5.1 初识程序设计（课件）-《信息技术基础模块(下册)》（高教版2023修订版） 《上好课》

5.1 初识程序设计 信息技术基础模块(下册) 高等教育出版社 1 会通过分析问题设计合理的算法，并对算法进行描述 了解算法的基本概念和特征、计算机程序的概念和基本结构 了解常见主流程序设计语言的种类和特点 了解 Python 的基本语法，会编写简单的 Python 程序并进行调试运行 算法的概念和特征 运用 Python 语法编写和调试程序 程序设计语言的发展历程和常见高级语言的特点 理解程序的基本结构 今天我们就来学习程序设计的相关知识。 要让计算机帮助人类解决实际问题，就要把问题转换为计算机程序，让计算机分步骤按顺序处理。这个过程就是程序设计。 计算机为什么能解决各类问题？这是因为其背后有一种神奇的力量 —— 计算机程序。 认识算法 - 算法示例（接水问题） 安排人去接水，给人对话，只要告诉他 “做什么” 即可，而跟机器人（计算机）对话，就必须告诉它具体 “怎么做”。 To 人： 请帮我倒杯水 To 机器人： 1.走到杯子旁边； 2.拿起杯子； 3.走到水房； 4.接满水； 5.走到桌子旁边； 6.放下杯子。 认识算法 算法是指按照一定规则解决某一问题的明确而有限的步骤，通俗地讲就是解决问题的方法和步骤。 算法的概念 例如，商场的自动扶梯有控制运行的算法： 当传感器检测到有人上自动扶梯时，算法就会 “告诉” 自动扶梯开始运行； 当传感器检测到自动扶梯上没有人时，算法就会 “告诉” 自动扶梯暂停运行。这样，既确保了顾客的运送，又实现了节能环保。 认识算法 1.确定性。算法的每一步骤都必须有确切的含义。 算法的特征 2.有限性。算法必须在执行有限个步骤后终止。 3.输入项。一个算法有 0 个或多个输入项。 4.输出项。一个算法至少要有一个有效的输出项。 5.可行性。算法中需执行的每步都是可精确执行的。 认识算法 - 实践体验（网购电影票算法） 当我们通过手机 APP 购买电影票时，如何计算付款金额呢？ 分析问题 APP 要计算付款金额，必须要知道电影票的单价和数量，设单价为 p，数量为 n，金额为 s，则得到计算金额 s 的公式为：S = p×n 设计算法 1.自然语言描述法 第 1 步，输入电影票的单价和数量，即 p 和 n 的值； 第 2 步，计算金额 s 的值，即 s = p×n； 第 3 步，输出 s 的值； 第 4 步，结束。 2.流程图描述法 在程序设计中，更多地采用流程图来描述算法。 认识算法 算法的特征 图形符号 名称 功能   开始 / 结束框 表示算法的开始或结束   输入 / 输出框 表示算法中输入或输出数据   处理框 表示算法中要执行的处理内容   判断框 表示算法中需要进行的判断条件   流程线 表示算法执行的方向   连接点 表示流程图的接续 认识算法 - 巩固提高（高速公路收费算法） 需求分析 某高速公路收费计算公式为：收费金额 = 收费系数 × 费率 × 行驶里程 已知 19 座客车的收费系数为 1.5，费率为 0.67 元 / 千米，用流程图描述输入行驶里程计算过路费的算法。 已知收费系数和费率，要计算过路费，只需要输入行驶里程即可根据计费公式计算。 操作提示 使用程序设计语言 计算机不能识别用自然语言、流程图等描述的算法，这时就需要将算法转换为计算机能够识别的代码序列，即计算机程序。程序设计语言是编写计算机程序的语言。 计算机程序与程序设计语言 使用程序设计语言 程序设计语言发展历程 自 20 世纪 60 年代以来，程序设计语言已有上千种之多，经历了从机器语言到汇编语言，再到高级语言的发展历程。 语言类型 特点 优点 不足 机器语言 面向机器，由二进制 0、1 代码指令构成 执行速度快 程序编写、修改和维护困难 汇编语言 面向机器，用助记符代替机器指令的操作码 可读性相对较好，执行速度快 开发难度大，程序不易被移植 高级语言 独立于机器，面向过程或对象，近似于自然语言 容易阅读，易学易用，通用性强 不能编写直接访问硬件资源的系统程序 使用程序设计语言 高级语言示例 语言名称 主要特点 主要应用 Fortran 世界上第一个被正式推广使用的计算机高级语言；执行速度快、计算性能高 科学、工程问题或企事业管理中的数值计算 Basic/Visual Basic 简单易学；20 世纪 90 年代推出了 Visual Basic（即图形界面的 Basic），具有可视化设计界面和事件驱动编程机制 适用面广，不仅适用于科学计算，也适用于事务管理、计算机辅助教学和游戏编程等方面 C/C++/C# C 语言简洁，结构化，可用于多种操作系统，可移植性好；C++ 和 C# 是在 C 语言基础上开发的面向对象的程序语言，C++ 具有很好的封装、继承和多态性，C# 更加简单、安全 C 语言广泛应用于底层开发；C++ 常用于系统开发和应用开发；C# 兼顾系统开发和应用开发 Java 简单、动态、面向对象、分布式、安全、可移植、多线程、跨平台 编写桌面应用程序、Web 应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等 Python 面向对象、动态数据类型、代码规范、库丰富；简单易学、免费开源、可移植 广泛应用于桌面应用开发、Web 应用开发、自动化运维、人工智能（深度学习、机器学习和自然语言处理等方向）、大数据、游戏开发等方面 使用程序设计语言 程序的基本结构 根据程序执行的流程，程序可以分为以下 3 种基本结构，这 3 种基本结构可以组成各种复杂的程序： 1.