Python电子教案12程序设计基本方法课件

1、第1章 程序设计基本方法第1页，共55页。Python开发环境配置第2页，共55页。安装第3页，共55页。安装第4页，共55页。安装第5页，共55页。方法1：启动Windows命令行工具，输入python启动第6页，共55页。方法2：调用IDLE来启动Python图形化运行环境启动第7页，共55页。方法3：按照语法格式编写代码，编写可以用任何文本编辑器，保存为文件。启动第8页，共55页。方法4：打开IDLE，点击Ctrl+N打开一个新窗口，输入语句并保存，使用快键建F5即可运行该程序启动第9页，共55页。方法5：将Python集成到Eclipse、PyCharm等面向较大规模项目开发的集成开发

2、环境中启动第10页，共55页。采用上述某个方法，执行：Hello程序第11页，共55页。Hello程序只有一行代码，实在太小。本节给出5个5行代码左右的Python小程序（称为“微实例”），在IDLE交互式和批量式两种方式下练习。这5个微实例分别给出了交互式执行过程和文件式内容（即全部程序内容）。在编辑器中输入代码时，#及以后的文字不影响程序执行，可以不用输入。#后面的文字是注释，仅用来帮助读者理解程序。运行Python小程序第12页，共55页。微实例1.1：圆面积的计算交互式执行过程如下运行Python小程序第13页，共55页。微实例1.1的文件式内容如下运行Python小程序第14页，共5

3、5页。微实例1.2：简单的人名对话运行Python小程序第15页，共55页。斐波那契数列第16页，共55页。微实例1.3：斐波那契数列运行Python小程序第17页，共55页。微实例1.4：同切圆的绘制运行Python小程序第18页，共55页。微实例1.5：日期和时间的输出运行Python小程序第19页，共55页。 程序的基本编写方法第20页，共55页。每个计算机程序都用来解决特定计算问题，较大规模的程序提供丰富功能解决完整计算问题。例如：控制航天飞机运行的程序、操作系统等。小型程序或程序片段可以为其他程序提供特定计算支持，作为解决更大计算问题的组成部分。无论程序规模如何，每个程序都有统一的运

4、算模式：输入数据、处理数据和输出数据。这种朴素运算模式形成了程序的基本编写方法：IPO（Input, Process, Output）方法。IPO程序编写方法第21页，共55页。输入数据处理数据输出数据IPO程序编写方法第22页，共55页。IPO程序编写方法第23页，共55页。IPO程序编写方法第24页，共55页。控制台输入将程序使用者输入的信息作为输入来源。当程序与用户间存在交互时，程序需要有明确的用户提示，辅助用户正确输入数据。从程序语法上来说，这种提示不是必须的，但良好的提示设计有助于提高用户体验。交互界面输入通过提供一个图形交互界面从用户处获得输入来源。此时，鼠标移动或点击操作、文本框

5、内的键盘操作等都为程序提供事件和数据输入。IPO程序编写方法第25页，共55页。随机数据输入将随机数作为程序输入，这需要使用特定的随机数发成器程序或调用相关函数。4.5节将详细介绍产生随机数的方法。内部参数输入以程序内部定义的初始化变量作为输入，尽管程序看似没有从外部获得输入，但程序执行之前的初始化过程为程序赋予了执行所需的数据。IPO程序编写方法第26页，共55页。控制台输入将程序使用者输入的信息作为输入来源。当程序与用户间存在交互时，程序需要有明确的用户提示，辅助用户正确输入数据。从程序语法上来说，这种提示不是必须的，但良好的提示设计有助于提高用户体验。交互界面输入通过提供一个图形交互界面

6、从用户处获得输入来源。此时，鼠标移动或点击操作、文本框内的键盘操作等都为程序提供事件和数据输入。IPO程序编写方法第27页，共55页。IPO程序编写方法第28页，共55页。控制台输出以计算机屏幕为输出目标，通过程序运行环境中的命令行打印输出结果。这里“控制台”可以理解为启动程序的环境，例如，Windows中的命令行工具、IDLE工具等。图形输出在计算机中启动独立的图形输出窗口，根据指令绘制运算结果。IPO程序编写方法第29页，共55页。IPO程序编写方法第30页，共55页。处理数据处理（Process）是程序对输入数据进行计算产生输出结果的过程。计算问题的处理方法统称为“算法”，它是程序最重要

