第一章_程序设计语言概述

1.9 Python标准库

官方标准库

目录

• 一般在Lib目录下

  维护情况

• 部分标准库由PSF（Python软件基金会）运行维护，大部分仍由最初的开发者维护

  常见的标准库

• time模块

  • 时间处理的模块
• random模块
  • 随机数的模块
• math模块
  • 数学公式
• turtle模块
  • 画图

• optparse模块

  • 用于解析命令行参数
  • 目前已被argparse取代

    Python基本的内置函数

    abs(x)

• x的绝对值

  all(x)

• 组合类型变量x中所有元素都为真时返回True，否则返回False。

• 若x为空，返回True

• 例子

  • all([1,2,3])
    • True
  • all([1,0,2])
    • False
  • all([])
    • True
      • 需要注意空列表空元组，0,0.0本为False，但all()返回True

        any(x)

• 组合类型变量x中任一元素都为真时返回True，否则返回False。

• 若x为空，返回False

• 例子

  • any([1,2,3])
    • True
  • any([1,0,2])
    • True
  • any([])
    • False

      bin(x)

• 将整数x转换为等值的二进制字符串

• bin(1010)结果为’0b1111110010’

  bool(x)

• 将x转换为Boolean类型，即True或False

  • 空列表空元组，0和0.0都是False
• bool(‘’)的结果时False

• 例子

  • bool([])
    • False
  • bool(())
    • False
  • bool(0)
    • False
  • bool(0.0)
    • False
  • bool([0])
    • True
      • 有元素

        chr(x)

• 返回Unicode为x的字符

• chr(97)的结果为’a’

  oct(x)

• 返回x的八进制字符串形式，octonary（八进制）

  hex(x)

• 将x转换为16进制字符串， hexadecimal（十六进制）

  complex(r,i)

• 创建一个复数r+i*1j，i可以省略

• complex(10,10)结果为10+10j

  dict()

• 创建字典类型

• dict()的结果是一个空字典

  list(x)

• 创建或将x变量转换成一个列表类型

• list({1,2,3})

  • [1,2,3]

    set(x)

• 将组合数据类型x转换为集合类型，同时元素去重

  str(x)

• 将x转换为等值的字符串

• 例子

  • str(0o12)的结果为10

    divmod(a,b)

• 以元组形式——返回a,和b的商及余数

• divmod(10,3)的结果为(3,1)

  eval(s)

• 计算字符串s作为Python表达式的值

  • 可以理解为去掉字符串的引号

• eval(‘1+99’)的结果为100

  exec(s)

• 计算字符串作为Python语句的值

  • 不仅仅去掉了引号并且作为Python语句处理

• 例子

  • exec(‘a = 2+3’)
    • 结果a被定义值为5

      float(x)

• 将x转换为浮点数

  int(x)

• 将x转换为整数

• int(9.9)的值为9

  len(x)

• 计算变量x的长度

  max()

• 最小值

  min()

• 最大值

  pow(x,y)

• 返回x的y次幂

• pow(2,3)的结果为8

  range(start,stop,step)

• 产生一个start开始，stop结束(不包含stop)的一个range序列对象。step为移动步长

• list[range(1,10,3)]

  • 结果为[1,4,7]

    sorted(x)

• 对组合数据类型x进行排序，默认从小到大

  reversed(r)

• 返回组合类型r的逆序迭代形式

  round(x,y)

• 五舍六入计算x,以y个余数五舍六入

• 例子

  • round(10.5)结果为10
  • round(10.6)结果为11
  • round(3.1415,2)
    • 结果为3.14

      1.10 Python第三方库

      由全球各行业专家、工程师和爱好者开发，没有顶层设计

      通过安装工具pip管理大部分Python第三方库的安装

      1.11 计算思维

      计算思维是什么

      意义

• 从思维层面阐述了运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类行为的过程——2006年周以真提出

• 即让计算机理解人类的行为过程进行解决问题

  本质

• 问题抽象化

• 问题解决自动化

• 理解问题的计算特性

  注意：不是逻辑推理

  1.12 程序测试

  从结构图最底层开始，逐步上升

  采用自底向上的执行方式

  先运行和测试每一个基础函数，在测试由基础函数组成的整体函数

  1.13 算法

  计算机中的含义

  解决问题的精确步骤

  1.1 程序设计语言概述

  程序设计语言（编程语言）

  是什么

• 计算机能够理解和识别用户意图的一种交互体系，按照特定规则组织计算机指令，使得计算机能够自动进行各种运算处理

  发展阶段

• 非当代主流语言

  • 直接操作计算机硬件的编程语言，与具体的CPU结构相关
    • ①机器语言
    • ②汇编语言

• 当代主流语言

  • 一种与硬件无关，用于表达语法逻辑、更接近自然语言的一类编程语言
    • ③高级语言

      为什么不用自然语言（如：中文）

• 自然语言存在计算机无法理解的二义性，即不够精确。

  计算机程序

  是什么

• 按照编程语言规则组织起来的一组计算机指令

  1.2 编译与解释

  高级语言的分类（根据执行机制）

  静态语言

• 采用编译方式执行

  • 例子
    • C语言
    • Java语言

• 编译是什么

  • 通过编译器，将源代码转换成目标代码的过程
    • 源代码：高级语言代码
    • 目标代码：机器语言代码
    • 编译器：执行编译的计算机程序
  • 类似“书籍的翻译”（一次性翻译）
    • 编译后不再需要编译程序或源代码

