Học sinh được làm quen với nhiều khái niệm, thuật ngữ, cấu trúc dữ liệu qua đó giúp các em hình dung được sự ra đời, cấu trúc, hoạt động cũng như ích lợi của các chương trình hoạt động t
Trang 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
"MỘT SỐ BIỆN PHÁP RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TOÁN
TRUY HỒI BẰNG CẤU TRÚC LẶP TRONG PASCAL"
Trang 2
A ĐẶT VẤN ĐỀ
I Lời mở đầu :
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã làm cho xã hội có nhiều nhận thức
mới về cách tổ chức các hoạt động Nhiều quốc gia trên thế giới ý thức được rất rõ tầm
quan trọng của tin học và có những đầu tư lớn cho lĩnh vực này, đặc biệt trong giáo dục
nhằm nâng cao dân trí về tin học và đào tạo nguồn nhân lực có chất lượng cao
Người Việt Nam có nhiều tố chất thích hợp với ngành khoa học này, vì thế chúng ta hi vọng
có thể sớm hoà nhập với khu vực và trên thế giới về tốc độ phát triển nền công nghệ thông tin
Đảng, Nhà nước ta đã nhận thấy được tầm quan trọng của ngành Tin học và đã đưa môn học
này vào nhà trường phổ thông như những môn khoa học khác bắt đầu từ năm học 2006-2007
Bộ trưởng Bộ GDĐT cũng đã đưa ra chỉ thị số 55/2008/CT- BGTĐT ngày 30/9/2008 về tăng
cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành giáo dục giai đoạn
2008-2011
Ngành Giáo dục và Đào tạo đang nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát
huy tính tích cực chủ động của học sinh Cốt lõi của việc đổi mới phương pháp dạy học ở
trường phổ thông là giúp học sinh hướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen
học tập thụ động, học sinh có thể tự học, tự rèn luyện thông qua một số bài tập, dạng bài
tập cụ thể
II Thực trạng của vấn đề nghiên cứu :
1 Thực trạng :
Tin học là một môn học mới ở các trường phổ thông nên học sinh còn nhiều bỡ ngỡ khi
tiếp cận với môn học này Trong đó nội dung tin học lớp 11 là một nội dung tương đối
khó với đa số học sinh Việc học ngôn ngữ lập trình Turbo Pascal là khởi đầu cho việc
tiếp cận ngôn ngữ lập trình bậc cao Học sinh được làm quen với nhiều khái niệm, thuật
ngữ, cấu trúc dữ liệu qua đó giúp các em hình dung được sự ra đời, cấu trúc, hoạt động
cũng như ích lợi của các chương trình hoạt động trong máy tính, các máy tự động… Và
để làm được việc đó cần có một quá trình nghiên cứu, học tập về ngôn ngữ lập trình lâu
dài
Cấu trúc lặp là cấu trúc thường được sử dụng để lập trình giải các bài toán, trong đó có
các bài toán truy hồi Tuy nhiên một số học sinh khi gặp các bài toán truy hồi các em khó
xác định được công thức truy hồi của bài toán, đồng thời không biết nên dùng cấu trúc
lặp nào để giải bài toán đó Chính vì vậy, học sinh cảm thấy chán nản, không muốn tìm
hiểu và rèn luyện kĩ năng lập trình Mặt khác với một số đối tượng học sinh khá, giỏi, đa
phần các em rất hào hứng với việc học lập trình, cụ thể là ngôn ngữ lập trình Turbo
Trang 3
Pascal Do đó các em muốn tìm hiểu sâu hơn về một số bài toán truy hồi mà có thể áp
dụng cấu trúc lặp để giải Giáo viên nên tích cực khai thác vốn hiểu biết của học sinh để
vận dụng, liên hệ một số ví dụ mở rộng, nâng cao với đối tượng học sinh này
2 Kết quả của thực trạng trên :
Trên cơ sở nhiều năm được phân công dạy khối lớp 11, trường THPT Hậu Lộc 4, tôi đã
lưu lại kết quả học tập và sự tiến bộ của học sinh ở mỗi năm học ở một số lớp để có sự
đối chiếu và rút kinh nghiệm
- Bảng số liệu kết quả đạt được khi sử dụng cấu trúc lặp trong Pascal để giải các bài toán
- Khi thực nghiệm qua các đối tượng học sinh đã nêu trên, đa số các em còn chưa biết cách
sử dụng cấu trúc lặp trong Pascal phù hợp với từng bài toán cụ thể
- Một số không ít học sinh khi giải bài toán có dạng truy hồi chưa phân biệt được
từ cơ sở trên, tôi mạnh dạn đề xuất SKKN “Rèn luyện kĩ năng sử dụng cấu trúc lặp
trong Pascal để giải một số bài toán truy hồi cho học sinh lớp 11”.
