前言

在本科期间，大多数人奉行“不挂科”主义，上课效率不是很高，基础知识不牢固，导致需要用编程知识的时候只能重新去查找学习，说的就是小编！(小编读本科时，没有开设python这门课)

课程导学

学习python的基本要求：

• 会使用计算机和Office软件
• 阅读简单英文内容、3级及以上水平
• 熟练使用Web浏览器
• 每周至少1-2个小时，连续9周

第1章 Python基本语法元素

• 1.1 程序设计基本方法
• 1.2 Python开发环境配置
• 1.3 实例1: 温度转换
• 1.4 Python程序语法元素分析

方法论

• 程序的基本编写方法：IPO

实践能力

• 看懂10行左右简单Python代码

1.1程序设计基本方法

• 1.1.1 计算机与程序设计
• 1.1.2 编译和解释
• 1.1.3 程序的基本编写方法
• 1.1.4 计算机编程

1.1.1 计算机与程序设计

计算机的概念

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

摩尔定律Moore’s Law

计算机发展历史上最重要的预测法则，目前面临着失效的风险

• 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

计算机的发展

计算机发展参照摩尔定律，表现为指数形式

• 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
• 计算机高效支撑的各类运算功能不断丰富发展
• 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 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

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 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

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编程语言

1.1.2 编译和解释

计算机执行源程序两种方式：编译和解释

• 源代码：采用某种编程语言编写的计算机程序，人类可读
  例如：result = 2 + 3
• 目标代码：计算机可直接执行，人类不可读 (专家除外)
  例如：11010010 00111011

编译

将源代码一次性转换成目标代码的过程。

编译和解释的对比

• 编译：一次性翻译，之后不再需要源代码（类似英文翻译），就是程序写好，run一下
• 解释：每次程序运行时随翻译随执行（类似实时的同声传译），就是在命令解释器shell中，敲一句，运行一句

静态语言和脚本语言

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(C/C++,java)
• 脚本语言：使用解释执行的编程语言(Python,JavaScript，PHP)

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

1.1.3 程序的基本编写方法

IPO

程序的基本编写方法

• 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

理解IPO

输入

• 程序的输入
  文件输入、 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

输出

• 程序的输出
  控制台输出、图形输出、文件输出、 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

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

编程解决问题的步骤(6步)

• 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
• 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

求解计算问题的精简步骤（3步）

• 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

1.1.4 计算机编程

Q：为什么要学习计算机编程br> A：因为“编程是件很有趣的事儿”!

能够训练思维

• 编程体现一种抽象交互、自动化执行的思维方式
• 计算思维：区分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

编程能够增进认识

• 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 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、提升心理满足感
• 在信息空间里思考创新、将创新变为现实

编程能够提高效率

• 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
• 为个人理想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
• 计算机已经渗透于各个行业， 就业前景非常广阔

学习编程的误区

Q：编程很难学吗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，参照案例多练习多实践，学会举一反三次

单元小结

程序设计基本方法

• 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

1.2 Python开发环境配置

• 1.2.1 Python语言概述
• 1.2.2 Python基本开发环境IDLE
• 1.2.3 Python程序编写与运行
• 1.2.4 Python高级开发环境VSCode

1.2.1 Python语言概述

Python语言创立者：Guido van Rossum
2002年，Python 2.x
2008年，Python 3.x（现在都在学这个）

• Python语言是一个由编程牛人领导设计并开发的编程语言
• Python语言是一个有开放、开源精神的编程语言
• Python语言应用于火星探测、搜索引擎、引力波分析等众多领域

1.2.2 Python基本开发环境IDLE

Python官方提供 适用于小规模程序开发

• Python官方环境：Python解释器 + IDLE开发环境

• 轻量级：只有几十MB大小，使用灵活

• 下载地址： www.python.org/downloads
  或者： www.python123.io/downloads(推荐这个 址,下载速度快)
  具体配置方法，去MOOC查看课程，或者点击此处调转B站查看

1.2.3 Python程序编写与运行

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，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