      脚本语言

• 采用解释方式执行

  • 例子
    • JavaScript语言
    • Python语言

• 解释是什么

  • 将源代码逐条转换成目标代码同时逐条运行目标代码的过程
    • 解释器：执行解释的计算机程序
  • 类似”同声传译“
    • 每次程序运行都需要解释器和源代码

      1.3 学习计算机语言的意义

      编程思维

      提高效率

      开发应用

      促进就业

      1.4 Python语言的发展

      Python创始人

      吉多·范罗苏姆（Gudio van Rossum）

      发展历程

      1991年

• Python语言诞生

  • Python语言解释器的全部代码开源

    2000年10月

• Python2.0

  2008年10月

• Python3.0

  • 解释器内部完全采用了面向对象方式实现
  • 无法向下兼容Python2.X系列的既有语法

    2010年

• Python最后一个版本2.7发布

  2016年

• 所有Python的重要标准库和第三方库都在Python3.X版本下进行了升级发展

  1.5 Python语言的特点

  主要特点

  语法简单

• 只有35个保留字，代码行数相当于其他编程语言的1/5或1/10

  生态丰富

• 提供了几百个内置库和函数库，各地程序员通过开源社区提供了十几万个第三方库，几乎覆盖了计算机技术的各个领域

  多语言集成

• 不仅能通过Python语言编写程序，还能够将C或C++等语言编写的代码封装后以Python语言方式使用，达到了多语言集成

  其他特点

  平台无关

• 可在任何安装了Python解释器的计算机环境中执行（即不经操作地跨操作系统运行）

  强制可读

• 通过强制缩进来体现语法之间的逻辑性，提高程序的可读性，增强可维护性

  支持中文

• Python3.X版本采用Unicode编码表示所有字符信息（2.X不支持）

  • 中文和英文都是1字符长度

    模式多样

• 同时支持面向过程和面向对象两种编程方式，也可以通过简单的语句执行

  类库便捷

• 用好函数库是Python语言开发的核心，通过pip命令可以用一行代码安装类库

  1.6 Python解释器的安装

  2022Python程序设计计算机二级官方安装包

  2022Python程序设计计算机二级官方安装文档

  Python解释器的两个重要工具

  IDLE（Integrated development environment）

• Python集成开发环境，用于编写和调试代码

  pip

• Python的第三方库安装工具

  • 用来在计算机上安装第三方库

    防止安装多版本冲突

    通过修改Python解释器的命名python.exe为python35或其他名字

    1.7 Python的编辑方式

    使用cmd（命令行方式、交互式方式）

    输入Python解释器名字（如Python）

    IDLE（Python集成开发环境）

    计算机二级考试要求使用该环境

    打开方式

• 开始菜单-Python-IDLE

  操作方式

• 交互式方式

  • 直接在IDLE中输入代码

    • 命令提示符后输入

    • 没有>>>的为运行结果
  • 交互式命令行的程序当中自带打印功能

• 文件形式

  • 编写
    • IDLE-File-New File
      • 输入代码
        • 保存
          • 获得一个.py结尾文件
  • 运行
    • IDLE-Run-Run Module

      1.8 IPO程序编写方法

      IPO

      定义

• 程序最基本运算方法，设计方法

  程序设计和执行方式

• 程序设计-自顶向下

  • ①将算法表达为一系列小问题
  • ②为每个小问题设计接口
  • ③通过将算法表达为接口关联的多个小问题来细化算法

• 执行方式-自底向上

  包含

• Input输入

  • 程序的开始
  • 程序数据的来源形成多种输入方式
    • 文件输入
    • 网络输入
    • 控制台输入
    • 交互界面输入
    • 随机数据输入
    • 内部参数输入
    • 。。。。。。
• Process处理
  • 程序对输入数据进行计算产生输出结果的过程
    • 计算问题的处理方法统称为“算法”，是程序的灵魂
• Output输出
  • 程序展示运算结果的方式
  • 输出方式
    • 控制台输出
    • 图形输出
    • 文件输出
    • 网络输出
    • 操作系统内部变量输出