算法初步篇1
关键词:新课程;计算科学;典型实例;生活;高考
一、教材内容及呈现方式
人教版《算法初步》(数学必修3第一章)这一章的编写遵循了本套教材编写的总体目标,即努力体现时代性、可读性、选择性,本章以“章头语”开始,内容分为3节(1.1-1.3)后附有“阅读与思考”以及“复习参考题”。下面就各节的内容介绍如下:
1.算法与程序框***
本章通过以解二元一次方程组为例说明在数学问题有一定的方法和步骤,由此归纳总结出算法的含义和三个特征,随后举例说明如何用自然语言描述算法,并指出对同一问题可以有多种算法。在本节的第2小节先指出自然语言描述的缺陷,同时指出学习流程***的必要性,给出流程***中使用的记号,流程***符号的介绍***清楚、简明。
本节中正文、例题、习题、旁批紧扣课标规定的内容,力争表述简明、严谨,并通过多个例题,让学生体会流程***的画法和技巧,例题由浅入深,分别采用了顺序结构、条件结构和循环结构及其组合,目的是让学生体会算法的思想,学会分析算法采用的结构。
2.基本算法语句
要让计算机来帮我们做事,必须选择一种计算机语言编写程序。课本在此选择了简单的程序设计语言BASIC,且只讲它的基本用法。
在1.2.1中介绍了三种语句输入语句、输出语句和赋值语句,在1.2.2和1.2.3中分别讲了条件语句和循环语句,在此过程中穿插了多个例题帮助学生理解、模仿,力***使学生通过本节学习能用BASIC语言正确书写程序,在高中数学教学中引入算法内容的主要目的是让学生体会算法的思想,提高逻辑思维能力。
3.算法案例
本节介绍了初等数学中几个典型问题的算法,学生第一次接触到这几个案例,这样学生学起来既会很有兴趣,又感到有一定的困难,所以,我们只让学生会就行,并不需要深入去掌握本节的内容。
综观本节的教学内容,主要依据数学发展的规律和学生认知的规律,从具体到抽象,从特殊到一般,从感性到理性,启发学生自主探索。
二、学好算法初步的一点建议
1.在教学过程中建议老师多举一些例题,例题力求简单易懂,使学生从例题的学习中体会算法的精髓。其实教材中已有许多算法的例题。但受篇幅所限,例题数量有限,为帮助学生理解,老师可针对具体算法补充例题,尤其注意补充中学数学中的例题;也可将教材中例题的要求针对学生的具体情况加以修改。例如,累加求和问题可将加数是固定的几个改为由n个组成,这样的变化使学生学得更活,更能体会算法的好处。
2.引导学生通过分析和思考来学习算法,培养学生勤于动脑、勇于探索的精神。同时建议老师在讲解例题时引导学生从分析入手;例题中提出的问题有哪些?需要采用什么样的算法来解决?流程***或程序中应采取什么样的结构?程序中应该设置一些什么样的变量?应该有什么样的输入、输出?只有将问题分析得透彻清楚,才能加深学生对算法的理解。
3.建议老师在教学过程中,要根据不同的学生采取不同的方式教学,同时对他们也提出不同的要求,对一般的学生应要求掌握教材的内容,完成课内外的一些练习、习题,就可以了。而对于学有余力的学生或对算法和编程有浓厚兴趣的同学,老师可以找一些综合性强、难度较高的题目作为课外练习,以增强他们的实践能力,同时需要指出的是高考对这一块没有太高的要求,所以,老师对难度的把握也要适可而止。
最后在教材的使用中,可能会出现课时比较少,而内容挺多的这一问题,解决这一问题,我觉得主要是分清主次;既算法的基本思想、基本结构以及学生对流程***的认识是重点,而实现算法的基本语句是为实现算法服务的,是非重点。不可在语句语法上要求过高,花费过多的时间;同时我们提倡各种形式的课外学习,不妨将一些内容安排在课外让学生自主探索和学习,***地完成我们课堂上没有深入的内容,这样就能达到事半功倍的效果,这
算法初步篇2
关键词:算法实现;***形计算计算器;算理;算法比较
我们知道,算法是指为解决问题而实施有穷操作过程的描述,更是一种便于机械化的重复迭代,学习算法需要学习程式化的过程,因此,“算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养”.其中算法分析和算法实现是两个重要步骤,没有算法分析,我们无从检验算法设计的正确性;离开算法实现,我们的算法学习只能停留于“纸上谈兵”阶段. 事实上,算法设计的优劣需要上机检验,算法设计的改进需要调试修正,更重要的是让学生在计算机上实现问题解决的同时经历一个由不那么精确、不那么完整到比较精确、比较完善的发展过程,使“算法”不仅是宣布某个结果,而且也是学生主动建构的结果,因此算法教学应提倡算法化.
虽然从理论上讲算法教学离不开算法实现,但应用实际却停留于“纸上谈兵”,究其原因还在于伪代码表示的算法不能被计算机所“接受”,虽然几何画板、Excel也能实现算法,但却颇费周折. 作为一种集数值计算、函数***象显示、编程、数据分析等功能于一身的手持式信息技术,***形计算器无疑为算法实现提供了一条捷径. 以Casio fx-CG20为例,借助其自带的【程序】模块,可以轻松实现“提出问题建立模型设计算法编写程序计算器调试”的算法教学全过程.
计算器语法与伪代码的转换
通常教材中描述算法用的是伪代码,虽然方便表达,但却有着不可执行性,为方便起见,我们将***形计算器语法与伪代码的表达比较如表1.
循环结构的算法实现
我们知道,算法的价值在于机械化(为计算机所能执行)的重复执行,因此循环结构是算法的重点和核心. 循环结构的构造关键在于:循环体的形成、相应循环变量的赋值以及循环结构的控制(包括循环的执行和终止),也就是说“从什么地方开始”,“反复做什么”,“在什么条件下结束”.
例1 设计一个算法,计算100以内被3除余1的所有正数的和.
【算法分析】 符合条件的数为1、4、7、…、100共34个数,本题就是求这34个数的和,即从1开始,反复累加比前一数大3的数,直加到第34个数为止. 循环次数确定时一般考虑用For循环设计程序,可考虑用累加变量S(初始值设定为0)来接受结果,从而循环体中的赋值语句S+IS(其中I为计数变量,I的值分别对应1,4,7,…,100). 具体程序如***1所示.
***1
【算法释疑】 For循环结构比较简单,往往通过计数变量来控制循环结构(本题中I为循环控制变量),其中“1I”为对循环控制变量赋初值,“Step3”相当于语句“I+3I”,而“To 100”则表示循环的结束,相当于While循环中的“While I≤100”,***1的程序如果改写成While循环则程序如***2所示.
***2
例2 设计求满足条件12+22+32+…+n2>102的最小正整数的算法.
【算法分析】 由于n的值事先不知道(也就是说循环次数不确定),我们只能通过试错的方法,用从1开始反复累加比前一个数大1的数的平方,然后将和与105作大小比较,直到和大于105为止,一般情况下这样的算法我们采用WHILE循环(设置累加变量S、计数变量n)来实现,伪代码程序如***3所示,计算器实现如***4“所示”.
