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第二章 算法與問題解決
引入
一個農夫要將一匹狼、一只羊和一筐菜運到河對岸。但他的船太小，一次只能帶一樣。當他不在時，狼要吃羊、羊會吃菜。怎樣乘船才能安全地把這些東西運過河？
分析問題
食物鏈
解決問題
第一次：先帶羊過去；
第二次：把狼帶過去,返程時再把羊帶回來；
第三次：把蔬菜帶過去；
第四次：最后把羊帶過去。
尋找解決問題方法，可以稱之為算法
解決問題
第一次：先帶羊過去；
第二次：把狼帶過去,返程時再把羊帶回來；
第三次：把蔬菜帶過去；
第四次：最后把羊帶過去。
尋找解決問題方法，可以稱之為算法
算法的概念
算法的特征
問題：
1、判斷拋物線y=5x2 +4x+6與X軸是否有交點。
2、設計一個算法，要求輸入X的一個值后，輸出相應的絕對值 。
算法：
1、計算 =42-4*5*6；
2、如果 >0,執行步驟3，否則執行步驟4；
3、輸出有交點，結束；
4、輸出無交點，結束。
分析項目 拋物線 絕對值
執行步驟個數
每一步是否明確可執行
是否有輸入
是否有輸出
4
是
否
是
4
是
是
是
算法的特征
有窮性：計算步驟是有限的
確定性：每一個步驟必須有確切的定義
數據輸入：必須有0個或多個數據輸入
數據輸出：必須有1個或多個數據輸出
可行性：每個步驟都可以在有限時間內完成
死循環？
隨便進行？大致就行？
0個輸入是算法本身給出了初始條件
無功而返？
可以得出結果。
算法的要素
如何確定工作多久？
如何記錄進水量的 如何記錄工作時間？
時間達標了會干嘛？不達標會干嘛？
數據
運算
控制轉移
算法的描述
我們剛剛是如何描述一個算法的？
文字描述
→自然語言
流程圖
算法的描述
流程圖
偽代碼
算法的描述
算法的描述
用計算機程序設計語音描述算法
基本結構—順序結構
算法描述的方法 優勢 不足
自然語言表示法 用人們日常所用的語言，比較容易掌握。 當算法中含有多分支或循環操作較多時很難清晰地表示出來，由于自然語言的歧義性，容易導致算法執行的不確定性。
流程圖表示法 用程序框圖來描述，流程描述清晰簡潔。 所占篇幅較大，由于允許使用流程線，過于靈活，不受約束。
偽代碼表示法 用介于自然語言和計算機語言之間的文字和符號來描述，書寫方便，格式緊湊，易于理解，便于向計算機程序設計語言過渡。 由于編程語言的種類繁多，偽代碼的語句不容易規范，有時會產生誤解。
計算機程序設計語言 用計算機專門的語言來描述，精確性高，計算機可以直接運行。可移植，不同設備對于相同的代碼都能運行 計算機語言的學習成本高
3.2 Python語言程序設計
3.2.1 Python語言基礎
編程環境
圖3.2.1 IDLE的操作界面
解釋器操作界面
編輯器操作界面
編程環境
解釋器操作界面
編輯器操作界面
敲一次回車運行一行代碼
編輯完成后，運行所有代碼
拓展鏈接
集成開發環境（IDE) 是提供程序開發環境的應用程序，一般包括代碼編輯器、調試器和圖形用戶界面工具。目前，用于編寫Python程序的IDE較多，如IDLE、Spyder、Wing、PyCharm等。如圖3. 2. 2是Spyder的操作界面。
圖3.2.2 spyder的操作界面
編輯器
解釋器
數據類型與表達式
表3.2.1 Python常見數據類型
42.0是什么類型呢？
“42.0”是什么類型呢？
python 是弱類型語言，相對于強類型語言，它不需要聲明變量的類型。甚至粗暴到連聲明關鍵字都省略了。
數據按照其本身特征可以分為若干類型，常見的Python基本數據類型如表所示。
數據類型與表達式
數據
信息
分析
運算
01
02
03
Python算術運算符
Python關系運算符
Python邏輯運算符
算術運算符
算術運算是運用算術運算符進行數的加、減、乘、除等數學運算。
優先程度最高級別為1，級別數字越大，優先級越低。
a.2**10
b.3*4–5*6
c.123-123//100*100
