计算机科学导论课件第4章

1、1.简洁的简洁的Python2.Python内置数据结构内置数据结构3.Python赋值语句赋值语句4.Python控制结构控制结构5.Python函数调用函数调用6.Python自定义数据结构自定义数据结构7.Python自定义数据结构自定义数据结构8.有趣的小乌龟有趣的小乌龟Python之绘图之绘图 1/TP第第4章章 Python学习学习引言引言 2前面的章节中，已经接触到一些Python程序，但并没有专门介绍Python语言。本章会引导大家学习Python中一些基础的语法，可以作为同学们编写Python程序时的参考。4.1小节将对比Python与C/C+，来展示Python的简洁性；4.2小节，将介绍Python的常用内置数据结构；4.3小节介绍Python的赋值语句；4.4小节，将分别介绍if，while，for三种结构控制语句；Python的函数调用的具体过程将在4.5小节介绍；除了内置的数据结构，Python还支持自定义数据结构，这部分内容将在4.6小节介绍。在学习Python语言的同时，本章也会介绍基本数据库方面的知识，这些知识主要在两方面教授。（1）Python的字典

2、就是个类似数据库关系的结构，利用唯一的“键”来获取字典内相关的信息记录。（2）4.7小节介绍如何利用Python面向对象编程方式，来实现学生和课程数据库的功能。4.8小节将向大家介绍Python中一个有趣的部分绘图。第第1节节 简洁的简洁的Python 3对比Python和C/C+两种语言对同一问题的实现。对于一个存放整数的数组，如果要将数组中每个元素值加1的值打印出来：#include void main()int arr5=0,1,2,3,4;int i,tmp;for(i=0;i5;i+)tmp=arri+1;printf(“%d”,tmp);#arr=0,1,2,3,4for e in arr:tmp=e+1print(tmp)简洁的简洁的Python 4Python对该问题的实现明显比C语言简单很多。首先来分析一下这两段代码的不同之处：（1）C语言中，执行的代码必须要放置于函数中，而整个程序的入口地址是main函数；Python并没有这样的强制规定。（2）C语言中所要使用的每一个变量都需要事先定义，并显示的说明其类型，比如i,tmp。而Python中只需要在使用时，用赋值号“

3、=”就可以了。（3）C语言在声明数组时，必须定义数组大小，例子中定义了一个大小为5的数组arr。而Python没有这样的要求，直接定义数组元素即可。简洁的简洁的Python 5（4）C语言在遍历数组时，需要知道数组的大小以及计算索引值（index）；而Python的for循环可以直接遍历列表中的每一个值，这种方式将能大大提高编程效率。（5）C语言中，每条语句必须以“；”分号结束，而Python没有这样的强行规定，如果一行要写多个语句，才必须用分号隔开，例如tmp=e+1;ptint e。（6）对于C语言，每一个语句块（函数，for循环）都需要用花括号，而Python并不需要。C语言对每条语句的缩进没有硬性要求。而对于Python而言，同一个层次的语句必须要有相同的缩进。Python优点优点 6软件质量高：软件质量高：Python高度重视程序的可读性、一致性。而且，Python支持面向对象程序设计（OOP,object-oriented programming），使得代码的可重用性、可维护性更高。提高开发效率：提高开发效率：Python语法简单，使用方便。开发时需要录入的代码量也相对小很

4、多，因此在调试、维护时也更容易。程序可移植性强：程序可移植性强：大多数的Python程序在不同平台上运行时，都不需要做任何改变。标准库的支持：标准库的支持：Python提供了强大的标准库支持，支持一系列复杂的编程任务。在网站开发、数值计算等各个方面都内置了强大的标准库。第第2节节 Python内置数据结构内置数据结构 71.Python基本数据类型2.列表（list）3.再谈字符串4.字典（Dictionary）类似数据库的结构引言引言 8CPU只认识只认识0与与1，程序怎么区分存放在内存中的，程序怎么区分存放在内存中的0与与1是什么是什么呢？例如，地址呢？例如，地址1000H的内容为的内容为(01100001)2，Python如何知道这个如何知道这个单元是存放的是字符单元是存放的是字符“a”还是还是“97”呢？呢？数据类型！是数据类型决定了这个单元的内容是一个ASCII码的字符“a”，或者是一个整数“97”。用高中所学的集合来定义数据类型，它是一个集合以及定义在这个集合上的一组操作。例如，定义一个整数I类型如下：I类型类型的数据集合为：Set=-32767,-32768,-1,0,1

5、,2,32767,32768，操作包括+，-，*，/，%。如果指定地址为1000H的内存单元所存储的内容为I类型的数据，那么该内存单元存放的就是数值“97”。9Python内置内置数据类型数据类型数值类型数值类型整数类型整数类型(integer)浮点型浮点型(float)复数复数(complex)布尔型布尔型(bool)字符串类型（字符串类型（string）序列序列列表列表(list)元组元组(tuple)映射映射字典字典(dictionary)数据类型结构图数据类型结构图自定义类型自定义类型类类(class)数据类型数据类型2.1Python基本数据类型基本数据类型整数类型整数类型 10如1，2，-3，100，9999均为整数，在Python 3.0之后的版本中，整数类型的数值集合包括了所有的整数所有的整数，并不会对整数的范围进行约束。这一点是非常有用的，在常见的编程语言中，单单是整数类型，就可以分为short，int，long，在这些语言中，整数所能支持的最大范围通常为（-2,147,483,648 至 2,147,483,647）。Python为这些数据类型提供的操作，包括从小学