***4
计算器中的算法比较
在计算器中虽然可以较轻松地实现算法,但在算计设计过程中我们常常会出现循环体语句倒置的问题,如例2中我们就容易出现语句40和语句50对调的情况,这样执行***5的程序产生的结果(执行结果为68)却和***5的结果(执行结果为67)相迥异,于是摆在我们面前的问题就是哪一个算法正确,如何修正算法?
***5
解决问题需要追踪每一次循环执行后算法变量值的变化,手工操作显然不易,一个可行的思路将变量值输出到【统计】模块中,通过列表的方式将数据“看得见”. 具体操作是在程序中插入两段语句(如***6和***7中标注部分),语句的含义是把变量的结果按顺序输出到表格的第1、2、3、4列中. 然后切换到【统计】模块,可以发现1~4列均有数值输入,拨动BN键仔细观察列首(***8)列尾(***9),可以看出程序“I”中变量N、S的赋值有一定的错位(见***中标注部分),从算法分析可以看出,程序5需要做一定的调整(或者循环前变量N的初值赋值变更为“1N”,或者循环后增加语句“N-1N”). 更进一步的思考是程序4是先递进后累加,而程序5则是先累加后递进,从而可以看出需要重视循环体中语句的顺序,分析算法往往需要追踪循环的前面两步和最后两步.
***8
***9
利用***形计算器在不同模块的关联性,我们可以实现循环变量的追踪,其实我们还可以将算法中的结果可视化.
例3 随机模拟法估算圆周率的算法实现.
进入【程序】模块,输入***10所示的程序命令,其中第2行到第4行的语句是画正方形、画圆语句,此外“Read Plot A,B”是描点语句;按F1执行后,可得到***11所示的结果.
算法初步篇3
关键词:算法;认识;作用;细节
算法进入中学数学课程,既反映了时代的要求,也是中国古代数学思想在一个新的层次上的复兴,也就成为中国数学课程的一个新的特色。
一、对“算法初步”的认识
了解程序设计的人都知道,算法(Algorithm)是解决问题的方法和步骤,是程序设计的“灵魂”。已知最早的算法是写在考古学家发掘出来的黏土板上的,考古学家是在美索不达米亚靠近古代城市巴比伦的地方发现的。巴比伦人发明了六十进制系统,我们现在关于时、分、秒的记法和关于角度的记法就是从他们那里学来的。为了做数学用表,巴比伦人需要解代数方程,他们的做法是写个求解的“算法”。在算法中,基本上都是对实际数目的计算。在算法的最后还写上了一句短语,这个短语可以粗略地翻译为“这是一个过程”。这也是最早出现的程序设计语言的记号。
二、学习“算法初步”的作用
1.算法有助于培养学生的逻辑思维能力
算法的实质既然是解决某类问题的步骤,那么就需要学生对原有的解题方法转化为一步一步可执行的程序。不仅需要一定的解题经验,更进一步要求有一定的逻辑思维能力。例如,程序运行过程中,任何一个细小的错误都会导致程序无法运行,这就要求学生对于上下步骤之间的衔接有清楚的认识,对于每一步骤的目的要相当明确。
2.算法有助于学生进一步体会数学的基本思想
教材中介绍了条件结构和如果……那么……语句,对学生来讲,这个知识与分段函数的思想较为接近。因此我们将分段函数的思想应用于程序,使得学生需要具备分类讨论的基本思想。循环语句中经常要用到递推思想。
3.算法有助于学生进一步了解中国数学的博大精深
中国古代以算法为主要特征,在整个世界取得了骄人的成绩。《九章算术》中的“约分数”“更相减损术”、秦九韶算法、割圆术等等不仅丰富了教学案例,而且也向学生展示了中国古代数学对世界文化的贡献及我国数学的源远流长。
三、教学过程中的注意事项
1.概念的认识
算法至今没有一个严格的统一定义,教材只是利用具体案例,以“在数学中,算法通常是指按照一定规则解决某一类问题的明确和有限的步骤”描述算法的概念。因而,在教学过程中对算法的认识容易产生一些偏差。例如,有人把算法理解成计算方法;有人把算法理解成程序框***;有人把算法理解成计算机程序;有人把数学中的算法教学理解成计算机课程的教学。实际上,这些认识都与算法的真正含义产生了偏差。算法第一次在高中数学课程中作为必修模块出现,因此,教师应依据学生的知识建构的规律,给学生设置充分的实例问题,引导学生经历感受、观察、抽象、概括的过程,进而提炼出算法的概念,让学生真正体会到算法概念的形成过程。
2.算法内容的认识
算法内容分为三种形式:自然语言、程序框***、程序语言。主要目的在于让学生体会算法的思想,提高逻辑思维能力,培养学生的理性精神和实践能力。教材上“算法初步”一章的知识主要由五个部分组成:用自然语言描述的算法概念、程序框***、计算机语言、主要的基本算法语句、算法案例。按照教材的编排、教参的要求,教学顺序应该是先讲自然语言,再讲程序框***——其实也是一种语言,最后才讲程序语言。但是,如何落实教学内容,很多教师在教这一章时都感到为难,如果把这三种语言孤立处理,学生就很难理解算法的表示。
为了更好地学习算法,了解算法的应用,可打破教材顺序重新组合:把整章教材分为以下4大部分:顺序结构、条件结构、循环结构、案例分析。把所有的例题和习题也进行重新组合,每一部分的每一道题都同时用3种不同的语言来表示,让学生通过认识,感知他们的联系与区别。
3.注重程序的细节
算法初步篇4
关键词: 算法 算法教学 高中数学教学
新课程改革后,算法作为重要内容被列入高中数学的必修课程中。对于算法,大部分数学教师自从大学毕业后就没有直接接触过,而且这一全新的内容与计算机语言有着密切的联系,是计算机科学的基础。所以它既给一些教师造成了巨大的压力,成为教师教学的难点,又激发了一些教师极大的兴趣,为教师发挥创造力和施展个人特长提供了很好的机会。如何进行算法教学,教学中应注意哪些方面?这是广大数学教师目前急需解决的问题。本文试结合我的教学实践和体会作些探讨。
一、深刻理解引入算法初步的必要性。
算法是计算机科学的核心。随着社会和科学技术的发展与进步,计算机和网络改变了我们的生活方式,成了人们生活中不可缺少的重要工具。计算机工作靠的是程序,而程序的灵魂就是算法。它将人类的思维能力形式化为计算机可以执行的步骤——程序。因此,算法是计算机程序的基础。没有算法,计算机的存在也就失去了意义。
算法具有广泛的教育价值。学习算法有利于培养学生的逻辑思维能力;有利于培养学生的理性精神和实践能力;有利于学生理解构造性数学。中国古代数学以算法为主要特征,形成以构造性与机械化为特征的算法体系,产生了一些特殊的算法流传至今,并在现代得到了广泛的应用。学习算法对于继承和发展我国传统数学,弘扬我国文化,培养学生爱祖国、爱民族的优良品德,都有着十分重要的意义。
二、对数学课程中算法的切入点要把握准确。
算法和计算机语言有着密切的联系。算法教学是程序语言教学的基础,程序语言教学是算法教学必要的延续,两者相辅相成。如果切入点把握不准确,一些教师就有可能把算法教学讲成计算机语言课。实际上,在数学课程中,算法的教学更应该关注的是算法对问题抽象过程和算法的构建过程。在这个过程中,是学生着重理解算法的“算理”,同时体会算法的程序性、明确性、有效性和有限性等特点,学习设计和描述算法以解决实际问题和与人交流,发展有条理的思维和表达能力,提高逻辑判断能力。
