必修一 第四章 程序设计基础-普通高中春招考试备考教材 信息技术（第六版）

第四章　程序设计基础 一、程序设计语言的基础知识 1.常量与变量 数据总是以常量或变量两种形式出现在程序中。 　 ●常量：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 　 ●变量：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在程序设计语言中，变量可以 用指定的名字来代表，即变量由变量的“标识符”（变量名）、变量的“内容”（值）和变量的类型 （数据类型）三部分组成。变量的内容在程序运行过程中是可以变化的。变量名是内存的符 号化地址，代表了内存中的值。变量的赋值遵循“新来旧去”的规则。 2.标识符 Python 程序设计语言规定标识符由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　组成， 并且其第一个字符必须是　　　　，而不能是数字。在 Python 中，标识符要区分字母大 小写。 Python 是动态语言，动态语言的变量不需要定义数据类型，其数据类型可以不固定，是 动态的，需要根据其赋予的值来确定其数据类型。与之对应的是静态语言，静态语言在定义 变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。因此，和静态语言相比， 动态语言更灵活。同样一个变量是可以重复赋值的， 而且可以被赋予不同类型的值。同 时，Python 支持多种数据类型，在计算机内部，可以把任何数据都看成一个“对象”，而变量就 是在程序中用来指向这些数据对象的，对变量赋值就是把数据和变量关联起来。 3.Python的数据类型 不同的数据，需要定义不同的数据类型。Python 能够直接处理的常用数据类型有 Number（数值）、String（字符串）、List（列表）、Tuple（元组）、Sets（集合）、Dictionary（字典）等。 检测一个数据的类型使用 type（）函数。 （1）Number（数值） ①整型（Int）：在 Python 中，整型有以下几种表示形式：二进制、八进制、十进制和十六进 制。例如，十进制整数 17，其二进制形式为 0b10001，八进制形式为 0o21，十六进制形式为 0x11。这里涉及以下函数： bin（x）：　　　　　　　　　　　　　　　 　。 oct（x）：　　　　　　　　　　　　　　　 　。 int（x）：　　　　　　　　　　　　　　　 　。 hex（x）：　　　　　　　　　　　　　　　 　。 ②浮点型（Float）：由整数部分和小数部分组成。它有两种表示形式：小数形式和指数形 16 必修一　数据与计算　 式。例如，123.45 可以写成 1.2345e2。 ③复数（Complex）：由实数部分和虚数部分组成，有两种表示形式。例如，a+bj 可以写成 complex（a，b）。 （2）字符串（String） 字符串是由英文状态下的　　　　括起来的任意文本，如："abc""123"等。 字符串元素的引用是通过下标来确定的。 顺序引用：下标从 0 到 len（str）-1，若 a="cz2024"，则 a［0］的值为 c ，a［1］的值为 z …… 倒序引用：从最后一个元素开始，下标依序分别为-1，-2，-3，…直到-len（str），若 a= "cunzhao"，则 a［-1］的值为 o ，a［-2］的值为 a …… 字符串的多元素引用：切片。 基本格式：字符串名［起始位置：结束位置］，包含起始值，不包含结束值。若省略起始 值，则默认从第一个元素开始。若 s="1a2ds3"，则 a［2：5］的值为 2ds ，a［：3］的值为 1a2 。 （3）列表（List） 列表是由　　　　括起来的数据序列，元素类型可以是任意类型，如 a=［ a ，1， s ，3］。 列表元素的引用和字符串元素的引用一样。 （4）元组（Tuple） 元组是由　　　　括起来的数据序列，元素类型可以是任意类型，如 t=（a ，3）。元组元 素的引用和字符串元素的引用类似。 （5）集合（Set） 集合是由　　　　括起来的数据序列，元素类型可以是任意类型，元素值不能重复，不 能通过下标引用其元素，如 s=｛a ，2，4， d｝。 （6）字典（Dictionary） 字典是由　　　　括起来的键值对序列，元素类型可以是任意类型，不能通过下标引用 其元素，如 d=｛a ：1， n ： yes｝，d［a］的值为 1，d［n］的值为 yes 。 