程序设计基本方法

计算机的概念

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

计算机硬件所以来的集成电路规模参照摩尔定律发展
1. 重要的预测法则
2. 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
3. 自提出50余年实际情况基本符合定律
计算机运行速度也因此接近几何级数快速增长
计算机所能支撑的各类运算功能不断丰富发展

程序设计语言

一种用于人和计算机间交互的人造语言
诞生于1990年

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，可读性好
目标代码：计算机可直接执行，比如二进制代码

编译和解释
编译 compiler：源代码一次转换成目标代码的过程
1.使用编译执行的编程语言：静态语言，如C/C++、Java
2.优化更充分，运行速度快
解释 interpreter：源代码逐条转换成目标代码同时逐条运行的过程
1. 使用解释执行的语言：脚本语言，如JS、PHP、Python
2. 源代码维护灵活，跨多个操作系统平台
3. 每次执行都需要源代码在

程序的基本编写方法：IPO

Input 输入
Process 处理：将输入通过计算产出输出，代码逻辑、处理方法统称为算法
Output 输出：控制台输出、图形、文件输出等

编程解决问题的步骤
分析问题、划分边界（规划IPO）、设计算法、编写程序、运行调试、更新完善

两种编程方式

交互式：对每个输入语句即时运行结果，适合语法练习
文件式：批量执行一组语句并运行结果，编程的主要方式

Python的运行方式

Shell方式
- Shell是交互式的解释器
- 输入一行命令，解释器就解释运行出相应结果
文件方式
- 在Python的IDE环境中，创建一个以py为扩展名的文件
- 用Python解释器在Shell中运行出结果

Python开发环境配置

Python：译为“蟒蛇”、拥有者PSF、开发者Guido，主流版本：Python 3，理念：开源、开放
Python集成开发环境 IDE
- Mac OS & Linux下： $python、$ python 3
- Python内置IDE：IDLE
- 其他IDE：PyCharm等
第三方包（插件）的安装：用pip命令安装第三方包。官网 https://pypi.org/
- 如安装分词工具jieba：pip install jieba

程序的格式框架

代码高亮：编程的色彩辅助体系，不是语法要求
缩进：一行代码开始前的空白区域，表达格式框架，是强制要求
注释：不被程序执行的辅助性说明信息
1. 单行注释：以#开头
2. 多行注释：以‘‘‘开头和结尾

Python的命名与保留字

变量：程序中用于保存和表示数据的占位符号
1. 采用标识符来表示，关联标识符的过程叫命名
2. 可以使用 = 赋值符号，向变量赋值
标识符，命名规则
1. 可含大小写字母、数字、下划线和汉字
2. 大小写敏感、首字符不能是数字、不与保留字相同
Python共33个保留字：and、as、assert、break、class、continue、def、elif、else、except、finally、for、from、if、import、in、is、lambda、not、or、pass、raise、return、try、while、with、yield、del、global、nonlocal、True、False、None

Python数据类型

数据类型：供计算机程序理解的数据形式

数字

整型、布尔型
浮点型（float）
复数型（complex，如2.4+5.6j）

复数的实数部分：复数.real
复数的虚数部分：复数.imag
复数的共轭：复数.conjugate()

字符串

单引号、双引号、三引号内的都是字符串；不可以变类型
序号体系：提供了正向递增序号和反向递减序号

image.png
索引：使用 [ ] 获取字符串中一个或多个字符 <字符串>[M]
切片：返回字符串中一段字符串字符 <字符串>[M:N]

列表
由0个或多个数据组成的有序序列，使用 [ ] 表示，采用逗号 , 分隔各元素，如[ ‘F’, ‘f’ ] 表示两个元素 ’F’ 和 ‘f’；列表是一种强大的数据类型，可以变类型

元组
与列表相似，用小括号 ( ) 界别，不可变类型

字典
映射类型。用大括号 { } 界别，类似于哈希表的键值对

Python语句

语句：完整执行一个任务的逻辑代码

赋值语句：给变量赋值，右侧语句同时作用于变量。

赋值前不需要声明。通过引用的方式赋值。
相同的小整数，256及以下会被分配同一内存空间。可以优化程序的速度
增量赋值：m%=5 即 m=m%5
链式赋值：PI = pi = 3.14159
多重赋值（等式两边都以元祖的方式出现），如(pl, r) = (3.14, 3)，本质由两个步骤构成：
1. temp =3.14, 3 # 元组打包（Tuple packing）
2. pl, r= temp # 序列解包（Sequence unpacking）

分支语句：由判断条件决定程序运行方向

Python基本运算

算术运算
考虑结合方向。乘方 **、正负号 + -、乘除 * /、整除 //、取余 %、加减 + -

比较运算
数值按照值比大小、字符串按ASCII码值比大小。==、!=、<、>、<=、>=。

逻辑运算
not、and、or

字符运算
原始字符串操作符（r / R），在字符串引号前加，用于不希望转义字符起作用的地方

混合运算优先级

算术运算 > 位运算符 > 关系运算符（～特殊） > 逻辑运算符
算数运算符优先级：** > + -（正负号）> * / // % > + -
not > and > or

Python函数

函数：根据输入参数产生不同输出的功能过程
输入函数input()：从控制台获得用户输入 <变量> = input(<提示信息字符串>)
输出函数print()：输出到控制台 print(<待输出字符串>)

print函数格式化
1. 如print("转换后的温度是{:.2f}C".format(C))
2. { }表示槽，后续变量填充到槽中
3. {:.2f}表示将变量C填充到这个位置时，取小数点后两位

评估函数eval()
1. 去掉参数最外侧引号，并执行余下语句，如eval(‘“1+2”’)输出字符串 “1+2”
2. 将任何字符串形式的信息，变成Python语句

内建函数：如str()、type()
非内建函数：import导入模块中的函数

函数的引用
可以使用变量来引用函数，例如可以通过bar=math.sqrt进行赋值，然后就可以使用bar来进行计算平方根，例如bar(9)结果是3.0

1 - Python基本语法元素