【python基础知识】8.编程思维：如何解决问题-思维篇

前言

Hi，欢迎来到第八关。

从第四关到现在，你又掌握了两种新的数据类型：列表和字典，以及while循环和for循环。同时，在上一关的实操课中，你甚至用Python写出了第一个小游戏！

回想一下，或许在不久前，你还带着些迷茫，犹豫着是否要敲开Python的大门。而现在，不知不觉中，相比最初的起点，你已经迈开了好长一段距离。

走到这里，我想你担忧的问题或许不再是“我究竟能不能学会Python？”，而变成了“我该如何更高效地学习Python？”。

关于这个问题，我自己做过整理，大部分人的Python学习问题都可以总结成这两类：

我十分理解，这就好比我们在学校上课时，明明老师讲的每个字都听进去了，但铃声一响，新学的知识就从脑袋里溜走了；复习到半夜，明明胸有成竹，但看到考卷的时候却一脸懵逼。

作为一个引路人，我希望我能做些什么。思来想去，最好的方法可能是把我闯荡编程江湖至今积累的“心经”传授给你——教你一些编程学习的思维，助力突破瓶颈。

毕竟，编程学习可不像我们上学那样，只是简单看课本、背书和做练习以应付考试而已。我们学Python是为了利用编程来解决现实问题，为了达到这个目的，思维的培养是必不可少的。

如果说，知识讲解是为了让你掌握基本功、项目实操是为了增加实战经验，那么，思维课的目的，是为了让你增加内功，提升Python学习效率和应用水平。

别着急，毕竟思维的积累得经历从量变到质变的过程。在这个过程中，我会将自己的经验心得分享给你，希望能对你有所启发，并在自身内化和理解的基础上，将我的经验转化成你自己的“道”了。

话不多说，接下来我就来打开你的任督二脉。首先，来看看第一个“学习瓶颈”：知识学完就忘。

瓶颈1：知识学完就忘

针对这一点，我的经验是：忘了就忘了吧，无所谓。等到要用的时候“临时抱佛脚”也是行得通的，毕竟编程是“开卷”的，你可以随时查阅。

究其原因，我们学编程是为了获得一门实用的技能。因此，所有的编程知识并不是要靠死记硬背来【记住】，而是自己真正吸收，学会【怎么用】。

有同学可能会问，既然要学会【怎么用】，不先掌握知识，那怎么可能用得起来呢？

这里要纠正一个误区：在编程学习中，【掌握】知识和【记住】知识是两个概念：【掌握知识】是知道有这个知识点，并了解它该往哪用，而【记住知识】只是强行记忆知识点，但不一定知道怎么用，用在哪。

然而，Python涉及到的知识点是非常多的，即便把脑子塞爆也不可能都【记住】。所以在初期，很多知识只需要你在使用的时候有个印象，遇到不明确的，就去翻看学习记录，找到知识点的具体用法，再运行代码检验。

一回生两回熟，当你使用得足够多，你就会自然形成“肌肉记忆”，对使用场景和具体用法烂熟于心。

那么，如何快速提高【掌握】知识的程度——既加深对知识的印象，又知道知识的使用场景呢？

在这里，我要和大家介绍一个对我而言很有效的学习方法：【案例笔记法】。它包括了两种类型的笔记：【用法查询笔记】和【深度理解笔记】。

听到“做笔记”这个词，你是不是想起了学生时代被老师支配的恐惧而瑟瑟发抖？

别慌，这【用法查询笔记】和【深度理解笔记】大有用处。具体长啥样，怎么用呢？其实很简单，我们看几个例子就懂了。

用法查询笔记

先来说【用法查询笔记】，【用法查询笔记】就是记录知识点的基础用法，它是你的学习记录，能供你快速查阅，加深对知识的印象。

要记住的是：不管你用什么格式记笔记，目的只有一个，就是 “方便自己查询使用”。

当然你可以多次登陆学习系统复习或者搜索相关教程，但这样可能要花一点时间才能找到想要的信息，所以将笔记统一记录在可随时查阅的文件里，不失为一个更便捷的好方法。

我自己在初学编程的时候，非常重视在案例中理解、消化知识。因此，我的笔记会以案例居多。

比如先来看一个最简单的 “算数运算符” 相关笔记：（扫一眼就行）

大家可以发现，这张笔记是用小例子来说明不同算数运算符的用法，并且用注释说明了（1）代码含义（2）实际运行结果。

其中代码含义往往用【#注释……】写在代码后面，实际运行效果往往用【# 》》注释……】写在代码下方。

这样注释的话会更直观，比如当要区分’%‘和’//'用法的时候就能一目了然。

我们再来看看与“列表”相关的笔记，这里，我记了一些对列表的常见操作。

虽然课堂上我们也是以案例带出知识点，但老师还是建议你能在课后制作一份不同于课堂的案例，写出“代码含义”和“实际运行结果”的注释，这样才能加深对知识的第一印象，需要的时候才想得起笔记在哪。