4.Python的运算符与表达式 在 Python 程序设计语言中对常量或变量进行运算或处理的符号称为运算符，参与运算 的对象称为操作数。操作数可以是常量、变量、函数等。常用的运算符有算术运算符、逻辑 运算符、关系运算符、赋值运算符、成员运算符等。 由运算符、操作数连接而成的式子称为表达式。 （1）算术运算符与算术表达式 算 术 运 算 符 包 括　　　　 、　　　　 、　　　　 、　　　　 、　　　　 、　　　　 和 　　　　，分别表示加、减、乘、除、求余、幂运算和整除。用算术运算符连接起来的式子称为 算术表达式。 （2）逻辑运算符与逻辑表达式 逻辑运算符包括　　　　、　　　　、　　　　三个。由逻辑运算符连接而成的表达式 称为逻辑表达式。and 运算，如果两边为非 0 值则返回右边表达式的值，表示为真，如 5 and 3 的值为 3，表示真，即成立；如果任意一边为 0 值则返回 0，表示假，即不成立，如 0 and 5、7 and 17 0 的值都为 0。or 运算，只要有一边为非 0 值则立即返回非 0 的那边的值，否则返回 0，如 3 or 4 的值为 3，0 or 5 的值为 5，7 or 0 的值为 7。 （3）关系运算符与关系表达式 判断数据大小关系的运算符称为关系运算符，关系运算符有：　　　　、　　　　、　　 　　、　　　　、　　　　、　　　　。由关系运算符连接而成的表达式称为关系表达式。 关系表达式的值为　　　　或　　　　。 （4）赋值运算符与赋值表达式 Python中的赋值运算符有：　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、 　　　　、　　　　。赋值号不是等号，具有方向性，由右边赋给左边，且赋值号左边只能是 变量，而不能是常量或表达式。如 s=3 表示将 3 存入到变量 s 对应的内存空间里；对于复合的 运算符要先运算后赋值，如 s+=3 与 s=s+3 等价，先做 s+3 然后再将值放入到 s 对应的内存空 间中。只有赋值才能改变变量的值，若 a=3，则执行 a*2 后，由于 a 并没有被重新赋值，因此，a 的值依然是 3。 （5）成员运算符 除了前面的运算符，Python 用成员运算符判断序列中是否有某个成员。常用的成员运 算符有　　　　、　　　　。如 3 in "asd3er"的值为 True，因为 3 确实在"asd3er"中。 5.运算符的优先级 当一个表达式中有多种运算符时，运算的顺序将根据运算符的优先级由高到低进行运 算。如果是同级运算则按从左到右的顺序进行。Python 运算符的优先级如下表所示。 运算符 （） x［index］ f（args …） a.b ** +x，-x ~x *，/，%，// +，- <<， >> & ^，| ==，！=，>，>=，<，<=，is， is not， in， not in not x and or lambda if-else = =，+=， -=，*=，/=， //=，%=，&=，|=，̂=， <<=， >>= 描述 圆括号和表达式 下标、切片 函数调用 属性引用 指数运算符 正负号 按位取反 乘、除、模和整除 加法、减法 移位运算符 位“AND” 位运算符 比较运算符、身份运算符、成员运算符 逻辑非 逻辑“AND” 逻辑“OR” Lambda 表达式 三元运算符 赋值表达式（Python3.8+） 赋值运算符 18 必修一　数据与计算　 二、运用顺序结构描述问题求解过程 1.数据的输入 在 Python 程序设计语言中，数据输入通过 input（）函数来实现，input（）的一般格式为： <变量> =input（提示信息： ） 该函数返回输入的对象，可输入数字、字符串和其他任意类型对象。在 Python 3.x 中，不 论用户输入什么类型的数据，input（）函数的返回结果都是字符串，如果需要可将其转换为相 应的类型再处理。 2.数据的输出 在 Python 3.x 中，数据输出可通过 print（）函数来实现，print（）的一般格式为： print（［object，］［sep= ］［，end= ］） 说明：①方括号中的项是可选的，可以省略，如省略则取系统的默认值。 ②object 是要输出的对象，可以是常量、变量或表达式等。 ③sep 后面的空格（可以指定为其他字符）表示每个输出对象之间的分隔符，如果缺省的 话，默认值是一个单个的空格。 ④end 后面的字符串含义为输出文本尾的一个字符串，如果缺省的话，默认值是一个 换行符。