目录

1.1 程序设计基本方法

1.1.1 计算机的概念

1.1.2 计算机的发展

1.1.3 摩尔定律 Moore’s Law

1.1.4 程序设计

1.1.5 程序设计语言

1.1.6 编译和解释

1.1.7 静态语言和脚本语言

1.1.8 IPO

1.1.9 问题的计算部分

1.1.10 编程解决问题的步骤

1.1.11 为什么要学习计算机编程

1.2 Python开发环境配置

1.2.1 基本开发环境IDLE

1.2.2 Python的两种编程方式

1.2.3 三个简单实例

1.2.4 高级开发环境VSCode

1.3 实例1: 温度转换 

1.4 Python程序语法元素分析

1.4.1 程序的格式框架

1.4.2 命名与保留字

1.4.3 数据类型

1.4.4 语句与函数

1.4.5 程序的输入输出

1.1 程序设计基本方法

1.1.1 计算机的概念

计算机是根据指令操作数据的设备

• 功能性：对数据的操作，表现为数据计算、输入输出处理和结果存储等
• 可编程性：根据一系列指令自动地、可预测地、准确地完成操作者的意图

1.1.2 计算机的发展

计算机的发展参照摩尔定律，表现为指数方式

• 计算机硬件所依赖的集成电路规模参照摩尔定律发展
• 计算机运行速度因此也接近几何级数快速增长
• 计算机高效支撑的各类运算功能不断丰富发展
• 当今世界，唯一长达50年有效且按照指数发展的技术领域
• 计算机深刻改变人类社会，甚至可能改变人类本身
• 可预见的未来30年，摩尔定律还将持续有效

1.1.3 摩尔定律 Moore’s Law

计算机发展历史上最重要的预测法则

• - Intel公司创始人之一戈登·摩尔在1965年提出
• - 单位面积集成电路上可容纳晶体管的数量约每两年翻一番
• - CPU/GPU、内存、硬盘、电子产品价格等都遵循摩尔定律

1.1.4 程序设计

程序设计是计算机可编程性的体现

• - 程序设计，亦称编程，深度应用计算机的主要手段
• - 程序设计已经成为当今社会需求量最大的职业技能之一
• - 很多岗位都将被计算机程序接管，程序设计将是生存技能

1.1.5 程序设计语言

程序设计语言是一种用于交互(交流)的人造语言

• - 程序设计语言，亦称编程语言，程序设计的具体实现方式
• - 编程语言相比自然语言更简单、更严谨、更精确
• - 编程语言主要用于人类和计算机之间的交互

编程语言种类很多，但生命力强劲的却不多

• - 编程语言有超过600种，绝大部分都不再被使用
• - C语言诞生于1972年，它是第一个被广泛使用的编程语言
• - Python语言诞生于1990年，它是最流行最好用的编程语言

1.1.6 编译和解释

计算机执行源程序的两种方式：编译和解释

- 源代码：采用某种编程语言编写的计算机程序，人类可读

例如：result = 2 + 3

- 目标代码：计算机可直接执行，人类不可读 (专家除外)

例如：11010010 00111011

编译

将源代码一次性转换成目标代码的过程

执行编译过程的程序叫作编译器

解释

将源代码逐条转换成目标代码同时逐条运行的过程

执行解释过程的程序叫作解释器

总结

• - 编译：一次性翻译，之后不再需要源代码（类似英文翻译）
• - 解释：每次程序运行时随翻译随执行（类似实时的同声传译）

1.1.7 静态语言和脚本语言

根据执行方式不同，编程语言分为两类

• - 静态语言：使用编译执行的编程语，如C/C++语言、Java语言
• - 脚本语言：使用解释执行的编程语，如Python语言、JavaScript语言、PHP语言

执行方式不同，优势各有不同

• - 静态语言：编译器一次性生成目标代码，优化更充分，程序运行速度更快
• - 脚本语言：执行程序时需要源代码，维护更灵活，源代码在维护灵活、跨多个操作系统平台

