原标题：30分钟学会用Python编写简单程序
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图1 x = x + 1的视图，变量就像盒子
Python赋值语句实际上与”变量盒子”模型略有不同。在Python中，值可能最终放在内存中的任何位置，而变量用于引用它们。对变量赋值就像把一个黄色小粘贴便签放在值上，并说”这是x”。图2给出了一个更准确的Python赋值的效果。箭头用于显示变量引用的值。请注意，旧值不会被新值擦除，变量只需切换到引用新值。效果就像将粘贴便签从一个对象移动到另一个对象一样。这是赋值在Python中实际工作的方式，所以你会看到这样一些粘贴便签样式的图片散布在本书中。
图3 for循环的流程图
如果你在理解for循环时遇到困难，可能会发现学习流程图很有用。流程图中的菱形框表示程序中的决定。当Python遇到循环头时，它检查序列中是否有项。如果答案为”是”，则循环索引变量被赋予序列中的下一项，然后执行循环体。一旦循环体完成，程序返回到循环头并检查序列中的下一个值。如果没有更多的项，循环就退出，程序移动到循环之后的语句。 示例程序：终值
我们继续制定程序的确切规格说明。记住，这是程序做什么的描述。输入应该是什么需要用户输入初始投资金额，即本金。我们还需要说明账户赚多少利息。这取决于利率和计复利的频率。处理此问题的一种简单方法是让用户输入年度百分比率。无论实际利率和复利频率如何，年利率告诉我们一年内的投资收益。如果年利率为3%，那么100美元的投资将在一年的时间内增长到103美元。用户应如何表示年利率3%些合理的选择。让我们假设用户提供一个小数，因此利率将输入为0.03。
这样就得到以下规格说明：
程序 终值输入 principal 投资于美元的金额。 APR 以十进制数表示的年度百分比利率。输出 投资10年后的终值。关系 一年后的价值由principal(1 + apr)给出。该公式需要应用10次。
接下来为程序设计一个算法。我们将使用伪代码，这样就可以阐明我们的想法而又不必担心Python的所有规则。对于我们的规格说明，算法看起来很简单。
打印介绍输入本金的金额（principal）输入年度百分比利率（apr）重复10次： principal = principal *（1 + apr）输出principal的值
既然我们已经在伪代码中想明白了这个问题，现在该利用我们的Python新知识开发一个程序了。算法的每一行都转换为一条Python语句：
打印介绍（print语句，第2.4节）print(This program calculates the future value)print(of a 10-year investment.)输入本金的金额（数值input，第2.5.2节）principal = eval(input(Enter the initial principal:))输入年度百分比利率（数值input，第2.5.2节）apr = eval(input(Enter the annual interest rate:))重复10次：（计数循环，第2.6节）for i in range(10):计算principal = principal * (1 + apr)（简单赋值，第2.5.1节） principal = principal * (1 + apr)输出principal的值（print语句，第2.4节）print(The value in 10 years is:, principal)
就到这里了。下面是完成的程序：
# futval.py# A program to compute the value of an investment# carried 10 years into the futuredef main(): print(This program calculates the future value) print(of a 10-year investment.) principal = eval(input(Enter the initial principal:)) apr = eval(input(Enter the annual interest rate:)) for i in range(10): principal = principal * (1 + apr) print(The value in 10 years is:, principal)main()
注意，我添加了几个空行来分隔程序的输入、处理和输出部分。策略性地放置”空行”能让程序更具有可读性。
这就是我所举的例子，测试和调试是留给你的练习。 小结
编写程序需要一种系统的方法来解决问题，包括以下步骤。
1．问题分析：研究需要解决的问题。
2．程序规格说明：确定程序要做什么。
3．设计：用伪代码编写算法。
4．实现：将设计翻译成编程语言。
5．测试/调试：查找和修复程序中的错误。
6．维护：让程序保持最新，满足不断变化的需求。
许多简单的程序遵循输入、处理、输出（IPO）的模式。
程序由标识符和表达式构成的语句组成。
标识符是一些名称，它们以下划线或字母开头，后跟字母、数字或下划线字符的组合。Python中的标识符区分大小写。
表达式是产生数据的程序片段。表达式可以由以下部件组成：
字面量 字面量是特定值的表示。例如，3是数字3的字面量表示。
变量 变量是存储值的标识符。
运算符 运算符用于将表达式组合为更复杂的表达式。例如，在x + 3 * y中，使用了运算符+和*。
数字的Python运算符包括加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）和乘幂（**）等常见的算术运算。
Python输出语句print将一系列表达式的值显示在屏幕上。
在Python中，使用等 （=）表示将值赋给变量。利用赋值，程序可以从键盘获得输入。Python还允许同时赋值，这对于利用单个提示获取多个输入值很有作用。
确定循环是执行次数已知的循环。Python的for语句是一个循环遍历一系列值的确定循环。Python列表通常在for循环中用于为循环提供一系列值。
