【正文】 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 2 教材參考教材 ? 教材 ?很遺憾 ,暫無(wú)合適的中文版教材 ?目前使用 : Python Programming: An Introduction to Computer Science. (電子版 ) ?How to Think Like a Computer Scientist—Learning with Python.(電子版 ) 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 3 什么是計(jì)算機(jī)科學(xué) ? ? 計(jì)算機(jī)科學(xué)并非研究計(jì)算機(jī) ! ?正如天文學(xué)不是研究天文望遠(yuǎn)鏡 ? CS要回答的基本問(wèn)題 :什么是可計(jì)算的 ? ? 對(duì)此問(wèn)題的回答有三種方式 : ?實(shí)際 設(shè)計(jì) 一個(gè)解決問(wèn)題的算法 ?理論 分析 問(wèn)題的可解性：無(wú)解的 ,不是能行可解的 ?通過(guò) 實(shí)驗(yàn) 來(lái)研究問(wèn)題 . 3 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 4 課程主要內(nèi)容 ? 解決可計(jì)算問(wèn)題需要教會(huì)計(jì)算機(jī)如何解決問(wèn)題 ? 如何教計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題 ?了解計(jì)算機(jī)有哪些基本功能 ?因材施教，設(shè)計(jì)教學(xué)的過(guò)程 ?一門與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流的語(yǔ)言 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 5 對(duì)本課程的定位 ? 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)解決問(wèn)題的思想方法 , 應(yīng)用于其他專業(yè)領(lǐng)域 ? 不是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程 ! ?本課程需要編程 ,以加深對(duì)計(jì)算思維的理解 ?壞消息 :學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言需要掌握非常繁瑣的細(xì)節(jié) ?好消息： Python語(yǔ)言非常簡(jiǎn)單 ,易學(xué)易用 ? 也不是算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程 ! ?當(dāng)然會(huì)學(xué)習(xí)這方面的一些基本技術(shù) 5 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 6 計(jì)算機(jī)與程序 ? 計(jì)算機(jī)組成 ? 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ? 初識(shí) Python 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 7 計(jì)算機(jī)的組成 ? 硬件：計(jì)算機(jī)的軀殼 ? 軟件：計(jì)算機(jī)的靈魂 計(jì)算機(jī)，也被稱之為“電腦”，是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序自動(dòng)、高效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、存儲(chǔ)和輸出的系統(tǒng) 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 8 計(jì)算機(jī)硬件 存儲(chǔ)器 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 控制器 運(yùn)算器 CPU 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 9 存儲(chǔ)器 ? 保存正在運(yùn)行的程序代碼和數(shù)據(jù) ? 內(nèi)存的最小單元是 bit，一個(gè) bit存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位。常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、音響設(shè)備等 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 16 計(jì)算機(jī)的組成 ? 硬件：計(jì)算機(jī)的軀殼 ? 軟件：計(jì)算機(jī)的靈魂 計(jì)算機(jī)，也被稱之為“電腦”，是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序自動(dòng)、高效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、存儲(chǔ)和輸出的系統(tǒng) 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 17 計(jì)算機(jī)軟件 ? 軟件決定了計(jì)算機(jī)能做什么 .沒(méi)有軟件 ,計(jì)算機(jī)只是一堆廢鐵 . ? 軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 ? 應(yīng)用軟件是為了支持某一應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的軟件。與計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)有關(guān)。 s=0。 ? 保存在外存儲(chǔ)器中的程序稱為一個(gè)模塊，也稱為腳本文件或源文件。