三、在算法教学过程中,选取的例子要合理、恰当。
1.应尽可能选取最简单、最典型的算法模型作为载体进行算法教学。
因为算法本身就是与具体问题结合在一起的。空讲理论只能导致学生不能真正理解算法,不会设计具体问题的算法。而从简单、典型、学生熟悉的算法模型中挖掘提炼出来的思想和方法更易被学生接受。例如,在进行条件结构的教学时,可以选取比较基础且具有代表意义的分段函数的例子。这样既能帮助学生理解条件结构的基本思想,又能帮助学生更好地掌握分段函数。
例1:根据右面的流程***,说明该算法解决什么问题?写出相应的算法。
解析:该流程***解决的问题是求函数y=x-2x?摇?摇x≥2-2?摇?摇?摇 x
算法如下:
S:输入x
S:如果x
S:输出y
2.尽量从学生已学过的数学知识中选取例子,这样学生就易于理解算法的程序化思想。
例如,在讲解循环结构时,可以选择数学必修1中的二分法,便于承前启后,导入新知识。
例2:写出用二分法求方程f(x)=0的近似解的算法并画出流程***。
解析:算法步骤如下:
S:确定有解区间[a,b](f(a)·f(b)
S:取[a,b]的中点
S:计算f()
S:判断f()是否为0。如果为0,那么x=就是方程的解,否则执行下一步
S:若f(a)·f()
若f(a)·f()>0,则确定新的有解区间为(a,)
S:判断新的有解区间的长度是否小于精确度。如果新的有解区间的长度小于或等于精确度则取新的有解区间的中点为方程的近似解,否则在新的有解区间的基础上重复上述步骤。
流程***:
3.选取的例子要蕴含中国传统数学思想,贴近生活,有一定的趣味性,能调动学生的积极性,激发学生探究算法知识的兴趣。
例如,在讲解算法概念时,可选取我国隋朝时期的数学著作《孙子算经》中的一个有趣而且有着深远影响的问题——“鸡兔同笼”问题。
例3:今有鸡兔同笼,上有35头,下有94足,问鸡兔各有几只?
解析:按照方程的思想,设有x只鸡,y只兔,则x+y=352x+4y=94。
下面设计一个解二元一次方程组的通用算法:
设二元一次方程组为ax+by=cax+by=c(ab-ab≠0),
用消元法得x=y=,
因此,只需要输入相应的未知数的系数和常数项,就能计算出方程组的解,即可输出x和y的值。上述二元一次方程组的算法如下:
S:输入a,b,c,a,b,c
S:x=
S:y=
S:输出x,y
算法除了作为数学必修3的教学内容之外,其思想方法也应渗透到高中数学课程的其他内容中。因此,在教学算法时,还应鼓励学生今后要尽可能地运用算法解决相关问题,让程序思想成为我们思考问题的习惯。
参考文献:
算法初步篇5
一、算法如何在学生原有的认知结构中生长
在必修3中第一章算法是***的一章,看似与传统数学内容的联系很少,因此教师在教学中容易将它孤立起来,机械地、照本宣科地实施教学任务,教完后不会像函数、方程、数列那样在后续的教学中重复出现。学生常常是在高一新授课时利用两周学完,在高三复习的最后阶段做两套练习,此外就极少再接触到算法,有些学生及教师将算法比喻成“鸡肋”,食之无味,可有可无。
《普通高中数学课程标准》写到“算法是一个全新的课题,已经成为计算机科学的重要基础,它在科学技术和社会发展中起着越来越重要的作用。算法的思想和初步知识,也正在成为普通公民的常识。在高中数学必修课程中将学习算法的基本思想和初步知识,算法思想将贯穿高中数学课程的相关部分。”由此可见,不能孤立地教学算法,要使学生将算法的核心思想融入到已有的认知结构中去。结构主义也提出:学科教育的实质是使学生理解学科的基本结构,建立新知识和原有知识之间的联系。
二、数学的算法如何和信息技术的算法整合
如何整合数学的算法和信息技术的算法,将两者有机地结合起来,使得算法课既有数学味,又不失计算机的特色,这是困扰中学教师的又一个问题。
《标准》明确指出:“在本模块中,学生将在义务教育阶段初步感受算法思想的基础上,结合对具体数学实例的分析,体验程序框***在解决问题中的作用;通过模仿、操作、探索,学习设计程序框***表达解决问题的过程;体会算法的基本思想以及算法的重要性和有效性,发展有条理的思考与表达的能力,提高逻辑思维能力。”可见数学的算法和信息技术的算法是不同的。信息技术的算法即编程,是一项浩大的工程,通常要涉及大量细碎的技术问题。数学的算法不会让学生过多地纠缠于程序的调试和实现,而是要让学生感受算法的思想,理解算法的“算理”。
当然数学的算法也不可能完全脱离计算机的技术,教学中也要让学生体会算法的程序性、明确性、有限性等特点。必须帮助学生认识计算机工作的一些基本原理。
三、算法思想如何自然地在高中数学教学中渗透
《标准》要求“算法的思想方法应渗透在高中数学课程其他有关内容中,鼓励学生尽可能地运用算法解决相关问题。”其实这个要求不过分,算法对学生来说并不陌生。从小学的四则运算所遵循的先乘除、后加减的规则,括号的处理规则,到初中的方程组的解法,高中的二分法求方程的近似解,数列、递推数列求和都是算法的典型体现。几乎每个问题的解决都对应一个算法,高中数学的教学需要让学生站在较高的角度解决问题,算法思想的渗透和研究是必要的,这是每位高中数学教师都明白的。要学生很自然地认识到算法思想的重要性,使之成为学生的一种意识、一种思想、一种方法、一种工具,这也是教学过程中的重中之重。
四、突出算理,牢牢把握算法教学的重点
笔者认为首先必须明确算法的教学重点,算法的含义是“对一类问题的机械的、统一的求解方法”,其精髓是算理,算理具有概括性,它指向一类问题,以系列步骤为载体。因此教学的重点是突出算理,以教科书中提供的案例为载体,体会算法的基本思想,提高学生的逻辑思维能力,要防止将算法的教学变成程序语言和程序设计的教学。
五、注重结构,有效突破算法教学的难点
算法初步篇6
关键词: 管道压力损失、阻力系数、当量长度
中***分类号:TE832 文献标识码:A 文章编号:
管道的压力损失计算是蒸汽、给水等管路水力计算的重要组成部分,对于管路系统的设计和运行是一个重要参数,也是管路设计及输送设备选型的主要依据,因此阻力计算是否准确直接影响整个管路的运行情况和经济效益。
1压力损失
1.1压力损失的分类
根据流动中能量损失产生的机理和表现形式,可将流动损失分为两种类型[1]:
(1)沿程损失
沿程损失是指沿流动路程上由于各流体层之间粘性摩擦而产生的流动损失(又叫摩擦损失)。流体在流动中沿流程克服内摩擦力所消耗的机械能称为沿程能量损失以表示。沿程能量损失可根据量纲分析法得出并写成如下形式:
(1.1)
式中,称为沿程损失(阻力)系数,它与流动状态(层流或湍流)、雷诺数和管壁粗糙度等因素有关,通常需要由试验确定[2][3]。
(2)局部损失
局部损失是流体在流动中因遇到局部障碍物而产生的流动损失。如管道截面突然扩大或减小、流道突然弯曲、流道中设置有各种管件(如阀门、三通)等。由于流体的粘性摩擦和流体与局部障碍物之间发生剧烈碰撞而产生旋涡等消耗机械能,这种能量损失发生在局部称其为局部损失以表示。大量实验可知,单位重量流体的局部损失与流体的动能成正比,可写成
