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python程序之道

2020-5-24 16:02| 发布者: jnschool| 查看: 27| 评论: 3|原作者: 信息中心

摘要: 第一章:程序之道本书的目标是教你像计算机科学家一样思考。这一思考方式集成了数学、工程以及自然科学的一些最好的特点。像数学家一样,计算机科学家使用形式语言表示思想(具体来说是计算)。像工程师一样,计算机 ...

第一章:程序之道

本书的目标是教你像计算机科学家一样思考。这一思考方式集成了数学、工程以及自然科学的一些最好的特点。像数学家一样,计算机科学家使用形式语言表示思想(具体来说是计算)。像工程师一样,计算机科学家设计东西,将零件组成系统,在各种选择之间寻求平衡。像科学家一样,计算机科学家观察复杂系统的行为,形成假设并且对预测进行检验。

对于计算机科学家,最重要的技能是 解决问题的能力 。解决问题(problem solving)意味着对问题进行形式化,寻求创新型的解决方案,并且清晰、准确地表达解决方案的能力。事实证明,学习编程的过程是锻炼问题解决能力的一个绝佳机会。这就是为什么本章被称为“程序之道”。

一方面,你将学习如何编程,这本身就是一个有用的技能。另一方面,你将把编程作为实现自己目的的手段。随着学习的深入,你会更清楚自己的目的。

什么是程序?

程序 是一系列说明如何执行计算(computation)的指令。计算可以是数学上的计算,例如寻找公式的解或多项式的根,也可以是一个符号计算(symbolic computation),例如在文档中搜索并替换文本或者图片,就像处理图片或播放视频。

不同编程语言中,程序的具体细节也不一样,但是有一些基本的指令几乎出现在每种语言当中:

输入(input):
从键盘、文件、网络或者其他设备获取数据。
输出(output):
在屏幕上显示数据,将数据保存至文件,通过网络传送数据,等等。
数学(math):
执行基本的数学运算,如加法和乘法。
有条件执行(conditional execution):
检查符合某个条件后,执行相应的代码。
重复(repetition):
重复执行某个动作,通常会有一些变化。

无论你是否相信,这几乎是程序的全部指令了。每个你曾经用过的程序,无论多么复杂,都是由跟这些差不多的指令构成的。因此,你可以认为编程就是将庞大、复杂的任务分解为越来越小的子任务,直到这些子任务简单到可以用这其中的一个基本指令执行。

运行Python

Python入门的一个障碍,是你可能需要在电脑上安装Python和相关软件。如果你熟悉电脑的操作系统,特别是如果你能熟练使用命令行(command-line interface),安装Python对你来说就不是问题了。但是对于初学者,同时学习系统管理(system administration)和编程这两方面的知识是件痛苦的事。

为了避免这个问题,我建议你首先在浏览器中运行Python。等你对Python更加了解之后,我会建议你在电脑上安装Python。

网络上有许多网页可以让你运行Python。如果你已经有最喜欢的网站,那就打开网页运行Python吧。如果没有,我推荐PythonAnywhere。我在 http://tinyurl.com/thinkpython2e 给出了详细的使用指南。

目前Python有两个版本,分别是Python 2和Python 3。二者十分相似,因此如果你学过某个版本,可以很容易地切换到另一个版本。事实上,作为初学者,你只会接触到很少数的不同之处。本书采用的是Python 3,但是我会加入一些关于Python 2的说明。

Python的 解释器 是一个读取并执行Python代码的程序。根据你的电脑环境不同,你可以通过双击图标,或者在命令行输入python的方式来启动解释器。解释器启动后,你应该看到类似下面的输出:

Python 3.4.0 (default, Jun 19 2015, 14:20:21)
[GCC 4.8.2] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

前三行中包含了关于解释器及其运行的操作系统的信息,因此你看到的内容可能不一样。但是你应该检查下版本号是否以3开头,上面示例中的版本号是3.4.0。如果以3开头,那说明你正在运行Python 3。如果以2开头,那说明你正在运行(你猜对了)Python 2。

最后一行是一个提示符(prompt),表明你可以在解释器中输入代码了。如果你输入一行代码然后按回车(Enter),解释器就会显示结果:

>>> 1 + 1
2

现在你已经做好了开始学习的准备。接下来,我将默认你已经知道如何启动Python解释器和执行代码。

第一个程序

根据传统,你用一门新语言写的第一个程序叫做“Hello, World!”,因为它的功能只不过是显示单词“Hello, World!”。在Python中,它看起来是这样:

>>> print('Hello, World!')

