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前言 -> 计算思维

四要素

  • 分解：把数据、过程或问题分解成更小的、易于管理或解决的部分
  • 模式识别：观察数据的模式、趋势和规律
  • 抽象：识别模式形成背后的一般原理
  • 算法开发：为解决某一类问题撰写一系列详细的指令

什么是编程

很简单，编程(programming)就是告诉计算机要做什么。计算机只是一些没有生命的机器，它们自己可不知道该做什么，一切都得你来告诉它，而且你还必须把细节都说清楚。不过不要忘了，一定要自己动手试一试，如果只是纸上谈兵，只看不做，你就无法感受到程序成功运行那一刻的快乐和成就感。

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什么是算法

算法就是计算或者解决问题的步骤。我们可以把它想象成食谱。要想做出特定的料理，就要遵循食谱上的步骤;同理，要想用计算机解决特定的问题，就要遵循算法。这里所说的特定问题多种多样，比如“将随意排列的数字按从小到大的顺序重新排列”，“寻找出发点到目的地的最短路径”，等等。

课程导学

面向编程零基础的Python语言入门课程，以引导学员自主思考为核心思想，不“念使用说明书”式的灌输型教学。鼓励学员勤动手，尝试多种可能性，进而推导出一般性规律，总结经验，掌握创造‘轮子’的能力。

本课程不教什么

由于 Python 语言的语法，非常接近自然语言的语法，所以市面上充斥着大量的《Python：从入门到精通》、《2小时学会Python》等等。此类课程更像是一场电影，听的时候什么能都听懂，内容非常精彩，但过后什么不记得。准确的说本质上什么都没有学会，仅仅是了解了世界上有一种开发语言，语法易懂，上手容易。

Python的语法简单易学，2小时从入门到“精通”后，大部分网络课程，就开始百科全书式的罗列常用模块，以及常用类中提供的各种“魔法”方法。在我们看来，这样跟通读Python官方文档，没有任何本质上的区别。

  1. >>> la = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
  2. >>> lb = la[::-1]
  3. >>> lb
  4. [6, 5, 4, 3, 2, 1]

简单的一个操作 la[::-1]，得到倒序排列的数组 [6, 5, 4, 3, 2, 1]，厉害吧？不，这仅仅是Python为我们提供了很多便捷的“操作”而已。这个操作很“厉害”，但学员并不一定厉害，真正掌握了背后的处理原理，甚至自己写出一套更加便捷的处理程序，才算是真正的“厉害”。

本课程不教：语法“糖”，不罗列“魔法”方法，不百科全书式的念文档、举例子、展示执行结果。

本课程教什么

会说话吗？会看懂220个基本的 Sight Words 吗？那么你一定能看懂绝大部分 Python 语句，剩下看不懂的怎么办？预测 -> 执行 -> 验证 -> 学习 -> 掌握

预测至上

编程是一门互动性非常强的课程，绝对不是老师在上面讲，学生在下面听就能学好的。

以学员为中心，自己推导出来的结论，印象才更深刻，理解才更透彻。世界上有非常多种编程语言，Python仅仅是几十种主流编程语言中的一种。所以掌握Python的编程语法是远远不够的，更重要的是掌握编程这件事背后的思维方式：计算思维。

Python恰巧是我们学习这种思维方式的一种介质，所以本课程会弱化编程语言的概念，逐步强化计算思维这种新的思维方式，也是本课程设立的初衷。

不“乱”猜答案

根据下面的代码：

  1. >>> print('Hello World')
  2. Hello World
  3. >>>

预测，下面的一段代码，会发生什么？

  1. >>> name = "Pitt"
  2. >>> print('Hello' + name)

稍微变更一下代码，又会发生什么呢？

  1. >>> print('Hello', name)

预测不是“瞎”猜。预测是“合理”推断，合哪个理呢？不管哪个理，有个理就行，有理就不是瞎猜，不管此理正确与否。在初始阶段，合自己的理就行，如果预测对了，会进一步强化自己的理，如果预测错了，学会一步步调整自己的理，直至预测正确。