輸入結(jié)束后再在 file菜單中選擇 save或 save as保存到文件中 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 39 模塊的執(zhí)行 ? 在 IDLE中執(zhí)行程序 ?打開(kāi)文件：在 file菜單下選 open或直接用右鍵點(diǎn)擊文件，并選擇用 IDLE打開(kāi)，或先打開(kāi) IDLE，再在 file菜單下選擇 open ?執(zhí)行：在 run菜單下選 run module或直接按 f5 ? Cmd界面中執(zhí)行程序 ?import文件 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 40 添加 python的路徑 ? Import時(shí)，系統(tǒng)必須知道到哪里去找那個(gè)文件 ? 這是通過(guò) PYTHONPATH指定的 ? 安裝 PYTHON時(shí)，系統(tǒng)會(huì)指定缺省 path。 ? 單擊新建添加一個(gè)新變量名和值。如用 8位表示一個(gè)整數(shù)，那么： [62]補(bǔ) =0 0111110 [62]補(bǔ) =1 1000010 ? 在補(bǔ)碼表示中，最高位是符號(hào)。如十進(jìn)制數(shù) N=，其浮點(diǎn)表示可為： N = 246135 * 103 = 2461350 * 104 = * 103 = * 104 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 68 浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ) ? 當(dāng)字長(zhǎng)一定時(shí)，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。 ? Python中的整數(shù)用 32位表示 , 只能表示 2147483648 ~ 2147483647 ? 浮點(diǎn)數(shù)同樣也有這個(gè)問(wèn)題 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 82 數(shù)值計(jì)算 數(shù)值數(shù)據(jù)的類型 數(shù)學(xué)庫(kù)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(jì)思想與方法 》 83 大數(shù)的表示 ? long int: 不定長(zhǎng)，可擴(kuò)至任意長(zhǎng)度 (當(dāng)然受限于存儲(chǔ)器容量 ). ?如 5L, 1234567890000L ?注意 :5L和 5有完全不同的表示 ?有長(zhǎng)整數(shù)參加的運(yùn)算 ,結(jié)果為長(zhǎng)整數(shù) . ?long int運(yùn)算效率遠(yuǎn)低于 int,因此能用 int就不用long int. ? 浮點(diǎn)數(shù)很大時(shí)用科學(xué)表示法 :+12 ?最大數(shù) :1e+308 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 84 求階乘的更好的實(shí)現(xiàn) n = input( Enter a number: ) fact = 1L for f in range(n,1,1): fact = fact * f print The factorial of ,n,“ is , fact 階乘增長(zhǎng)很快，結(jié)果很容易超出 int的范圍 現(xiàn)在的 Python環(huán)境都能自動(dòng)執(zhí)行 int到大整數(shù)的轉(zhuǎn)換。 ? 標(biāo)準(zhǔn)化 ?ASCII：?jiǎn)巫止?jié)編碼 ? 只用到 7位 : 0 127 – 96個(gè)可打印字符 ,32個(gè)控制字符 ? 利用 8位可擴(kuò)充 ASCII: 0 255 ?GB2312：兩字節(jié) (6763個(gè)漢字 ) ?GB18030：最多四字節(jié) (70244個(gè)漢字 ) ?Unicode：最多四字節(jié) . 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 103 字符與編碼 ? 求給定字符的編碼 : ord() ord(?a?)可得 97 ? 求給定編碼的字符 :chr() chr(97)可得 ‘ a? ? 可見(jiàn) Python ASCII. ? 支持中文編碼嗎 ? print “你好” 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 104 字符串處理 文本數(shù)據(jù) 簡(jiǎn)單的字符串處理 字符串的機(jī)內(nèi)表示 字符串和密碼 格式化輸出 文件處理 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 105 編碼 ? 編碼：輸出一串字符對(duì)應(yīng)的內(nèi)碼 def main(): message=raw_input(Enter the message to encode:) for ch in message: print ord(ch), main() ? 執(zhí)行時(shí) Enter the message to encode： abcdef 97,98,99,10,11,12 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 106 解碼 ? 輸出一串?dāng)?shù)字對(duì)應(yīng)的字符串稱為解碼 import string def main(): code = raw_input(Enter the code of message: ) message = for numStr in (code): num = eval(numStr) message = message + chr(num) print the decoded message is:, message main() ? 運(yùn)行時(shí) ? Enter the code of message： 97 98 99 100 ? the decoded message is： abcd 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 107 幾個(gè)函數(shù) ? 