资源简介

(共40张PPT)
单元1 活动1
二分查找
（湘教版）五年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
了解信息技术服务生活、便民利民的作用，树立善用信息技术、提升办事效率的意识。
掌握基础算法知识，尝试用算法思路思考数字化问题，提升自主探究能力。
理解拆分、比对、缩范围的算法逻辑，学会用分步、简化的思路分析和解决问题。
感知查找类信息问题，发现二分查找在生活、工作中的信息应用，懂得借助方法高效处理信息。
03
单元引入
经典算法有很多种，每种算法都有其特点和适用场景。在实际应用中，根据具体问题和需求选择合适的算法很重要。
本单元我们将学习一些经典算法，如搜索算法中的二分查找、排序算法中的冒泡排序以及有趣的斐波纳奇数列。领悟这些算法的思想，了解算法在各个领域的应用，同时学会用算法解决简单问题，体验用程序创造出斐波纳奇数列。
03
单元引入
你将学习：
二分查找、冒泡排序、斐波纳奇数列的算法思想
用二分查找、冒泡排序、斐波纳奇数列解决简单问题
二分查找、冒泡排序、斐波纳奇数列在生活中的应用
03
单元引入
你知道吗？
经典算法种类繁多，除二分查找、冒泡排序外，还有递归算法、逆推算法、分治算法、贪心算法等，这些算法不仅可以提高计算效率，解决实际问题，还能促进科学研究和技术创新，在各个领域都有广泛应用。
03
单元引入
学习热身：
假设有"个圆盘和3根柱子，初始时所有圆盘按照由大到小的顺序从下到上叠放在一根柱子上。如何借助柱子，每次仅移动一个圆盘，最终将所有圆盘移动到另一根柱子上，且在移动过程中，任何时候都不能将大的圆盘放在小的圆盘之上呢 这就是非常有趣的汉诺塔问题。你知道能用哪种算法解决吗
03
新知引入
本课中你将学习：
什么是二分查找算法
二分查找算法有哪些应用
03
新知引入
育英学校最近举办了诗词大赛，经过激烈角逐，已经产生决赛学生名单。学校将入围学生姓名按首字母进行排列，并在公告栏张贴了名单。同学们都非常兴奋，想知道自己是否入围。可是，入围学生数量众多，我们如何才能在名单中快速找到自己的名字呢
03
新知引入
03
新知讲解
我们生活在信息时代，身边存在着大量的信息，也会经常遇到从大量信息中快速找到所需信息的问题。盲目查找会浪费大量时间与精力，那么有没有快捷方便的信息查找方式呢
一、二分查找
03
新知讲解
有一排巧克力，里面只有一块加了大量果仁，已知果仁比巧克力重那么查找这块果仁巧克力的方法有哪些
一、二分查找
03
新知讲解
有两名同学给出了答案:
一、二分查找
可以从中间掰开，称一称两边的重量。然后从重的一边再继续掰开称重。
可以从最左边开始，一块一块掰开找，总能够找到!
