大学信息技术基础教程课件 6.4程序设计基础

6.4程序设计基础目录页contents6.4.1程序设计导言6.4.2基本数据类型与操作6.4.3数据容器6.4.4控制结构12346.4.5函数56.4.6面向对象编程思想6选题背景及意义ONE6.4.1程序设计导言1.程序设计的概念什么是程序？程序是指令的集合，告诉计算机如何执行特定任务。程序由编程语言编写，最终被计算机理解和执行。什么是程序设计？程序设计是分析问题、设计算法、编写代码、调试程序的过程。程序设计需要逻辑思维、问题解决能力和编程语言知识。6.4.1程序设计导言2.编程语言的演变机器语言(1940s)由二进制代码组成，直接由计算机硬件执行。难以阅读、编写和维护。汇编语言(1950s)使用助记符代替二进制代码，更易于理解。仍然与硬件密切相关，可移植性差。高级语言(1950s后期至今)更接近自然语言，易于学习和使用。独立于硬件，可移植性好。例如：Fortran,COBOL,C,C++,Java,Python,JavaScript等。6.4.1程序设计导言3.编程语言的分类编译型语言源代码通过编译器一次性翻译成机器码，然后执行。执行速度快，但需要编译过程。例如：C,C++,Go,Rust等。解释型语言源代码通过解释器逐行解释执行。无需编译过程，但执行速度相对较慢。例如：Python,JavaScript,Ruby,PHP等。6.4.1程序设计导言TWO6.4.2基本数据类型与操作1.基本数据类型数值类型整数(int):例如1,2,3浮点数(float):例如1.23,

3.14字符串类型(str)由字符序列组成，例如"Hello","World"布尔类型(bool)只有两个值：True和False6.4.2基本数据类型与操作2.变量与常量变量：用来存储数据的容器，其值可以在程序运行过程中被修改。常量：常量是指在程序运行过程中值不会改变的量。6.4.2基本数据类型与操作3.运算符算术运算符加(+),减(-),乘(*),除(/),取余(%)比较运算符等于(==),不等于(!=),大于(>),小于(<),大于等于(>=),小于等于(<=)逻辑运算符与(and),或(or),非(not)6.4.2基本数据类型与操作THREE6.4.3数据容器1.列表(list)有序的元素集合，元素可以是不同类型。使用方括号[]定义，例如：my_list=[1,2,3,"Hello",True]。常用操作：访问元素：my_list[0]添加元素：my_list.append(4)删除元素：my_list.remove(2)6.4.3数据容器2.元组(tuple)有序的不可变元素集合，元素可以是不同类型使用圆括号()定义，例如：my_tuple=(1,2,3,"Hello",True)常用操作：访问元素：my_tuple[0]切片：my_tuple[1:3]查找索引：my_tuple.index(“hello”)统计元素出现次数：my_tuple.count(2)6.4.3数据容器3.集合(set)无序且不重复的元素集合。使用花括号{}或set()函数定义，例如：my_set={1,2,3,4,5}常用操作：添加元素：my_set.add(6)删除元素：my_set.remove(3)集合运算：并集(|),交集(&),差集(-),对称差集(^)6.4.3数据容器4.字典(dict)键值对的集合，键必须是唯一的。使用花括号{}定义，例如：my_dict={"name":“Travis","age":27}常用操作：访问值：my_dict["name"]添加键值对：my_dict["city"]=“ShangHai"删除键值对：delmy_dict["age"]6.4.3数据容器FOUR6.4.4控制结构1.顺序结构

顺序结构是最基本的控制结构，即程序按照代码的书写顺序从上往下依次执行，如图所示。AB6.4.4控制结构2.选择结构选择结构（也称为条件语句）用于根据条件决定程序的执行路径。Python提供了多种选择结构，主要包括if、elif、else语句，执行逻辑如图所示。if代码块else代码块If条件TrueFalse6.4.4控制结构3.循环结构循环结构用于重复执行某段代码，主要包括for循环和while循环，执行逻辑如图所示。代码块循环条件True更新循环条件False退出循环6.4.4控制结构FIVE6.4.5函数函数：组织代码的基本模块，用于将完成一个特定功能的代码片段打包在一起，形成可重复使用的代码块。一个函数包括名称、参数列表、函数体和返回值。函数的主要优点包括提高代码的可读性和可维护性、减少代码冗余以及实现代码的模块化。通过调用函数，可以执行函数内部的代码，传递参数至函数内部，将函数返回的结果赋值给变量。使用函数的关键思想是分而治之。6.4.5函数核心特点：无需导入，直接使用覆盖基础操作与类型转换共约70+个（Python3.11）常用示例：print("Hello")#输出len([1,2,3])#长度type(123)#类型检查int("42")#类型转换sum([1,2,3])#求和max(5,9,3)#最大值sorted([3,1,2])#排序关键优势：简洁高效，提升代码可读性1.内置函数（Built-inFunctions）6.4.5函数分类与特点：1.标准库函数（无需安装）：math.sqrt(16)#数学计算datetime.data.today()#时间处理os.listdir()#系统交互json.loads()#数据序列化2.第三方库函数（需安装）：numpy.array()#科学计算requests.get()#网络请求pandas.read_csv()#数据分析使用流程：importmath#导入模块result=math.sqrt(25)#调用函数核心价值：扩展Python功能边界社区生态丰富（如PyPI超45万包）2.库函数（LibraryFunctions）6.4.5函数SIX6.4.5面向对象编程思想1.什么是面向对象编程定义:基于“对象”概念的编程范式。重要性:促进代码的可重用性、模块化和可维护性。与过程式编程的对比。6.4.6面向对象编程思想2.类(Class):

用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。6.4.6面向对象编程思想3.继承(Inheritance):

它允许一个类（称为子类或派生类）继承另一个类（称为父类或基类）的属性和方法，从而使子类能够复用父类已有的代码，同时也可以根据需要扩展或修改这些功能。6.4.6面向对象编程思想4.多态(Polymorphism):

指的是相同的接口，不同的实现。在Python中，多态性允许你使用同一接口来操作不同类型的对象，而无需关心对象的具体类型。6.4.6面向对象编程思想5.封装(Encapsulation):

指的是将数据（属性）和操作数据的方法（函数或方法）捆绑在一起，形成一个独立的、可重用的单位——类。6.4.6面向对象编程思想面向对象编程不仅是一种技术，更是一种管理复杂系统的思维方式。面向对象编程的优势：提高代码的可维护性和可复用性。使得代码更加模块化，便于扩展。通过封装和继