Python语言程序设计之程序设计基本方法

2023-03-22 15:19:02Python015

Python语言程序设计之程序设计基本方法,第1张

计算机的概念：计算机是 根据指令操作数据的设备 。

计算机具有 功能性 和 可编程性。

功能性，指对数据的操作，表现为数据计算、输入输出处理和结果存储等。

可编程性，指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。

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。计算机是当今世界，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。

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，是深度应用计算机的主要手段，程序设计已经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。

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，是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，编程语言相比自然语言更简单、更严谨、更精确。

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。

编程语言的执行方式

计算机执行源程序的两种方式：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。

执行编译过程的程序叫作编译器（compiler）。

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）。

编译和解释

编译：一次性翻译，之后不再需要源代码（类似英文翻译）。

解释：每次程序运行时随翻译随执行（类似实时的同声传译）。

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，如C/C++语言、Java语言。

脚本语言：使用解释执行的编程语言，如Python语言、JavaScript语言、PHP语言。

执行方式不同，优势也各有不同。

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。

IPO

程序的基本编写方法。

I：Input 输入，程序的输入。

P：Process 处理，是程序的主要逻辑。

O：Output 输出，程序的输出。

理解IPO

输入，程序的输入文件输入、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。

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。

编程解决问题的步骤

6个步骤 (1-6)

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。

编写程序 ：编写问题的计算机程序，编程序。

调试测试 ：调试程序是正确运行的，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个精简步骤

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。

编程能够训练思维

编程体现了一种抽象交互关系、自动化执行的思维模式。计算思维：区别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、执行效率等方面。能够帮助程序员加深对用户行为以及社会和文化的认识。

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。

Python是一种跨平台的计算机程序设计语言。是一个高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。最初被设计用于编写自动化脚本(shell)，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，逐渐被用于独立的、大型项目的开发。

它是由荷兰数学和计算机科学研究学会的Guido van Rossum 于1990 年代初设计，作为一门叫做ABC语言的替代品。之所以选中Python（大蟒蛇的意思）作为该编程语言的名字，是取自英国20世纪70年代首播的电视喜剧《蒙提·派森的飞行马戏团》（Monty Python's Flying Circus）。 Python提供了高效的高级数据结构，还能简单有效地面向对象编程。Python语法和动态类型，以及解释型语言的本质，使它成为多数平台上写脚本和快速开发应用的编程语言。

自从20世纪90年代初Python语言诞生至今，它已被逐渐广泛应用于系统管理任务的处理和Web编程。

Python是一种解释型脚本语言，可以应用于以下领域：

4.1 Web 和 Internet开发

4.2 科学计算和统计

4.3 人工智能

4.4 桌面界面开发

4.5 软件开发

4.6 后端开发

4.7 网络爬虫

它的特点有：

简单：

Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的Python程序就感觉像是在读英语一样。它使你能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。

易学：

Python极其容易上手，因为Python有极其简单的说明文档。

速度快：

Python 的底层是用 C 语言写的，很多标准库和第三方库也都是用 C 写的，运行速度非常快。

免费、开源：

Python是FLOSS（自由/开放源码软件）之一。使用者可以自由地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念。

高层语言：

用Python语言编写程序的时候无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节。

可移植性：

由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工作在不同平台上）。这些平台包括Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE、PocketPC、Symbian以及Google基于linux开发的android平台。

解释性：

一个用编译性语言比如C或C++写的程序可以从源文件（即C或C++语言）转换到一个你的计算机使用的语言（二进制代码，即0和1）。这个过程通过编译器和不同的标记、选项完成。

运行程序的时候，连接/转载器软件把你的程序从硬盘复制到内存中并且运行。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。你可以直接从源代码运行程序。

在计算机内部，Python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式，然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。这使得使用Python更加简单。也使得Python程序更加易于移植。

面向对象：

Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在“面向对象”的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。

可扩展性：

如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，可以部分程序用C或C++编写，然后在Python程序中使用它们。

可嵌入性：

可以把Python嵌入C/C++程序，从而向程序用户提供脚本功能。

丰富的库：

Python标准库确实很庞大。它可以帮助处理各种工作，包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI（图形用户界面）、Tk和其他与系统有关的操作。这被称作Python的“功能齐全”理念。除了标准库以外，还有许多其他高质量的库，如wxPython、Twisted和Python图像库等等。

规范的代码：

Python采用强制缩进的方式使得代码具有较好可读性。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。

这只是一个简单的理解，希望对你有帮助，望采纳，谢谢!

1.（几何学：一个五边形的面积）编写一个程序，提示用户输入五边形顶点到中心距离r，然后算出五边形的面积，如下图所示。

计算五边形面积的公式是Area = 5×s×s/(4×tan(π/5))，这里的s是边长。边长的计算公式是 s =2rsin(π/5)，这里的r是顶点到中心距离。

2.（几何学：大圆距离）大圆距离是球面上两点之间的距离。假设(x1,y1)和(x2,y2)是两点的经度和纬度，两点之间大圆距离可以利用以下公式计算：

d = radius * arccos(sin(x1) × sin(x2) × cos(x1) × cos(x2) × cos(y2-y1))

编写一个程序，提示用户输入地球表面两点经度和纬度的度数然后显示它们的大圆距离。地球的平均半径为6371.01km。注意：你需要使用math. radians函数将度数转化为弧度数，因为Python三角函数使用的是弧度。公式中的经纬度是西经和北纬。用负数表示东经和南纬。

3.（几何学：估算面积）从网站找到佐治亚州亚特兰大、佛罗里达州奥兰多、大草原佐治亚、北卡罗来纳州夏洛特的GPS位置，然后计算出这四个城市所围成的区域的大概面积。

4.（几何学：五角形的面积）五角形的面积可以使用下面的公式计算（s是边长）

Area = （5×s²）/ （4×tan（π/5））

编写一个程序，提示用户输入五边形的边长，然后显示面积。