　　2.1.3　Pascal語言程序的基本結(jié)構(gòu)　　2.1.4　字符集　　2.1.5　符號　　2.1.6　數(shù)據(jù)類型的概念　2.2　Pascal語言的基礎知識　　2.2.1　常量　　2.2.2　常理定義　　2.2.3　變量　　2.2.4　標準數(shù)據(jù)類型　　2.2.5　Pascal常用的算術標準函數(shù)　　2.2.6　字符類型　　2.2.7　布爾類型　　2.2.8　表達式　　練習題　　2.3　順序結(jié)構(gòu)程序設計　　2.3.1　賦值語句　　2.3.2　讀語句（輸入語句）　　2.3.3　寫語句（輸出語句）　　2.3.4　整形類型變量輸出　　2.3.5　應用例析　　練習題　　2.4　簡單的分支結(jié)構(gòu)程序設計　　2.4.1　Pascal中的邏輯運算　　2.4.2　布爾常量和布爾變量　　2.4.3　布爾表達式　　2.4.4　if語句（條件語句）　　2.4.5　條件語句嵌套　　2.4.6　case語句（分情況語句）　　練習題　2.5　循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設計　　2.5.1　用for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)（計數(shù)型循環(huán)）　　2.5.2　用while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)　　2.5.3　用repeat-until語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)　　2.5.4　循環(huán)的嵌套　　練習題　　2.6　數(shù)組類型　　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)組與字符串類型　　練習題　　2.7　字符與字符串處理　　2.7.1　字符、字符串類型的使用　　2.7.2　字符串的操作　　2.7.3　字符串的函數(shù)和過程　2.8　枚舉、子界、集合及記錄類型　　2.8.1　枚舉類型　　2.8.2　Pascalr 的類型概念　　2.8.3　枚舉類型的定義、運算規(guī)則和輸入輸出方法　　……第3章　算法與程序設計模塊第4章　歷屆全國信息學奧林匹克聯(lián)賽復賽試題及算法分析和程序

章節(jié)摘錄

第3章  算法與程序設計模塊3.1  算法算法是對特定問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或多個操作。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，沒有做過多的描述，一旦給出具體描述，容易使內(nèi)容加深，產(chǎn)生嚴重學科取向的引導，符合教育部普通高中課程方案的特點，對于這些必需的方法和思想，關鍵不在于學生能不能，而在于教師是否想到，是否有過關注，引發(fā)學生對系統(tǒng)方法和思想的思考，重視建立編程思想，強化編程習慣的培養(yǎng)。3.1.1  算法的5個重要特性1．有窮性：一個算法必須總是（對任何合法的輸入值）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：一個算法是能行的。即算法中描述的操作是執(zhí)行有限次運算來實現(xiàn)的。 4．輸入：一個算法有零個或多個輸入。5．輸出：一個算法有一個或多個輸出。3.1.2  算法設計的要求通常設計一個“好”的算法，應考慮達到以下目標。1．正確性：算法應當滿足具體問題的需求。2．可讀性：算法主要是為了人的閱讀與交流，其次才是機器執(zhí)行?？勺x性好有助于人對算法的理解。3．健壯性：當輸入數(shù)據(jù)非法時，算法也能適當?shù)刈龀龇磻蜻M行處理，而不會產(chǎn)生莫明其妙的輸出結(jié)果。 4．效率與低存儲量需求。效率指的是算法執(zhí)行時間。對于同一個問題如果有多個算法可以解決，執(zhí)行時間短的算法效率高。低存儲量需求指算法執(zhí)行過程中所需要的最大存儲空間。3.1.3  算法分析算法分析的任務是對設計出的每一個具體的算法，利用數(shù)學工具，討論各種復雜度，以探討某種具體算法適用于哪類問題，或某類問題宜采用哪種算法。 算法的復雜度分時間復雜度和空間復雜度。時間復雜度是在運行算法時所耗費的時間為f(n)（即 n的函數(shù)）。空間復雜度是實現(xiàn)算法所占用的空間為g(n)（也為n的函數(shù)）。稱O(f(n))和O(g(n))為該算法的復雜度。 3.1.4  程序設計1．程序程序是對所要解決的問題的各個對象和處理規(guī)則的描述，或者說是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的描述，因此有人說，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法＝程序。2．程序設計程序設計就是設計、編制和調(diào)試程序的過程。程序設計是一門技術，需要相應的理論、技術、方法和工具來支持。就程序設計方法和技術的發(fā)展而言，主要經(jīng)過了結(jié)構(gòu)化程序設計和面向?qū)ο蟮某绦蛟O計兩個階段。除了好的程序設計方法和技術之外，程序設計風格也很重要。因為程序設計風格會深刻影響軟件的質(zhì)量和可維護性，良好的程序設計風格可以使程序結(jié)構(gòu)清晰合理，使程序代碼便于維護。因此，程序設計風格對保證程序的質(zhì)量很重要。一般來講，程序設計風格是指編寫程序時所表現(xiàn)出的特點、習慣和邏輯思路。程序是由人來編寫的，為了測試和維護程序，往往還要閱讀和跟蹤程序，因此程序設計的風格總體而言應該強調(diào)簡單和清晰，必須可以理解?？梢哉J為，著名的“清晰第一，效率第二”的論點已成為當今主導的程序設計風格。要形成良好的程序設計風格，主要應注重源程序文檔化。（1）符號名的命名：符號名的命名應具有一定的實際含義，以便于對程序的功能進行理解。（2）程序注釋：正確的注釋能夠幫助讀者理解程序。3．結(jié)構(gòu)化程序設計結(jié)構(gòu)化程序設計方法是程序設計的先進方法和工具。采用結(jié)構(gòu)化程序設計方法編寫程序，可使程序結(jié)構(gòu)良好、易讀、易理解、易維護。結(jié)構(gòu)化程序語言僅使用順序、選擇和循環(huán)3種基本控制結(jié)構(gòu)就足以表達出各種其他形式結(jié)構(gòu)的程序設計方法?？傊?，遵循結(jié)構(gòu)化程序的設計原則，按結(jié)構(gòu)化程序設計方法設計出的程序具有明顯的優(yōu)點。其一，程序結(jié)構(gòu)良好、易讀、易理解和易維護；其二，可以提高編程工作的效率，降低軟件開發(fā)成本。

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《信息技術與信息學競賽》由清華大學出版社出版。

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