B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I Bài toán truy hồi và cấu trúc lặp :
1 Bài toán truy hồi :
Trong khoa học tính toán ngày nay, phép truy hồi là thuật toán cơ bản để giải một số bài
toán Ưu điểm của phương pháp truy hồi là ở chỗ nó dùng một công thức nhất định để
diễn tả những phép tính lặp đi lặp lại bất chấp số lần lặp lại là bao nhiêu Chẳng hạn với
bài toán cấp số cộng là một ví dụ :
Trang 4
sai)
theo công thức truy hồi
Nhiều bài toán truy hồi có thể phải thực hiện rất nhiều lần và các số tính toán có thể rất
lớn, nếu thực hiện việc tính toán mà không sử dụng đến máy tính là vô cùng khó khăn
Một trong những đặc trưng của máy tính là có khả năng thực hiện có hiệu quả các thao
tác lặp trong thời gian rất nhanh
2 Cấu trúc lặp trong Pascal :
Tất cả các ngôn ngữ lập trình đều có câu lệnh để mô tả cấu trúc lặp Trong ngôn ngữ lập trình Pascal ta có thể sử dụng 2 loại câu lệnh mô tả cấu trúc lặp là :
* Loại 1: Lặp với số lần biết trước :
- Dạng lặp tiến :
for <biến đếm>:= <biểu thức 1> to <biểu thức 2> do <câu lệnh>;
- Dạng lặp lùi :
for <biến đếm>:= <biểu thức 1> downto <biểu thức 2> do <câu lệnh>;
* Loại 2: Lặp với số lần chưa biết trước:
- Kiểm tra điều kiện trước:
While <điều kiện> do <câu lệnh>;
- Kiểm tra điều kiện sau:
Repeat
<câu lệnh>;
until <điều kiện>;
II Sử dụng cấu trúc lặp để giải bài toán truy hồi :
1 Sử dụng cấu trúc For … To Do
* Cấu trúc:
Trang 5
for <biến đếm>:= <biểu thức 1> to <biểu thức 2> do <câu lệnh>;
* Trong đó:
- for, to, do là các từ khoá.
- <biến đếm> là một biến có kiểu đếm được (nguyên, kí tự, liệt kê, logic…)
- <biểu thức 1>, <biểu thức 2> là các biểu thức có giá trị cùng kiểu với <biến đếm>
- <câu lệnh> là một câu lệnh, có thể là câu lệnh đơn hoặc câu lệnh phức
* Hoạt động:
Câu lệnh viết sau từ khóa do sẽ được thực hiện tuần tự, với biến đếm lần lượt nhận các
giá trị liên tiếp tăng từ giá trị đầu đến giá trị cuối, nếu giá trị đầu lớn hơn giá trị cuối thì
vòng lặp không được thực hiện
Ví dụ 1: Với a là số nguyên và a > 2, tính tổng:
Phân tích:
Với bài toán trên dễ thấy ta có công thức truy hồi để tính giá trị S như sau:
Với n = 1→100 Việc cộng vào tổng S được lặp lại 100 lần, giá trị n khi tham gia vòng lặp là 1 và sau
mỗi lần lặp n tăng lên 1 cho đến khi n > 100 thì dừng Như vậy số lần lặp là biết trước,
biến n được sử dụng là một biến đếm từ 1 đến 100
Từ đó ta có chương trình:
program vidu1;
var s:real;
n,a : integer;
begin
clrscr;
Trang 6
writeln(' Hay nhap gia tri a (a>2):');
readln(a);
s := 1.0/a;
for n := 1 to 100 do
s := s + 1.0/(a+n);
writeln('Tong s la: ',s:8:4);
readln;
end.