最后，再来看看以 “字典” 知识为例的笔记，当然啦，要记什么内容取决于你对具体知识点的熟悉度。

像这样，当你逐步解锁后续关卡，你就能积累越来越多的【用法查询笔记】：

除此之外，当你遇见有些课堂上老师没有涉及到的零碎知识点，也可以补充到笔记里，方便日后查看。

有了这些【查询使用笔记】，在学习新知识的时候，你可以及时回顾已学知识，在练习或实操的时候，你可以快速查看某个知识的具体使用细节。

于是，你的学习过程立马轻松了很多，因为很多知识并不要求自己直接记在脑子里，可以放到【用法查询笔记】中。

当然，“轻松”的意思，不是指我们可以在学习上摸鱼，而是让我们可以把更多时间精力花在关键之处。

说完了【用法查询笔记】，接下来我们看看【深度理解笔记】。

深度理解笔记

就像开头所说，有些知识光有印象还不够，还需要你知道这些知识该如何使用。所以我们需要【深度理解笔记】来总结、理解知识的使用场景。

【深度理解笔记】重在“理解”，所以笔记内容主要是记录对知识的理解。比如你可以看下我对于使用“循环”知识的理解笔记：

可以看到，如果说【用法查询笔记】解决的是“知识点是什么”的问题，那么【深度理解笔记】更侧重解决“为什么要用”以及“怎么用这个知识点”的问题。

通常来说，我们需要回答“什么时候需要用到这个知识？这个知识有什么常见用法？这个知识和其他知识有什么不同？”之类的问题，并写下自己的思考过程。

我们再来看一个关于列表和字典的例子：

当然，深度理解笔记不是一蹴而就的，它会随着你对某一知识的理解程度的加深而不断完善。

作为萌新，你可以尝试从“什么时候需要用到这个知识”记起，在后续练习和实操的过程，当你积累越来越多的时候，进一步补充笔记，比如补充这个知识的多种使用技巧。

知识管理

如果你学Python学到“走火入魔”的话，你会发现【深度理解笔记】和【用法查询笔记】本质上就是一个“字典嵌套列表”，其中【深度理解笔记】是键，【用法查询笔记】是值。

基于这个结构，我们的知识框架就搭建起来了。因为我们有【深度理解笔记】，所以在解决一个编程问题的时候，我们可以轻易想到需要用到哪块知识，接着就可以去【用法查询笔记】里寻找相关的知识细节和具体案例，形成解题的思路。