如果设为其他字符，如 end= ，则输出当前行的所有内容后，在末尾加一个空格，不 换行接着输出下一个 print（）的输出对象。 ⑤print（）函数支持参数格式化，与 C 语言的 printf（）类似。 【例1】在脚本模式下，print（）输出示例程序如下： print（"Hello"，end= ） print（"World！"） 输出：Hello World！ 3.顺序结构的应用 顺序结构是最常用、最简单的程序结构，其语句执行顺序是自上而下依次 执行的。只要按照解决问题的顺序写出相应的语句，便可设计出程序的顺序结 构。顺序结构的流程图如图所示。 【例2】求任意一个圆的面积的程序如下： import math r=float（input（请输入半径：）） s=math.pi*r*r print（"该圆的半径为：%.2f"%（s）） 三、运用选择结构描述问题求解过程 在解决问题的过程中，常常需要对事物进行判断和选择。在程序设计中，主要使用条件 19 语句（if 语句）来实现判断和选择。if 语句在使用中包括单分支 if 语句、双分支 if 语句、多分支 语句。 单分支 if 语句的格式： if （条件表达式）： 语句 语句 在使用单分支 if 语句时需要注意：①if（条件表达式）后面加 　　　； ②当语句是由多个语句构成的复合语句时，所有语句严格遵循相同的　 　　　。 单分支 if 语句的执行过程：如果条件表达式为真，则执行语句，然后 继续往下执行；如果条件表达式为假，则不执行语句，然后继续往下执 行。其执行过程如图所示。 双分支 if 语句的格式： if（条件表达式）： 语句 1 else： 语句 2 双分支 if 语句的执行过程：如果条件表达式为真，则 执行语句 1，然后继续往下执行。如果条件表达式为假， 则执行语句 2，然后继续往下执行。其执行过程如图 所示。 【例 3】在例 2 中，在要求输入圆的半径时，用户很有 可能输入的不是数值型数据，因此，我们要对输入的数据 进行判断，如果不是数值型，应该提示用户输入有误，否 则输出圆的面积。其代码如下： import math r=input（请输入半径：） if（r. isdigit（））： 　　　　s=math.pi*float（r）*float（r） 　　　　print（"该圆的半径为：%.2f"%（s）） else： 　　　　print（"圆的半径只能是数值！"） 多分支 if…elif…else 语句格式如下： if（表达式 1）： 语句 1 elif（表达式 2）： 20 必修一　数据与计算　 语句 2 … elif（表达式 N）： 语句 N else： 语句 N+1 if…elif…else 语句的执行过程如图所示。 四、运用循环结构描述问题求解过程 程序的循环结构是程序设计中常用的基本结构之一。循环是让计算机自动完成重 复工作的常见方式。在 Python 语言中，常见的循环关键字有　　　　，循环控制关键词 有　　　　。 1.for循环的应用 for 循环语句的一般格式： for 循环变量 in 列表： 语句或语句组 for 循环依次把列表中的每个元素逐个迭代出来。冒号（： ）代表下一行是循环的第一 行，但是循环体在书写时需要缩进。在 for 循环中，从 for 语句末尾的冒号开始至其下没有缩 进的代码之间都是其包含的需要重复执行的部分。因此，for 循环所包含的语句是以缩进为 标志的。 【例4】求两个列表中元素的相似度的程序如下： a=［高考 ，春季高考 ，3 月份高考 ，考大学 ，大学招生考试］ b=［高三 ，大学招生考试 ，3 月份高考 ，高考 ，春季高考］ c=［］ for val in a： 　　if val in b： 21 　　　　c.append（val） jd=float（len（c）/（len（a）+len（b）-len（c））） print（这两个列表的相似度为：%.3f %（jd）） 2.while循环的应用 while 循环是当型循环，只要条件满足，就不断循环；否则，退出循环。while 循环语句的 格式： while（表达式）： 　　　　语句或语句组 说明：表达式一般是一个关系表达式或一个逻辑表达式，表达式的 值应该是一个逻辑值真（True）或假（False）。当表达式的值为真时，执行 循环体语句；当表达式的值为假时，退出循环，执行循环体外的下一条语 句（即 while 后面没有缩进的第一条语句）。每次循环都是执行完循环体 语句后回到表达式处重新开始判断，重新计算表达式的值。