d. "Who " + "Am " + "I "
字符串運算符：”*” 用于重復字符串
關系運算符
關系運算的結果是一個布爾值，若兩個數據之間指定的關系成立，則結果為
真（True），否則為假（False）。
關系運算符的優先級全部相同，但低于算術運算符，優先級為4
關系運算符
表3.2.3 Python 關系運算符
邏輯運算法
表3.2.4 Python 邏輯運算符
邏輯運算符經常用于描述復雜情況的判斷。
邏輯運算符的優先級各不相同：not 優先級為5，
and 優先級為6，
or優先級為7。
運算符的優先級
優先程度最高級別為1，級別數字越大，優先級越低。
和數學一樣，括號的優先級最高，高于任何運算符，有括號先算括號
變量和賦值語句
運算符 描述 實例
= 基本賦值運算符 c=a+b將a+b的運算結果賦值給c
+= 加法賦值運算符 c+=a等效于c=c+a
= 減法賦值運算符 c =a等效于c=c a
*= 乘法賦值運算符 c*=a等效于c=c*a
/= 除法賦值運算符 c/=a等效于c=c/a
%= 取模賦值運算符 c%=a等效于c=c%a
**= 冪賦值運算符 c**=a等效于c=c**a
//= 取整除賦值運算符 c//=a等效于c=c//a
a = 160 ----變量為整型
b = “test” ----變量為字符型
x = y = z =1 ----多重賦值
x, y, z, = 1, 2, “string” ----多元賦值
a
b
x = y = z =
x, y, z,
變量在首次賦值時產生，
沒賦值即不存在
a
3
5
a
5
變量就是存放值的一段內存空間
a = 5
a = 3
1.變量名通常由字母,數字,下劃線(_)組成;
2.數字不能作為變量名開頭;
3.不能以python中的關鍵字命名(False、and、if); 3.help('keywords')查看
4.建議變量名要有意義;
5.不建議用漢字和拼音去命名;
6.變量名要區分大小寫(A和a是兩個不同的變量);
7.建議使用駝峰型(GuessAge或guessAge)和下3. 3.劃線(guess_ age)來命名;
8.常量通常使用全部大寫來命名.
課堂小練
在Python Shell中輸入：2+3*7，按回車鍵后，輸出的結果是 ( )
A.35 B.33
C.23 D.2+3*7
A
A
A選項錯誤
B
B
B選項錯誤
C
C
C選項正確，本題考查算術運算符，即數學中的運算
D
D
D選項錯誤
2. 已知 x="20",y="21",z=x+y,則 print (z)的結果是 ( )
A.41 B.2021
C. ''41'' D. ''20"''21"
A
A
A選項錯誤
B
B
B選項正確，本題考查算術運算符在字符串中的運算
C
C
C選項錯誤
D
D
D選項錯誤
課堂小練
3. 下列Python表達式能正確表示數學表達式的是
A.(-b+b**2-4*a*c**0.5)/(2*a)
B.(-b+(b**2-4*a*c)**0.5)/(2*a)
C.-b+(b**2-4*a*c)**0.5/(2*a)
D.-b+(b**2-4*a*c**0.5)/(2*a)
A
A
A錯誤，其表示
B
B
B正確，本題考查算術運算符
C
C
C錯誤，其表示
D
D
D錯誤，其表示
4. 下列表達式的值為False的是 ( )
A.0 or True B.True or False
C.2<1 and 2<3 D. 10%3==6//5 and 6/2==3
A
A
A錯誤，or運算符只需要一側有True就為True
B
B
B錯誤，or運算符只需要一側有True就為True
C
C
C選項正確，and運算符有一側為False則為False
D
D
D選項錯誤，and運算符兩側都True則為True
感謝一路有你

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