(1.2)
式中,称为局部损失系数,由试验确定。它与雷诺数和管件几何形状有关。
在各种设备和管道计算中,上述两种损失一般都存在。即管路系统中既存在直管也存在弯管和阀门等各种各样的管件。总的能量损失符合叠加原理,在不考虑其相互干扰的情况下,整个流动的机械能损失既有沿程损失又有局部损失。即
(1.3)
1.2压力损失的数学模型
对于一般汽水管道,管道中介质沿管道内流动的总阻力,如果不考虑起点和终点的标高差时,应为直管摩擦阻力和管道附件局部阻力两部分之和,即:
(1.4)
式中——直管摩擦阻力;——管道附件局部阻力
直管的摩擦阻力可表示为:
(1.5)
式中:——单位管长的压降;——管道直线长度
根据量纲分析法可以得
(1.6)
其中——摩擦阻力系数;
v——管道内介质流速;
Di——管道内径;
——管内介质密度;
为了方便起见,通常将管内介质流速用介质质量流量来表示,因此得到:
(1.7)
式中G——介质质量流量。
根据连续性方程、动量方程和伯努利方程联立方程组可以得到管道附件局部阻力:
(1.8)
其中——管段中所有管道附件的局部阻力系数之和。
2摩擦阻力系数:
2.1直管段的摩擦阻力系数
管内流动是非常复杂的,目前大多数问题还需要借助于实验才能够得到解决。 从沿程损失的计算公式(1.6)可以看出,沿程能量损失计算的关键仍然是沿程摩擦阻力系数的确定。大量研究表明,在不可压缩流动中,沿程损失系数为:
(2.1)
其中为管内壁绝对粗糙度,为确定这一函数关系的具体表达形式,必须经过大量实验的研究。
尼古拉兹对不同直径的管道进行了一系列的实验。实验了6 种不同粗糙度的圆管,得到了与Re的关联曲线,并以对数规律示于***2.1中。
***2.1尼古拉兹实验曲线
由***可以看出,尼古拉兹的实验曲线可以分为五个阻力区域,每个阻力区域的计算经验和半经验公式归纳见表2.1[4]。
表2.1不同雷诺数下管道内壁摩擦系数的计算经验和半经验公式
热力装置汽水管道中,介质流速一般都要大于0.5m/s,均处于紊流状态,因此值仅与和Di值有关,即采用公式(2.2) 计算值。
(2.2)
管子内壁的绝对粗糙度与管子的材料及管内壁腐蚀程度有关,热力装置中常用汽水管道的内壁绝对粗糙度值见表2.2[5]。
表2.2不同管道的内壁绝对粗糙度
2.2管件的局部阻力系数
与沿程损失相同,局部损失的关键也就在于确定管道附件的局部阻力系数,而局部阻力系数由不同的管件的几何形状和尺寸所决定,通常需要通过实验测定,就同一种管件由于测量理论及方法的不同也有可能得到不同的值,在《火力发电厂汽水管道设计规定》中推荐了前苏联、美国及德国这三个国家关于管件局部阻力系数的实验值,从中可以看出对于同一管件三个国家得到的值都存在细微的差别,而通常情况下为了保守计算,取其中的最大值作为计算依据。
3管道压力损失计算方法
流动压力损失是由两个部分引起:沿程压力损失和局部压力损失。在确定了管内壁阻力系数后,对于直管段的压力损失只要知道直管段长度后便可以直接求出,而问题的难点就在于局部压力损失的计算,在下文中将对其计算方法进行介绍。
3.1阻力系数法:
阻力系数法就是将管内流动流体克服阻力所消耗的机械能表示为动能的某一倍数,对于局部损失即为式(1.8),其中的系数为表示局部阻力系数,一般由实验确定[2]。因此最终得到管内流动的压力损失为:
(3.1)
这种方法是根据数学模型而来,比较容易理解,在式中带入直管段的摩擦阻力系数值和管段中各管件的局部阻力系数值后便可以直接求出该管段的压力损失。接下来介绍一种由阻力系数法衍生而来的方法称为当量长度法,在实际应用中具有广泛性。
3.2当量长度法:
由第一节的沿程损失和局部损失计算公式可知,这两种损失均与流速的平方成正比。假定能够找出在流速相同的条件下,某段长度的管件能产生同样长度的沿程损失,这段长度就叫做该管件的当量长度[2]。它能在流动损失等效的条件下,以某段等经直管的沿程损失代替局部损失,这种当量长度法对于管路系统的计算是非常方便的。这种当量关系为:
(3.2)
式中——管件的当量长度,或者称为此局部损失的等价管长。
如果管路系统的管径和沿程阻力损失系数处处相等,则有
(3.3)
于是
(3.4)
从而得到总压力损失为
(3.5)
其中——管道的计算长度,m。
引用了当量长度的概念,可方便地估算出局部损失所占的比例,为复杂管路系统的能量损失的计算提供了简便的分析方法。
结束语
压力损失是管路系统的设计和运行是一个重要参数。准确的压力损失计算对于管径选择、输送设备选型等是必不可少的,可有效的节约管道系统材料及运行的成本并保证设计的可靠性。通过本文的阐述可对管道系统压力损失有更深层次的理解,并为后续的汽水管道压力损失计算程序开发提供一定的参考依据。
参考文献:
[1] 景思睿,张鸣远.流体力学[M].西安:西安交通大学出版社,2001
[2] 化工部热工设计技术中心站.热能工程设计手册[M].北京:化学工业出版社,1998
[3] DL/T 5054-1996 火力发电厂汽水管道设计规定
算法初步篇7
成本还原是指在逐步综合结转分步法下,将最后一个步骤计算出的产成品成本中耗用前步骤自制半成品的综合成本,逐步分解还原为原始的真实成本项目构成的一项成本计算工作。采用逐步综合结转法结转各步骤半成品成本,是以“半成品”或“直接材料”项目来综合反映的,这样计算出来的产品成本,不能真实反映产品的原始成本构成,不是产品成本的实际结构,因而不能据以分析和考核产品成本构成与水平,不利于成本对比分析和考核产品成本计划的执行情况,也不利于成本预测、决策。为了满足成本管理上的需要,必须进行成本还原。成本还原,必须确认两个要素:一是还原对象——完工产品成本中所含上步骤转入半成品成本;二是还原基数或标准——上步骤所产半成品总成本或单位成本及其各成本项目的成本。有了这两个指标,就能进行成本还原了。传统成本还原方法是:从最后一个步骤向前推算,将其耗用上步骤半成品的综合成本,按上步骤本期完工半成品成本项目的构成比例(或用成本项目比重法,或用还原率法),逐步分解还原为原始成本项目,然后将各步骤中相同成本项目的金额相加,得到按原始成本项目反映的产品成本。这种成本还原的基数一律定为上步骤本期所产完工半成品成本,没有考虑期初在产品和本期从仓库领用半成品的成本结构与上步骤本期完工半成品成本结构的差异因素,所以还原结果不够准确,有必要对传统的成本还原方法进行改进。逐步综合结转分步法是适应大量大批多步骤连续式生产的企业,这类企业一般是陆续投产陆续完工,各步骤月末常存在在产品,因而要求月末进行在产品成本计算。这样,各步骤月初一般都有在产品,相应也记有月初在产品成本。由于各月份具体生产情况不同,发生的生产费用亦存在差异,相应月初在产品成本构成与本期上步骤完工半成品成本构成也不一样。