字符串與數(shù)字的相互轉(zhuǎn)換 ?eval（字符串）：將字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)字。這就是一種加密機(jī)制，稱為替換法。r39。 ?例如 Point對(duì)象的 getX()和 getY()， Line對(duì)象的getP1()和 getP2()。如 DOS系統(tǒng)。 ?使用方便 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 134 圖形編程框架 ? 現(xiàn)代編程語(yǔ)言大都提供圖形化變成的工具 ? Python有自帶的 Tkinter ? 本書作者寫的圖形庫(kù)： ?放入文件夾： Python26\Lib\site_packages ?import graphics或 from graphics import * ?后者可使引用庫(kù)函數(shù)更方便 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 135 面向?qū)ο笈c圖形編程 面向?qū)ο蟮乃枷? 圖形化編程 圖形對(duì)象的使用 未知值的圖形化處理 坐標(biāo)系的選擇 圖形交互 圖形模塊介紹 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 136 創(chuàng)建和關(guān)閉窗口 ? 圖形窗口 :畫圖的地方 ? 創(chuàng)建一個(gè)窗口對(duì)象 ? 用 import graphics win = () win = (?窗口的名字’，行像素?cái)?shù)，列像素?cái)?shù) ) ? 用 from graphics import * win = GraphWin() win = GraphWin (?窗口的名字’ ，行像素?cái)?shù)，列像素?cái)?shù) ) ? 關(guān)閉窗口： () 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 137 圖的內(nèi)部表示 ? 數(shù)字圖像的表示：用像素 (pixel)表示，像素越多，質(zhì)量越好。每個(gè)像素占用的 bit越多，圖像質(zhì)量越好。這些矩形有相同的寬度，但有不同的高度 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 153 算法 輸入本金和年利率 創(chuàng)建圖形窗口 確定比例： 1原先對(duì)應(yīng)的高度，每一年占用的寬度 窗口左邊畫上刻度 0號(hào)位置畫對(duì)應(yīng)初始本金的矩形，高度為本金值 對(duì)接下來(lái)的 1到 10年 : 高度 principal = principal * (1 + apr) 在相應(yīng)位置畫對(duì)應(yīng)本利的矩形 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 154 進(jìn)一步細(xì)化 ? 確定圖形窗口的尺寸：如果我們的顯示器用的分辨率是 1024*768，我們希望圖形占四分之一的畫面，則可以把分辨率定為 512*384 ? 創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的窗口 創(chuàng)建 512*384的圖形窗口 ,標(biāo)題為‘‘ Investment Growth Chart‘‘ ? Python代碼 win = GraphWin(Investment Growth Chart, 512, 384) 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 155 進(jìn)一步細(xì)化 (續(xù) ) ? 確定刻度的內(nèi)容和位置 ? 內(nèi)容 :， ， ， ， ? 位置 :確定水平方向 30像素為一年，從第 80像素開(kāi)始 。 39。 39。green39。 39。 39。39。green39。green39。 39。 39。green39。39。 39。 39。圖形庫(kù)創(chuàng)建的窗口默認(rèn)的分辨率是 200*200 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 138 圖形對(duì)象的操作 ? 小測(cè)驗(yàn)：窗口中有哪幾類對(duì)象？ ? 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象 ? 各類對(duì)象的公共操作 ?將對(duì)象顯示在窗口中： draw ?移動(dòng)對(duì)象： move ?設(shè)置對(duì)象的填充顏色： setFill ?設(shè)置對(duì)象的邊界顏色： setOutline 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 139 點(diǎn) ? 點(diǎn)：圖形窗口的一個(gè)像素，位置用坐標(biāo)(x， y)表示。如 1表示白， 0表示黑。 ? 圖形用戶界面 (GUI) ?利用窗口、圖標(biāo)、按鈕和菜單等方式驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行。 ?例如所有圖形對(duì)象都有 move(dx， dy)方法。r39。r39。例如 :str(3+4*5) ? ： string庫(kù)中的函數(shù) 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 108 字符串庫(kù) ? Python提供的 string庫(kù)包含了很多有用的字符串處理函數(shù) ? 例如 split():將字符串拆分成子串 (“Hello string library!”) 返回結(jié)果 :[?Hello?,?string?,?library!?] (“32,24,25,57”,”,”):按 ,拆分 返回結(jié)果 :[?32?,?24?,?25?,?57?] 《 程序設(shè)計(jì)思想與方法 》 109 字符串庫(kù)的常用函數(shù) capitalize(s): 使字符串 s的首字母大寫 capwords(s): 使字符串 s中的每個(gè)單詞首字母大寫 center(s, wi