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高中信息技术
必修一 数据与计算
第 二 章 算法与程序实现
第二节　程序设计语言基本知识
当人们完成问题的抽象与建模,并通过各种方法和设备采集了大 量的数据、设计了解决问题的有效算法后,还需要相应的计算机程序 来实现这些算法。只有通过编写程序,给计算机下达指令,才能处理 数据,得到有价值的信息。因此,就需要选择合适的程序设计语言,根 据其语法规则编写程序,最终在计算机上实现自动运行。。
课 堂 导 入
思 考
很多智能跑步机会内置称重传感器,可以快速获取用户的体重数据。体重数据被传送到远程服务器上之后,用户可以使用配套的移动应用程序再次读取该数据。移动应用程序除了能够显示体重数据之外,还能够同时显示身体质量指数(bodymass index,BMI)和体型描述,如图 2.11所示。
1. 程序是如何实现BMI指数的计算的
2.程序是如何根据BMI指数显示用户的胖瘦程度的
图 2.11
一、Python语言基础
1. 程序设计语言
机器
语言
汇编
语言
高级
语言
表 2.2 机器语言示例
（1） 机器语言
机器语言是一种用二进制代码标识的、计算机能够直接识别和执 行的机器指令的集合。机器语言具有灵活、直接执行和速度快等特 点。以完成“9+11”的计算为例,用某种类型计算机适用的机器语言 编写的程序如表2.2所示。
一般,一条指令就是机器语言的一条语句。指令包括操作码和地址码,其中操作码指明了指令的操作性质及功能,地址码则给出了操作数或操作数的地址。
（2） 汇编语言
用机器语言编写程序非常困难,因此产生了汇编语言,也称为符号语言。在汇编语言中,用类似英语缩略词的语言代替机器指令的操作码,用地址符号或标号代替指令或操作数的地址,运行时再转换为机器语言。以完成“9+11”的计算为例,用汇编语言编写的程序如表 2.3所示。
表 2.3 汇编语言示例
（3） 高级语言
常用的高级语言有 C、C++、 Java、Python等。以完成“9+11”的计算为例,用Python语言编写的程序如表2.4所示。
表 2.4 Python语言示例
2.Python常用数据类型
表 2.5 常见 Python数据类型
表 2.6 Python语言的数据类型转换函数
3.Python中的常量、变量与赋值符
常量是直接给定的,指在程序运行过程中不变的量,如常用的数学常数π就是一个常量。
变量指程序运行过程中可以被改变的量。在程序运行过程中,变量被存储在内存中,可以通过变量名进行访问。变量命名时,需要遵 守命名规则:由大小写英文字母、数字或下划线组成,以英文字母或 下划线为首字符,长度不限,不能与Python保留字同名,大小写敏感。 变量的数据类型由被赋值的数据对象的类型决定。
“=”为Python中的赋值符,其作用是把赋值号右边表达式的计 算结果存储到赋值号左边指定的变量中。例如:c=3,就是将3赋值 给变量c。
4.Python中的运算符与表达式
表 2.7 Python语言的常见算术运算符
表 2.8 Python语言的常见关系运算符
表 2.9 Python语言的常见逻辑运算符
5.Python中的内置函数与模块导入
内置函数是已经预定义并且已经实现的、可以供用户直接调用的 函数,很多高级语言都有内置函数。
函数可以直接通过“函数名(参数 列表)”的方式调用,多个参数值之间一般以逗号分隔。
例如,abs (x )为Python提供的求取绝对值的内置函数,abs (-1) 的返回值为1; round( a ,b )为求取指定位数的小数的内置函数,round (3.1415926, 2 )的返回值为3.14。
Python语言中的模块是一个程序文件,在使用之前通过“import 模块名”的方式导入。
例如,通过“import math”导入数学模块后,在 程序中就可以直接调用该模块中定义的函数了,使用factorial()函数 输出阶乘的程序代码如下:
6.Python中的字符串
表 2.10 Python语言中字符串类型数据的通用操作
7.Python中的列表
列表是Python中常见的一种数据形式,它可以把大量的数据放在一起,对其进行集中处理。
列表是以“[ ]”包围的数据集合,不同成员间以“,”分隔。列表中可以包含任何数据类型,也可以包含另一个列表。我们可以通过序号来访问列表中的成员,
例如有列表:tian= ["甲","乙","丙","丁","戊","己","庚","辛","壬","癸"],其中 tian[0]为“甲”,tian[2]为“丙”。
表 2.11 Python语言中的常用列表方法
二、顺序结构的 Python实现
当手机和智能跑步机通过无线网络连接后,移动应用程序上即可获得跑步过程中的各类数据。例如, 移动应用程序上除了能显示体重值,还可以显示 BMI指数。BMI指数是用体重千克数除以身高米数的平方得出的数值,以及评定身体是否健康的参考标准之一。
一个人的身高为 1.75米,体重为 68千克,BMI指数: BMI= 68 /1.752=22.2。
1. 讨论一下,要通过编程解决 BMI指数的计算,需要哪些步骤
2. 要编写程序,可能需要用到哪些数据类型、运算符和函数等
1. 抽象与建模
计算BMI指数,需要用到身高和体重值,因此程序需要通过用户 输入的方式获取不同的身高、体重值,计算后输出BMI指数。其中, 用height表示身高,weight表示体重,bmi表示BMI指数。
输入:height、weight;
输出:bmi;
计算模型:bmi= weight(千克)/ height2(米2)
2. 设计算法
图 2.12 计算 BMI指数 算法流程图
3. 编写程序
4. 调试运行
三、分支结构的 Python实现
表 2.13 BMI指数参考标准表
表 2.14 Python语言的三种分支结构基本格式
图 2.14 BMI指数判定算法流程图
四、循环结构的 Python实现
循环结构
While语句
For语句
End

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