此外,这类企业根据管理上的需要,完工半成本可以入库,也可以直接转入下步骤继续加工,当从仓库领用半成品时,其计价方式可采用先进先出法、移动加权平均法、后进先出法、全月一次加权平均法、个别计价法等,按这些方法计算的领用半成品成本及构成与上步骤本期完工半成品成本及构成完全不等。可见,本期完工产品成本中“半成品”或“直接材料”项目,客观上由期初在产品成本中的“半成品”或“直接材料”、本期直接领用上步骤本期完工半成品成本、本期领用自制半成品库的半成品成本等三部分构成,一律按上步骤本期完工半成品成本结构还原,肯定结果不准确,故需要予以改进。那么,怎样才能使成本还原资料真实可靠呢?笔者认为应根据产成品成本中“半成品”或“直接材料”项目所包含的三个内容分别进行还原,即期初在产品成本部分,按企业成本计算规程,以期初在产品成本为基础,推算出上步骤上期完工半成品单位成本结构,予以还原;直接领用的上步骤本期完工半成品成本部分,按上步骤本期完工半成品成本结构还原;领用半成品库的半成品成本部分,按规定的计价方法所结转的成本结构进行还原(在此情况下,“自制半成品”账户必须按品种设明细账,并按成本项目设专栏,登记收发半成品的实际成本及项目数额)。现举一特殊实例来说明如下:某企业大量生产甲产品,该产品经三个工序加工完成,即第一步骤投入原材料加工成A半成品入库,第二步骤从库存领用A半成品继续加工成B半成品转入第三步骤,第三步骤对B半成品再继续加工成甲产品。该企业规定:领用半成品按全月一次加权平均法计价;当期完工产品(或半成品)数量≥期初在产品数量,月初在产品成本全部由本期完工产品(或半成品)负担,若<期初在产品数量,则按比例负担月初在产品成本;本期发生的生产费用在各步骤的完工产品(或半成品)与在产品之间按约当产量法分配,原材料于开始生产时一次投入,月末在产品完工程度三个步骤分别为50%、60%、80%。某月的产量记录和有关成本计算资料如下:1.产量记录
表1单位:件
项目一步骤二步骤三步骤
月初在产品100150120
本月投产400200300
本月完工350300350
月末在产品1505070
2.费用资料
表2单位:元
项目直接材料半成品直接人工制造费用合计
第一步骤月初在产品650074910158264
本月费用26400119851513053515
第二步骤月初在产品210903600648031170
本月费用140581762231680
第三步骤月初在产品322005950238040530
本月费用255782233047908
根据上述资料,按逐步综合结转分步法计算产品成本如下:
表3成本计算单产品名称:A半成品19××年×月完工产量:350件
成本项目
月初在产品成本
本月
费用
生产费用合计完工产品成本
月末在产品成本
月初在产品成本本月费用
合计
约当产量单位成本分配金额
直接材料650026400329006500400①66.0016500230009900
直接人工7491198512734749425②28.209870106192115
制造费用10151513016145101542535.6012460134752670
合计826453515617798264388304709414685
①本月发生的材料费用,只有本月投产的产品才耗用,故期初在产品不负担;
②425=350+150×50%
表4自制半成品明细账
产品名称:A半成品19××年×月单位:元
月份
项目数量
(件)实际成本
直接材料直接人工制造费用合计
月初余额1006677.505248.004255.0016180.50
本月增加35023000.0010619.0013475.0047094.00
合计45029677.5015867.0017730.0063274.50
单位成本65.9535.2639.40140.61
生产领用20013190.007052.007880.0028122.00
月末余额25016487.508815.009850.0035152.50
表5成本计算单产品名称:B半成品19××年×月完工产量:300件
成本项目
月初在产品成本
本月
费用
生产费用合计完工产品成本
月末在产品成本
月初在产品成本本月费用
合计
约当产量单位成本分配金额
半成品21090281224921221090200140.6121091.5042181.507030.50
直接人工36001405817658360033042.6012780.0016380.001278.00
制造费用64801762224102648033053.4016020.0022500.001602.00
合计3117059802909723117049891.5081061.509910.50
表6成本计算单产品名称:甲产品19××年×月完工产量:350件
成本项目
月初在产品成本
本月
费用
生产费用
合计完工产品成本
月末在产品成本
月初在产品成本本月费用
合计
约当产量单位成本分配金额
半成品3220081061.50113261.5032200300270.20562147.1594347.1518914.35
直接人工595025578.0031528.00595040663.0022050.0028000.003528.00
制造费用238022330.0024710.00238040655.0019250.0021630.003080.00
合计40530128969.50169499.5040530103447.15143977.1525522.35
表六中完工产品成本的“半成品”项目为94347.15元,是综合费用,需要进行成本还原。其还原程序如下:
1.确定还原对象。本例还原对象为94347.15元,其中月初半成品成本部分为32200元、本月耗用上步骤完工半成品成本部分为62147.15元。
2.按上步骤完工半成品成本结构分别进行成本还原。(1)月初在产品成本部分还原。根据企业成本计算规程规定,以第二步骤月初在产品成本资料推算出第二步骤上期完工半成品单位成本结构,借以进行成本还原;对按第二步骤上期完工半成品成本还原后仍存在的“半成品”部分,再按“自制半成品——A半成品”期初单位成本结构还原(因为期初单位成本与第二步骤上期领用的半成品单位成本相同)。本例成本还原如下:
表7成本还原计算表
项目直接材料半成品直接人工制造费用合计
第一步骤上期完工半成品单位成本金额140.60①40.00②72.00252.60
比例%55.661115.835328.5036100
第一次成本还原17922.875098.979178.1632200.00
第一步骤A半成品库月初单位成本金额66.775③52.4842.55161.805
比例%41.268832.434126.2971100
第二次成本还原7396.555813.124713.2017922.87
①140.60=21090÷150
②40.00=3600÷(150×60%)
③66.775=6677.50÷100