03
新知讲解
这两种方法都是常见的查找方法，能够在大量的信息中准确找到所需信息，但是，两者在查找速度上有很大不同。假设，果仁巧克力在整排巧克力的最右边，按照逐一查找的方式，我们就需要一直找到最后一个。反之，按照一半一半称重的方式，我们就可以快速缩小范围，减少查找时间。这种查找方式就是最初的分半查找。
一、二分查找
03
新知讲解
最初，分半查找常用于查找大量相似物品中有非常明显不同的物品，通过一半一半对物品特征的比较，来确定目标物品的范围。随着时间的推移，我们需要查找的内容从简单的物品发展到了虚拟数据、信息，分半查找这一查找方式也随之演化为二分查找法。
一、二分查找
03
新知讲解
在学校诗词大赛的决赛名单中，要快速找到自己的名字，可以使用二分查找法。
已知名单按照学生姓名首字母排列，使用二分查找法，我们将名单从正中间分为两部分，将“我”的姓名首字母和中间位置的姓名首字母进行比较，从而确定“我”的名字在名单上半部分还是下半部分。
一、二分查找
03
新知讲解
在学校诗词大赛的决赛名单中，要快速找到自己的名字，可以使用二分查找法。
已知名单按照学生姓名首字母排列，使用二分查找法，我们将名单从正中间分为两部分，将“我”的姓名首字母和中间位置的姓名首字母进行比较，从而确定“我”的名字在名单上半部分还是下半部分。
一、二分查找
03
新知讲解
一、二分查找
二分查找遵循一分为二的思路，先把名单对半拆分，对比目标与中间位置信息，据此缩小查找范围。反复拆分、比对、缩小区间，逐步锁定目标位置，最后核查该位置是否存在目标内容。该算法每次都能将查找范围减半，高效完成检索。
03
新知讲解
二、二分查找算法的描述
二分查找法是一种非常经典的搜索算法。现以从1~100的范围内找到39为例，进一步描述该算法:
①找到搜索区域内的中间元素，搜索区域内中间元素是(1+100)÷2=50.5，取其左侧数 50。
②根据 39<50，可以判定 39 位于50左侧，更新搜索区域为1~49。搜索区域内中间元素是(1+49) ÷2=25，25不是目标元素，继续比较。
03
新知讲解
二、二分查找算法的描述
③根据39>25，可以判定39位于25的右侧，更新搜索区域为26~49。搜索区域内中间元素是(26+49) ÷2=37.5，取其左侧数37，37不是目标元素，继续比较。
03
新知讲解
二、二分查找算法的描述
④根据39>37，判定39位于37的右侧，更新搜索区域为38~49搜索区域内中间元素是(38+49) ÷2=43.5，取其左侧数43，继续查找。
⑤根据 39<43，判定 39 位于43 的左侧，更新搜索区域为38~42。搜索区域内中间元素是(38+42)-2=40，继续查找。
03
新知讲解
二、二分查找算法的描述
⑥根据39<40，判定 39位于40的左侧，更新搜索区域为 38~39。搜索区域内中间元素是(38+39) ÷2=38.5，取其左侧数38，继续查找。
⑦根据 39 >38，判定 39 位于 38 的右侧，更新搜索区域为 39~39。搜索区域内中间元素是(39+39) ÷2=39，找到目标元素。
03
新知讲解
二分查找算法可以帮助我们在大量有序的数据信息中，快速找到所需信息，该算法被应用于我们生活中的很多领域。比如，学校的体测数据储存系统可以根据学生姓名或体测数据分别排序，当我们需要查询某一学生的成绩或某一成绩都对应哪些学生时，系统就会使用二分查找算法进行查询。
三、二分查找算法的应用
03
新知讲解
再比如，有一种常见的游戏叫作“猜数字游戏”，它的规则是:一个人确定一个范围内的目标数字，让其余人猜。每当有人猜一个数字后，确定目标数字的人会告诉大家这次的数是大还是小了。一直重复这个过程直到目标数字被猜出来为止。在猜数字的过程中，我们如何比别人更快地猜到这个数字呢 使用二分查找算法能极大地缩短猜中目标数字的时间。
三、二分查找算法的应用
03
新知讲解
假设目标范围是1~50，目标值是17:
①1~50范围的中间值是25和26，首先猜数 25，告知大了，下次猜数范围缩小为1~24;
②1~24范围的中间值是12和13，猜数12，告知小了，下次猜数范围缩小为13~24;