在解决了问题之后，我们还可以把一些特别典型的案例，继续补充在【用法查询笔记】，是不是有点像以前上学时我们所做的错题集。

同样地，在解题的过程中，我们可能会专门搜索并自学一些额外知识，比如random模块（里面有许多随机函数）的使用方法，也可以一并记录在笔记里。

这样子，随着我们的知识库存越来越多，知识结构越来越完整，我们使用知识也会得心应手。

所以如果你发现自己是“学完即忘”的金鱼记忆体质，不妨试一试上述所教的笔记法。当然，第一步是不要怕懒哈哈。

瓶颈2：缺乏解题能力

接下来，我们来看看困扰许多学员的第二个瓶颈：缺乏解题能力，也就是看到题目，隐隐中知道要用什么知识，但就是会像便秘一样死活卡住。

我认为这其中一个很重要的原因是还没有形成解题的思路，殊不知，解题技巧也是需要练习的。虽说解题思路是因人而异，但从中提炼共性的话，我会将解题步骤分为以下几步：

如何解题

接下来，我会用一道经典的题目来详细解释上述步骤：用Python打印出九九乘法表。

分析问题是解决问题的第一步，所以拿到题目的时候我们首先要思考“这是一个怎样的问题”。

分析问题，明确结果

题目要求是“打印九九乘法表”，为了让问题变得清晰，我们得先知道“九九乘法表”长什么样，即我们最终想要呈现在终端结果是什么样。

假设我们的目标是在终端打印出这种格式的九九乘法表：

知道了需要实现的结果后，我们就来思考一下，解决这个问题到底要用到什么知识。

思考需要的知识，或搜索新知识

首先很明显，要打印信息就必须用到最基本的print()函数。

虽然最取巧的办法是像下面这样写，但显然这么操作，Python会很生气的，因为实在太太太大材小用了。

print('1 X 1 = 1')
print('1 X 2 = 2  2 X 2 = 4')
print('1 X 3 = 3  2 X 3 = 6  3 X 3 = 9')
print('1 X 4 = 4  2 X 4 = 8  3 X 4 = 12  4 X 4 = 16')
...
...

我们可以留意到，九九乘法表是有一定规律，重复的结构，所以我们可以想到用循环来处理。

同时，我们能看到数字是在灵活变动的，所以用“格式化字符串”来为变动的数字预留位置会方便些。

现在我们知道需要用到“循环”和“格式化字符串”相关知识，那我们就可以开始思考切入点：先从什么地方入手来解决这个问题。

思考切入点

我们再来观察九九乘法表，我们会发现一个规律：每一行的等式里，第一位数会递增，第二位数则会保持不变，并且在第几行就会有多少个等式。

也就是说，每一行其实都可以是一个小循环，那我们就可以以此为切入点，先把每一行的小循环写出来，再进一步寻找规律。

记住从简单的切入点入手，解决一部分问题，往往会让问题变得更简单，更容易被解决。

尝试解决问题的一部分

说起循环，我们就会想到while循环和for循环，请你判断一下：
根据以往案例和讲解，你觉得这时应该优先使用那种循环语句呢？

没错，是for循环！

当循环次数是确定的时候，我们优先使用for循环。像这种知识，就可以记在关于循环的【深度理解笔记】里。

那么，现在请你小试牛刀，分别用for循环打印出九九乘法表的第二行和第三行吧！

#题目要求：用两次for循环在终端打印出：
1 X 2 = 2  2 X 2 = 4
1 X 3 = 3  2 X 3 = 6  3 X 3 = 9

可能你捣鼓一阵后答案是这样子的：

for i in range(1,3):
    print(str(i) + ' X 2 = ' + str(i*2))

for i in range(1,4):
    print(str(i) + ' X 3 = ' + str(i*3))    

你会发现字符串只能与字符串用’+'号拼接，要拼接数字的话还得先用str()转换，煞是麻烦。所以用我们刚才所说的格式化字符串处理会轻松得多。

这时，之前讲的【用法查询笔记】也能派上用场了。

所以，刚刚的那段代码就可以写成：（主要看格式符的用法，然后运行）

for i in range(1,3):
    print('%d X %d = %d' % (i,2,i*2))

for i in range(1,4):
    print('%d X %d = %d' % (i,3,i*3)) 

运行结果：

1 X 2 = 2
2 X 2 = 4
1 X 3 = 3
2 X 3 = 6
3 X 3 = 9

但是，运行后你会发现这样写的话每一个等式都会换行，而我们想要的结果是:

尝试重复1-4步

解决问题的时候发现了新的问题，所以，我们回到第2步重新思考：

思考需要的知识，或搜索新知识

现在我们希望print出来的东西不换行，那怎么实现呢？你可能突发奇想，想到用拼接一个空字符串来实现。

for i in range(1,3):
    print('%d X %d = %d' % (1,2,1*2) +'  '+ '%d X %d = %d' % (2,2,2*2))

但这样写且不说麻烦，也会让循环发挥不了作用。

现在看来，我们目前已有的知识的确没什么好的办法。不过这就难倒我们了么？

正如我反复强调的，很多零碎的知识点老师无法都直接教给你们，需要我们碰到实际问题的时候再去补充，这时就需要我们发挥“搜索大法”，主动搜索新知识。

这不，点进链接，我们一下子就能找到答案。（目前我们学习的是Python3）

原来print()函数里有个参数’end’是用来控制换行行数和结尾字符，比如说，你可以运行下列代码，感受一下，留意’end='后面的内容：

print('hello',end='')
print('world')

print('hello',end='  ')
print('world')

print('hello',end='!')
print('world')