(2)本月直接耗用半成品成本部分还原。首先按第二步骤本期完工半成品成本结构还原,然后对第一次还原后的综合成本,再按本期从仓库领用半成品的成本结构还原。本例还原结果如下:表8成本还原计算表
项目直接材料半成品直接人工制造费用合计
第一步骤上期完工半成品单位成本金额42181.5016380.0022500.0081061.50①
比例%52.036420.206927.7567100
第一次成本还原32339.15②12558.0017250.0062147.15
第二次成本还原A半成品月初单位成本金额41.268832.434126.2971100
比例%6672.755244.274251.9816169.00
A半成品月初发出成本金额46.902825.076528.0207100
比例%7584.254054.904531.0016170.15
合计14257.009299.178782.9832339.15
①从第二步骤成本计算单中取得;
②本部分的综合成本是由第二步骤期初在产品成本和本期领用半成品成本两者共同结转构成,故应分解成两部分,分别按A半成品库月初成本和本月发出成本结构还原。其中,期初半成品转移成本16169元[32339.15÷(21090+21091.50)×21090],本期领用半成品转移成本16170.15元[32339.15÷(21090+21091.50)×21091.50]
(3)汇总成本还资料,计算出本期完工产品成本的真料成本结构。本例成本还原的最终结果为:
表9成本还原汇总表
项目直接材料直接人工制造费用合计
还原前成本28000.0021630.0049630.00
月初半成品成本部分还原第一次还原5098.979178.1614277.13
第二次还原7396.555813.124713.2017922.87
本期耗用半成品成本还原第一次还原12558.0017250.0029808.00
第二次还原14257.009299.178782.9832339.15
合计21653.5560769.2661554.34143977.15
为了检验上述成本还原结果是否正确,现仍以上例资料,按逐步分项结转分步法计算完工产品成本。第一步骤成本计算与综合结转分步法下相同,第二、第三步骤成本计算如下:表10成本计算单产品名称:B半成品19××年×月完工产量:300件
成本项目月初在产品本月费用生产费用合计月末在产品①本月完工半成品②
上步转入本步发生上步转入本步发生上步转入本步发生上步转入本步发生上步转入本步发生合计
直接材料8703.591319021893.593297.5018596.0918596.09
直接人工6840.35360070521405813892.35176581763.00127812129.351638028509.35
制造费用5546.06648078801762213426.06241021970.00160211456.062250033956.06
合计21090③10080281223168049212.00417607030.50288042181.503888081061.50
①根据企业成本计算规定,月初在产品成本应由完工产品负担,因此,月末在产品只负担本月发生的费用,其中“上步转入”应按100%完工程度负担,“本步发生”按60%完工程度负担;②为了简化计算,直接用“生产费用合计-月末在产品”进行计算;③按A半成品库月初单位成本还原。
表11成本计算单产品名称:甲产品19××年×月完工产量:350件
成本项目月初
在产品本月
费用生产费用
合计月末
在产品本月完工
半成品
上步转入本步发生上步转入本步
发生上步
转入本步
发生上步
转入本步发生上步
转入本步
发生合计
直接材料7396.5518596.0925992.644339.0921653.5521653.55
直接人工10912.09595028509.352557839421.44315286652.18352832769.262800060769.26
制造费用13891.36238033956.062233047847.42247107923.08308039924.342163061554.34
合计32200.00①833081061.5047908113261.505623818914.35660894347.1549630143977.15
①按第二步骤上月完工半成品成本结构和A半成品库上月发出成本结构还原。
算法初步篇8
关键词: 初步设计概算 编制 措施
中***分类号:TU723.3 文献标识码:A
前言
随着我国各项制度的完善,设计概算的重要性已经不言而喻,在实际工程项目的操作中,概算编制工作可以加深对项目的了解程度,从而了解到概算编制的重点要点以及工作中与设计人员沟通的重要性,进而帮助设计人员选定合理方案,及时和设计人员沟通。施工***纸的确定不能只考虑技术的重要性,同时应该从实际出发,考虑到项目的经济性。也只有这样,才能确保企业的经济利益,增加企业的市场竞争力,在激烈的市场竞争中赢得生存和发展的空间。
一、设计概算的理念
设计概算是以初步设计文件为依据,按照规定的程序和方法,对建设项目总投资及其构成进行的概略计算,具体而言,设计概算是在投资估算的控制下由设计单位根据初步设计或扩大初步设计的***纸及说明,利用国家或地区颁布的概算指标、概算定额、设备材料预算价格等资料,按照设计要求,对建设项目从筹建至竣工交付使用所需全部费用而进行的设计概算的成果文件称为设计概算书,它是初步设计文件的重要组成部分。工程概算涵盖整个工程阶段,从项目决策前的投资估算阶段,也包括初步设计阶段的设计概算、施工***设计阶段的施工***预算、施工阶段的施工预算、工程结束竣工验收交付使用阶段的竣工结算,应该说概算对不同的项目实施阶段起到了不同的作用,其特点是:编制工作相对粗略,无需要达到施工***预算的准确程度,采用两阶段设计的建设项目,初步设计阶段必须编制设计概算,采用三阶段设计的,扩大初步设计阶段必须编制修正概算,设计概算的编制内容包括静态投资和动态投资两个层次的投资,作为考核工程设计和施工***预算的依据;动态投资作为项目筹措、供应和控制资金使用的限额。
二、设计概算的重要性及其作用
设计概算是工程造价在设计阶段的表现形式,但其并不具备价格属性,这是因为设计概算不是在市场竞争中形成的,而是设计单位根据有关依据编制出来的工程建设预期费用,用于衡量建设投资是否超过估算,并控制下一阶段的费用支出的设计概算。主要作用是控制以后各个阶段的投资,这具体表现为:设计概算是编制固定资产投资计划确定和控制建设项目投资的依据;设计概算是签订建设工程合同和贷款合同的依据;设计概算是控制施工***设计和施工***预算的依据;通过将设计概算与竣工阶段的竣工决算进行比较,可以分析投资效果的好坏,同时可以验证设计概算的准确度;设计概算是衡量设计方案技术经济合理性和选择最佳设计方案的依据;设计概算是考核建设项目投资效果的依据。
三、设计概算的编制所遵循的原则
