Python 程序设计基本方法

     最近开始学习Python语言，想要把自己的学习过程记录下来方便查阅，同事也希望看我文章的朋友可以在我的文章中学习到一些知识，或是与我一起入门。因为是对学习过程的一个记录，若涉及到部分内容图片等侵权问题，请及时与我联系。会立即整改或删除。

导入

程序设计基本方法：
    - 计算机与程序设计
    - 编译和解释
    - 程序的基本编写方法
    - 计算机编程

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
• 可编程性 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
  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

摩尔图.png

• 计算机的发展
  计算机的发展参照摩尔定律，表现为指数方式

• 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，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，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

• 程序设计语言
  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

编译和解释

• 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

             compiler
    源代码 --> 编译器 --> 目标代码
                           |
             程序输入 --> 程序执行 --> 结果输出

执行编译过程的程序叫作编译器

• 解释
  将源代码逐条转换成目标代码同时逐条运行的过程

            interpreter
    源代码 --> 解释器 --> 结果输出
                |           
    程序输入 -----  

执行解释过程的程序叫作解释器

• 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 C/C++语言、Java语言
• 脚本语言:使用解释执行的编程语言 Python语言、JavaScript语言、PHP语言

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

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-input
  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

• 理解IPO-process
  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个步骤

• 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

小结

     计算机编程能够训练思维，了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:这是一种区别逻辑思维和实证思维的第三种思维模式，这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。