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1、第1章 程序设计语言绪论第第1章章 程序设计语言绪论程序设计语言绪论1.1 计算机程序设计语言概述计算机程序设计语言概述1.2 程序的编译与解释程序的编译与解释1.3 PYTHON语言语言简介简介1.4 配置配置PYTHON语言的开发环境语言的开发环境1.5 编写程序的基本步骤编写程序的基本步骤1.6 算法与流程图算法与流程图1.1 计算机程序设计语言概述计算机程序设计语言概述程序设计语言有两类： 面向过程的结构化程序设计语言 面向对象的程序设计语言，包括完全面向对象的语言、兼顾面向过程和面向对象的混合式语言。无论是面向对象的程序设计语言还是面向过程的结构化程序设计语言，从解决应用问题的角度来
2、说，它们都与人类自然语言有着极其相似的语言模型，从设计语言、使用语言上，都有共同的语言模型。图1-1 计算机语言模型学习某种程序设计语言，主要是学习（图1-1）根据词法规则用某种语言的字符集中的字符构造单词；根据语法规则用单词构造语句；根据逻辑规则（任务内在的联系）用语句构成程序。实际上，任何语言都遵从这种模式，包括自然语言（英语、汉语等）。其实计算机程序设计语言就是从自然语言模型中简化出来的。对于学习程序设计语言是很有帮助的。对于第一次学习某种计算机语言的读者来说，图1-1实际上是以学习人类自然语言为模型（参照对象），给出了学习某种计算机语言的模型。1.2 程序的编译与解释程序的编译与解释
3、程序开发人员编写的高级语言程序称源程序。源程序必须通过编译或解释才能在计算机上执行。编译与解释的区别在于编译是一次性的工作，一旦程序被编译，不再需要编译程序和源程序代码了，而解释则在程序的每次运行执行过程中都需要解释程序和源程序代码。采用编译方法的好处：采用编译方法的好处：（1）对于相同的源程序代码，编译所产生的目标程序代码执行速度快。（2）编译所产生的目标程序代码可以脱离编译器独立运行。采用解释方法的好处：采用解释方法的好处：（1）程序调试执行时，程序纠错、维护方便、灵活。而编译后程序如果有错，需要修改程序后再次编译、链接。（2）源程序虽然不能脱离解释器独立运行，但源程序代码可以在不同操作系
4、统上运行，可移植性好，这是编译方法没有的特点。1.3 Python语言语言简介简介 Python语言诞生于1990年左右，由荷兰人Guido van Rossum设计并领导开发。 2000年，Python 2.0的正式发布。 2008年，Python 3.0的正式发布。Python语言的特点：语言的特点：（1）Python语言简洁，只少量的语法约束。（2）Python语言通过强制缩进保证程序可读性。（3）Python语言具有丰富的数据结构（类型）。 Python语言在多数程序设计语言的基础上，增加了列表、字典、元组、集合等数据结构。另有无界整数。（4）Python语言具有可移植性。（5）Pyt
5、hon语言支持面向过程，同时支持面向对象，支持灵活的编程模式。（6）Python语言的使用与分发是完全免费的，与其它开源软件一样。第一个Python语言程序示例例1.1 计算圆的面积。程序代码如下：# -*- coding: GB2312 -*-# ex1-1.py 计算圆的面积def area(r): s = 3.14159*r*r return sprint (area(10)Python语言程序的书写规范（1）Python程序源代码最大的特点是：用缩进表示程序代码的层次。（2）一行代码的长度不超过80个字符。如果实际代码超过80字符，通常使用圆括号、方括号和花括号折叠长行，也可以使用反斜
6、杠延续的行。（3）注释问题。注释以#和一个空格开始。1.4 配置配置Python语言的开发环境语言的开发环境 首先，从Python网站（）下载Python语言的基本开发和运行环境程序。 其次，运行安装包，按提示执行安装Python语言解释器。安装完成后，在Windows操作系统的程序组内会有一个python33的文件夹 最后一步是运行Python语言解释器。在在Windows操作系统环境下，可有多种运行操作系统环境下，可有多种运行解释器的方法。解释器的方法。（1）启动Windows操作系统命令行工具（cmd.exe），进入python33文件夹，输入命令Python，在命令提示符“”后面输入单
