Python电子教案1-2 程序设计基本方法PPT演示幻灯片

第1章程序设计基本方法,1,Python开发环境配置,2,到Python主页下载并安装Python基本开发和运行环境，网址：/downloads/根据操作系统不同选择不同版本下载相应的Python3.0系列版本程序,安装,安装,安装,方法1：启动Windows命令行工具，输入python,启动,方法2：调用IDLE来启动Python图形化运行环境,启动,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,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,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环境中,启动,采用上述某个方法，执行：,Hello程序,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,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,微实例1.1的文件式内容如下,运行Python小程序,微实例1.2：简单的人名对话,运行Python小程序,斐波那契数列（Fibonaccisequence），又称黄金分割数列，由意大利数学家LeonardoFibonacci于1202年提出，并以其名字命名。该数列F(n)定义如下：F(0)=0，F(1)=1，F(n)=F(n-2)+F(n-1)，其中n=2。简单说，斐波那契数列中每个数是前两个数之和。斐波那契数列中邻近两个数的比值接近于黄金分割数，即F(n)/F(n-1)接近1.618，这个比例的极限值就是黄金分割数。,斐波那契数列,微实例1.3：斐波那契数列,运行Python小程序,微实例1.4：同切圆的绘制,运行Python小程序,微实例1.5：日期和时间的输出,运行Python小程序,程序的基本编写方法,20,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,输入数据处理数据输出数据,IPO程序编写方法,输入数据输入（Input）是一个程序的开始。程序要处理的数据有多种来源，形成了多种输入方式，包括：文件输入、网络输入、控制台输入、交互界面输出、随机数据输入、内部参数输入等。,IPO程序编写方法,文件输入将文件作为程序输入来源，在获得文件控制权后，需要根据文件格式解析内部具体数据。例如统计excel文件数据的数量，需要首先获得excel文件的控制权，打开文件后根据excel中数据存储方式获得所需处理的数据，进而开展计算网络输入将互联网上的数据作为输入来源。使用网络数据需要明确网络协议和使用特定的网络接口。例如，捕获并处理互联网上的数据，需要使用HTTP协议并解析HTML格式,IPO程序编写方法,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,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,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,输出数据输出（Output）是程序展示运算成果的方式。程序的输出方式包括：控制台输出、图形输出、文件输出、网络输出、操作系统内部变量输出等。,IPO程序编写方法,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,文件输出以生成新的文件或修改已有文件方式输出运行结果，这是程序常用的输出方式。7.1节将具体介绍文件的使用。网络输出以访问网络接口方式输出数据。第12章将介绍自动向搜索引擎提交关键词查询的实例。操作系统内部变量输出指程序将运行结果输出到系统内部变量中，这类变量包括管道、线程、信号量等。,IPO程序编写方法,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,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=1,IPO程序编写方法,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,IPO不仅是程序设计的基本方法，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,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,分析问题分析问题的计算部分划分边界划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,人工智能（ArtificialIntelligence），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,Python语言版本更迭,38,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，Python3.x系列已经成为主流,Python语言的版本更迭,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语言的版本更迭,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,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,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