1.1 程序设计基本方法 | Python语言程序设计（嵩天）

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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…

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第一章 Python基本语法

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章节1.1 程序设计基本方法

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计算机与程序设计

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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。

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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。

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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。

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程序的基本编写方法

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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。

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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。

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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。

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补充：

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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。

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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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版权说明