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程序设计思想与方法入门篇 庄天红
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课程主要内容 解决可计算问题需要教会计算机如何解决问题 我们如何教会计算机解决问题 了解计算机有哪些基本功能 熟悉一门与计算机进行交流的语言
掌握设计思路与方法
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对本课程的定位 学习计算机科学解决问题的思想方法, 应用于各个专业领域 不仅仅是一门程序设计语言课程!
本课程需要编程,以加深对计算思维的理解 坏消息:学习编程语言需要掌握非常繁琐的细节 好消息：Python语言非常简单,易学易用 3
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计算机与程序 计算机组成 程序设计语言 初识Python
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计算机的组成 计算机，也被称之为“电脑”，是一种能够按照事先存储的程序自动、高效地对数据进行输入、处理、存储和输出的系统。
硬件：计算机的躯壳 软件：计算机的灵魂
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计算机硬件 存储器 输入设备 输出设备 控制器 运算器 CPU
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存储器 保存正在运行的程序代码和数据 内存的最小单元是bit，一个bit存储一个二进制位。一般8个bit组成一个byte，若干个byte组成一个word 在一般的机器中，内存按字节编址，内存大小也是按字节计量 关机后，内存的数据全部丢失
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CPU CPU (Central Processing Unit) 有两个部件组成：
ALU – Arithmetic-Logic Unit（运算器） Control unit （控制器）
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控制器 控制器控制计算机的其余部分如何完成程序的指令 指挥内存和其它部件之间的信息的传送（包括信息和指令）
指挥CPU和输入输出设备之间的控制信息的传送
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控制器中的信息存储 控制器中有两个寄存器： 指令寄存器( IR )：保存当前正在执行的指令
程序计数器 ( PC )：保存下一条要执行的指令地址
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控制器的工作 取下一条指令：按PC指定的地址到内存中取出下一条指令，存入IR。 解码指令：将指令解码成一系列的控制信号
执行指令：将控制信号发送给相关部件，执行相应的运算
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运算器的组成 逻辑电路：执行控制器发出的控制信号 一组存放正在运算的数据的寄存器
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输入输出设备 输入设备将人能理解的符号转换成计算机能处理的符号。常用的输入设备有：键盘、鼠标、光笔等
输出设备将计算机的输出转换成人能理解的输出。常用的输出设备有：显示器、打印机、音响设备等
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计算机的组成 计算机，也被称之为“电脑”，是一种能够按照事先存储的程序自动、高效地对数据进行输入、处理、存储和输出的系统 硬件：计算机的躯壳
软件：计算机的灵魂
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计算机软件 软件决定了计算机能做什么.没有软件,计算机只是一堆废铁. 软件可以分为系统软件和应用软件。
系统软件居于计算机系统中最靠硬件的部分，它将计算机的用户与硬件隔离。系统软件与具体的应用无关，但其他的软件要通过系统软件才能发挥作用。常用的系统软件有操作系统、编译器、网络软件等。 应用软件是为了支持某一应用而开发的软件。如字处理软件、财务软件等。
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计算机与程序 计算机组成 程序设计语言 初识Python
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程序设计语言 人与计算机进行交流的一种语言 为什么不用自然语言与计算机交互？ 有不同层次的程序设计语言 精确的语法和语义 无二义性 17
Lu Chaojun, SJTU
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不同层次的程序设计语言 机器语言 汇编语言 高级语言
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机器语言 是机器的母语。每种计算机都有自己的机器语言。与计算机硬件设计有关。 每个语句用一组二进制数表示
用机器语言写程序是非常困难的，读机器语言写的程序也是非常困难的 机器语言提供的功能非常简单
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汇编语言 用缩写和助记符代替机器语言的0和1的比特串 和机器语言一样，不同类的机器有不同的汇编语言
汇编程序：将汇编语言写的程序翻译成机器语言的程序 解决了机器语言的可读性问题，但没有解决功能简单的问题以及可移植型问题
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高级语言 类似于英语的语言，适合于人理解 功能比机器语言强，解决问题更加容易
编译器：将过程化语言写的程序（源代码）翻译成机器语言的程序（目标代码） 解释器：逐句解释源程序并执行，不保存目标代码。
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编译执行 将程序全部翻译成机器语言的程序，然后再执行。 01100010 11101001 C compiler
main() {int i, s; i=1; s=0; C compiler Source program Object program
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解释执行 源程序 解释系统 （逐句解释、执行） 原始数据 结果
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高级语言的特点 具备了一定的机器独立性，使用户可以专注于解决问题的方法。但某些方面还是受到机器的限制