一旦表达式 的值为假就退出循环，为真时就继续执行循环体语句。循环体中必须有 改变条件表达式值的语句，否则将成为死循环。while 循环的执行过程 如图所示。 【例5】求任意两个正整数的最大公约数的程序如下： n1=input（请输入第一个正整数：） n2=input（请输入第二个正整数：） if（n1.isdigit（）and n2.isdigit（））： 　　 x=int（n1） 　　 y=int（n2） 　　 while y： 　　　　t=x%y 　　　　x=y 　　　　y=t 　　 print（%s 和%s 这两个数的最大公约数为：%s %（n1，n2，x）） else： 　　 print（请输入两个正整数！） 3.循环嵌套的应用 单独使用 for 循环或 while 循环的单循环语句，往往无法解决复杂的问题。如需要解决 类似“工作要做很多遍，而每一遍工作都是需要重复做一些事情”的问题，就要用到多重循 环，即“循环嵌套”。如果某一种循环语句中包含着自身或其他循环语句，就称为循环的“嵌 套”。for 循环或 while 循环之间可以相互嵌套。 22 必修一　数据与计算　 4.循环的控制 循环控制包含控制循环变量的变化方式和控制循环的跳转。无论是 for 循环还是 while 循环，都需要一个控制循环的变量来控制循环的执行。但是，有些循环仅靠循环变量自身的 变化难以达到想要的控制效果，因此需要用到控制循环的跳转语句。实现控制循环的跳转 需要用到 break 和 continue 两个关键字。其中，break 是　　　　循环，continue 是　　　　循 环体的执行。 随堂练习 一、单项选择题 1. 在 Python 中，下列说法正确的是（　　）。 A. 在程序运行过程中，常量的值可以发生改变 B. 在程序运行过程中，变量的值可以发生改变 C. 在 Python 中，“123”和 123 都表示整型常量 D. 在 Python 中，变量必须先定义数据类型才能使用 2. 在 Python 程序设计语言中，可以返回列表、元组、字典、集合、字符串等对象中元素个 数的函数是（　　）。 A.int（x） B.abs（x） C.len（x） D.max（x） 3. 下列可以作为 Python 语言变量名的是（　　）。 A.IBM B.x*y C.for D.5ab 4. 已知字典 dict1=｛1： "张三"， 2： "李四"， 3： "王五"， 4： "马六" ｝，要得到字典中的“王 五”，下列方法可行的是（　　）。 A.dict1［2］ B.dict1｛3｝ C.dict1［3］ D.dict1［"王五"］ 5. 在 Python 中，赋值语句“x+=y”等价于（　　）。 A.x==x+y B.x+y=x C.y+=x D.x=x+y 6. 下列关于顺序控制结构的程序执行过程，描述正确的是（　　）。 A. 自上而下依次执行 B. 由里向外依次执行 C. 顺序控制结构必须有一个输入和一个输出 D. 顺序控制结构中不能包括其他程序控制结构 7. 下面满足“性别（xb）为女、年龄（nl）小于 18 岁、班级（bj）是 3 班”条件的语句为（　　）。 A.xb==女 and nl<18 and bj==3 班 B.xb=="女" and nl<18 and bj=="3 班" 23 C.xb=="女" and nl<18 or bj=="3 班" D.xb=="女" or nl<18 and bj=="3 班" 8. 打印显示如图所示的图形，程序代码如下，则空缺部分应填 入（　　）。 for i in range（　　　　）： 　print（ ★ *i） A.0，9，1 B.1，10，1 C.1，10，2 D.1，9，2 9. 在 Python 中，下面代码的运行结果是（　　）。 x=0 i=1 while i<=4： 　 if i==3： 　　　break 　 i=i+1 　 x=x+1 print（x） A.1 B.2 C.3 D.4 10. 有以下程序段，程序运行后，其输出结果为（　　）。 a=1 b=2 if b>=3： 　 a=a+b b=b+a print（a，b） A.1 5 B.3 5 C.1 3 D.2 5 二、判断题 11. 元组是一种无序的数据类型。 （　　） 12. 若有 a=［1，2，3，4，5］，则表达式 a［2］+a［4］的值为 6。 （　　） 13. 在 Python 中，定义函数的关键字是 def。 （　　） 14. 在 Python 中，运算符+=的优先级要高于运算符*=。 （　　） 15. 在 Python 中，语句缩进不缩进，不影响运行结果。 （　　） 16. 在 Python 中，执行“int（1.9）”函数后的结果是 2。 （　　） 17. 在 Python 中，for 语句中的循环体必须缩进两个空格。 （　　） 24 必修一　数据与计算　 18. 在循环中 continue 语句的作用是提前结束本次循环 （　　） 19. 使用 set（）可以创建一个空集合。 （　　） 20. 在 Python 中，若有 while 1>0 ：pass，则该循环是一个死循环。 （　　） 三、应用题 21. 完善下面的 Python 程序，实现“韩信点兵”的民间故事。韩信有一千余不足一千一百 名士兵，“三三数之剩二，五五数之剩四，七七数之剩三”。韩信马上说出人数：1004。 #韩信点兵 for x in range（1000， 　　　　　　）： 　 if 　　　　　　： 　　 if（x%5==4）： 　　　 if（x%7==3）： 　　　　 print（"士兵人数是："， 　　　　　　） 22. 请用三种方法编写程序：任意输入两个整数变量 a、b，交换整数变量的值。（如 a=2，b= 3，输出 a=3，b=2） 23. 编程实现： 1 到 100 中奇数之和及偶数之和。 第五章　数据处理和可视化表达 一、认识大数据 1.大数据 大数据是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。 2.大数据的特征 ①从互联网产生大数据角度来看，大数据具有“4V”特征：　　　　　　、　　　　　　、 　　　　　　、　　　　　　。 ②从互联网思维角度来看，大数据具有三个特征：　　　　　　、　　　　　　、　　　 25 第四章 程序设计基础 一、程序设计语言的基础知识 1、常量与变量 （1）指在程序运行过程中其值不能发生变化的量，通常是固定的数值或字符串。 （2）指在程序运行过程中其值可以发生变化的量 2、标识符 字母（A~Z，a~z）、数字（0~9）、下划线 字母或下划线 3、Python的数据类型 （1）Number（数值）型： a.整型（int）： bin（x）：将x转换为2进制。 oct（x）：将x转换为8进制。 int（x）：将x转换为10进制。 hex（x)：将x转换为16进制。 （2）字符串（str）：单引号或双引号 （3）列表（list）： [] （4）元组（Tuple）: ( ) （5）集合（set）：{ } （6）字典（Dictionary）：{ } 健值对 4.Python的运算符与表达式 （1）算术运算符与算术表达式：＋、 -、*、/、%、**和// （2）逻辑运算符与逻辑表达式： “and”（与）、“or”（或）、not”（非） （3）关系运算符与关系表达式：关系运算符有：>、>=、<、<=、==、!＝ True或False。 （4）赋值运算符与赋值表达式： =、+＝、－＝、*＝、/=、%＝、**＝、//= （5）成员运算符： in、not in 三、运用选择结构描述问题求解过程 冒号“:” 缩进。 四、运用循环结构描述问题求解过程 在Python语言中循环关键字常见有：while、for，循环控制关键词有：break、continue。 break是终止循环，continue是结束本次循环体的执行 五、随堂练习 （一）单项选择题 1-5BCACD 6-10ABCBC （二）判断题 11-15✖✖✔✖✖ 16-20✖✖✔✔✔ （三）应用题 21.1100；x%3==2；x 22. 方法1： ( a=int(input("请输入a的值= " )) b=int(input( " 请输入b的值= " )) c = a a = b b = c print(a, b) ) 方法2： ( a=int(input( " 请输入a的值= " )) b=int(input( " 请输入b的值= " )) a = a + b b = a - b a = a - b print(a, b) ) 方法3： ( a=int(input( " 请输入a的值= " )) b=int(input( " 请输入b的值= " )) a,b=b,a print(a,b) ) 23. ( sum1 = 0 sum2 = 0 for i1 in range(1,100,2): sum1 += i1 print(sum1) for i2 in range(2,101,2): sum2 += i2 print(sum2) ) 学科网（北京）股份有限公司 $$