第二单元第11课 while条件循环显身手 课件 2024—2025学年鲁教版（2018） 初中信息科技 第4册

条件循环显身手——Python中的while与随机数应用 WPS, A CLICK TO UNLIMITED POSSIBILITIES 汇报人：刘老师 CONTENTS 04 思维拓展——看见代码中的世界 03 实战演练——智能小助手开发 02 随机魔法——random模块探秘 01 初识循环——生活中的重复智慧 05 代码艺术家 初识循环——生活中的重复智慧 PART 01 自动售货机的运营秘密 同学们，在我们的生活中，自动售货机随处可见。当我们想要购买一瓶饮料时，会往售货机里投币。售货机有一个有趣的特点，它会持续接收我们投的硬币，直到我们投入的金额足够购买我们想要的商品为止。 生活中的自动售货机 1 这和我们今天要学习的while循环逻辑很相似。while循环的核心逻辑就是当设定的条件成立时，就会重复执行一段代码。就像自动售货机，“投入的金额不足”就是条件，“接收投币”就是要重复执行的内容，直到条件不成立（金额足够）才停止。 自动售货机与while循环的关联 2 while循环解剖实验室 接着是条件判断，这一步决定了循环是否继续执行。就像公交卡每次刷卡时，系统会检查余额是否足够支付本次车费。在代码里，“while balance >= 2:” 就是条件判断部分，只有当余额大于等于2时，才会继续执行后续操作。 while循环四要素之条件判断 首先是初始化，这就好比我们坐公交前要先给公交卡充值一定金额。在代码中，我们要先给变量赋初始值。例如在公交卡余额检测代码中，我们会先定义一个变量表示公交卡的初始余额，如“balance = 10” ，这就是初始化操作。 while循环四要素之初始化 while循环解剖实验室 循环体是在条件成立时反复执行的部分。对于公交卡来说，每次刷卡扣除车费就是循环体的操作。在代码中，“balance -= 2” 就是循环体，它会不断从余额中扣除2元。 while循环四要素之循环体 6 while循环解剖实验室 最后是迭代更新，它让变量的值不断变化，使循环有可能结束。公交卡余额在每次刷卡后减少，就是一种迭代更新。在代码里，“balance -= 2” 不仅是循环体的操作，也起到了迭代更新变量的作用，让余额不断减少，直到条件不成立。 while循环四要素之迭代更新 避坑指南：循环终结者 同学们，想象一下，如果我们设置微波炉加热时间时，设置了一个永远无法达到的结束条件，会发生什么呢？比如设定微波炉一直加热，直到食物温度达到一个不可能实现的数值，这就形成了死循环。微波炉会一直工作，不会停止，这显然不是我们想要的。 在编程中，break语句就像是微波炉的“紧急停止”按钮。当满足某个特定条件时，使用break语句可以立即跳出当前循环。例如在一个循环中，我们希望当某个变量达到特定值时就结束循环，就可以使用break语句。 微波炉加热的死循环案例 break语句的作用 避坑指南：循环终结者 而continue语句则有所不同，它好比是微波炉加热过程中的“跳过当前步骤”按钮。当执行到continue语句时，它会跳过本次循环中continue后面的代码，直接回到循环开头进行下一次条件判断。 continue语句的作用 01 从上面的例子可以看出，迭代条件非常重要。就像微波炉需要正确设置加热时间一样，在循环中，我们必须确保变量有合理的迭代更新，否则就容易出现死循环，导致程序无法正常运行。 迭代条件的重要性 02 9 随机魔法——random模块探秘 PART 02 超市抽奖机背后的技术 商场的大转盘抽奖大家都不陌生。大转盘转动停止后指针指向的区域决定奖品，这和计算机生成随机数原理相似。大转盘每一格都有被选中的可能性，计算机通过算法模拟这种不确定性来生成随机数。 在超市抽奖活动中，我们常常好奇幸运号码是如何产生的。其实，在Python里，使用random.randint(1,100)就能轻松生成1到100之间的随机整数作为幸运数字。比如抽奖活动中，这个函数就可以决定谁是幸运儿。 商场大转盘实物展示随机数生成原理 揭秘random.randint(1,100)生成幸运数字 11 概率控制大师班 我们来设计一个“30%概率获得再来一瓶”的饮料瓶盖程序。