Ch计算与计算思维

1、计算与计算思维计算与计算思维1计算机计算机:硬件硬件(1)主存储器CPU输入设备输出设备次级存储器2计算机计算机:硬件硬件(2) 中央处理器中央处理器(CPU):执行执行指令指令. 每条指令只能完成简单的操作每条指令只能完成简单的操作!例如例如:加法，加法， 比较，比较， 将数据从一个内存单元移到将数据从一个内存单元移到另一单元，另一单元， etc. 存储器存储器:存储信息存储信息(程序和数据程序和数据). 主存主存:CPU能直接访问，速度快但易失能直接访问，速度快但易失. 次级存储器次级存储器:速度慢但持久速度慢但持久. 输入输入/输出设备输出设备:人机交互人机交互3 34 4 4计算机计算

2、机:软件软件 计算机是信息处理机器，信息处理过程计算机是信息处理机器，信息处理过程由预定的由预定的程序程序控制控制 单条指令是做不了什么事情的，需要大量指单条指令是做不了什么事情的，需要大量指令组成一个逐步执行的令组成一个逐步执行的指令序列指令序列程序程序 各种程序统称为计算机软件各种程序统称为计算机软件 没有软件的计算机毫无用处没有软件的计算机毫无用处4计算计算 计算计算:利用计算机执行程序来解决问题利用计算机执行程序来解决问题 不是狭义的数学计算不是狭义的数学计算! 程序使得简单指令完成复杂任务程序使得简单指令完成复杂任务 问问:只会加法的小学生能完成乘法运算任务吗只会加法的小学生能完成乘

3、法运算任务吗? 答答:能能!关键是编写合适的程序关键是编写合适的程序 在纸上写下0，记住结果； 给所记结果加上第1个n，记住结果； 给所记结果加上第2个n，记住结果； 给所记结果加上第m个n，记住结果; 报告结果(即mn)5 5通用计算机通用计算机 计算机执行一个程序即可实现一个功能计算机执行一个程序即可实现一个功能;换着执行不同的程序即可实现不同的功换着执行不同的程序即可实现不同的功能能. 通用计算机通用计算机:可以加载不同的程序来执行可以加载不同的程序来执行. 与一些电器的比较与一些电器的比较:电视机功能单一，洗衣电视机功能单一，洗衣机则功能较多机则功能较多(可加载多种洗涤程序可加载多种洗

4、涤程序)，现在，现在的手机则功能更多，基本上就是计算机的手机则功能更多，基本上就是计算机.6计算机科学计算机科学 并非研究计算机并非研究计算机! 计算机之于计算机科学家正如望远镜之于天计算机之于计算机科学家正如望远镜之于天文学家文学家. (E. W. Dijkstra) CS研究计算的基础，实现与应用研究计算的基础，实现与应用. 例如，例如，CS的一个基本问题的一个基本问题:什么是可计算的什么是可计算的? 本课程的学习目标本课程的学习目标:像计算机科学家一样像计算机科学家一样思考思考.7 7程序设计程序设计 计算的关键是程序设计计算的关键是程序设计(编程编程). 给定一个问题，利用计算机支持的

5、简单操作给定一个问题，利用计算机支持的简单操作，设计出一个操作步骤的序列，计算机执行，设计出一个操作步骤的序列，计算机执行这个序列从而解决问题这个序列从而解决问题. 学习程序设计的好处学习程序设计的好处: 做计算机的主人做计算机的主人 提高问题求解能力提高问题求解能力 本身是很有乐趣的智力活动本身是很有乐趣的智力活动8 8程序设计语言程序设计语言 问问:用什么语言告诉计算机做什么用什么语言告诉计算机做什么? 答答:用精确无歧义的程序设计语言用精确无歧义的程序设计语言. 精确的语法和语义精确的语法和语义 I saw the man in the park with the telescope.