for语句的一个重要用途是实现计数循环，这是专门设计的循环，以便将程序的某些部分重复特定的次数。Python中的计数循环通过使用内置的range函数，来产生适当大小的数字序列。 判断对错
1．编写程序的最好方法是立即键入一些代码，然后调试它，直到它工作。
2．可以在不使用编程语言的情况下编写算法。
3．程序在写入和调试后不再需要修改。
4．Python标识符必须以字母或下划线开头。
5．关键词是好的变量名。
6．表达式由文字、变量和运算符构成。
7．在Python中，x = x + 1是一个合法的语句。
8．Python不允许使用单个语句输入多个值。
9．计数循环被设计为迭代特定次数。
10．在流程图中，菱形用于展示语句序列，矩形用于判断点。 多项选择
1．以下项不是软件开发过程中的一个步骤。
a．规格说明 b．测试/调试c．决定费用 d．维护
2．将摄氏度转换为华氏度的正确公式是。
a． F = 9/5(C) + 32 b．F = 5/9(C) 2
c． F = B2 AC d．F = (212 – 32)/(100 – 0)
3．准确描述计算机程序将做什么来解决问题的过程称为。
a．设计 b．实现 c．编程 d．规格说明
4．以下项不是合法的标识符。
a．spam b．spAm c．2spam d．spam4U
5．下列不在表达式中使用。
a．变量 b．语句 c．操作符d．字面量
6．生成或计算新数据值的代码片段被称为。
a．标识符 b．表达式c．生成子句 d．赋值语句
7．以下项不是IPO模式的一部分。
a．输入 b．程序 c．处理 d．输出
8．模板for lt;variablegt; in range(lt;exprgt;)描述了。
a．一般for循环 b．赋值语句
c．流程图 d．计数循环
9．以下项是最准确的Python赋值模型。
a．粘贴便签 b．变量盒子c．同时 d．塑料尺
10．在Python中，获取用户输入通过一个特殊的表达式来实现，称为。
a．for b．read c．同时赋值 d．input 讨论
1．列出并用你自己的语言描述软件开发过程中的六个步骤。
2．写出chaos.py程序（第1.6节），并识别程序的各部分如下：
圈出每个标识符。
为每个表达式加下划线。
在每一行的末尾添加注释，指示该行上的语句类型（输出、赋值、输入、循环等）。
3．解释确定循环、for循环和计数循环几个概念之间的关系。
4．显示以下片段的输出：
a．for i in range(5):
print(i * i)
b．for d in [3,1,4,1,5]:
print(d, end= )
c．for i in range(4):
print(Hello)
d．for i in range(5):
print(i, 2**i)
5．先写出一个算法的伪代码而不是立即投入Python代码，为什么是一个好主意p>
6．除end之外，Python的print函数还支持其他关键字参数。其中一个关键字参数是sep。你认为sep参数是什么示：sep是分隔符的缩写。通过交互式执行或通过查阅Python文档来检验你的想法）。
7．如果执行下面的代码，你认为会发生什么p>
print(start)for i in range(0): print(Hello)print(end)
1．一个用户友好的程序应该打印一个介绍，告诉用户程序做什么。修改convert.py程序（第2.2节），打印介绍。
2．在许多使用Python的系统上，可以通过简单地点击（或双击）程序文件的图标来运行程序。如果你能够以这种方式运行convert.py程序，你可能会发现另一个可用性问题。 程序在新窗口中开始运行，但程序一完成，窗口就会消失，因此你无法读取结果。在程序结束时添加一个输入语句，让它暂停，给用户一个读取结果的机会。下面这样的代码应该有效：
input(Press the Enter key to quit.)
3．修改avg2.py程序（第2.5.3节），找出三个考试成绩的平均值。
4．使用循环修改convert.py程序（第2.2节），让它在退出前执行5次。每次通过循环，程序应该从用户获得另一个温度，并打印转换的值。
5．修改convert.py程序（第2.2节），让它计算并打印一个摄氏温度和华氏度的对应表，从0℃到100℃，每隔10℃一个值。
6．修改futval.py程序（第2.7节），让投资的年数也由用户输入。确保更改最后的消息，以反映正确的年数。
7．假设你有一个投资计划，每年投资一定的固定金额。修改futval.py，计算你的投资的总累积值。该程序的输入将是每年投资的金额、利率和投资的年数。
8．作为APR的替代方案，账户所产生的利息通常通过名义利率和复利期数来描述。例如，如果利率为3%，利息按季度计算复利，则该账户实际上每3个月赚取0.75%的利息。请修改futval.py程序，用此方法输入利率。程序应提示用户每年的利率（rate）和利息每年复利的次数（periods）。要计算10年的价值，程序将循环10 * periods次，并在每次迭代中累积rate/period的利息。
9．编写一个程序，将温度从华氏温度转换为摄氏温度。
10．编写一个程序，将以千米为单位的距离转换为英里。1千米约为0.62英里。
11．编写一个程序以执行你自己选择的单位转换。确保程序打印介绍，解释它的作用。
12．编写一个交互式Python计算器程序。程序应该允许用户键入数学表达式，然后打印表达式的值。加入循环，以便用户可以执行许多计算（例如，最多100个）。注意：要提前退出，用户可以通过键入一个错误的表达式，或简单地关闭计算器程序运行的窗口，让程序崩溃。在后续图书节中，你将学习终止交互式程序的更好方法。
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John Zelle是美国Wartburg大学数学和计算机系教授。他负责教授Python程序设计课程，并且结合多年的教学经验编写了本书，在美国高校受到普遍的欢迎。他还从事VR、AI等方面的研究，发表了一些机器学习方面的论文。
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