第一章：Python基本语法元素
一、程序设计基本方法
1、计算机与程序设计
1.1 计算机的概念
计算机是根据指令操作数据的设备
具有以下两个特点：
①功能性：对数据的操作，表现为数据计算、输入输出结果和结果存储；
②可编程性：根据一系列指令，可预测地、准确地完成操作者的意图。
1.2 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
- CPU/GPU、内存、硬盘、电子产品价格等都遵循摩尔定律
- 当今世界，唯一长达50年有效且按照指数发展的技术领域
- 计算机深刻改变人类社会，甚至可能改变人类本身
- 可预见的未来30年，摩尔定律还将持续有效
1.3 程序设计
程序设计是计算机可编程的体现
- 程序设计（编程），深度应用计算机的主要手段
- 程序设计已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接管，程序设计将是生存技能
1.4 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（编程语言），指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
编程语言种类繁多，但生命力强劲的却不多
- 编程语言有超过600种，但绝大部分都不再使用
- 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编程语言
2、编译和解释
2.1 编程语言的执行方式
计算机执行源程序的两种方式：编辑和解释
- 源代码：采用某种编程语言编写的计算机程序，人类可读
1 result = 2 + 3
- 目标代码：计算机可直接执行，人类不可读（专家除外）
11010010 00111011
2.2 编译
将源代码一次性转换成目标代码的过程，执行编译过程的程序叫做编译器（compiler）。
一次性翻译，之后不需要源代码（类似英文翻译）。
2.3 解释
将源代码逐条转换成目标代码同时逐条运行的过程，执行解释过程的程序叫做解释器（interpreter）
每次程序运行时随翻译随执行。
2.4 静态语言和脚本语言
根据执行方式的不同，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语言等
- 脚本语言：使用解释执行的编程语言，如Python、JavaScript、PHP语言等
执行方式不同，各有优势：
- 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，可跨多个操作系统平台
3、程序的基本编写方法
3.1 IPO
- I：Input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），输入是一个程序的开始.
- P：Process处理，程序的主要逻辑。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，是一个程序的灵魂。
- O：Output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），输出是程序展示运算结果的方式。
3.2 问题的计算部分
一个待解决的问题中，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
3.3 解决问题的步骤
- 分析问题
- 划分边界
- 设计算法
- 编写程序
- 调试测试
- 升级维护
精简表示
- 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
二、Python开发环境配置
1、Python语言概述
- Python意为蟒蛇，拥有者为非盈利组织PSF，致力于保护Python语言开放、开源和发展。
- 创立者为Guido van Rossum，2002年发布Python 2.x，2008年发布Python 3.x
2、Python基本开发环境IDLE
- Python官方环境：Python解释器 + IDLE开发环境
- 轻量级：只要几十MB，使用灵活
- 功能丰富：编辑器 + 交互环境 + 标准库 + 库安装工具 + ……
3、Python程序编写与运行
3.1 Python的两种编程方式
交互式和文件式
- 交互式：对每个输入语句即时运行结果
- 文件式：批量执行一组语句并运行结果，编程的主要方式
3.2 一些实例
>>> r = 25 >>> area = 3.14 * r * r >>> print('{:.2f}'.format(area)) >>> 1963.44
#保存为CalCircle.py r = 25 area = 3.145 * r * r print('{:.2f}'.format(area))
#绘制一个五角星，保存为StarDraw.py from turtle import * color('red', 'red') begin_fill() for i in range(5): fd(200) rt(144) end_fill() done()
三、温度转换问题
1 #华氏度与摄氏度温度转换 2 #TempConvert.py 3 TempStr = input('请输入带有符号的温度值:') 4 if TempStr[-1] in ['F','f']: 5 C = (eval(TempStr[0:-1]) - 32)/1.8 6 print('转换后的温度是{:.2f}C'.format(C)) 7 elif TempStr[-1] in ['C','c']: 8 F = 1.8 * eval(TempStr[0:-1]) + 32 9 print('转换后的温度是{:.2f}'.format(F)) 10 else: 11 print('输入格式有误')
四、Python程序语法元素分析
1、程序的格式框架
1.1 缩进
缩进表达程序的格式框架
- 严格明确：缩进是语法的一部分，缩进不正确程序运行错误
- 所属关系：表达代码间包含和层次关系的唯一手段
- 长度一致：程序内一致即可，一般用4个空格或1个Tab
1.2 注释
不被程序执行的辅助性说明信息
- 单行注释：以#开头，其后内容为注释
- 多行注释：以 ''' 开头和结尾
2、命名和保留字
2.1 变量
用来保存和表示数据的占位符号
- 变量采用标识符（名字）来表示，关联标识符的过程叫命名
- 可以使用 = 向变量赋值或修改值，= 称为赋值符号
2.2 命名
关联标识符的过程
- 命名规则：大小写字母、数字、下划线和中文等字符及组合
- 注意事项：大小写敏感、首字符不能是数字、不与保留字相同
2.3 保留字
被编程语言内部定义并保留使用的标识符
- Python语言有35个保留字（关键字）
- Python有35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 del global nonlocal True False None async await
- 保留字是编程语言的基本单词，大小写敏感
3、数据类型
3.1 数字类型
包括整数和浮点数
3.2 字符串类型
使用[ ]获取字符串中一个或多个字符
- 索引：返回字符串中单个字符
- 切片：返回字符串中一段字符子串
>>> s='wps,you are the best' >>> s[0:-1] 'wps,you are the bes' >>> s[::] 'wps,you are the best' >>> s[::-1] 'tseb eht era uoy,spw' >>> s[3] ',' >>> s[4:7] 'you' >>> s[8::2] 'aetebs'
3.3 列表类型
- 列表使用[ ]表示，采用逗号分隔：如[ 'F', 'f' ]表示两个元素'F'和'f'
- 使用保留字 in 判断一个元素是否在列表中：如TempStr[-1] in ['C','c']
4、语句与函数
4.1 赋值语句
4.2 分支语句
4.3 函数
5、输入与输出
5.1 input('提示字符串:')
5.2 print('{:.2f}'.format(x))
5.3 评估函数eval():去掉最外侧引号