这是一个 print 函数的示例,尽管它并不会真的在纸上打印。它将结果显示在屏幕上。在此例中,结果是单词:

Hello, World!

程序中的单引号标记了被打印文本的首尾;它们不会出现在结果中。

括号说明 print 是一个函数。我们将在第三章介绍函数。在Python 2中, print是一个语句;不是函数,所以不需要使用括号。

>>> print 'Hello, World!'

很快你就会明白二者之间的区别,现在知道这些就足够了。

译者注:Python核心开发者Brett Cannon详细解释了 为什么print在Python 3中变成了函数

算术运算符

接下来介绍算术。Python提供了许多代表加法和乘法等运算的特殊符号,叫做 运算符(operators)。

运算符 + 、- 和 * 分别执行加法、减法和乘法,详见以下示例:

>>> 40 + 2
42
>>> 43 - 1
42
>>> 6 * 7
42

运算符 / 执行除法运算:

>>> 84 / 2
42.0

你可能会问,为什么结果是42.0,而不是42。在下节中,我会进行解释。

最后,运算符 * 执行乘方运算;也就是说,它将某个数字乘以自身相应的次数:

>>> 6**2 + 6
42

某些语言使用 ^ 运算符执行乘方运算,但是在Python中,它却属于一种位运算符,叫做XOR。如果你对位运算符不太了解,那么下面的结果会让你感到惊讶:

>>> 6 ^ 2
4

我不打算在本书中介绍位运算符,但是你可以阅读 Python官方百科 ,了解相关内容。

值和类型

值(value) 是程序处理的基本数据之一,比如说一个单词或一个数字。我们目前已经接触到的值有:2,42.0,和 'Hello World!' 。

这些值又属于不同的 类型(types) :2是一个 整型数(integer),42.0 是一个 浮点数(floating point number),而 'Hello, World!' 则是一个 字符串(string),之所以这么叫是因为其中的字符被串在了一起(strung together)。

如果你不确定某个值的类型是什么,解释器可以告诉你:

>>> type(2)

>>> type(42.0)

>>> type('Hello, World!')

“class”一词在上面的输出结果中,是类别的意思;一个类型就是一个类别的值。

不出意料,整型数属于 int 类型,字符串属于 str 类型,浮点数属于 float 类型。

那么像 '2' 和 '42.0' 这样的值呢?它们看上去像数字,但是又和字符串一样被引号括在了一起?

>>> type('2')

>>> type('42.0')

它们其实是字符串。

当你输入一个大数值的整型数时,你可能会想用逗号进行区分,比如说像这样:1,000,000。在Python中,这不是一个合法的 整型数,但却是合法的值。

>>> 1,000,000
(1, 0, 0)

结果和我们预料的完全不同!Python把1,000,000当作成了一个以逗号区分的整型数序列。在后面的章节中,我们会介绍更多有关这种序列的知识。

形式语言和自然语言

自然语言(natural language) 是人们交流所使用的语言,例如英语、西班牙语和法语。它们不是人为设计出来的(尽管有人试图这样做);而是自然演变而来。

形式语言(formal languages)是人类为了特殊用途而设计出来的。例如,数学家使用的记号(notation)就是形式语言,特别擅长表示数字和符号之间的关系。化学家使用形式语言表示分子的化学结构。 最重要的是:

编程语言是被设计用于表达计算的形式语言。
1

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

刚表态过的朋友 (1 人)

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最新评论

信息中心 2020-5-24 17:11

https://codingpy.com/books/thinkpython2/index.html#
Hehi 2020-5-26 20:57
注:bug出处:
        1947年Harvard Mark II机测试时它突然发生了故障。经过几个小时的检查后,工作人员发现了一只飞蛾(惨)被打死在面板F的第70号继电器中。当把这个飞蛾取出后,机器便恢复了正常。当时为Mark II计算机工作的著名科学家Grace Hopper将这只飞蛾粘帖到当天的工作手册中(???),并在上面加了一行注释,“First actual case of bug being found”(发现第一个实际的虫子案例)
信息中心 2020-5-31 12:09
Hehi 发表于 2020-5-26 20:57
注:bug出处:
        1947年Harvard Mark II机测试时它突然发生了故障。经过几个小时的检查后,工作人员 ...

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