顺序结构 顺序结构是按照语句顺序执行程序，是最简单的程序结构。 2.选择结构 选择结构也称分支结构，是根据给定的条件选择执行的程序语句。 3.循环结构 循环结构是根据给定的条件反复执行相同的程序语句。 使用程序设计语言 - Python 的基本语法 变量 在 Python 中，每个变量在使用前必须赋值，使用等号 “=” 给变量赋值，包括以下方式： 1.单变量赋值。将一个值赋值给一个变量，如 a = 1。 2.多重赋值。将一个值同时赋值给多个变量，如 a = b = c = 1。 3.多元赋值。将多个值赋值给多个变量，如 a, b, c = 1, 2, 3。 使用程序设计语言 - Python 的基本语法 常量 常量是指在程序运行过程中始终保持不变的常数、字符串等。Python 中没有专门定义常量的方式，通常使用大写变量名来表示，在使用过程中不进行修改。 函数 函数是指封装好的一段程序，用于实现特定功能，可以反复执行，具有函数名、参数和返回值。 运算符 运算符也称操作符，用于执行运算，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、成员运算符和身份运算符。 使用程序设计语言 - Python 的基本语法 表达式 表达式是由常量、变量和函数通过运算符连接起来的有意义的式子，如 a*(b + 2)。 语句 在 Python 中，一行代码表示一条语句，如 print ("Python") 语句表示输出文字 “Python”。如果要将一条语句分成若干行，可以在一行的尾部使用多行连接符 “\”，再在下一行继续输入同一条语句，但当语句中包含 “[]”“{}” 或 “()” 三种括号时，不需要使用多行连接符。 注释 通常在程序代码中应该添加必要的注释，便于对程序的阅读和理解。Python 程序注释使用 “#”，“#” 后面的内容都会被作为注释，不会被执行。 实践体验-编写网购电影票显示付款金额的 Python 程序 编写 Python 程序 根据算法和 Python 语法，显示付款金额的 Python 程序代码如下： #输入单价和数量 p = float(input("请输入单价：")) n = int(input("请输入数量：")) s = p * n  # 计算金额 print("应付金额：", s) 调试运行程序 调试和运行 Python 程序通常有两种方式：一种是使用交互式运行编程环境，另一种是使用第三方集成开发环境 (IDE) 工具，两种方式均需要搭建 Python 环境。 使用程序设计语言 - 调试运行Python程序（以PyCharm为例） 1.创建项目 程序编写完成后，如果是第一次运行，则需要使用 “Run” 菜单或在代码编辑窗口中使用快捷菜单。 2.创建 Python 代码文件 3.编写 Python 代码 4.运行程序 在 PyCharm 中创建一个 Python 项目 “PyStudy” 用于管理 Python 源代码文件。 在刚刚创建的项目中创建 Python 代码文件 “pay.py”。 在代码编辑窗口中输入显示付款金额的 Python 程序代码。 使用程序设计语言 - 调试运行Python程序（以PyCharm为例） 示例展示 代码输入 运行测试 随堂检测1 算法具有哪些特征？ 答案：算法应具有确定性、有限性、输入项、输出项、可行性等特征。 程序设计语言经历了哪些发展阶段？ 答案：程序设计语言经历了从机器语言到汇编语言，再到高级语言的发展历程。 随堂检测2 Python 中变量赋值有哪些方式？ 答案：Python 中变量赋值方式有单变量赋值（如 a = 1）、多重赋值（如 a = b = c = 1）、多元赋值（如 a, b, c = 1, 2, 3）。 程序的基本结构有哪几种？ 答案：程序的基本结构有顺序结构、选择结构、循环结构。 在实际生活中，还有哪些场景可以运用算法来解决问题？如何设计合适的算法？不同的程序设计语言在应用场景上有哪些差异？如何根据需求选择合适的程序设计语言？ 1. 认识算法 5.1 初识程序设计 2. 使用程序设计语言 算法的概念 算法示例（接水问题） 算法的特征 实践体验（网购电影票算法） 流程图常用图形符号 巩固提高（高速公路收费算法） 计算机程序与程序设计语言 程序设计语言发展历程 高级语言示例 程序的基本结构 Python 的基本语法 编写网购电影票显示付款金额的 Python 程序 调试运行 Python 程序（以 PyCharm 为例） 感谢观看 25 $$