《Python语言程序设计》-1.1-程序设计基本方法
本节概述
- 计算机与程序设计
- 编译和解释
- 程序的基本编写方法
- 计算机编程
本节教学视频
计算机与程序设计
计算机
计算机是根据指令操作数据的设备。
- 功能性：对数据的操作，表现为数据计算、输入输出处理和结果存储等。
- 可编程性：根据一系列指令自动地、可预测地、准确地完成操作者的意图。
计算机的发展
计算机的发展参照摩尔定律，表现为指数方式。
- 计算机硬件所依赖的集成电路规模参照摩尔定律发展。
- 计算机运行速度因此也接近几何级数快速增长。
- 计算机所能高效支撑的各类运算功能不断丰富发展。
摩尔定律（Moore‘s Law）
计算机发展历史上最重要的预测法则。
- Intel公司创始人之一戈登*摩尔在1965年提出。
- 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。
- CUP/GPU、内存、硬盘、电子产品价格都遵循摩尔定律。
程序设计
程序设计是计算机可编程性的体现。
- 程序设计，亦称编程，深度应用计算机的主要手段。
- 程序设计已经成为当今社会需求量最大的职业技能之一。
- 很多岗位都将被计算机程序所接管，程序设计将是生存技能
程序设计语言
程序设计语言是一种用于交互（交流）的人造语言。
- 程序设计语言，亦称编程语言，程序设计的具体实现方式。
- 编程语言相比自然语言更简单、更严谨、更精确。
- 编程语言主要用于人类和计算机之间的交互。
编程语言种类很多，但生命力强劲的却不多。
- 编程语言有超过600多种，绝大部分都不再被使用。
- C语言诞生于1972年，它是第一个被广泛使用的编程语言。
- Python语言诞生于1990年，它是最流行最好用的语言。
编译和解释
编程语言的执行方式：
- 源代码：采用某种编程语言编写的计算机程序，人类可读。
- 目标代码：计算机可直接执行，人类不可读（专家除外）
编译
将源代码一次性转换成目标代码的过程。
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执行编译过程的程序叫做编译器。
解释
将源代码逐条转换成目标代码同时逐条运行的过程。
T`V3CA4XK_proc.jpg
执行解释过程的程序叫做解释器。
- 编译：一次性翻译，之后不再需要源代码（类似英文翻译）
- 解释：每次程序运行时随翻译随执行（类似褚的同声传译）
根据执行方式不同，编程语言分为两类。
- 静态语言：使用编译执行的编程语言，如C/C++、Java。
- 脚本语言：使用解释执行的编程语言，如Python、PHP、JavaScript。
执行方式不同，优势各有不同。
- 静态语言：编译器一次性生成目标代码，优化更充分，程序运行速度更快。
- 脚本语言：执行程序时需要源代码，维护更灵活，源代码在维护灵活、跨多个操作系统平台。
程序的基本编写方式
程序的基本编写方式---IPO（Input Process Output）
- 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
编写程序时知道程序的输入是什么？输出是什么？如何从输入达到输出？
输入
- 程序的输入：文件输入、网络输入、控制台输入、交互界面输入，内部参数输入等。
- 输入是程序的开始。
输出
- 程序的输出：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。
- 输出是程序展示运算结果的方式。
处理
- 处理是程序对输入数据进行计算产生输出结果的过程。
- 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。
解决问题
计算机只能解决问题中的计算部分。或者说：计算机在一个待解决问题中，只能辅助完成计算部分。
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。
- 一个问题可能有多种角度理解，产生不同的计算部分。
- 问题的计算部分一般都有输入、处理和输出过程。
重要问题：什么是问题中的计算部分？
编程解决问题的步骤
6个步骤（1~3）
- 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
6个步骤（4~6）
- 编写程序：编写问题的计算程序，编程序
- 调试测试：调试程序使正确运行，运行调试
- 升级维护：适应问题的升级维护，更新完善
求解问题的精简步骤
- 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：确保程序按照正确逻辑能够正确运行
计算机编程
Q:为什么要学计算机编程？A：编程是件很有趣的事！
编程能训练思维
- 编程体现了一种抽象交互关系、自动化执行的思维模式
- 计算思维：区别逻辑思维和实证思维的第三种思维模式
- 能够促进人类思考，增进观察力和深化对交互关系的理解
编程能增进认识
- 编程不单纯是求解计算问题
- 不仅要思考解决方法，还要思考用户体验、执行效率等
- 能够帮助程序员加深用户行为以及社会和文化认识，编程能够带来乐趣
- 编程能够提供展示自身思想和能力的舞台
- 让世界增加新的颜色，让自己变得更酷，提升心理满足
- 在信息空间里思考创新，将创新变为现实
编程能够提供效率
- 能够更好地利用计算机解决问题
- 显著提高工作、生活和学习效率
- 为理想的实现提供一种借助计算机的高效手段
编程带来就业机会
- 程序员是信息时代最重要的工作岗位之一
- 国内外对程序员岗位的缺口都在百万以上规模
- 计算机已经渗透了各个行业，就业前景非常广阔
编程的误区
Q：编程难学吗？A：掌握方法就很容易！
- 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，参照案例多练习实践，学会举一反三
单元小结
- 计算机的功能性和可编程性
- 编译和解释、静态语言和脚本语言
- IPO、理解问题的计算部分
- 掌握计算机编程的价值