设计概算的编制过程中,要严格执行国家的建设方针和经济***策原则,同时还要完整、准确地反映设计内容并坚持结合拟建工程的实际,客观反映工程所在地当时价格水平、根据设计文件并结合工程实际情况,设计概算的编制有以下几种方法:
1概算定额法
概算定额法又叫扩大单价法或者扩大结构定额法,它与利用预算定额编制单位建筑工程施工***预算的方法基本相同,其不同之处在于编制概算所采用的依据是概算定额,所采用的工程量计算规则是概算工程量计算规则。
2概算指标法
概算指标是以成套设备装置的台或以整个建筑物的建筑面积、体积为计量单位而规定的人工、材料、机械台班的消耗量标准和造价指标,采用这种方法需要较为详细的工程量资料、材料价格和工程费用指标,工作量较大且准确度也相对较高。
3类似工程预算及预算单价法
该方法适用于拟建工程初步设计与已完工程或在建工程的设计类型相似,又没有可用的概算指标的情况,但必须对建筑结构差异和价差进行调整;初步设计深度较深,有详细的设备清单时,可以直接运用安装工程预算定额编制设备安装工程概算。
4扩大单价预算法
当初步设计深度不够,只有主体设备和成套设备的数量和重量时,可以采用主体设备和成套设备的扩大安装单价来编制概算;当初步设计深度不够,只有设备的价格,而无设备的详细规格、重量等,可以按设备价值的百分比来计算设备安装费用。
四、现今设计概算编制的现状及问题
1实际造价超出概算投资总额
工程实施后,实际造价超出之前所介绍的概算投资总额,在我国经过批准的设计概算是控制工程建设投资的最高限额,设计概算经过批准后一般情况下,不得进行调整。但目前由于不少建设单位为了争项目,故意少报投资以及预留缺口,概算编制单位在编制概算时也没有按照初步设计文件进行认真的编制,而是为了满足建设单位的要求,以求尽快得到批,但在实际施工中,建设单位作为项目建成后的收益人,在缺乏控制投资的内在动力机制情况下,往往从满足自身需要出发:擅自变更合同内容,随意提高标准档次,致使投资项目的实际造价大大超出概算投资总额。
2设计概算精度不够,无法真实反映情况
真实反映设计项目的投资额由于设计深度不够,使概算编制人员无法准确地编制设计概算,很多工程项目因为时间紧,设计人员所做的初步设计就十分粗糙,设计深度远远没有达到要求,从而影响到概算的编制,为保证各阶段设计文件的质量和完整性,国家建设部对在初步设计阶段设计文件应达到何种编制深度都作了具体的规定,但很多设计文件中往往没有达到这个要求,致使在编制概算时无法准确计算,从而造成与实际造价的不符:首先,应该加强工程经济人员的业务能力,及时进行培训,并且有效的运用概算软件;其次,工程经济人员应该与设计人员及时沟通,努力配合,在初步设计阶段依据项目可行性研究报告,做好项目的初步设计。优化设计方案是控制造价直接有效的办法,加强设计过程中的技术经济分析以达到优化方案的目的。设计概算是设计文件的重要组成部分,是在投资估算的控制下根据初步设计***纸及说明、概算定额(或概算指标)、各项费用定额(或取费标准)、设备材料预算价格等资料,用科学的方法计算、编制和确定的建设项目从筹建至竣工交付使用所需全部费用的文件。
3编制个人或团队综合素质不达标
编制设计概算的个人及团队业务水平问题,一些设计单位缺乏足够的概算编制技术力量。设计概算是设计文件的重要组成部分,但设计单位普遍存在重设计轻概算的现象,甚至有些设计单位没有专门的造价编制人员,而是由一些设计人员附带进行估算完成。此外,编制人员责任心不强,造成设计概算质量不高,缺漏项或高估、冒算的现象较多,编制人员对定额的理解模糊,工程量不准、定额错套、取费错误等问题时有发生。
五、针对设计概算所出现问题的相应对策
1严格依据国家有关建设和造价管理的法律、法规和方针***策是前提,设计概算是一项重要的技术经济工作;要严格按照***和国家的方针、***策办事,坚决执行勤俭节约的方针,严格执行规定的设计标准;严格执行设计说明书及***纸等基础设计文件是编制概算的基础,设计文件的准确性,直接影响着概算的准确性。在编制过程中,首先:要熟悉和了解设计文件的说明和意***,并能运用起来指导工程量的计算、价格的组合。当设计文件深度有限时,还需要编制人员自己对设计文件进行延深和细化,要把设计文件中未做交代的,但实际会发生的项目计算出来,这就要求编制人员有较强的专业知识及丰富的施工管理经验,施工管理经验表现在编制人员对一些施工组织设计的把握:如本工程是否需要采取一些特殊的措施方案,各种施工机械的性能与特性,以及建筑工程本身的特点及施工中有何特殊要求等。
2编制的关键是掌握好实时造价信息
建筑安装工程中的设备费和材料费占工程造价比例很大,特别是设备费费用。作为固定资产投资中的积极部分,设备价格的准确性显得非常重要。随着计算机信息技术的不断革新和在造价工作中的推广应用,概算编制人员获得动态的造价信息已经不再困难。但是我们还得看到,尽管全国各地的工程造价管理机构逐步建立了工程造价信息平台,但是仍旧停留在工程造价信息初步统计分析阶段。从工程造价行业来看,工程造价信息管理的数据库尚未建立和完善,特别是在一些特殊的设备和材料上。目前的造价信息平台无法提供给编制人员所需要的有效造价信息,这就需要编制人员进行市场生产厂家询价后,进行综合统计分析来确定针对一些短期内价格波动比较大的设备和材料;编制人员还需要进行广泛的市场调研,掌握市场价格的最新动态,从而通过各种方式和各种渠道来把握好设备和材料的价格。
3编制人员的编制水平不可忽视
编制人员业务水平的提高不可忽视。从总体来看,我国工程造价行业从业人员的素质离市场经济的要求还有一定差距,搞好造价工作,需要我们不断的进行学习,不断的进行积累。工程造价作为一门综合性很强的学科,它是以国家建设的有关方针、***策作为规范准则,涉及和运用其他技术经济学科的成果,是一项***策性、经济性和实践性都很强的工作,作为工程造价人员,除了对本专业的知识有深入的理解之外,还应该对设计内容、设计过程、施工技术、法律法规、计算机应用等方面有全面的熟悉和了解,每次工作结束后,还应该注意对数据进行收集、总结和归纳,这样对提高我们的业务水平有很大的帮助。
结语
随着我国各项制度的完善,设计概算的重要性已经不言而喻,在实际工程项目的操作中,概算编制工作可以加深对项目的了解程度,从而了解到概算编制的重点、要点以及工作中与设计人员沟通的重要性,进而帮助设计人员选定合理方案,及时和设计人员沟通。只有这样,随着时代的进步不断更新自己的编制水平,结合不同工程的实际情况,才能确保编制工作的顺利完成。
参考文献
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[2]. 刘喆;都基芹.关于清单计价模式下作好投标报价工作的思考[J].民营科技.2008(03)
[3]. 董宏伟.对提高设计概算编制水平的一些探讨[J].经营管理者.2011(10)
算法初步篇9
关键词 TSP;算法;GASA
中***分类号:TG3 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)21-0048-01
