编程入门基础知识

编程入门基础知识演讲人：日期：CATALOGUE目录01编程概述02编程基础语法03函数与模块04数据结构与算法简介05文件操作与异常处理06面向对象编程基础01编程概述编程定义编程是编定程序的中文简称，通过计算机语言编写指令，使计算机按照人的意图执行特定任务。编程目的编程的主要目的是实现自动化，提高效率，解决实际问题，以及创建软件应用程序和系统等。编程定义与目的高级语言高级语言是一种更接近人类自然语言的编程语言，如Python、Java、C等，具有更强的可读性和可移植性。机器语言机器语言是计算机能够直接识别和执行的二进制代码。汇编语言汇编语言是一种面向机器的编程语言，通过助记符表示机器指令，便于人类阅读和编写。编程语言分类系统开发编程用于操作系统、数据库、网络系统等底层软件的开发。应用软件编程用于办公软件、图形处理、游戏娱乐等应用软件的开发。科学研究编程在科学计算、数据分析、模型模拟等领域发挥重要作用，帮助科学家解决复杂问题。人工智能编程是实现人工智能的重要手段，通过算法和模型模拟人类智能行为。编程应用场景02编程基础语法变量与数据类型变量在程序中用于存储数据的容器，其值可以改变。数据类型变量所存储的数据类型，如整数、浮点数、字符串、布尔值等。变量命名规则变量名只能包含字母、数字和下划线，且不能以数字开头。变量声明与初始化在使用变量前需进行声明，并赋予初始值。加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）等。算术运算符运算符与表达式与（&&）、或（||）、非（!）等。逻辑运算符大于（>）、小于（<）、等于（==）、不等于（!=）等。关系运算符由变量、常量、运算符组成的合法语句，可以计算出一个值。表达式控制结构（条件、循环）条件语句根据条件判断执行不同的代码块，如if...else...结构。循环结构重复执行某段代码，包括for循环、while循环等。循环控制语句break（跳出循环）、continue（跳过本次循环）等。嵌套循环在一个循环结构中嵌套另一个循环，实现复杂功能。03函数与模块函数是编程中的基本组件，是一段可以重复使用的代码，用于实现特定功能或计算特定值。函数通过函数名和参数来定义，函数名表示函数的功能，参数是函数执行时所需的数据。函数定义函数调用是程序中使用函数的过程，通过函数名和参数来执行函数。在函数调用时，程序会跳转到函数的定义处执行代码，并将参数传递给函数，然后将函数的返回值赋给调用处。函数调用函数定义与调用值传递值传递是指在函数调用时，将参数的值复制一份传递给函数，函数内部对参数的修改不会影响到函数外部的变量。引用传递引用传递是指在函数调用时，将参数的引用传递给函数，函数内部对参数的修改会直接影响到函数外部的变量。在引用传递中，需要注意避免修改函数外部的变量。参数传递方式VS模块是编程中用于组织代码的基本单位，通常包含一组相关的函数、变量和类。通过使用模块，可以将代码拆分成多个文件，提高代码的可读性和可维护性。在Python中，可以使用import语句来导入模块。模块使用在使用模块时，可以通过模块名来访问模块中的函数和变量。为了避免命名冲突，可以使用as关键字给模块指定一个别名。此外，还可以使用from...import语句来导入模块中的特定函数或变量。模块导入模块导入与使用04数据结构与算法简介常见数据结构（列表、栈、队列等）列表（List）一种线性数据结构，可以存储一系列的元素，并允许重复，元素之间可以通过索引进行访问。栈（Stack）一种后进先出（LIFO）的数据结构，只允许在一端进行插入和删除操作，这一端被称为栈顶。队列（Queue）一种先进先出（FIFO）的数据结构，只允许在队尾进行插入操作，在队头进行删除操作。链表（LinkedList）一种通过节点之间的链接来表示元素之间关系的数据结构，包括单链表、双链表等类型。将一组无序的元素按照某种顺序重新排列，包括冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序、快速排序等。在一组元素中寻找某个特定元素的过程，包括线性查找和二分查找等。一种通过函数自身调用来解决问题的算法，通常涉及将问题分解为更小的子问题。在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优的选择，从而希望导致结果是全局最好或最优的算法。基本算法思想（排序、查找等）排序算法查找算法递归算法贪心算法算法的优劣评价根据时间复杂度和空间复杂度来评估算法的优劣，通常优先考虑时间复杂度。同时，还需考虑算法的可读性、可维护性等因素。时间复杂度描述算法执行所需的时间，通常使用大O符号表示，如O(n)、O(n^2)等，其中n为输入规模。空间复杂度描述算法执行所需的额外空间，包括存储输入数据、中间结果和算法本身所占用的空间。复杂度分析05文件操作与异常处理文件读写操作文件打开与关闭使用内置函数open()和close()进行文件的打开和关闭操作。02040301写入文件内容使用write()和writelines()方法将内容写入文件。读取文件内容使用read()、readline()、readlines()等方法读取文件内容。文件指针操作使用seek()方法移动文件指针到指定位置，使用tell()方法获取文件指针当前位置。异常捕获与处理机制异常捕获使用try-except语句捕获可能出现的异常，确保程序稳定运行。异常处理在except块中处理捕获到的异常，如打印异常信息、记录日志或采取其他措施。抛出异常使用raise语句显式地抛出异常，以便上层调用者处理。自定义异常通过继承Exception类创建自定义异常，实现更灵活的异常处理机制。日志记录使用logging模块记录程序运行过程中的重要事件和错误信息，便于后续排查问题。代码审查通过代码审查发现潜在的问题和改进点，提高代码质量和可维护性。单元测试编写单元测试用例，验证代码的正确性和稳定性，确保程序在修改后仍能正常工作。调试技巧使用调试工具（如pdb）或插入调试语句（如print）进行程序调试，定位并修复代码中的问题。日志记录和调试技巧0102030406面向对象编程基础类类是面向对象编程的基本单位，是一种抽象的数据类型，它包含了数据成员和函数成员，用于描述事物的属性与行为。对象对象是类的实例，通过对象可以访问类中的成员，即数据和函数。对象具有状态和行为，状态通过数据成员表示，行为通过函数成员实现。类与对象的关系类是一种抽象的概念，它描述了具有相同属性和行为的一组对象。而对象则是类的具体实现，是类的实例。类和对象概念引入继承、封装和多态性原理封装封装是将数据和方法组合成一个类的过程，它隐藏了对象的内部细节，只对外提供必要的接口，从而增强了代码的安全性和可维护性。封装实现了信息隐藏和数据保护。多态性多态性允许不同的对象对同一消息作出不同的响应。它可以通过继承和方法重写来实现，使得程序具有更强的灵活性和可扩展性。多态性分为编译时多态性（如方法重载）和运行时多态性（如方法重写）。继承继承是面向对象编程的重要特性之一，它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码的重用和扩展。子类可以重写父类的方法，也可以新增自己的方法和属性。030201设计模式简介及应用场景设计模式是经过长期总结和实践形成的，针对特定问题的最佳解决方案。它并不是代码的具体实现，而是一种设计思路和方法论。设计模式常见的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式等。单例模式确保一个类只有一个实例；工厂模式通过定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类；观察者模式定义了对象间的一种一对多的依赖关