Ví dụ 2: Lập trình tính giai thừa của một số nguyên n (do giới hạn lưu trữ số nguyên cho
n<8)
Phân tích:
Giai thừa của n: n! = 1.2…n (tích các số tự nhiên từ 1 đến n) Không có công thức tổng
quát để tính n! nhưng ta có công thức truy hồi sau:
Như vậy ta có chương trình tính giai thừa như sau:
program Vidu_2;
var n, i, g : integer;
begin
Trang 7
end.
Ví dụ 3: Dãy số Fibônaxi được định nghĩa như sau:
Viết chương trình in ra các số Fibônaxi với từ 1 đến 20
Phân tích:
do đó ta có thể viết f0:= f1+f2 theo công thức truy hồi; sau đó f1 và f2 được thay đổi giá
trị để tính phần tử tiếp theo
Toàn văn chương trình:
program Vidu_3;
var
i, f0, f1, f2 : integer;
begin
begin
readln;
end.
Trang 8
2 Sử dụng cấu trúc for downto do
* Cấu trúc:
for <biến đếm>:= <biểu thức 1> downto <biểu thức 2> do <câu lệnh>;
* Trong đó:
- for, downto, do là các từ khoá.
- <biến đếm> là một biến có kiểu đếm được (nguyên, kí tự, liệt kê, logic…)
- <biểu thức 1>, <biểu thức 2> là các biểu thức có giá trị cùng kiểu với <biến đếm>
- <câu lệnh> là một câu lệnh, có thể là câu lệnh đơn hoặc phức
* Hoạt động:
Câu lệnh viết sau từ khóa do sẽ được thực hiện tuần tự, với biến đếm lần lượt nhận các
giá trị liên tiếp giảm từ giá trị đầu đến giá trị cuối, nếu giá trị đầu nhỏ hơn giá trị cuối thì
vòng lặp không được thực hiện
Hoạt động của cấu trúc for … downto … do cũng tương tự cấu trúc for …to … do,
chỉ khác là biến đếm là đếm ngược Trong đa số trường hợp cả hai có tác dụng như nhau
Ví dụ 4: Lập trình tính tổng sau: (SGK Tin học 11 – Trang 51)
Trang 9
Phân tích:
Với bài toán trên có thể sử dụng cấu trúc lặp với số lần biết trước dạng tiến hay
lùi đều được Nếu sử dụng cấu trúc lặp For …downto … do ta có thể xây dựng công
thức truy hồi để tính giá trị Y như sau:
Với n từ 50 giảm dần về 1 Việc cộng vào tổng Y được lặp lại 50 lần, giá trị n khi tham gia vòng lặp là 50
và sau mỗi lần lặp n giảm đi 1 cho đến khi n =1 thì dừng Như vậy số lần lặp là biết
Ta viết chương trình như sau:
program vidu_4;
var Y: real;
n : integer;
begin
clrscr;
Y := 0;
for n := 50 downto 1 do
Y := Y + n/(n+1);
writeln('Tong Y la: ',Y:10:4);
readln;
end.
Tuy nhiên trong một số trường hợp thì chỉ có thể dùng một cấu trúc, đặc biệt là khi
tính các công thức truy hồi Ta xét một ví dụ dùng for … downto … do thích hợp hơn:
Ví dụ 5:
n dấu căn
Trang 10
Phân tích:
dùng for … down … to là thích hợp nhất Có thể viết đoạn chương trình tính như sau:
s:=0;
Ta có thể viết chương trình như sau:
program Vidu_5;
var
i,n : integer;
s : real;
begin
s:=0;
writeln('Ket qua can tinh: s = ',s:10:5);
end.