③13~24 范围的中间值是18和19，猜数18，告知大了，下次猜数范围缩小为 13~17:
④13~17范围的中间值是15，猜数15，告知小了，下次猜数范围缩小为16~17。至此，游戏基本结束。
三、二分查找算法的应用
03
新知讲解
按照二分查找算法，范围是1~50的猜数游戏我们最多只需猜5次就肯定能找到目标数字，极大地提升了我们成为游戏胜利者的机会。
三、二分查找算法的应用
03
新知讲解
当我们的小区停电时，需要电力工人找到电线的故障位置，然后进行维修。在寻找故障位置的过程中，电力工人通常会运用到二分查找法。
假设某段线路一共有200根电线杆，请你描述一下电力工人使用二分查找法排查电线故障点的具体步骤，并分析这种排查方法的优势是什么。
探索
03
新知讲解
排查步骤：线路共 200 根电线杆，先检查第 100 根处线路，判断故障在左半段（1-100）或右半段（101-200）；再在故障区间取中点检测，持续将排查范围减半。不断重复中点检测、缩小区间的操作，直至定位到故障电线杆。
优势：相比逐根依次排查，二分查找大幅减少检测次数，快速锁定故障点，节省人力与时间，提升线路抢修效率，尤其适合长距离线路故障排查。
探索
03
新知讲解
除了二分查找算法外，在计算机科学领域，还有各种各样的搜索算法，它们各有所长，在不同的领域发挥着自己的作用。
目前最常见的搜索算法有:
顺序查找算法:从搜索范围内的第一个数据开始，逐一查找，它对查找数据没有任何要求，但搜索速度相对较慢。
阅读
03
新知讲解
树形查找算法:这种算法会构建一个像“大树”一样的结构，类似家族的族谱，从一个结点延伸出很多结点，如下图所示。实现树形查找需要预先构建树结构，并按特征对原始数据分类。查找时，先确定大类，再逐步细化以找到具体数据。图书馆和档案室通常采用此方法，通过分类整理书籍和信息，便于按类别逐步查找。
阅读
04
课堂练习
1、使用二分查找时，数据需要满足的条件是（ ）
A.有序排列 B.杂乱无章 C.数量极少
2、一段线路有 80 根电线杆，第一次排查中点是第几根（ ）
A.40 B.20 C.60
3、下列不属于二分查找应用的是（ ）
A.查字典 B.逐个数豆子 C.电路故障排查
A
A
B
04
课堂练习
完成判断
1、杂乱的数字也可以直接使用二分查找。（ ）
2、二分查找比逐个查找效率更高。（ ）
3、查找过程中只需比对一次中间位置就能找到目标。（ ）
4、电力工人排查线路故障会用到二分查找。（ ）
5、二分查找是一种高效的查找算法。（ ）

X

X

05
拓展延伸
1、你能画出前面“猜数字游戏”的流程图吗 请尝试利用图形化编程软件编写一个小程序。
05
拓展延伸
2、学习二分查找对青少年有什么好处？
锻炼逻辑推理能力，学会拆分问题、分步思考，养成严谨思维习惯。
掌握高效解决问题的思路，优化做事方法，提升处理事务的效率。
了解基础算法知识，接轨信息技术内容，拓宽科技知识面。
培养耐心与专注力，在反复推演过程中提升分析判断能力。
05
拓展延伸
3、青少年如何更好的学习二分查找？
首先结合生活实例理解原理，比如查字典、找物品，把抽象算法变具象。其次动手模拟演练，用名单、数字反复实操拆分、比对、缩范围的流程，吃透步骤。接着完成简单习题巩固知识，梳理易错点。还可以和同学互相出题、模拟查找，交流思路。最后主动观察生活里的二分查找应用，加深理解，循序渐进掌握算法逻辑，不急于学习复杂拓展内容。
06
课堂总结
《二分查找》本节课我们认识了二分查找算法，它核心是一分为二，不断取中间位置比对目标，逐步缩小查找范围，快速定位目标。我们还了解到该算法在查资料、线路检修、数据检索等场景广泛应用。二分查找是简单实用的基础算法，能帮我们高效解决查找类问题。希望大家课后牢记算法原理，多结合生活实例练习，学会用算法思维思考问题，主动发现身边的信息技术应用。
07
板书设计
二分查找
一、二分查找
二、二分查找算法的描述
三、二分查找算法的应用
08
课后作业
举例说出 5个生活中运用二分查找的场景。
课后作业
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