【正文】 的構(gòu)件 程序?qū)嵗豪⒂嬎? 《 程序設(shè)計思想與方法 》 43 程序設(shè)計需要系統(tǒng)化的方法 ? 程序設(shè)計是用精確的語言告訴計算機該做什么 ,要精確到最細(xì)節(jié)處 . ?計算機只會做很簡單的事情，只能刻板地執(zhí)行程序 . ? 一方面要寫大型程序 ,一方面要精確到細(xì)枝末節(jié) ,這極具挑戰(zhàn)性 . ?細(xì)節(jié)上的微小差錯可帶來巨大災(zāi)難 . ?例如 1996年阿麗亞娜 5火箭首次鑒定發(fā)射失敗的原因是將一個浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)的代碼有問題 . 43 《 程序設(shè)計思想與方法 》 44 軟件開發(fā)過程 ? 需求分析：問題是什么 ? ? 制定程序規(guī)格：程序要做什么 ? ? 對簡單程序描述輸入輸出即可 . ? 設(shè)計：程序怎么做 ? ? 主要任務(wù)是設(shè)計出滿足規(guī)格的算法 ? 一般用偽代碼給出總體結(jié)構(gòu) ,不糾纏細(xì)節(jié) . ? 實現(xiàn)：用某種程序設(shè)計語言翻譯設(shè)計 . ? 測試與排錯：測試程序是否如預(yù)期 ,排除 bug. ? 維護：運行中還會不斷有問題 . 44 《 程序設(shè)計思想與方法 》 45 寫一個簡單的程序 軟件開發(fā)過程 程序?qū)嵗簻囟绒D(zhuǎn)換 程序的構(gòu)件 程序?qū)嵗豪⒂嬎? 《 程序設(shè)計思想與方法 》 46 溫度轉(zhuǎn)換 ? 需求：預(yù)報攝氏度 ,想知道對應(yīng)華氏度 . ? 規(guī)格：輸入攝氏度 ,顯示輸出華氏度 .兩者對應(yīng)關(guān)系是 F = ( 9 / 5 ) C + 32. ? 設(shè)計算法：簡單的 IPO ? 實現(xiàn)：翻譯成 Python程序 ? 測試：常用邊界數(shù)據(jù) .如輸入 0, 100 46 《 程序設(shè)計思想與方法 》 47 算法設(shè)計 ? 將完成任務(wù)的步驟分解成計算機能完成的動作 ? 偽代碼寫的算法 : ?輸入攝氏度： celsius ?計算華氏度： fahrenheit = 9 / 5 celsius + 32 ?顯示輸出： fahrenheit 47 《 程序設(shè)計思想與方法 》 48 Python程序 convert Celsius temps to Fahrenheit def main(): celsius = input(What is the Celsius temperature? ) fahrenheit = / * celsius + 32 print The temperature is, fahrenheit, degrees Fahrenheit.” main() 《 程序設(shè)計思想與方法 》 49 寫一個簡單的程序 軟件開發(fā)過程 程序?qū)嵗簻囟绒D(zhuǎn)換 程序的構(gòu)件 程序?qū)嵗豪⒂嬎? 《 程序設(shè)計思想與方法 》 50 程序的構(gòu)成 ? 各種名字： main、 celsius等 ? 輸入： celsius = input(What is the Celsius temperature? ) ? 表達(dá)式： / * celsius + 32 ? 賦值： fahrenheit = / * celsius + 32 ? 輸出： print The temperature is, fahrenheit, degrees Fahrenheit.” 《 程序設(shè)計思想與方法 》 51 標(biāo)識符 ? 標(biāo)識符 :值 ,變量 ,函數(shù) ,模塊等的名字 . ? 標(biāo)識符命名規(guī)則 ? 字母下劃線開頭 ,后接字母數(shù)字下劃線 ? 大小寫敏感 ? 標(biāo)識符不能是保留詞 ? 良好編程風(fēng)格 ? 選擇有意義的名字：變量名一般是名詞短語，函數(shù)名一般是動詞短語 ? 風(fēng)格統(tǒng)一 . 51 《 程序設(shè)計思想與方法 》 52 表達(dá)式 ? 表達(dá)式：與數(shù)學(xué)中類似。如 * x * (1?x) ? 參加運算的可以是常量、變量 ? 運算符： +、 、 *、 /、 **（指數(shù)運算） ? 可以用括號改變優(yōu)先級 ? 良好編程風(fēng)格：用空格、括號增加可讀性 . 52 《 程序設(shè)計思想與方法 》 53 輸出語句 ? 