运行结果：

helloworld
hello  world
hello!world

我们又要来尝试解决问题了。现在请在刚才代码的基础上优化，让它打印出不换行的效果。

说打就打，有些同学们一开始的答案可能是这样子的：

for i in range(1,3):
    print('%d X %d = %d' % (i,2,i*2),end = '  ')

for i in range(1,4):
    print('%d X %d = %d' % (i,3,i*3),end = '  ') 

运行结果：

1 X 2 = 2  2 X 2 = 4  1 X 3 = 3  2 X 3 = 6  3 X 3 = 9 

但是这样子会发现，天啊真是磨人的小机精，现在所有的等式又都挤在一行了 = =。

别愁，问题很好解决，这里就教给大家一个小技巧，用print(‘’)来控制换行，请你直接运行下下面的代码看一看：

for i in range(1,3):
    print('%d X %d = %d' % (i,2,i*2),end = '  ')
print('') #用来换行

for i in range(1,4):
    print('%d X %d = %d' % (i,3,i*3),end = '  ')  
print('') #用来换行

运行结果：

1 X 2 = 2  2 X 2 = 4  
1 X 3 = 3  2 X 3 = 6  3 X 3 = 9 

可算输出了我们想要的结果了，那么依葫芦画瓢，把所有的等式放在一起就是：

for i in range(1,2):
    print( '%d X %d = %d' % (i,1,i*1) ,end = '  ' )
print('') 

for i in range(1,3):
    print( '%d X %d = %d' % (i,2,i*2) ,end = '  ' )
print('') 

for i in range(1,4):
    print( '%d X %d = %d' % (i,3,i*3) ,end = '  ' )
print('') 

for i in range(1,5):
    print( '%d X %d = %d' % (i,4,i*4) ,end = '  ' )
print('')

for i in range(1,6):
    print( '%d X %d = %d' % (i,5,i*5) ,end = '  ' )
print('') 

for i in range(1,7):
    print( '%d X %d = %d' % (i,6,i*6) ,end = '  ' )
print('')

for i in range(1,8):
    print( '%d X %d = %d' % (i,7,i*7) ,end = '  ' )
print('') 

for i in range(1,9):
    print( '%d X %d = %d' % (i,8,i*8) ,end = '  ' )
print('') 

for i in range(1,10):
    print( '%d X %d = %d' % (i,9,i*9) ,end = '  ' )
print('') 

虽然看起来还很不优雅，但相信我到了这一步，离最后胜利只差一步之遥了！

我们可以看到以上代码是有规律的三行结构，同一结构重复了九次，这提醒我们可以再用一层循环嵌套，来彻底解决重复劳动。

我们再来看看九九乘法表，可以发现行数是固定的，范围是range(1,10)，而列数（等式）则是逐行加一，即第N行就有N个等式。

基于此和上述已完成的代码，你想到了如何用两层for循环消灭重复吗？请尝试一下，（最终代码可以控制在四行）

参考答案：

for i in range(1,10):
    for j in range(1,i+1):
        print('{}X{}={}  '.format(j,i,j*i),end='')
    print('')

当然，解法不是唯一的，有些同学的答案可能是这样，也能达到相同效果：

for i in range (1,10):
    for j in range(1,10):
        print('%d X %d = %d' % (j,i,i*j),end = '  ')
        if i==j:
            print('')
            break

如果用while循环，也是可以的，不过对比一下，是不是还是第一种解法的代码最简洁呢～

i = 1
while i <= 9:
    j = 1
    while j <= i:
        print('%d X %d = %d' % (j,i,i*j),end = '  ') 
        j += 1
    print('')
    i += 1

到这里，我们就成功打印出九九乘法表了，撒花！

通过这个案例，你发现了吗，我们的解题步骤其实也是一个循环～所以当我们遇到复杂的题不要怂，学会拆解问题，找到突破口，就能一步步KO掉难题啦！

总结

最后，我们再来总结一下这一关我们所要攻克的两大瓶颈。

当然，编程能力的进阶不是一朝一夕就能达成的，所以即使目前你在学习上遇到了瓶颈，也不要气馁。只要你投入精力，一定会学有所成。万事开头难，而事实上你已经渡过了最难的一关。

一直以来，我的初衷是希望能帮大家在一个轻松的环境下学会Python，之后我也会不遗余力地用我的学习经验来指导大家，帮助大家减少一些理解成本和瞎折腾的时间，让我们一同继续加油！

下一关，我会带大家重新认识一个老朋友——函数。函数有什么妙用呢？到时见～