刀具路径的优化模型可以等效为数学中的旅行商问题(TSP,Traveling Salesman Problem),TSP问题是具有广泛性的难题。随着问题的复杂程度和规模的不断升级,单一算法在求解速度和收敛性等方面已经很受制约。因此,将多种算法结合使用而形成的混合优化策略逐渐替代单一算法而成为新的研究热点。
1 GASA算法的基本思想
GASA算法是计算数学中用于解决最佳化的搜索算法,是进化算法的一种。进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的,这些现象包括遗传、突变、自然选择以及杂交等。遗传算法通常实现方式为一种计算机模拟,对于一个最优化问题,一定数量的候选解(称为个体)的抽象表示(称为染色体)的种群向更好的解进化。进化从完全随机个体的种群开始,之后一代一生。在每一代中,整个种群的适应度被评价,从当前种群中随机地选择多个个体(基于它们的适应度),通过自然选择和突变产生新的生命种群,该种群在算法的下一次迭代中成为当前种群,反复迭代直到满足某个终止条件结束。
2 GASA的求解过程
第一步:给定种群规模pop(i),初始温度T0,退温系数β,交叉概率Pα,变异概率Pδ,终止规则q,迭代计数器n=0;
第二步:随机产生pop(i)个染色体为初始种***op(0),计算其目标函数值并确定初始温度,令初始最优解S=fmin(p=0);
第三步:计算适应度函数值,保留最优解;
第四步:重新计算目标函数值,执行遗传算法的交叉操作,分别保留最优解策略;
第五步:执行基于Metropolis的复制策略,产生下一代群体pop(n+1);
第六步:退温操作,T(n+1)= βT(n),(n=n+l);
第七步:令S;=fmin,计算出新目标函数值;
第八步:如果S'
第九步:如果p>=q,停止计算以S作为最终解输出,否则返回第三步。
3 基于GASA算法的加工路径优化
刀具路径优化的实质是对零件特征加工顺序的排列,目的是找出一种合理的排列,缩短加工时间。应用于加工路径优化的GASA算法的具体描述如下:
第一步:产生初始种群。随机产生N个长度为Z的染色体作为初始种群。
第二步:确定初温及退温操作。初温选择T0=kδ的形式,试验值k=10,20,100,……等充分大的数;δ= fmax-fmin fmax、fmin分别为初始种群中最大和最小的目标函数值。退温函数为T(n+1)=βT(n)形式0
第三步:适应度函数。它的构造是GA的关键,其取为路径长度的倒数。
第四步:选择算子。采用比例选择算子。
第五步:交叉、变异算子。交叉算子因其全局搜索能力而作为主要算子,变异算子因其局部搜索能力而作为辅助算子。遗传算法通过交叉和变异这对相互配合又相互竞争的操作而使其具备兼顾全局和局部的均衡搜索能力。所谓相互配合是指当群体在进化中陷于搜索空间中某个超平面而仅靠交叉不能摆脱时,通过变异操作可有助于这种摆脱。所谓相互竞争,是指当通过交叉已形成所期望的积木块时,变异操作有可能破坏这些积木块。如何有效地配合使用交叉和变异操作,是目前遗传算法的一个重要研究内容。经过遗传交叉构造的个体不能保证已收敛于局部最优解,因此引入贪心变异操作,目的有两个:一是使遗传算法具有局部的随机搜索能力。当遗传算法通过交叉算子已接近最优解邻域时,利用变异算子的这种局部随机搜索能力可以加速向最优解收敛。显然,此种情况下的变异概率应取较小值,否则接近最优解的积木块会因变异而遭到破坏;二是使遗传算法可维持群体多样性,以防止出现未成熟收敛现象,此时收敛概率应取较大值,所以贪心变异算子反映了一个局部调整和改进。
第六步:复制新个体策略。以经过遗传算法操作的群体作为初始群体,运用基于Metropolis的复制策略,产生新的群体。
第七步:终止规则。通过监控各个群体中最小目标函数值dmin的变化情况来判断算法是否终止。当连续q代没有发生变化时,终止算法。
4 GASA算法在MATLAB的实现
假设待加工孔数目为50个,随机产生初始状态,然后按照上述的GASA算法在MATLAB进行计算仿真。
由计算结果可以看出,GASA算法经过计算,得到的最优解为446.6299,GA算法的计算结果是776.6299。将待加工孔数目改为150个,得到的最优解为95.632,GA算法经过的计算结果是512.4599。
以上数据证明,在待加工孔较少时,GASA算法和GA算法同时有很强的计算能力,但是随着待加工孔的复杂程度和规模的不断提升,单一的算法在其求解速度和收敛性等方面便受到很大的制约。因此,在优化性能和优化效率方面GASA算法有明显的优越性。
5 小结
本文首先引入TSP问题,介绍了几种常见的TSP优化算法。提出了一种新的遗传模拟退火混合算法。由MATLAB计算结果看出,GASA的路径优化算法与单一算法相比,具有很强的收敛性,大大缩短加工路径和减少加工时间。
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算法初步篇10
一、班级学生情况分析本班学生名,在经过了一个学年的数学学习后,极大部分学生能达到教学目标,对数学有了一定的兴趣,乐于参加学习活动。但也发现有个别同学计算能力较弱,有好大一部分同学遇到较灵活的思考题,有畏缩情绪。针对这些情况,我将在今后的教学中,采用多种教学方法,进一步激发他们的学习数学的兴趣,使他们在快乐中学习数学,在学数学中得到快乐,发展思维。三、教学目标1、掌握100以内笔算加、减的计算方法,并能正确的进行计算,初步掌握100以内笔算加、减法的计算方法,结合计算方法的多样性。2、知道乘法的含义和乘法算式中各部分的名称,熟记全部乘法口诀熟练地口算两个一位数相乘。3、初步认识长的单位厘米和米,初步建立1米、1厘米的长度观念,知道1米=100米;初步学会用刻度尺量物体的长度。4、初步认识线段、会量整厘米线段的长度,初步认识角和直角,知道角的各部分名称,会用三角板判断一个角是否直角,初步学会画线段、角和直角。5、能辨认从不同位置观察到的简单物体的形状;步认识轴对称***形并能在方格纸上画出简单***形的轴对称***形;初步认识镜面对称的现象。7、通过观察、猜测、实验等活动,找出比较简单的事物的排列数和组合数。培养学生初步的观察、分析及推理能力,初步形成有序地、全面地思考问题。8、体会数学学习的乐趣,体验数学与日常生活的密切联系。
四、教学措施1、笔算教学与解决问题教学要有机结合,使学生在学习计算的同时,经历解决问题的过程,以便于培养学生解决问题的能力,形成应用意识。2、提供关于空间与***形的丰富素材,促进学生空间观念的发展,3、表内乘法的教学要体现知识的形成过程,加强教学过程的探索性,要关注学生的生活经验,根据学生的已有经验和基础,适时调整乘法口诀的教学顺序。4、结合相应的教学内容加强优化计算与能力的培养。5、注重体现探索性的学习过程,培养学生探索和创新的意识。6、有步骤的渗透教学思想方法,培养学生的数学思维能力。2004年第一学期第三册数学计划