輸出語句 print的語法 : print print expr print expr, expr, …, expr print expr, expr, …, expr, ? print的語義 :自左向右計算表達(dá)式的值并在一行上顯示 ,值之間以空格隔開 . ? 最后輸出換行 ,但以逗號結(jié)尾時不換行 . 53 《 程序設(shè)計思想與方法 》 54 賦值語句 ? 語法 var = expr ? 語義 : 計算表達(dá)式 expr的值 ,存入變量var. ? 一個變量可被多次賦值 ,但總是持有最后一次賦值的結(jié)果 . 54 《 程序設(shè)計思想與方法 》 55 輸入 賦值語句 ? 輸入賦值語句 var = input(prompt) ? 語義 ? 計算 prompt的值 (通常是字符串 ),顯示該值 ? 等待用戶輸入一個表達(dá)式 (以回車鍵結(jié)束 ) ? 計算用戶輸入的表達(dá)式 ,得到 input( )的值 ? 把 input( )的值存入 var. ? 良好風(fēng)格 ? 用 prompt提醒用戶輸入 ? prompt以空格結(jié)束 . (Why?) 55 《 程序設(shè)計思想與方法 》 56 同時賦值語句 ? 同時賦值： var, ... ,var = expr, ... ,expr ? 語義 :計算右邊各表達(dá)式的值 ,分別存入左邊的對應(yīng)變量 . ? 應(yīng)用同時賦值交換兩個變量 ?傳統(tǒng)語言的做法 :引入一臨時變量 ?Python可以 : x, y = y, x ? input( )也可為多個變量同時賦值 ?x, y = input(―input x, y‖) ?執(zhí)行到此語句時用戶可輸入： 3,4，則 x=3， y=4 56 《 程序設(shè)計思想與方法 》 57 寫一個簡單的程序 軟件開發(fā)過程 程序?qū)嵗簻囟绒D(zhuǎn)換 程序的構(gòu)件 程序?qū)嵗豪⒂嬎? 《 程序設(shè)計思想與方法 》 58 利息計算 ? 需求：給定本金和利率，計算 10年后的本利之和 ? 規(guī)格：明年的本金之和 = 今年的本金 *（ 1+利率） 《 程序設(shè)計思想與方法 》 59 算法過程 《 程序設(shè)計思想與方法 》 60 Python程序 coding = gbk def main(): print 這是一個計算 10年后本利之和的程序 balance = input(請輸入本金 : ) rate = input(請輸入利率 : ) for i in range(9): balance = balance * (1 + rate) print balance main() 《 程序設(shè)計思想與方法 》 61 上機作業(yè) ? 修改 ，使它能輸出每一年的本利之和。例如 年份 本利之和 === ======= 1 101 2 3 …… 《 程序設(shè)計思想與方法 》 62 END 《 程序設(shè)計思想與方法 》 63 數(shù)值計算 數(shù)值數(shù)據(jù)的類型 數(shù)學(xué)庫的使用 求階乘 整型數(shù)的限制 處理大整型 類型轉(zhuǎn)換 《 程序設(shè)計思想與方法 》 64 數(shù)據(jù)類型 ? 程序存儲與操作的信息稱為數(shù)據(jù) . ? 數(shù)據(jù)類型 ?不同的數(shù)據(jù)表示方式 ?不同的操作 《 程序設(shè)計思想與方法 》 65 數(shù)值數(shù)據(jù)類型 ? 整數(shù)類型 int ? 不帶小數(shù)點 ? 可存儲整數(shù)的精確值 ? 浮點數(shù)類型 float ? 帶小數(shù)點 ? 計算機只能存儲浮點數(shù)的近似值 ? type( )函數(shù) ? 返回值的類型 65 《 程序設(shè)計思想與方法 》 66 整型數(shù)的內(nèi)部表示 ? 整型數(shù)在內(nèi)部用補碼表示 ? 正數(shù)的補碼是它的二進制表示，負(fù)數(shù)的補碼是它的絕對值的二進制的每一位取反后再加 1。如用 8位表示一個整數(shù)，那么： [62]補 =0 0111110 [62]補 =1 1000010 ? 在補碼表示中，最高位是符號。 0為正數(shù)， 1為負(fù)數(shù) ? Python中的整數(shù)用 32位表示 , 則 int范圍為 ?231 ~ 231?1，即 2147483648 ~ 2147483647 《 程序設(shè)計思想與方法 》 67 實型數(shù)的表示 ? 定點表示：小數(shù)點的位置固定不變 ? 