7、的组成部分。可以说，算法是一个程序的灵魂。IPO程序编写方法第31页，共55页。是否存在没有输入输出的程序呢？存在，例如，无限循环，代码如下。while(True): a = 1IPO程序编写方法第32页，共55页。这个无限循环程序包含两行语句其中，while()根据括号内部值的真假决定是否进入循环，当括号内值为真时，进入第2行语句执行，否则跳过。由于括号内值被设定为True（即“真”），代码将一直执行下去。无限循环程序尽管没有输入也没有输出，它也有价值。通过不间断执行，该程序快速消耗CPU的计算资源，可以用来辅助测试CPU或系统性能。IPO程序编写方法第33页，共55页。IPO不仅是程序设计

8、的基本方法，也是描述计算问题的方式。以微实例1.1圆面积的计算为例，其IPO描述如下：输入：圆半径raduis处理：计算圆面积area = * radius * radius输出：圆面积area微实例1.1圆面积的计算第34页，共55页。可以看到，问题的IPO描述实际上是对一个计算问题输入、输出和求解方式的自然语言描述，为了区别其他描述方式，本书中所有IPO描述都包括“输入”、“处理”和“输出”三个引导词。IPO描述能够帮助初学程序设计的读者理解程序设计的开始过程，即了解程序的运算模式，进而建立设计程序的基本概念。微实例1.1圆面积的计算第35页，共55页。分析问题分析问题的计算部分划分边界划

9、分问题的功能边界设计算法设计问题的求解算法编写程序，编写问题的计算程序调试测试，调试和测试程序升级维护，适应问题的升级维护理解问题的计算部分第36页，共55页。人工智能（Artificial Intelligence），简称AI，计算机科学的一个分支，区别于人类智能，人工智能指由机器或软件所体现的智能图灵测试中，机器和人分别通过文本途径（避免计算机理解语言能力不足的影响）回答一组独立评判人提出的问题，如果评判人无法从回答中区分机器和人，则认为机器通过测试，具备与人相当的智能。图灵测试并不评判问题答案的正确性，而是通过评判答案之间的相似性确定机器是否具备智能。人工智能和图灵测试第37页，共55页

10、。Python语言版本更迭第38页，共55页。更高级别的3.0系列不兼容早期2.0系列 2008年至今，版本更迭带来大量库函数的升级替换，Python语言的版本更迭痛苦且漫长 到今天，Python 3.x系列已经成为主流Python语言的版本更迭第39页，共55页。两个版本的语法区别：修改编码：3.x系列默认采用UTF-8编码，因此处理中文与英文一样方便。因此，在表达UTF-8编码字符串时，不需要在前面增加u或者U修改print语句：用print()函数替换了print语句，两者功能一样，格式不同修改exec语句：用exec()函数替换了exec语句，两者功能一样，格式不同。Python语言的

11、版本更迭第40页，共55页。去掉符号：用!=表示“不等于”。修改比较行为：用, =, 符号比较两个元素时，如果元素之间不存在有意义的顺序关系，将抛出TypeError错误，不再返回False。因此，这类元素之间的排序也将抛出错误。去掉长整数类型：3.x系列不再区分整数和长整数类型，只有一个int类型，int类型无取值范围限制。因此，sys.maxint常量被去掉。本章小结第41页，共55页。修改整数除法：两个整数的一般除法（/）返回一个浮点数，不再返回一个整数，如果想返回整数，用整数除法（/）修改八进制整数格式：使用0o开头，而不再使用0开头，例如：0o237，而不是0237。增加关键字：增加

12、as、with、True、False、None为关键字。去掉raw_input()函数：用input()替代raw_input()，input()返回一个字符串。本章小结第42页，共55页。修改range()函数：range()功能与2.x系列中xrange()类似，不再显式返回一个列表。如果希望返回列表，需要通过list()函数转换。修改返回类型：除range()外，zip()、map()、filter()、字典类型的key()方法、value()方法、item()方法不再返回列表类型。修改异常处理表达：使用as关键字标识异常信息。本章小结第43页，共55页。去掉符号：用!=表示“不等于”。修改比较行为：用, =, 符号比较两个元素时，如果元素之间不存在有意义的顺序关系，将抛出TypeError错误，不再返回False。因此，这类元素之间的排序也将抛出错误。去掉长整数类型：3.x系列不再区分整数和长整数类型，只有一个int类型，int类型无取值范围限制。因此，sys.maxint常量被去