首先要明确，我们需要利用random生成随机数，然后通过比较运算符来判断是否满足30%的中奖概率。 “30%概率获得再来一瓶”的程序设计思路 在程序中，使用random生成一个0到1之间的随机浮点数，然后通过比较运算符判断这个随机数是否小于等于0.3。如果小于等于0.3，就表示中奖“再来一瓶”，这就是它们配合使用实现概率控制的过程。 random与比较运算符的巧妙配合 随机数的可视化魔法 turtle库绘制随机星空图案 利用turtle库，我们可以绘制出美丽的随机星空图案。turtle库提供了丰富的绘图函数，结合random生成随机的坐标和颜色，就能让星星在画布上随机分布并呈现不同色彩。 在绘制星空图案时，random不仅能决定星星的位置，还能控制星星的大小、亮度等。通过不断调整random生成的随机值，就能创造出千变万化的星空，极大地增加了学习的趣味性。 实战演练——智能小助手开发 PART 03 游戏规则介绍 同学们，我们来玩一个有趣的猜价格游戏。程序会利用random随机函数生成一个商品的价格，这个价格是在一定范围内的整数。然后大家来猜这个价格是多少。在猜的过程中，我们会加入提示语优化功能，比如当你猜的价格比实际价格高时，会提示“猜高啦，再想想”；当你猜的价格比实际价格低时，会提示“猜低啦，加油”。同时，我们还会统计你尝试的次数，看看你用了几次才猜对。 猜价格大作战 猜价格大作战 在这个游戏中，while语句发挥着重要作用。它的一般格式是“while 条件表达式：条件为真执行循环体语句块”。这里的条件表达式就是判断你猜的价格是否正确，如果不正确就会一直执行循环体。在循环体里，我们会根据你猜的价格和实际价格的比较结果给出相应提示，并且增加尝试次数的计数。直到你猜对了，条件不满足了，才会跳出循环。 while语句的运用 16 猜价格大作战 random函数生成价格 我们使用random随机函数来生成商品的价格。比如，我们设定价格范围在1到100之间，就可以用“random.randint(1, 100)”来生成这个随机价格。这样每次运行程序，商品的价格都是不一样的，增加了游戏的趣味性。大家可以在自己的程序中尝试调整这个价格范围，看看游戏体验有什么不同。 课堂计时器设计 利用while语句来实现倒计时功能。我们设定一个初始的时间值，比如60秒。while语句的条件表达式就是判断剩余时间是否大于0。只要剩余时间大于0，就会执行循环体。在循环体里，我们会更新剩余时间的值，并且通过一些格式化操作，实现“剩余XX秒”这样的动态显示效果。当剩余时间为0时，条件不满足，循环结束，倒计时也就完成了。 在设计课堂计时器时，我们需要引入time模块。time模块提供了各种与时间相关的函数和功能。通过它，我们可以获取当前时间、进行时间的计算和格式化等操作。在我们的倒计时提醒程序中，time模块将帮助我们实现精确的时间计算和动态显示。 while循环实现倒计时 time模块的引入 18 课堂计时器设计 培养工程思维 设计这个课堂计时器的过程，也是培养大家工程思维的过程。我们需要从整体上规划程序的功能，分析如何实现倒计时、如何动态显示时间等问题。然后逐步将这些想法转化为代码，通过不断地测试和调整，让程序达到我们预期的效果。这就是工程思维在编程中的体现，希望大家在这个过程中能够不断锻炼自己的思维能力。 19 智能抽奖系统 这次我们要分组开发智能抽奖系统。分组开发可以培养大家的团队协作能力，每个小组成员都有不同的优势和想法，通过合作可以汇聚大家的智慧，开发出更完善的程序。同时，在交流和讨论中，大家也能互相学习，共同进步。 在抽奖系统中，设置中奖概率是一个关键功能。我们可以通过一些算法和逻辑来实现这个功能。比如，利用random随机函数生成一个0到1之间的随机数，然后根据设定的中奖概率来判断是否中奖。如果生成的随机数小于等于设定的中奖概率，那么就判定为中奖。大家可以尝试不同的中奖概率设置，看看抽奖结果有什么变化。 分组开发的意义 中奖概率的设置 智能抽奖系统 用户界面设计能让抽奖系统更加友好和易用。我们可以使用一些图形化库，比如Tkinter，来设计一个简单的界面，让用户可以方便地参与抽奖。同时，我们还要实现获奖名单记录功能，将中奖的用户信息记录下来，方便后续查看。这样一个功能齐全的抽奖系统，能让大家更好地体验编程在实际应用中的乐趣。 