实例1: 圆面积的计算

根据半径r计算圆面积

交互式

文件式

输出结果如下：

实例2：同切圆绘制

绘制多个同切圆

交互式

文件式

输出结果如下：

1.2.4 Python高级开发环境VSCode

VSCode：Visual Studio Code

• 微软出品，与Visual Studio同质量的专业级开发工具
• 跨平台免费工具：支持Windows/Linux/MacOS
• 小编没用过这个，一开始用的就是PyCharm 区版本，后来用了notepad++和Gvim

第一步：安装IDLE环境；第二步：安装VSCode

• 下载地址： https://code.visualstudio.com
• 工具大小约 50MB

单元小结

Python开发环境配置

• Python语言的发展历史
• 选取一种系统平台构建Python开发环境
• 尝试编写与运行3个Python小程序

1.3 实例1：温度转换

题目本身简单，但学会这种思维，其他常见的”转换”问题解决方法同理。

1.3.1 “温度转换”问题分析

温度转换

温度刻画的两种不同体系

• 摄氏度：中国等世界大多数国家使用
  以1标准大气压下水的结冰点为0度，沸点为100度，将温度进行等分刻画
• 华氏度：美国、英国等国家使用
  以1标准大气压下水的结冰点为32度，沸点为212度，将温度进行等分刻画

需求分析

两种温度体系的转换

• 摄氏度转换为华氏度
• 华氏度转换为摄氏度

问题分析

该问题中计算部分的理解和确定

• 理解1：直接将温度值进行转换
• 理解2：将温度信息发布的声音或图像形式进行理解和转换
• 理解3：监控温度信息发布渠道，实时获取并转换温度值

分析问题

• 采用 理解1：直接将温度值进行转换
  温度数值需要标明温度体系，即摄氏度或华氏度
  转换后也需要给出温度体系

划分边界

• 输入：带华氏或摄氏标志的温度值
• 处理：根据温度标志选择适当的温度转换算法
• 输出：带摄氏或华氏标志的温度值

输入输出格式设计

标识放在温度最后，F表示华氏度，C表示摄氏度
82F表示华氏82度，28C表示摄氏28度

设计算法

根据华氏和摄氏温度定义，利用转换公式如下：
C = ( F – 32 ) / 1.8
F = C * 1.8 + 32
其中， C表示摄氏温度， F表示华氏温度

1.3.2″温度转换”实例编写

1.3.4 举一反三

Python语法元素理解

• 温度转换程序共10行代码，但包含很多语法元素
• 清楚理解这10行代码能够快速入门Python语言
• 参考框架结构、逐行分析、逐词理解

输入输出的改变

• 温度数值与温度标识之间关系的设计可以改变
• 标识改变放在温度数值之前：C82, F28
• 标识字符改变为多个字符：82Ce、28Fa

计算问题的扩展

• 温度转换问题是各类转换问题的代表性问题
• 货币转换、长度转换、重量转换、面积转换… – 问题不同，但程序代码相似

1.4 Python程序语法元素分析

1.4.1 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，表达程序的格式框架，表达代码间包含关系的唯一手段

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

注释：用于提高代码可读性的辅助文字，不被执行。

1.4.2 命名与保留字

变量

用来保存和表示数据的占位符 ，变量采用标识符（名字）来表示。

命名

用来保存和表示数据的占位符

• 命名规则: 大小写字母、数字、下划线和中文等字符及组合
  如: TempStr, Python_Great, 这是门Python好课
• 注意事项: 大小写敏感、首字符不能是数字、不与保留字相同
  Python和python是不同变量，123Python是不合法的

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(也叫关键字)
  if, elif, else, in
• 保留字是编程语言的基本单词，大小写敏感
  if 是保留字，If 是变量

使用[ ]获取字符串中一个或多个字符

1.4.4 语句与函数

赋值语句：由赋值符 构成的一行代码

分支语句：由判断条件决定程序运行方向的语句

函数：根据输入参数产生不同输出的功能过程

Python程序的输入输出

输入函数input()

从控制台获得用户输入的函数

补充：”eval()”去掉参数最外侧引 并执行余下语句的函数

评估函数 eval()

去掉参数最外侧引 并执行余下语句的函数

• eval()函数的基本使用格式：eval(<字符串或字符串变量>)

单元小结