Trang 11
3 Sử dụng cấu trúc While … do…
* Cấu trúc:
While <điều kiện> do <câu lệnh>;
* Trong đó:
- While, do là các từ khoá;
- <điều kiện> là một biểu thức logic;
- <câu lệnh> là một câu lệnh Có thể là câu lệnh đơn hoặc câu lệnh phức.
* Cấu trúc hoạt động như sau:
- Bước 1: Tính <biểu thức>;
- Bước 2: Nếu kết quả là đúng (true) thì thực hiện <câu lệnh> và quay lại bước 1, ngược
lại thì chuyển sang câu lệnh tiếp theo trong chương trình
Ví dụ 6: Tính tổng đến khi
Phân tích: Ta nhận thấy:
Quá trình tính là một quá trình lặp cho đến khi điều kiện dừng xảy ra
Toàn bộ chương trình:
program vidu_6;
var
s,r : real;
begin
Trang 12
Begin
s := s + r; n := n + 1; r:= 1/(2*n+1);
end.
Ví dụ 7: Tính tổng đến khi
Phân tích: Phương pháp tính của chúng ta như sau:
Quá trình tính là một quá trình lặp cho đến khi điều kiện dừng xảy ra
Toàn bộ chương trình:
program vidu_7;
var s,r : real;
begin
Begin
s := s + r; n := n + 1; r := sqr(1/n);
Trang 13
end.
Ví dụ 8: Dân số hiện nay ở một quốc gia khoảng 75 triệu người, tỉ lệ tăng tự nhiên là 1.7%.
Hỏi sau bao nhiêu năm nữa thì dân số quốc gia đó đạt xấp xỉ 100 triệu?
Phân tích: đặt S0 là dân số (tính theo đơn vị triệu) thời điểm hiện tại, Sn là dân số sau n
năm tính từ thời điểm hiện tại Ta có:
(dân số năm sau bằng dân số năm trước cộng thêm lượng tăng tự nhiên)
Ta thấy rằng để tính trực tiếp n thì không dễ dàng nhưng chúng ta có thể sử dụng phương
* Toàn văn chương trình:
program Vidu_8;
var
s : real;
Begin
s := 75;
while s<=100 do begin
n := n + 1;
s := s + s*0.017;
end
Trang 14
End.
4 Sử dụng cấu trúc lặp Repeat … Until…
* Cấu trúc:
Repeat
<câu lệnh>;
until <điều kiện>;
* Trong đó:
- Repeat, until là từ khoá;
- <câu lệnh>; là một hay nhiều câu lệnh cách nhau bởi dấu ;
- <điều kiện> là một biểu thức logic
* Cấu trúc hoạt động:
- Bước 1: Thực hiện các câu lệnh giữa hai từ khoá Repeat … until
- Bước 2: Tính giá trị <biểu thức> nếu kết quả là đúng (true) thì chuyển sang câu lệnh
tiếp theo, ngược lại thì quay lại bước 1
Ví dụ 9: Cho số thực a Tìm số nguyên dương n nhỏ nhất thỏa mãn
Phân tích:
Quá trình tính là một quá trình lặp cho đến khi điều kiện dừng xảy ra
* Toàn bộ chương trình:
Program vidu_9;
Uses crt;
Var a, S : real;
Trang 15
n: longint;
Begin
Clrscr;
Write(‘Nhap gia tri cua a:’); Readln(a);
Repeat
S:= S+ 1/n;
n:= n+1;
Until S>a;
Writeln(‘ So nguyen n la:’, n );
Readln;
End.
Ví dụ 10: Turbo Pascal đã có hàm exp để tính ex, tuy nhiên ex có thể tính theo công thức
khai triển chuỗi sau:
Phân tích:
với n>=1
Trang 16
Quá trình tính là một quá trình lặp cho đến khi điều kiện dừng xảy ra
* Ta có thể viết chương trình như sau:
program vidu_10;
var s, r : real;
begin
Repeat
r :=r * x/n; s := s + r; n := n + 1;
until r<=2*(1E-6)
end.