为了解决移植性问题，ANSI制订了一系列的标准
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高级语言 本课程采用Python语言 高级程序设计语言有很多种，据说2008年网上被引用最多的10个语言是(按字母顺序): C，C++，C#，Java，JavaScript，Perl, PHP，Python，Ruby，SQL C#是从C和C++派生来的一种简单、现代、面向对象和类型安全的编程语言,成为.NET开发的首选语言。.NET 就是 Microsoft® 的 XML Web 服务平台。不论操作系统或编程语言有何差别，XML Web 服务能使应用程序在 Internet 上传输和共享数据。 Perl 是一种 无类型语言(untyped),换句话说,在语言层面上,Perl 和大多数编程语言不同,不把变量分成整数、字符、浮点数等等,而只有一种能接受各种类型数据的“无类型”变量。 PHP(Hypertext Preprocessor)是一种嵌入HTML页面中的脚本语言,是现在比较流行的web开发语言之一. Ruby 的特点 完全面向对象 在Ruby语言中,任何东西都是对象,包括其他语言中的基本数据类型,比如整数 25
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计算机与程序 计算机组成 程序设计语言 初识Python
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Python Python采用编译/解释混合方式:先编译成字节码，再解释执行
Python 系统软件 ftp://ftp.cs.sjtu.edu.cn:990/zhuang-th/ 安装\启动Python 字节码是CPU构架的具有可移植性的机器语言 27
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初识Python >>> 提示符，提示你可以输入命令 语句：一条命令，如print “hello”
>>> 提示符，提示你可以输入命令 语句：一条命令，如print “hello” 串：“hello world” 数：3、10、0.5 表达式：3 + 5 赋值：x = 5 28
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函数 函数：将完成某一功能的语句组合起来 函数定义 >>> def area( ): … x = 5 … y = 6
函数调用： >>> def area( ): … x = 5 … y = 6 … print x * y … >>> >>> area( ) 30 >>>
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带参数的函数 函数定义 >>> def area(x, y): … print x * y … >>>
函数的调用 >>> def area(x, y): … print x * y … >>> >>> area(3, 4) 12 >>>area(2, 4) 8
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模块 如果一段程序需要反复执行，可以把它以文件形式保存在外存储器中。 保存在外存储器中的程序称为一个模块，也称为脚本文件或源文件。
PYTHON的源文件的后缀名为py 程序模拟物理现象:chaos程序
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# File: chaos.py # A simple program illustrating chaotic behavior. def main(): print "This program illustrates a chaotic function" x = input("Enter a number between 0 and 1: ") for i in range(10): x = 3.9 * x * (1 - x) print x input('Enter 0 to quit ') main()
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main函数：标志程序的开始，也可以省略
注释 变量与赋值 程序的执行：一个个语句顺序执行，但也可以重复执行某个语句
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for循环 将一段语句重复执行多次 语法 for <var> in <sequence>: <body>
<sequence>是一个值的序列,如[1,3,5,7,9]或range(10)(即[0,1,…,9]). <body>可以是任何语句序列,用左缩进标识. 34
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程序的控制流 程序的诸语句通常是顺序执行的,但循环语句改变了控制流,表示一种控制结构. 控制流可以用流程图直观表达 无 有
<body> <var>取<seq> 的下一个值 无 有 程序的诸语句通常是顺序执行的,但循环语句改变了控制流,表示一种控制结构. 控制流可以用流程图直观表达 35
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模块的执行 在IDLE中执行程序 Cmd界面中执行程序 打开文件：在file菜单下选open或直接用右键点击文件，并选择用IDLE打开
执行：在run菜单下选run module或直接按f5 Cmd界面中执行程序 import文件
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Cmd界面中执行chaos.py程序 C:\Documents and Settings\Administrator>cd\python27 C:\Python27>cd test C:\Python27\test>chaos.py This program illustrates a chaotic function Enter a number between 0 and 1: 0.5 0.975
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添加python的路径 Import时，系统必须知道到哪里去找那个文件 这是通过PYTHONPATH指定的
安装PYTHON时，系统会指定缺省path。缺省的路径是:\Python26\Lib\site-packages 添加搜索路径 右键单击我的电脑，然后单击属性。 单击高级选项卡。 单击环境变量。 单击新建添加一个新变量名和值。
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