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第 六 章
程序设计入门
专题一 程序设计语言
考纲要求
（1）了解程序设计语言的定义及程序设计语言的分类与发展；（2）了解Python语言的特点；（3）了解Python 3.8.6运行环境的搭建方法；（4）掌握应用pycharm-community-2020.3开发Python程序的方法。
一．算法基础
随着计算机技术的不断发展，在每天的工作和生活中，“程序”无处不在，任何一款软件的背后都离不开程序设计的过程，程序让冷冰冰的机器焕发出更加精彩的生命力。使用程序设计语言，我们可以给计算机下达一系列的指令，让它能按照我们的指挥进行相应的计算和操作。程序设计就是将问题解决的方法和步骤编写成计算机可执行的程序的过程。简单来说，就是告诉计算机要做什么，并且每一个行为的细节和顺序都要说清楚、可执行。这样，计算机就能够很快速地而正确地来完成所有指令，最终解决问题或完成任务。 编写程序解决问题的过程就是一个实现算法的过程，下面我们结合设计一个“计算直角三角形面积算法”的实例来学习算法的有关知识。
1．程序设计的过程 设计程序解决问题的基本步骤是：分析问题→设计算法→编写程序→调试运行→结果检测。（1）分析问题。分析问题的需求情况和已知条件，明确需要解决什么问题。把问题化为用数学方法来解决，并建立数学模型。（2）设计算法。找出解决问题的方法和步聚。（3）编写程序。选择一种程序设计语言编写程序，实现算法。（4）调试运行。检查程序的可行性，验证所编写的程序是否正确，查找、修正错误。（5）检测结果。对程序功能进行检测。
2．算法及其特点 算法是指解决问题的方法和步聚的有限集合 算法是程序设计的关键，是核心步聚。算法的主要特点有：（1）有0个或多个输入。算法可以没有输入，也可以有多个输入。（2）确定性。算法的每个步聚必须要有确切地定义，准确而没有歧义。（3）有穷性。一个算法在执行有限步之后必须能结束。（4）可行性。每个句子都能正确执行，得出结果。（5）可以有1个或多个输出。算法一定要有输出，要有结果，可以有1个或多个输出。
实例：设计计算直角三角形面积的算法 1．分析问题 要计算直角三角形的面积必须知道三角形的底和高的数值，设底为a,高为h,面积为s，根据直角三角形面积的计算方法，得到计算公式：s=1/2*a*h。
2．设计算法设计算法时，要把算法表达出来才便于编写程序。常用自然语言和流程图来描述算法。（1）自然语言描述法。自然语言是人类自身使用的语言，用于描述算法比较通俗易懂。计算直角三角形面积的算法用自然语言描述如下。第1步：分别输入底和高的值，即输入a和b的值； 第2步：求三角形的面积s的值，即s=1/2*a*h； 第3步：输出面积s的值； 第4步：结束。
一．算法基础
（2）流程图描述法。流程图是用一组图形符号来描述算法，比较形象直观、简洁清晰。流程图中用到的符号如表6-1-1所。计算直角三角形面积的算法流程图如图6-1-1所示。
一．算法基础
【实践体验】（1）用自然语言描述求圆的周长与面积的算法。圆的周长公式：c=2×pi×r；圆的面积公式：c=pi×r×r，其中r为圆的半径，pi取3.14 。（2）用流程图描述以下算法。输入任意两个数,输出较大的一个。
一．算法基础
二．程序设计语言
1．程序设计语言的定义 程序设计语言是用于编写程序或设计软件的开发工具，人们把自己的意图用某种程序设计语言编成程序，输入计算机，告诉计算机完成什么任务以及如何完成，达到利用计算机解决问题的目的。计算机程序是指一组能被计算机理解并执行的指令序列，是计算机执行算法的一系列操作步骤。2．程序设计语言的分类与分展 程序设计语言经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的发展过程。机器语言和汇编语言属于低级语言。（1）机器语言 机器语言是针对特定型号的计算机编写，由二进制的0，1代码指令构成，能被计算机直接识别和执行，运行效率最高。但机器语言程序难以阅读、理解和记忆，容易出错，编程效率极低，程序移植性最差。（2）汇编语言 汇编语言是一种符号化的语言，采用英文助记符代替机器指令，比机器语言容易识别和记忆，从而提高了程序的可读性。汇编语言仍然是面向机器的语言，对硬件依赖性较强，移植性较差，但它能充分发挥计算机的特长与功能，是一种强而有力的程序开发工具。汇编语言程序必须借助编译程序翻译成机器语言程序计算机才能执行。
二．程序设计语言
（3）高级语言 高级语言最接近自然语言，并不特指某一种语言，也不依赖于特定的计算机系统，其通用性好、移植性强。用高级语言编写的程序可读性强，也便于修改和维护。比较流行的高级语言有Java、C/C#/C++语言、Visual Basic（VB）、Fortran、Python等。 高级语言从早期的面向过程，如Pascal语言，发展到了面向对象的可视化程序语言，如：Java、C++等。和汇编语言一样，用高级语言编写的程序也不能直接被计算机理解，必须转换成机器语言才能被执行。高级语言程序转换为机器语言程序通常分为两种方式：
①解释方式：在运行程序时逐条读取并解释每个语句，解释一句执行一句，执行效率比较低。Python、Basic语言提供解释方式。
②编译方式：是将源程序通过编译器一次性地“翻译”成目标文件，用机器语言表示，其目标程序可以脱离语言环境，独立执行，执行效率比较高。现在大多数的程序设计语言都是编译类的，如C、Java、PHP等。
三．Python语言的特点