1.1.8 IPO

程序的基本编写方法

• - I：Input 输入，程序的输入
• - P：Process 处理，程序的主要逻辑
• - O：Output 输出，程序的输出

输入

- 程序的输入：文件输入、网络输入、控制台输入、交互界面输入、内部参数输入等

- 输入是一个程序的开始

输出

- 程序的输出：控制台输出、图形输出、文件输出、网络输出、操作系统内部变量输出等

- 输出是程序展示运算结果的方式

处理

- 处理是程序对输入数据进行计算产生输出结果的过程

- 处理方法统称为算法，它是程序最重要的部分

- 算法是一个程序的灵魂

1.1.9 问题的计算部分

一个待解决问题中，可以用程序辅助完成的部分

• - 计算机只能解决计算问题，即问题的计算部分
• - 一个问题可能有多种角度理解，产生不同的计算部分
• - 问题的计算部分一般都有输入、处理和输出过程

1.1.10 编程解决问题的步骤

六个步骤

• - 分析问题：分析问题的计算部分，想清楚
• - 划分边界：划分问题的功能边界，规划IPO
• - 设计算法：设计问题的求解算法，关注算法
• - 编写程序：编写问题的计算程序，编程序
• - 调试测试：调试程序使正确运行，运行调试
• - 升级维护：适应问题的升级维护，更新完善

3个精简步骤

• - 确定IPO：明确计算部分及功能边界
• - 编写程序：将计算求解的设计变成现实
• - 调试程序：确保程序按照正确逻辑能够正确运行

1.1.11 为什么要学习计算机编程

编程能够训练思维

- 编程体现了一种抽象交互关系、自动化执行的思维模式

- 计算思维：区别逻辑思维和实证思维的第三种思维模式

- 能够促进人类思考，增进观察力和深化对交互关系的理解

编程能够增进认识

- 编程不单纯是求解计算问题

- 不仅要思考解决方法，还要思考用户体验、执行效率等

- 能够帮助程序员加深用户行为以及社会和文化认识

编程能够带来乐趣

- 编程能够提供展示自身思想和能力的舞台

- 让世界增加新的颜色、让自己变得更酷、提升心理满足感

- 在信息空间里思考创新、将创新变为现实

编程能够提高效率

- 能够更好地利用计算机解决问题

- 显著提高工作、生活和学习效率

- 为个人理想实现提供一种借助计算机的高效手段

编程带来就业机会

- 程序员是信息时代最重要的工作岗位之一

- 国内外对程序员岗位的缺口都在百万以上规模

- 计算机已经渗透于各个行业， 就业前景非常广阔

1.2 Python开发环境配置

1.2.1 基本开发环境IDLE

Python官方提供 适用于小规模程序开发

• - Python官方环境：Python解释器 + IDLE开发环境
• - 轻量级：只有几十MB大小，使用灵活
• - 功能丰富：编辑器+交互环境+标准库+库安装工具…

下载地址： www.python.org/downloads

或者： www.python123.io/downloads

1.2.2 Python的两种编程方式

交互式和文件式

• - 交互式：对每个输入语句即时运行结果，适合语法练习
• - 文件式：批量执行一组语句并运行结果，编程的主要方式

1.2.3 三个简单实例

实例1: 圆面积的计算

r = 25
area = 3.1415 * r * r
print(area)
print(" {:.2f}".format(area))

输出结果

1963.4375000000002

 1963.44

实例2: 同切圆绘制 

import turtle
turtle.pensize(2)
turtle.circle(10)
turtle.circle(40)
turtle.circle(80)
turtle.circle(160)

 输出结果

 实例3: 五角星绘制

from turtle import *
color('red', 'red')
begin_fill()
for i in range(5):fd(200)rt(144)
end_fill()
done()

输出结果

1.2.4 高级开发环境VSCode

VSCode：Visual Studio Code

• - 微软出品，与Visual Studio同质量的专业级开发工具
• - 跨平台免费工具：支持Windows/Linux/MacOS
• - 编辑器模式：轻量级、功能丰富、可扩展性强…

第一步：安装IDLE环境；第二步：安装VSCode

- 下载地址： https://code.visualstudio.com

- 工具大小约 50MB

1.3 实例1: 温度转换 

#TempConvert.py
TempStr = input("请输入带有符号的温度值: ")
if TempStr[-1] in ['F', 'f']:
C = (eval(TempStr[0:-1]) - 32)/1.8
print("转换后的温度是{:.2f}C".format(C))
elif TempStr[-1] in ['C', 'c']:
F = 1.8*eval(TempStr[0:-1]) + 32
print("转换后的温度是{:.2f}F".format(F))
else:
print("输入格式错误")

1.4 Python程序语法元素分析

1.4.1 程序的格式框架

代码高亮：编程的色彩辅助体系，不是语法要求

缩进：一行代码开始前的空白区域，表达程序的格式框架

缩进

缩进表达程序的格式框架

• - 严格明确：缩进是语法的一部分，缩进不正确程序运行错误
• - 所属关系：表达代码间包含和层次关系的唯一手段
• - 长度一致：程序内一致即可，一般用4个空格或1个TAB

