Python程序设计 课件 第1章 计算机和程序设计基础

计算机和程序设计基础第一章课程目标课程目标1了解计算机的硬件基础35246学习计算机科学家研究的领域和他们使用的技术了解现代计算机的基本设计了解计算机编程语言的形式和功能开始使用Python编程语言了解混沌模型及其对计算的影响PART1现代计算机1现代计算机现代计算机可以被定义为：在可改变的程序的控制下，存储和操纵信息的机器。A计算机是用于操纵信息的设备B计算机不是唯一能操纵信息的机器关键要素1现代计算机是一组详细的、循序渐进的指令，告诉计算机确切地做什么改变程序，计算机将执行不同的动作序列或不同的任务什么是计算机程序?机器保持不变，但程序改变了1现代计算机通过适当的编程，使得每台计算机几乎可以实现所有其它计算机的功能。一台通用机正确的编写程序前提条件PART2硬件基础2硬件基础图1.1

计算机功能视图是机器的“大脑”是计算机执行所有基本操作的地方2硬件基础图1.1

计算机功能视图存储程序和数据速度快，但不稳定2硬件基础图1.1

计算机功能视图提供永久的存储，如：磁盘、闪存、光盘2硬件基础图1.1

计算机功能视图信息一般通过键盘、鼠标等传递给计算机2硬件基础图1.1

计算机功能视图处理后的信息通过显示屏、打印机等呈现给用户2硬件基础从存储器取得第一条指令解码指令以弄清楚它代表什么执行适当的动作取得、解码和执行下一条指令循环继续，指令接着指令CPU遵循的过程称为“读取—执行循环”PART3计算机科学3计算机科学计算机科学并不只是关于计算机，就像天文学并不只是关于望远镜一样。计算机科学的根本问题就是“可以计算什么”，也就是“什么是可以计算的”。3计算机科学设计证明某个特定问题可以解决的一种方式是实际设计解决方案这是通过开发一个算法来实现的，一个逐步实现所需结果的过程如果可以设计一个算法，那么问题是可解的，未能找到算法并不意味着问题是不可解的3计算机科学分析分析是以数学方式检查算法和问题的过程有些看似简单的问题，任何算法都无法解决，这些问题是“难解的”如果花费的时间太长或者占用的内存太多，那么问题可能很难处理3计算机科学实验有些问题太复杂或定义不明确，无法分析实现一些系统，然后研究结果的行为PART4编程语言4编程语言帮我算一下2001+2002等于多少！你说啥？我听不懂！自然语言在描述复杂算法时存在模糊性和不精确性问题需要使用编程语言以明确、精确的方式表达程序精确的含义（它的“语义”）精确的形式（它的“语法”）4编程语言编程语言就像一种规则，用于编写计算机将遵循的指令。程序员对程序的叫法计算机代码computercode用编程语言来编写算法的过程编码coding4编程语言编程语言就像一种规则，用于编写计算机将遵循的指令。Python是一种编程语言C++、Java、Javascript、Ruby、Perl、Scheme、BASIC高级计算机语言4编程语言假设我们希望让计算机对两个数求和：我只理解机器语言！CPU实际执行的指令将内存位置2001的数加载到CPU中将内存位置2002的数加载到CPU中在CPU中对这两个数求和将结果存储到位置2003复杂实际上甚至比这更复杂，因为这些低级指令都是用二进制（1和0）表示的。4编程语言两个数求和可以表达为c=a+b高级计算机语言Python方法：将高级语言翻译成计算机可以执行的机器语言解释编译4编程语言编译“编译器”是将用高级语言编写的程序转换成某些计算机的机器语言。图1.2编译高级语言高级程序计算机可以直接执行的程序运行程序4编程语言解释“解释器”是一个程序，它模拟能理解高级语言的计算机。图1.3解释高级语言不是一下子全部翻译成机器语言，而是逐个分析并执行源代码指令。4编程语言解释编译VS

一旦程序被编译，它可以在没有源代码或编译器的情况下反复执行编译的程序更快每次程序运行时都需要解释器和源代码解释语言是更灵活的编程环境的一部分解释程序的可移植性更强PART5初识Python5初识Python第一次使用Python时，将看到如下内容：C:\Users\Administrator>pythonPython3.8.0(tags/v3.8.0:fa919fd,Oct142019,19:21:23)[MSCv.191632bit(Intel)]onwin32Type"help","copyright","credits"or"license"formoreinformation.>>>是一个Python提示符，命令可以在后面输入。5初识Python>>>print("Hello,world")

Hello,world

>>>print(2+3)

5

>>>print("2+3=",2+3)

2+3=5

>>>在编程语言中，一个完整的命令称为语句：打印语句使用print命令。5初识Python>>>defhello():print("Hello")print("Computersarefun!")>>>使用函数来同时执行几个语句来解决一个常见的问题。注意，键入定义并不会导致Python打印任何东西。5初识Python>>>hello()HelloComputersarefun!>>>使用函数来同时执行几个语句来解决一个常见的问题。5初识Python>>>defgreet(person):print("Hello",person)

print("Howareyou?")

>>>命令可以具有可更改的部分，称为参数。5初识Python>>>greet("John")HelloJohnHowareyou?>>>greet("Emily")HelloEmilyHowareyou?>>>命令可以具有可更改的部分，称为参数。5初识Python当我们退出Python提示符时，定义会丢失。>>>defgreet(person):print("Hello",person)

print("Howareyou?")

>>>下次使用需重新输入解决方法：创建程序将定义写入独立的文件，称为“模块”或“脚本”。此文件保存在辅助存储器中，可以反复使用。5初识PythonA模块文件是一个文本文件，可以用任何应用程序来编辑文本。将程序保存为“纯文本”文件即可5初识PythonB集成开发环境（IDE）使编写程序更方便、更准确，有助于程序员编写代码。自动缩进颜色高亮显示交互式开发5初识Python#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()打开IDLE，选择File/NewFile菜单选项。表示这是一个Python模块。5初识Python>>>ThisprogramillustratesachaoticfunctionEnteranumberbetween0and1:.50.9750.09506250.3354999222660.8694649252590.4426331091130.9621652553370.1419727793620.47508438620.9725789275370.104009713267>>>PART6Python解释器6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()以#开头的行称为注释为程序的人类读者编写的，被Python忽略Python将跳过从#到行尾的所有文本6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()定义一个名为main的函数6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()打印6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()x是变量的示例变量为值提供名称显示引号内的信息，并将响应中输入的数字存储在x中6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()循环告诉Python一遍又一遍地重复相同的事情6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()是每次通过循环重复的内容通过缩进来标识循环的效果和重复这两行10次是一样的6Python解释器foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)x=3.9*x*(1-x)print(x)等价6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()赋值语句，一旦计算出右侧的值，它就被赋值到x中6Python解释器#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()告诉Python执行main函数中的代码PART7混沌和计算机7混沌和计算机随着公式被重复应用，初始值的非常小的差异可以导致结果的巨大差异！混沌函数7混沌和计算机#File:chaos.py#Asimpleprogramillustratingchaoticbehaviordefmain():print("Thisprogramillustratesachaoticfunction")x=eval(input("Enteranumberbetween0and1:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()7混沌和计算机input 0.25 0.26--------------------------------0.7312500.7503600.7664410.7305470.6981350.7677070.8218960.6954990.5708940.8259420.9553990.