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1.1 程序设计基本方法 | Python语言程序设计(嵩天)

python语言程序设计


课程简介

计算机是运算工具,更是创新平台,高效有趣地利用计算机需要更简洁实用的编程语言。Python简洁却强大、简单却专业,它是当今世界最受欢迎的编程语言,学好它终身受用。请跟随我们,学习并掌握Python语言,一起动起来,站在风口、享受创新!
—— 课程团队

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MOOC课程:
Python语言程序设计(嵩天 、黄天羽 、礼欣)
北京理工大学

课程视频地址:

课程视频-B站

授课目标:

本课程适合如下教学目标:

  • 程序设计入门课:面向各层次各专业大学在校生、部分优秀高中生,作为程序设计入门课程
  • 体系化编程基础:面向拟构建坚实编程能力的自学者,作为不断奋斗的参考在线课程
  • Python科目备考:面向全国计算机等级考试二级Python科目的备考考生,作为在线备考资源
  • 再试一次的尝试:面向拟放弃计算机或编程学习的学习者,作为再试一次的课程资源,学不会这门课学再放弃不迟…

第一章 Python基本语法


章节1.1 程序设计基本方法


计算机与程序设计


计算机

计算机的定义:计算机是根据指令操作数据的设备。

计算机的明显特征

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

摩尔定律
计算机的发展参照摩尔定律,表现为指数方式。

Moor’s Law 摩尔定律: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。由戈登·摩尔(Intel公司创始人之一)1965年提出。

摩尔定律是计算机发展历史上最重要的预测法则。 CPU/GPU、内存、硬盘、电子产品价格等都遵循摩尔定律。(详见下图:课程PPT截图)

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程序设计

程序设计:是计算机可编程性的体现。
程序设计语言:是完成程序设计的一种用于交互(交流)的人造语言、是程序设计的具体实现方式,主要用于人类和计算机之间的交互。相比自然语言,程序设计语言更简单、更严谨、更精确。

编程语言有超过600种:
C语言,诞生于1972年,是第一个被广泛使用的编程语言。
Python语言,诞生于1990年,是最好用的流行编程语言。


编译和解释

计算机执行源代码程序的两种方式: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: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:11010010 00111011

编译:是将源代码一次性转换成目标代码的过程。
一次性翻译,之后不再需要源代码(类似英文翻译)

源代码
编译器
目标代码
程序执行
程序输入
结果输出

编译器:执行编译过程的程序。

解释:将源代码根据代码的行数和执行方式逐条地提取源代码内容,并逐条地转换成目标代码,同时逐条运行目标代码的过程。
每次程序运行时随翻译随执行,每次都需要源代码参与才能运行程序,类似英文实时同声传译。

源代码
解释器
程序输入
结果输出

解释器:执行解释过程的程序。


静态语言和脚本语言

根据执行方式的不同将编程语言分为:静态语言和脚本语言
二者执行方式不同,优势不同。

  • 静态语言
    使用编译执行的编程语言。
    C/C++语言、Java语言
    需要编译器一次性的生成目标代码,在生成过程中可以运用更多的优化过程,使产生的目标代码执行速度更快。
    优化更充分,程序运行速度更快。

  • 脚本语言
    使用解释执行的编程语言。
    Python语言、Java Script语言、PHP语言
    在翻译的同时就要去执行,很难加载更多的优化,但每次执行时,由于需要源代码的存在,使得在维护程序时变得很灵活,同时保留源代码可使程序功能跨多个操作系统平台运行。
    执行程序时需要源代码,维护更灵活,跨多个操作系统平台。


程序的基本编写方法


编程方法

IPO

  • 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 输出 处理

  • 输入:是一个程序的开始。
  • 输出:是程序展示运算结果的方式。
  • 处理:是程序对输入数据进行计算生产输出结果的过程。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。

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。
  • 问题的计算部分一般都有输入、处理和输出过程。
  • 一个问题可能有多种角度理解,产生不同的计算部分。

编程解决问题的步骤

详细步骤
Part 1

  • 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。关注算法本身

Part 2

  • 编写程序:编写问题的计算程序。编程
  • 调试测试:调试程序,使之正确运行。运行调试
  • 升级维护:适应问题的升级维护。更新完善

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:确保程序能按照正确逻辑正确运行。

学习方法

计算思维:是区别逻辑思维和实证思维的第三种思维模式。

编程:需要求解计算问题、思考用户体验、考虑执行效率。

学习编程

  • 首先,掌握编程语言的语法,熟悉基本概念和逻辑。
  • 其次,结合计算问题思考程序结构,会使用编程套路。
  • 最后,参照案例多练习多实践,学会举一反三。

补充:


Python 语言特点

①语法简洁 ②与平台无关 ③粘性扩展 ④开源理念 ⑤通用灵活 ⑥强制可读
⑦支持中文 ⑧模式多样 ⑨类库丰富

对应配套教材《Python语言程序设计基础》第12页内容。


print()函数输出特性

两个连续的print()函数输出内容一般会分行显示,即调用print()函数后会换行并结束当前行。

对应配套教材《Python语言程序设计基础》第22页内容。



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