7、条Python语句，就可以看到这条语句的输出结果。在命令提示符“”后面输入exit()或quit()可以退出Python运行环境。（2）通过调用Windows操作系统中安装的IDLE来启动Python运行环境。IDLE是由Python软件包自带的集成开发环境，随Python解释器安装一并安装在python33文件夹内。从开始按钮所有程序Python 3.3IDLE（Python GUI）启动Python运行环境。（3）Pythonwin集成开发环境。Pythonwin是Windows操作系统下基于IDE和GUI框架的Python集成开发环境。Pythonwin具有适合于Python程序的强大编
8、辑功能和程序调试能力的集成环境，而且实现了MFC类库存的包装。要安装这个程序，需要从Python网站上下载程序，选择与Python解释器相匹配的版本，执行这个安装程序，会在已安装Python解释器的文件夹python33下安装Pythonwin集成环境。可以从Windows操作系统开始按钮所有程序Python 3.3Pythonwin启动Python运行环境。Pythonwin集成开发环境直接使用Windows的记事本作为源程序编辑器，其交互窗口可直接输入命令，输出结果。本书以后采用Pythonwin集成开发环境。1.5 编写程序的基本步骤编写程序的基本步骤编写程序有一个基本的思路，也就是解决
9、问题的基本步骤。作者理解解决问题有四个基本步骤。（1）分析问题，确定数学模型或方法。（2）设计算法，画出流程图。（3）选择编程工具，按算法编写程序。（4）调试程序，分析输出结果。在以上解题步骤中，第（2）步是核心。在程序设计或软件开发中，关键是如何设计出一个解决问题的算法。因此在编写程序之前，首先要分析问题，形成自己的算法。对程序设计的初学者来说，可以先借鉴别人设计好的算法来解决问题，多思考，多实践，编程多了，自然会自己设计算法。算法的优劣直接反映出解题思想和方法的好坏。一个好的算法可以很快（在很短的时间）解决问题，而一个稍微不怎么样的算法可能需要很长时间才能解决问题，甚至不能或不能按期解决问
10、题。算法是程序设计中的核心。解决问题的算法不是仅从程序设计课程中学习到，它是一种方法、或是一种思想，需要从各个知识领域中学习，从已经具备的知识中总结。1.6 算法与流程图算法与流程图1.6.1 算法算法算法是求解特定问题的一组有限的操作序列，为解决问题而采用的方法和步骤，是解题方案的准确而完善的描述。它定义了良好的计算过程，它取一个或一组值作为输入，并产生出一个或一组值作为输出。无论是形成解题思路还是编写程序，都是在实施某种算法，不同的是，解题思路是推理的实现，编写程序是操作的实现。在计算机科学中，算法要用程序设计语言实现。算法的质量直接影响程序运行的效率，算法是程序设计的基础。一个著名的例子
11、一个著名的例子就是古希腊数学家欧几里德（Euclid）所发现的求两个正整数求两个正整数m和和n的的最大公约数问题最大公约数问题。根据欧几里德提供的方法，问题可以通过反复执行以下3步操作来求解。第1步：比较m和n这两个数，将m设置为较大的数，n为较小的数。第2步：m除以n，得到余数r。第3步：若r等于0，则n就是最大公约数，否则将n赋值给m，r赋值给n，返回到第2步。这就是算法，在小学算术中称为辗转相除法。1.6.2 流程图流程图对于问题“求两个正整数m和n的最大公约数”，在上小节有了算法，但这个算法是用自然语言描述的，自然语言描述的算法是不能被程序设计语言接受的。需要另外一种方法对设计出来的算
12、法进行描述。算法的描述主要就是为了能够将算法的步骤变成能够用程序设计语言所实现的表示方式。描述算法就是使用某种描述工具表示算法的过程，描述算法有多种不同的工具，例如前面介绍的欧几里德算法，就是用自然语言描述的，其优点是通俗易懂，但它不太直观，描述不够简洁，且容易产生二义性，自然语言表示是按照步骤的标号顺序执行的，因此当一个算法中循环和分支较多时很难清晰地表示出来，自然语言表示的算法不便翻译成计算机程序设计语言。在实际应用中，常用（传统的）流程图、结构化流程图、伪代码、PAD图等工具来描述算法。流程图（Flow chart），亦称框图。流程图是用一些几何框图、流程线和文字说明表示各种类型的操作。一般用矩形框表示进行某种处理，有一个入口，一个出口。用菱形框（或变形的菱形框）表示判断，有一个入口，两个出口。在框内写上简明的文字或符号表示具体的操作，用带箭头的流向线表示操作的先后顺序。流程图是人们交流算法设计的一种工具，不是输入给计算机的。只要逻辑正确，人们都能看得懂就可以了，一般是由上而下按执行顺序画出来。求两个正整数求两个正整数m和和n的最大公的最大公约数约数算法流程图算法流程图