用户界面设计与获奖名单记录 21 思维拓展——看见代码中的世界 PART 04 红绿灯背后的逻辑 循环结构在路口控制系统中起着至关重要的作用。通过循环，信号灯可以按照设定的时间周期不断地切换，确保各个方向的车辆和行人都能有序通行。如果没有循环结构，信号灯就只能亮一次，无法实现持续的交通控制。 在日常生活中，我们常常会在路口遇到交通信号灯。交通信号灯的周期切换是有规律的，一般来说，红灯、绿灯、黄灯会按照一定的时间顺序依次亮起。例如，红灯持续60秒，绿灯持续40秒，黄灯持续5秒，然后再重复这个过程。这其实就是一种循环结构，不断地重复这个周期，以维持交通的有序进行。 循环结构在路口控制系统中的作用 交通信号灯周期切换原理 23 用嵌套循环模拟路口控制系统 我们可以使用Python中的嵌套循环来模拟路口控制系统。外层循环可以控制信号灯的切换周期，内层循环可以控制每个信号灯的亮起时间。例如，外层循环每执行一次，代表一个完整的信号灯周期；内层循环则根据不同的信号灯状态，控制其亮起的时间。这样，我们就能通过代码实现一个简单的路口信号灯控制系统啦。 红绿灯背后的逻辑 游戏中的随机事件 在很多RPG游戏中，暴击率是一个重要的元素。比如，一个角色的普通攻击伤害是100，而暴击伤害可能是200。暴击的出现并不是必然的，而是有一定的概率，这个概率就是暴击率。例如，某个角色的暴击率为20%，这意味着每次攻击都有20%的可能性触发暴击。这种随机事件增加了游戏的趣味性和不确定性。 宝物掉落机制也是游戏中常见的随机事件。当玩家击败怪物或者完成任务时，有一定的概率掉落宝物。不同的怪物或任务，掉落宝物的概率和种类也不同。比如，在某个副本中，击败BOSS可能有10%的概率掉落稀有装备，而小怪掉落稀有装备的概率可能只有1%。这种随机的宝物掉落机制吸引着玩家不断地挑战，增加了游戏的可玩性。 RPG游戏中的暴击率机制 宝物掉落机制解析 游戏中的随机事件 在游戏开发中，Python的random模块发挥着重要作用。通过它可以生成随机数，从而实现暴击率、宝物掉落等随机事件。例如，使用random.randint()函数可以生成一个指定范围内的随机整数，我们可以根据这个随机整数来判断是否触发暴击或者掉落宝物。通过合理运用random模块，游戏开发者能够为玩家创造出更加丰富多样、充满惊喜的游戏体验。 random在游戏开发中的应用 26 AI猜拳进化论 我们可以设计一个能学习人类出拳规律的人工智能猜拳程序。程序首先记录玩家每次出拳的选择，然后通过分析这些数据，找出玩家出拳的偏好和规律。例如，如果玩家在多次游戏中出石头的频率较高，程序就可以根据这个规律做出相应的策略调整，提高自己获胜的概率。 设计能学习人类出拳规律的人工智能程序 在这个人工智能猜拳程序中，需要引入简单的概率统计知识。通过对玩家出拳数据的统计分析，计算出玩家出石头、剪刀、布的概率。例如，经过100次游戏后，统计发现玩家出石头的概率为40%，出剪刀的概率为30%，出布的概率为30%。根据这些概率，程序可以制定更合理的出拳策略。 引入简单概率统计知识 AI猜拳进化论 通过设计这样的人工智能猜拳程序，我们不仅能更好地理解Python编程和随机事件的应用，还能拓展思维边界。从简单的猜拳游戏出发，延伸到更复杂的人工智能学习和概率统计领域，激发同学们对编程和数学知识的兴趣，为进一步探索更高级的技术打下基础。 拓展思维边界 28 代码艺术家 PART 05 动态艺术画生成 利用random随机函数，我们可以为线条赋予随机的颜色。比如在RGB色彩模式下，通过生成0到255之间的随机整数来确定红、绿、蓝三个通道的值，这样每一条线条都可能拥有独特的色彩，使艺术画色彩斑斓。 线条颜色的随机变幻 在Python编程中，我们可以巧妙地将循环与随机数结合起来，创造出充满创意和变化的抽象艺术画。循环能够让我们重复执行绘制线条的操作，而随机数则为线条的各个参数带来不确定性，从而生成独一无二的艺术作品。 循环与随机数的奇妙组合 动态艺术画生成 除了颜色，线条的角度和长度也可以设置为随机变量。通过random函数生成不同的随机数来决定线条的绘制角度和长度，让每一笔都充满变化，最终组合成一幅极具动态感的抽象艺术画。 角度与长度的随机设定 31 谢谢 汇报人：刘老师 $$