浮點表示：小數(shù)點位置不固定。一個浮點數(shù)分成尾數(shù)和階碼兩部分。階碼表示小數(shù)點在該數(shù)中的位數(shù)，尾數(shù)表示數(shù)的有效數(shù)值。如十進制數(shù) N=，其浮點表示可為： N = 246135 * 103 = 2461350 * 104 = * 103 = * 104 《 程序設(shè)計思想與方法 》 68 浮點數(shù)的存儲 ? 當(dāng)字長一定時，分配給階碼的位數(shù)越多，表示數(shù)的范圍越大，但分配給尾數(shù)的位數(shù)將減少，從而降低數(shù)的精度。 符號位 階碼 尾數(shù) 《 程序設(shè)計思想與方法 》 69 數(shù)值運算符 運算符 整數(shù) 浮點數(shù) ? 加 加 ? 減 減 ? 乘 乘 ? 除 (結(jié)果取整 ) 除 ?? 乘方 乘方 ? 余數(shù) (商取整時的 )余數(shù) abs() 絕對值 絕對值 69 運算數(shù)都是整數(shù) ,結(jié)果為整數(shù) 。 至少有一個運算數(shù)是浮點數(shù) ,結(jié)果為浮點數(shù) . 《 程序設(shè)計思想與方法 》 70 數(shù)值計算 數(shù)值數(shù)據(jù)的類型 數(shù)學(xué)庫的使用 求階乘 整型數(shù)的限制 處理大整型 類型轉(zhuǎn)換 《 程序設(shè)計思想與方法 》 71 數(shù)學(xué)庫 ? 其他的數(shù)學(xué)運算都包含在一個庫中 ? 庫是系統(tǒng)或其他用戶已經(jīng)寫好的一些有用的程序。一般一個功能表示為一個函數(shù) ? 數(shù)學(xué)庫 :支持各類數(shù)學(xué)計算的函數(shù) . ? 數(shù)學(xué)庫的引入 : import math ? 數(shù)學(xué)庫中函數(shù)的調(diào)用 :例如求平方根 () 《 程序設(shè)計思想與方法 》 72 求一元二次方程解 import math def main(): a, b, c = input(Enter three coefficients:) discRoot = (b * b 4 * a * c) r1 = (b + discRoot) / (2 * a) r2 = (b discRoot) / (2 * a) print The solutions are:, r1, r2 main() 72 引用數(shù)學(xué)函數(shù)庫中的函數(shù) 《 程序設(shè)計思想與方法 》 73 數(shù)學(xué)庫中的常用函數(shù) pi : 常數(shù) ? e : 常數(shù) e sqrt(x): 平方根 sin(x), cos(x), tan(x), asin(x), acos(x), atan(x): 三角函數(shù) log(x), log10(x):自然對數(shù)與常用對數(shù) exp(x): e的 x次方 ceil(x): ?x的最小整數(shù) floor(x): ?x的最大整數(shù) 《 程序設(shè)計思想與方法 》 74 數(shù)值計算 數(shù)值數(shù)據(jù)的類型 數(shù)學(xué)庫的使用 累積 整型數(shù)的限制 處理大整型 類型轉(zhuǎn)換 《 程序設(shè)計思想與方法 》 75 一種常用算法模式 :累積 ? 最終結(jié)果是由逐個中間結(jié)果累積起來形成的 . ? 例如 6!的計算 :先算 6 * 5,再 * 4,…, 再 * 1而得 . ? 1 + 2 + 3 + 4 + …… + 100 ：先計算 1+2，再加 3， …… ? 這種累積程序需要一個存放累積結(jié)果的變量 ,累積過程是一個循環(huán) : 初始化 累積變量 循環(huán) 直至得到最終結(jié)果 計算 累積變量的當(dāng)前累積值 《 程序設(shè)計思想與方法 》 76 累積（ 續(xù) ） ? 初始化 :給累積變量一個合適的初值 ,以便進入循環(huán)后能正確計算 . ?忘記初始化是一個常見編程錯誤 ! ? 循環(huán)過程：將一個個值累積到累積變量中 《 程序設(shè)計思想與方法 》 77 階乘計算程序 ? 具體數(shù) (如 6)的階乘 fact = 1 for f in [6,5,4,3,2,1]: fact = fact * f ? 一般情形 n = input( Enter a number: ) fact = 1 for f in range(n,1,1): fact = f