5 Bài tập tham khảo
Bài tập 1: 1: Tính tổng với số n là số nguyên
nhập từ bàn phím
Bài tập 2: Tính các giá trị biểu thức sau với số n tự nhiên nhập từ bàn phím:
Bài tập 3: Viết chương trình nhập số thực x, tính các giá trị sau với độ chính xác của số
Bài tập 4: Một người gửi tiết kiệm không kì hạn với số tiền là A đồng với lãi suất 0.3%
mỗi tháng Hỏi sau bao nhiêu tháng, người đó rút hết tiền thì sẽ nhận được số tiền ít nhất
Trang 17
là B đồng? Biết rằng việc gửi tiết kiệm không kì hạn thì lãi suất không được cộng vào
vốn
III Kết quả và kiến nghị đề xuất :
1 Kết quả nghiên cứu :
Trong năm học 2012-2013 tôi đã ứng dụng đề tài nghiên cứu của mình đối với một số
lớp khối 11 ở trường THPT Hậu Lộc 4 và đã tổng hợp số liệu về kết quả đạt được của
học sinh về kĩ năng sử dụng cấu trúc lặp khi giải các bài toán truy hồi như sau:
Như vậy, việc rèn luyện cho học sinh kĩ năng sử dụng cấu trúc lặp vào dạng bài toán thường gặp là bài toán truy hồi giúp học sinh có tiến bộ rõ rệt khi viết các chương
trình có sử dụng cấu trúc lặp Đồng thời nâng cao việc yêu thích học tin học đối với một
bộ phận học sinh, trong đó có một số em có khả năng tìm hiểu sâu hơn về các dạng bài
toán lập trình
2 Kiến nghị, đề xuất :
Sau khi thực hiện đề tài này tôi xin mạnh dạn đưa ra một số đề xuất như sau :
- Để học sinh thực sự hiểu rõ các loại cấu trúc lặp trong lập trình mà cụ thể đối với học
sinh lớp 11 là ngôn ngữ lập trình Pascal thì cần tăng cường hơn nữa lượng thời gian trong
phân phối chương trình để học sinh rèn luyện các dạng bài tập về cấu trúc lặp, giúp học
sinh nắm chắc cú pháp, cách sử dụng cấu trúc này
- Giáo viên cần đưa ra các bài tập để phù hợp với từng đối tượng học sinh, với mỗi
loại cấu trúc lặp nên đưa ra bài có tính đặc trưng để học sinh ghi nhớ được cách sử dụng
và cú pháp của cấu trúc lặp
- Với đối tượng học sinh khá giỏi thì có thể khai thác sâu hơn một số bài toán khó của
dạng bài toán truy hồi mà có thể áp dụng cấu trúc lặp để giải (chẳng hạn bài toán Tháp
Hà Nội )
C KẾT LUẬN:
Trang 18
Đối với đa số học sinh, việc học lập trình là tương đối khó đối với các em, đòi hỏi các em
phải có kiến thức nhất định về mặt toán học, đồng thời phải biết vận dụng phù hợp với
từng cấu trúc cụ thể của ngôn ngữ lập trình mới có thể lập trình giải quyết bài toán đó
Tuy nhiên, nếu như được rèn luyện kĩ năng, áp dụng từng cấu trúc cụ thể vào từng dạng
bài toán, học sinh sẽ ghi nhớ, sử dụng thành thạo cấu trúc, từ đó các em thấy hứng thú với
việc học lập trình để giải các bài toán
Với đối tượng học sinh khá giỏi thì việc khai thác cách để giải các bài toán truy hồi bằng
cấu trúc lặp sẽ giúp học sinh hứng thú học lập trình và tìm hiểu sâu hơn các dạng bài toán
khác Giáo viên nên khuyến khích học sinh để các em học tập và nghiên cứu
Trên đây là một số kinh nghiệm của tôi qua nhiều năm liền dạy ở khối lớp 11, trường
THPT Hậu Lộc 4, cũng như tham khảo qua nhiều nguồn thông tin, tư liệu khác nhau, rất
mong được sự đóng góp của các đồng nghiệp nhằm giúp đề tài của tôi được hoàn thiện
thêm
