【第6节】零基础新手的Python入门实战宝典（五·番外实战篇） —— 利用Python秒解方程

如果你之前看过其他教程，但是发现云里雾里复杂的让你头晕眼花的话，没错，看这里，本系列Python教程专为啥都不会的新手用户打造，放宽心，大胆看，我就是说说书，你就当听听故事，轻松愉快走进编程的大门，“程序设计”不再神秘也不再遥不可及。只要你会最基本的电脑操作（装装软件打打字），读过那么几天书，汉字都认识，英文会那么一点点就够了，包学包会！Let’s go！

【本节目录】

这一节可以看做是上一节的实战篇，学习编程什么最重要，当然是动手啦！因为学习编程的最终目的，还是要能够将学习到的编程技术用于提高自己的工作和生活效率啊！
学习了前面的内功心法（“函数”或“功能”），也学习了最简单最基础的“数据类型”（数字和字符串），其实我们就可以做一些事情了。本节我们来亲手实践一下！
还记得前面用Python命令计算机来解方程的神奇事件吗？不管系数多么复杂，利用Python来让计算机进行计算，瞬间就能计算出$x$的值。这是怎么实现的呢？有了前面的心法和基础知识，就很容易掌握了，我来帮大家一步一步拆解这套解方程的“武功”流程。

1. 创建项目

用编程语言控制计算机进行操作的时候，需要我们先把要做的事情都写下来，然后把这个任务要求扔给计算机，让计算机自己来执行，最后把执行的结果告诉你。所以，我们要做的第一步是什么呢？哈哈，是准备一张纸或者一个本子，用来写任务要求和计划。在现实中，可能你有几件或者几十件需要计算机来做的事情，全都混乱地不加分类标签全都一股脑写在同一个本子上肯定不行啊，所以就需要准备好几个本子，每个本子只用来记录一项工作的内容。现实中我们所使用的“本子”，也就是编程中的“项目”。每当我们有一项新的工作，我们觉得需要一个新的“本子”来记录的时候，对应到计算机编程的话，我们就创建一个新的“项目”。
使用PyCharm创建项目的步骤如下：
①打开PyCharm点“Create New Project”（创建新项目）

②设置项目的相关信息，然后点右下角的“Create"来创建项目

③新建一个文件（刚刚建立的“项目”与“文件”的关系，可以类比成“本子”与本子中的“纸”的关系。)

④给文件起个名字，这个名字根据自己喜好起名即可（我起的名字是just_do_it）

这样我们就完成了编写程序的准备工作，界面是下面这个样子滴：

后面我们要做的，就是在右边中央的这一大块编辑区进行程序的编写了。

2. 详细讲解如何自动“解一元二次方程”

学过如何解一元二次方程的我们肯定都知道，有个很神奇的东西就是解一元二次方程的求根公式： $x_{1,2}=\frac{-b\pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$ 。只要把三个系数a、b、c代入求根公式，就能直接求出一元二次方程的两个解！
对于不同的一元二次方程，a、b、c三个系数的组合方式各不相同，对于每个新的一元二次方程，我们都得在演草纸上细心计算一番，还得特别小心不能算错，然后才能得出这个方程的两个解。但是，当我们有了计算机，有了程序，有了Python，这一切就不一样了，我们完全可以让计算机自动来帮我们完成计算，而且计算地又快又准！
下面就是解一元二次方程的Python程序代码，然后我来一步一步手把手告诉你，Python是怎么做到的！（插播一个小知识，在每一行中，如果看到一个#号，那么这个#后面的内容就是对这一行代码的解释说明，下面的程序里也会用这种方式进行一些解释。）

a = 1  # 系数a的值为1
b = -5  # 系数b的值为-5
c = 6  # 系数c的值为6

m = (b ** 2 - 4 * a * c) ** (1 / 2)

x1 = (-b + m) / (2 * a)
x2 = (-b - m) / (2 * a)

print("第一个解为：" + str(x1))
print("第二个解为：" + str(x2))

讲解之前，我们先来看下效果：

①把上面的代码复制粘贴到编辑区，然后运行

②结果如下图所示

怎么样？是不是很厉害！自己试试修改a、b、c三个系数的值，只要符合一元二次方程的系数要求，计算机都能瞬间计算出方程的两个解！接下来，我们就来讲解下Python是怎么做到的！
上面代码的前3行，通过#后面的解释，大家应该明白是什么意思了。比如说a = 1就是给变量a赋值为数字1，也就是说，在程序里一提到变量a，大家就知道是数字1。b和c也是同样的原理。
接下来我们来看第5行m = (b ** 2 - 4 * a * c) ** (1 / 2)，这一行看起来就有些复杂了吧？看我的分解动作！
还是类似于上一节，Python里有一些表达方法跟人类语言不太一样，这里还是用表格的方式给大家呈现一下，这样的话对应关系会更加清晰：

数学中的符号	Python中的符号	说明
$+$	+	“加号”相同
$-$	-	“减号”相同
$\times$	*	“乘号”对应*号
$÷$	/	“除号”对应/号
幂指数	**	幂指数公式：$y=a^x$

数学中的表达	Python中的写法
$y=x+a$	y = x + a
$y=x-a$	y = x - a
$y=x\times a$	y = x * a
$y=x÷a$	y = x / a
$y=a^x$	y = a ** x

然后我们再来重新审视一下这行代码：

m = (b ** 2 - 4 * a * c) ** (1 / 2)

根据上面的对应关系，有没有发现，其实这里的m实际上就是求根公式里的 $\sqrt{b^2-4ac}$ 这一部分！第一个括号里的b ** 2是$b^2$，4 * a * c是$4ac$，开根号实际上也就是二分之一次方。所以写成一行之后，就是m = (b ** 2 - 4 * a * c) ** (1 / 2)。通过这一行代码，我们就能求出m的值，然后我们的求根公式就进一步简化成了$x_{1,2}=\frac{-b\pm m}{2a}$ 。
然后第7行代码x1 = (-b + m) / (2 * a)和第8行代码x2 = (-b - m) / (2 * a)就可以分别求出来两个解了。这两个解对应的变量一个是x1，另一个是x2。
到这里，我们实际上已经利用Python语言命令计算机完成了自动求解一元二次方程的全部过程了！但计算完之后，结果只有计算机自己知道，所以我们还需要利用第10和第11这两行代码让计算机把结果呈现在屏幕上，这样才能让我们看得到。
还记得之前的第（四）节里的内功心法吧？关于“方法”或“函数”那里。解读第10和第11就需要用到这个知识了。在第（四）节中也提到过print()这个函数，我们现在要做的就是利用这个函数把计算结果呈现在屏幕上。第10行和第11行这两行代码就完美地完成了这个要求。（至于str(x1)和str(x2)是干嘛用的，这里就卖个关子先不说，后面写到相关章节的时候会进行详细讲解。特别特别想赶紧知道的同学，一定要自己动手去找资料哟，学习编程说到底还是自己动手最重要！）

3. 小结

这一节的内容是我们真正意义上的动手实践了，是不是很有趣很厉害？！再也不用一点儿一点儿去演算了，真正的解放双手啦！其实Python能做的远不止于此，这种小事儿实际上都用不到计算机百万分之一的实力！所以，现在是不是更有动力去学好编程了呢？那我们下节不见不散哟！^_