6、有不同层次的程序设计语言有不同层次的程序设计语言 计算机的计算机的母语母语:机器语言机器语言例如例如: 0000010000000001.是是Intel8086能理解的一条指令能理解的一条指令. 将机器语言用将机器语言用助忆符助忆符表示表示:汇编语言汇编语言上例即上例即: ADD AL，1.需要需要汇编器汇编器处理后机器才懂处理后机器才懂. 适合人用的语言适合人用的语言:高级语言高级语言如如: x = y + 1. 需要需要编译器编译器或或解释器解释器翻译后机器才懂翻译后机器才懂.9 9程序设计语言程序设计语言 程序设计语言不一样导致程序设计语言不一样导致语法不一样，语法不一样， 但解题思路、

7、但解题思路、思维方式思维方式是是一样的一样的10import math # Makes the math library available.def main(): print This program finds the real solutions to a quadratic print a, b, c = input(Please enter the coefficients (a, b, c): ) delt=b*b-4*a*c if delt=0: discRoot = math.sqrt(delt) root1 = (-b + discRoot) / (2 * a) root2

8、= (-b - discRoot) / (2 * a) print print The solutions are:, root1, root2 else: print print delt0,no root. printmain()int main() float a, b, c, x1, x2, dlt; cout “input 3 parameters:”; cout a ; cout b ; cout c ; dlt = b* b 4 * a * c; if (dlt = 0) x1 = (-b + sqrt(dlt) / 2 / a; x2 = (-b - sqrt(dlt) / 2

9、 / a; cout x1 x2; else cout print Hello， World!Hello， World! 本课程的教学中常用交互方式演示新语句本课程的教学中常用交互方式演示新语句 实际上很少用交互方式执行程序实际上很少用交互方式执行程序 多次执行同一程序需要多次输入程序多次执行同一程序需要多次输入程序 多行语句无法一次性执行多行语句无法一次性执行3030第一个程序第一个程序:HelloWorld 程序文件程序文件 将语句保存在纯文本文件将语句保存在纯文本文件hello.py中中 四种执行方式四种执行方式在在IDLE中用中用Run Module菜单执行菜单执行双击双击hello.

10、py文件图标文件图标 import hello C:Python27 python hello.py31print Hello， World! 31程序实例程序实例#convert.py# A program to convert Celsius temps to Fahrenheit# by: Susan Computewelldef main(): celsius = input(What is the Celsius temperature? ) fahrenheit = (9.0/5.0) * celsius + 32 print The temperature is ，fahrenh

11、eit， degrees Fahrenheit.main()32程序构件程序构件:数据数据 数据是被处理的信息数据是被处理的信息 有不同类型的数据有不同类型的数据 字符串数据字符串数据 print Hello， World! 数值数据数值数据 print 3.14153333程序构件程序构件:变量变量 和数学类似和数学类似:用一个名字表示可变的数据用一个名字表示可变的数据 数学中多用单字母，程序中多用单词数学中多用单字母，程序中多用单词/词组词组 标识符标识符:Python命名命名 以字母或下划线开头，后跟以字母或下划线开头，后跟0个或多个字母个或多个字母，数字，下划线，数字，下划线.区分大小

12、写字母区分大小写字母.合法合法: x xYz x_123 _ _ _w3非法非法: 3q x-123 first name 良好的命名风格良好的命名风格:有意义，风格一致有意义，风格一致3434程序构件程序构件:变量变量35 保留字保留字程序构件程序构件:表达式表达式 表达式表达式:能计算出一个值能计算出一个值. 字面值字面值: 3.14， “hello” 变量变量 数据数据+运算符运算符(如如 ) 2+3*4-5 运算符运算符 不同类型的数据有不同运算不同类型的数据有不同运算 运算符有优先级运算符有优先级 良好编程风格良好编程风格:用空格，括号增加表达式的可用空格，括号增加表达式的可读性读性

13、.3636程序构件程序构件:语句语句 输出语句输出语句 我们用语句模板来给出正确用法我们用语句模板来给出正确用法print print ，. 赋值语句赋值语句 x = 3.14 print x * 103737程序构件程序构件:函数函数多条语句构成一个整体，并命名多条语句构成一个整体，并命名 def greet(): print Hello! print Goodbye!第一第一个语句个语句定义了一个函数，函数名定义了一个函数，函数名greet后面的语句后面的语句称称为函数体为函数体最后空行最后空行 (hit enter twice) 表示表示greet函数结束函数结束 greet()Hello!Goodbye! 习惯上为程序定义一个主函数习惯上为程序定义一个主函数main3838程序构件程序构件:注释注释 程序中可以使用注释，用于解释变量用程序中可以使用注释，用于解释变量用途，函数功能等等信息途，函数功能等等信息.# Author: John# Version: 1.0def main(): . 注释是给人看的，对程序执行没有作用注释是给人看的，对程序执行没有作用，被编译器，被编译器/解释器忽略解释器忽略. 良好的编程风格良好的编程风格:多用注释多用注释! 3939程序实例程序实例#convert.py# A program to convert C