Python是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，由荷兰人吉多·范罗苏姆在1989年发明的。目前，Python已经成为最受欢迎的程序设计语言之一，它具有
（1）简单、免费、开源和可移植性强。
（2）语法简洁：实现相同功能，Python语言的代码行只相当于其它语言的 1/10～1/5。
（3）与平台无关：程序无需修改，便能在安装了解释器的 Windows、Linux、Unix、MacOS上跨平台使用。
（4）类库丰富：Python标准库中提供了几百个内置类和函数库。此外，全世界的程序员为开源社区贡献了十几万个第三方函数库，几乎覆盖了计算机技术的各个领域。（5）扩展性强：能够把其他语言（如 C++、Java）制作的各种模块很轻松地连接在一起。
四．Python 3.8.6运行环境
Python语言有两种运行模式：交互模式和文件模式。交互模式下输入命令并按回车，马上可以看到结果，但命令不便于保存；文件模式下，把程序代码保存成一个文件再执行。1．启动命令行交互环境 单击“开始”按钮→Python 3.8→Python3.8（32-bit）打开Python命令窗口 ，在命令提示符“>>>”下输入任何合法的Python代码，回车后会立刻得到执行结果。例如，在屏幕上显示“good morning!”，操作方法如图6-1-2所示。
图6-1-2 命令行方式
2．启动集成开发环境 Python自带有程序编辑器Python IDLE，启动的方法是单击“开始”按钮→Python 3.8→IDLE（Python3.8 32-bit），就会启动集成开发环境Python shell，一些常见操作命令的作用是：
四．Python 3.8.6运行环境
（1）新建一个文件：File→New File；
（2）打一个文件：File→Open …；
（3）保存一个文件：File→Save；
（4）文件另存为：File→Save As…；
（5）运行一个文件：Run→Run Module，或按键 F5。
例如，令a=5，b=10，输出a+b=15，操作过程如图6-1-3所示。
五．Pycharm-community-2020.3的使用
PyCharm Community Edition是目前主流的Python集成开发环境（IDE）之一，可用于开发复杂的案例或实际应用项目。首先要下载并安装PyCharm，单击“开始”按钮→“JetBrain”→“Pycharm-community-2020.3”即可启动。下面以创建计算直角三角形的面积的程序为例介绍PyCharm的使用。 （1）创建项目。在PyCharm中创建一个名为“mypy”的项目用于管理源程序文件，操作方法如图6-1-4和图6-1-5所示。
五．Pycharm-community-2020.3的使用
五．Pycharm-community-2020.3的使用
（2）创建Python程序文件。在刚才创建的项目中创建Python程序文件“mianji.py”，操作方法如图6-1-6和图6-1-7所示。
五．Pycharm-community-2020.3的使用
（3）编写Python代码。在代码编辑窗口中输入计算直角三角形面积的程序代码，如图6-1-8所示。
（4）运行程序。运行程序的方式有三种：
①在代码编辑窗口右击，在快捷菜单中选择“Run mianji”命令；
②使用快捷键Shift+F10；
③单击“Run”菜单→“Run mianji”命令，如图6-1-9所示。
五．Pycharm-community-2020.3的使用
课后练习
1．程序设计语言的发展经历了三个阶段，顺序正确的是（ ）。
A．汇编语言→低级语言→高级语言
B．机器语言→汇编语言→高级语言
C．低级语言→高级语言→汇编语言
D．高级语言→汇编语言→低级语言
2．以下关于Python语言特点的描述中，不正确的是（　 　）。
A．它是一种简单、免费、开源的语言
B．Python语言程序不容易阅读
C．Python语言是一种高级语言
D．它是一种面向对象的解释型程序设计语言
3．以下关于程序设计语言的叙述中，正确的是（　 　）。
A．汇编语言对硬件的依赖性最低
B．高级语言程序机器可以直接执行
C．机器语言由二进制指令组成
D．高级语言要依赖于特定硬件系统
课后练习
4．将高级语言源程序翻译成目标程序的工具软件称为（ ）。
A．汇编程序 B．编辑程序 C．编译程序 D．调试程序
5．程序设计的核心步骤是（ ）。
A．分析问题 B．设计算法 C．编写程序 D．调试运行
6．算法流程图中菱形框用于（ ）。
A．数据处理 B．输入、输出 C．赋值 D．条件判断
7．以下不属于程序设计语言的是（ ）。
A．机器语言 B．汇编语言 C．自然语言 D．高级语言
8．以下不属于高级程序设计语言的一项是（　 　）。
A．OutLook B．C/C++ C．Java D．Visual Basic
9．以下文件属于Python语言源程序的是（　 　）。
A．xyks.c B．xyks.pas C．xyks.py D．xyks.exe
10．Python语言中运行一个程序的快捷键是（　 　）。
A．Ctrl+R B．F5 C．F10 D．Shift+F9
课后练习答案
题号 答案 题号 答案 题号 答案 题号 答案 题号 答案
1 B 2 B 3 C 4 C 5 B
6 D 7 C 8 A 9 C 10 B

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