Python电子教案程序设计基本方法.ppt

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3.0,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（,Fibonacci sequence,），又称黄金分割数列，由意大利数学家,Leonardo Fibonacci,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,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（,Artificial Intelligence,），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,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，,Python 3.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：使用,as,关键字标识异常信息。,本章小结,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,Python,实例展示,实例展示,