6、所学的数字操作符：+,-,*,/,()，以及取余运算符：%，例如10%3结果为1。需要注意的是，除法“/”所得到的结果不是整数类型，而是浮点类型，比如9/3，得到的是3.0，要想得到整型3，需要使用“/”运算符。另外，Python还提供了幂运算（Power），使用“*”运算符，比如需要计算52时，只需要输入5*2即可。2.1Python基本数据类型基本数据类型浮点型浮点型 11如5.0，1.6，200.985等有小数部分的数值为浮点型。其操作符与整数类型类似，唯一需要注意的是“/”运算符在浮点数运算中所得到的结果仍是浮点数类型，不过与“/”不同的是它将舍去小数部分。2.1Python基本数据类型基本数据类型整数类型整数类型 12在编程中，经常需要产生随机数，Python提供能方便的内置函数以产生随机数。在Python中，要产生随机数，首先要在文件首加上引入random模块的语句，即import random。以下分别介绍使用Python如何产生随机浮点数与随机整数。左边程序使用了random.uniform(a.b)函数，该函数将生成一个介于a,b的浮点数。而右边程序为生成随机整数的函

7、数：random.randint(a,b)，该函数将产生一个介于a,b(包含a和b)的随机整数。#import randomf=random.uniform(10,20)print(f)#import randomi=random.randint(10,20)print(i)2.1Python基本数据类型基本数据类型布尔布尔型型 13在生活中经常对某个疑问进行“Yes”和“No”或“是”和“不是”的回答，在数学中，对判断会作出“对”和“错”的回答。为了在计算机语言中规范这种表达，把结果是肯定的用“True”表示，把结果是否定的用“False”来表示。例如：#b=100101print(b)这里，b是布尔类型变量，b=100101为布尔表达式，运行此段程序，将输出True。布尔类变量只有二种可能值：True 或False。Python 提供一整套布尔比较和逻辑运算，“,=,=,!=”，分别为小于，大于，小于等于，大于等于，等于，不等于6种比较运算符，以及“not,and,or”等逻辑运算符。2.1Python基本数据类型基本数据类型字符串字符串型型 14字符串是字符的序列，在Python

8、中有多种方式表示字符串，本节仅介绍最常用的两种，单引号与双引号，回顾本书中第一章“Hello World”的例子，在打印Hello World时，使用了print(Hello world!)。这里采用了双引号来表示字符串类型，单引号Hello world!也可以表示字符串类型。如果输入的字符串用双引号表示，而字符串中有单引号，Python就会打印出用双引号中的所有字符串。如print(“books price”)结果为books price。2.2列表列表 15前面所讲的字符串是一个序列，下面讲述的列表列表也是一个十分常用的序列。字符串的声明是在“”或者内的，对于列表，它的声明形式为：L=，执行这条语句时，将产生一个空列表。列表中的元素以“，”相间隔，例如，语句L=1,3,5定义了一个含有三个元素的列表。元素之间用，相间隔。来回顾一下第二章所讨论过的数组，数组（Array）是由有限个元素组成有序集合，用序号进行索引。事实上，列表就类似数组这个数据结构，它为每个元素分配了一个序号。在Python中，将这种有顺序编号的结构称之为“序列”，序列主要包括：列表、元组、字符串列表、元组、字符串等

9、，本小节将介绍通用的序列操作以及列表，元组可以看成是不可以修改的列表，字符串的操作将在下一个小节进行介绍。2.2列表列表 16需要注意的是，不同于数组，列表中的元素类型可以是元素类型可以是不一样的不一样的，也就是说，列表中的元素可以是整数型，浮点型，字符串，还可以是列表。例如，L=1,1.3,2,”China”,I,am,another,list。这将给编程者带来许多便利，即可以将不同元素类型融合到一个列表中，同时，需要提醒读者的是，在对列表元素进行操作时，一定要注意元素类型，例如上述的L，如L0+L2操作将产生错误，因为整数型不能与字符串相加，而str(L0)+L2，与L0+int(L2)都是正确的，不过第一个表达式得到的结果为“12”，而第二个得到的结果为3。2.2列表列表序列的通用操作序列的通用操作 17序号序号操作符操作符说明明1seqindex获得下标为index 的元素2seqindex1:index2(:stride)获得下标从index1 到index2 间的元素集合，步长为stride3seq1+seq2连接序列seq1 和seq24seq*expr序列重复expr

10、次5objin seq判断obj 元素是否包含在seq 中序列的通用操作主要包括索引、分片、链接（加）、重复（乘），以及检查某个元素是否属于序列。序列中的所有元素都是有索引号的（注意：索引号是从 0 开始递增的）。这些元素可以通过索引号分别访问。如所示，L是列表类型的变量，而程序中只打印出该列表的第一个元素。这时，就可以使用下标操作符“index”来获取，index称之为下标。#L=1,1.3,2,China,I,am,another,listprint(L0)该程序将输出整数1。Python的下标操作符有一个很强大的功能，即索引值为负数时，它表示从序列最后一个元素开始计数，例如，L-1可以获得L的最后一个元素。需要注意的是，如果下标值超出了序列的范围，Python解释器将会报错，提示下标超出范围。比如，L的合法范围是-5,4。2.2列表列表序列的通用操作序列的通用操作之之索引索引 18Python对序列提供了强大的分片操作，运算符仍然为下标运算符，而分片内容通过冒号相隔的两个索引来实现。例如，Lindex1:index2：index1是分片结果的第1个元素的索引号，而index2的值

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