注释：用于提高代码可读性的辅助性文字，不被执行

不被程序执行的辅助性说明信息

- 单行注释：以#开头，其后内容为注释

# 这里是单行注释

- 多行注释：以'''开头和结尾

''' 这是多行注释第一行

这是多行注释第二行 '''

1.4.2 命名与保留字

变量：程序中用于保存和表示数据的占位符号

- 变量采用标识符(名字) 来表示，关联标识符的过程叫命名，如TempStr是变量名字

- 可以使用等号(=)向变量赋值或修改值，=被称为赋值符号，如

TempStr = "82F"  #向变量TempStr赋值"82F"

命名：关联标识符的过程

- 命名规则: 大小写字母、数字、下划线和中文等字符及组合，如: TempStr, Python_Great, 这是门Python好课

- 注意事项: 大小写敏感、首字符不能是数字、不与保留字相同

如，Python和python是不同变量，123Python是不合法的

保留字：被编程语言内部定义并保留使用的标识符

- Python语言有35个保留字(也叫关键字)

- 保留字是编程语言的基本单词，大小写敏感，如if 是保留字，但If 是变量

1.4.3 数据类型

- 整数类型： 10011101

- 字符串类型： "10,011,101"

- 列表类型： [10, 011, 101]

字符串：由0个或多个字符组成的有序字符序列

- 字符串由一对单引号或一对双引号表示，如： "请输入带有符号的温度值: "或者 'C'

- 字符串是字符的有序序列，可以对其中的字符进行索引

"请" 是 "请输入带有符号的温度值: " 的第0个字符

正向递增序号 和 反向递减序号

字符串的使用

使用[ ]获取字符串中一个或多个字符

- 索引：返回字符串中单个字符 <字符串>[M]

"请输入带有符号的温度值: "[0] 或者 TempStr[-1]

- 切片：返回字符串中一段字符子串 <字符串>[M: N]

"请输入带有符号的温度值: "[1:3] 或者 TempStr[0:-1]

数字类型

- 整数：数学中的整数，如32 或者 -89

- 浮点数：数学中的实数，带有小数部分，如1.8 或者 -1.8 或者 -1.0

列表类型：由0个或多个数据组成的有序序列

- 列表使用[ ]表示，采用逗号(,)分隔各元素

['F','f']表示两个元素'F'和'f'

- 使用保留字 in 判断一个元素是否在列表中

TempStr[-1] in ['C','c']判断前者是否与列表中某个元素相同

1.4.4 语句与函数

赋值语句：由赋值符号构成的一行代码

- 赋值语句用来给变量赋予新的数据值

C=(eval(TempStr[0:-1])-32)/1.8  #右侧运算结果赋给变量C

- 赋值语句右侧的数据类型同时作用于变量

TempStr=input("")  #input()返回一个字符串，TempStr也是字符串

分支语句：由判断条件决定程序运行方向的语句

- 使用保留字if elif else构成条件判断的分支结构

if TempStr[-1] in ['F','f']:#如果条件为True则执行冒号后语句

- 每个保留字所在行最后存在一个冒号(:)，语法的一部分

冒号及后续缩进用来表示后续语句与条件的所属关系

函数：根据输入参数产生不同输出的功能过程

- 类似数学中的函数， y = f(x)

print("输入格式错误") #打印输出 "输入格式错误"

- 函数采用 <函数名>(<参数>) 方式使用

eval(TempStr[0:-1])  # TempStr[0:-1]是参数

1.4.5 程序的输入输出

input()：从控制台获得用户输入的函数

- input()函数的使用格式：

<变量> = input(<提示信息字符串>)

- 用户输入的信息以字符串类型保存在<变量>中

TempStr = input("请输入") # TempStr保存用户输入的信息

print()：以字符形式向控制台输出结果的函数

- print()函数的基本使用格式：

print(<拟输出字符串或字符串变量>)

- 字符串类型的一对引号仅在程序内部使用，输出无引号

print("输入格式错误")  #向控制台输出 输入格式错误

- print()函数的格式化：

{ :.2f }表示将变量C填充到这个位置时取小数点后2位

评估函数eval()：去掉参数最外侧引号并执行余下语句的函数

- eval()函数的基本使用格式：

eval(<字符串或字符串变量>)

例如

>>> eval("1")1

>>> eval("1+2")3

>>> eval('"1+2"')'1+2'

>>> eval('print("Hello")')Hello