#章节九：编程思维：如何解决问题
章节九：编程思维：如何解决问题
嘿嘿，我们完成了第一次项目实操，感觉如何？
感觉良好？还需要好好消化消化？？
嗯嗯，这种情况可能是由于知识掌握得还不够牢固，可以考虑做更多课后练习，巩固知识。
最近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，在上个实操课中，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？”。
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。
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，
1. 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。
1.1 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。
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】。
1.2 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。
1.3 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。
2. 瓶颈2：缺乏解题能力
接下来，我们来看看困扰许多初学者的第二个瓶颈：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”。
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。
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。
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。
说起循环，我们就会想到while循环和for循环，请你判断一下：
当然是“for循环”啦
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？
答对了，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，如果有困难请先点击【跳过本题】。
#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：
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，然后点击运行）
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:
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：
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？
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：
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。
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：
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('')
来看下执行结果
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，最外层的循环已经替你写好。（最终代码可以控制在四行）
for i in range(1,10):
for j in range(1,i+1):
print( '%d X %d = %d' % (j,i,i*j),end = ' ' )
print(' ')
来看下执行结果
当然，解法不是唯一的，也可以是这样，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
也可以这么写，运用format语句
for i in range(1,10):
for a in range(1,i+1):
print('{} x {} = {}'.format(i,a,1*a),end=' ')
print(' ')
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！
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。
3. 习题练习
3.1 习题一
1.练习目标：
我们会通过今天的作业，掌握列表的两个新运用：合并列表和列表排序。
2.练习要求：
一次测评中，老师将 学习小组A 和 学习小组B 的测评成绩(满分 100 分)从低到高记录放进两个列表：
A = [91, 95, 97, 99]，B = [92, 93, 96, 98] 。
现在，老师想将两个小组的成绩合并为一个列表，并按照从低到高的顺序排序，你能帮老师完成吗
3.合并列表-1
分析问题，明确结果
我们的问题是：将两个列表合并起来，并按照从低到高的顺序排序，要得到问题的结果，我们还需要借助打印函数看看我们合并的是否正确。
思考要用到的知识&思考切入点
增加列表的内容与合并列表的含义相同，所以我们可以使用append作为解题的切入点，请你试试！
list1 = [91, 95, 97, 99]
list2 = [92, 93, 96, 98]
# 把 A 组成绩赋值给一个新列表，用来存合并的成绩——这个细节要注意！
list = list1.copy()
list.extend(list2)
print(list)
list.sort()
print(list)
4.合并列表-2
上网搜索新知识&找到新的切入点
好了。你已经完成了第一个需求：合并列表。不过，有没有发现，这个代码还是比较冗余的。有没有更简单的方法呢？请你自己上网搜索一下
python 合并两个列表，看看是否有更简单的方法，学会后再回来继续做作业吧。
请你根据新学到的知识，简化代码。
三个提示：
1.如果你直接将 list2 合并到 list1 上，那就无法做到只看A组的成绩，所以，最好再建一个列表来合并两组的成绩；
2.可以使用list.copy()来复制列表中的内容。
3.合并后不要忘了打印一下合并的列表，看看结果是否正确。
list1 = [91, 95, 97, 99]
list2 = [92, 93, 96, 98]
list = list1.copy()
list.extend(list2)
print(list)
5.列表排序
主动搜索，掌握新知
上网搜索一下列表的排序方法吧。
有了知识，再写代码
请你根据搜索到的知识，完成列表的排序，再将其打印出来。
list3= [91, 95, 97, 99, 92, 93, 96, 98]
list3.sort()
print(list3)
3.2 习题二
1.练习目标
这个练习，是建立在上一个练习之上，用代码帮老师完成更多的成绩处理工作。
2.练习要求
上一个练习中，我们完成了两组成绩的合并和排序。
不过，老师有了新的需求：想知道两组的平均分，以及把低于平均分的成绩也打印出来。
所以，在这个练习中，我们会帮老师计算出两组的平均分，并挑出那些在平均分之下的成绩。
3.明确结果，思考知识和切入点
scores1 = [91, 95, 97, 99, 92, 93, 96, 98]
sum = 0
scores2 = []
for score in scores1:
sum = sum + score
average = sum/len(scores1)
print('平均成绩是：{}'.format(average))
for score in scores1:
if score < average:
scores2.append(score)
print(' 低于平均成绩的有：{}'.format(scores2))
4.明确结果，找新知识和切入点
第二种 解题三连击：
1.目前我们想要的结果是：求平均值和判断比较；
2.我们可以去找的新知识有：Python 求平均值；
3.我们的切入点：请你通过搜索，找到更简单的求平均值的方法，来改造代码。
import numpy as np
scores1 = [91, 95, 97, 99, 92, 93, 96, 98]
scores2 = []
average = np.mean(scores1) # 一行解决。
print('平均成绩是：{}'.format(average))
for score in scores1:
if score < average:
scores2.append(score)
print(' 低于平均成绩的有：{}'.format(scores2))