实际上，机器学习大体上也就是这么个过程，机器学习的优势在大数据，样本多，调整快，但本质上机器并不懂为什么，也就是机器是依靠大力出奇迹。我们的优势在于，能搞明白为什么，进而有目的，有方向的调整，以达到更好的结果。

那么上面的两段代码会有什么样的输出呢，你预测到了吗？

  1. HelloPitt
  2. >>> 
  3. Hello Pitt
  4. >>>

再来几个例子：

  1. age = 15
  2. if age >= 18:
  3.     print("You're old enough to buy a ticket for this film.")
  4. else:
  5.     print(f"You'll be old enough in {18 - age} years")
  1. favorite_foods = ["Sushi", "Apple", "Mango", "Pizza", "Chicken"]
  2. print(favorite_foods[2])
  3. print(favorite_foods[10])

IPO: 输入、处理、输出

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本课程教：推理能力，创造轮子（module）的能力。

三个小程序 -> 观察

两种编程方式

  1. 交互式：对每个输入语句即时运行结果，适合语法练习
  2. 文件式：批量执行一组语句并运行结果，编程的主要方式
  1. #CalCircle.py
  2. r = 25
  3. area = 3.1415 * r * r 
  4. print(area)
  5. print("{:.2f}".format(area))
  1. import turtle
  2. turtle.pensize(2)
  3. turtle.circle(10)
  4. turtle.circle(40)
  5. turtle.circle(80)
  6. turtle.circle(160)

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蟒蛇绘制 -> 模仿

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问题分析

算法设计

实例编写

举一反三

绘图体系 -> 模块

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turtle库

画布

画笔

太阳系背景 -> 数据类型

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整数

浮点数

random库

时间弧度转换 -> 语法元素

  1. import math
  3. def tan(a):
  4.     assert len(a) == 3, 'invalid params'
  5.     h = a[2]
  6.     m = a[1]
  7.     s = a[0]
  8.     #first convert a to hours in decimals
  9.     hours = h + m * 1/60 + s * 1/3600
  10.     print('the hours:  ', hours)
  12.     #Then, multiplying by 30, obtain the degree
  13.     degree = 30 * hours
  14.     print('the degree: ', degree)
  16.     #Multiplying the degree by 𝜋/180 gives a in radians
  17.     radians = degree * (2*math.pi) / 360
  18.     print('the radians:', radians)
  20.     tana = math.tan(radians)
  21.     print('the tan𝜶:   ', tana)
  22.     return tana
  24. #ta = tan([9, 15, 55.8])
  26. ta = tan([25, 33, 6])
  27. print(ta)

缩进

变量

注释

猜数字 -> 算法设计

  1. '''
  2. 写一个程序，随机设定一个数字，让用户猜测，并给出猜测结果提示（偏大/偏小/相等）。有6次猜测机会，如果6次之内猜中或者6次以上未猜中，则游戏结束。
  3. '''
  5. import random
  7. '''步骤一
  8. x = random.randint(1, 100)
  10. guess = int(input('please guess a number: '))
  12. if guess > x:
  13.     print('too big')
  14. elif guess < x:
  15.     print('too small')
  16. else:
  17.     print('you got it!')
  18. '''
  21. '''步骤二
  22. for i in range(100):
  23.     got = True/False
  25.     if got:
  26.         print('good game')
  27.         break
  29.     if i >= 6:
  30.         print('game over')
  31.         print('the dice num was: ', dice)
  32.         break
  33. '''
  38. dice = random.randint(1, 100)
  40. #有6次机会，如果6次之内或者6次以上，则游戏结束。
  41. for i in range(100):
  43.     guess = int(input('please guess a number: '))
  45.     got = guessTheDice(guess, dice)
  47.     if got:
  48.         print('good game')
  49.         break
  51.     if i >= 6:
  52.         print('game over')
  53.         print('the dice num was: ', dice)
  54.         break
  55.     pass
  57. def guessTheDice(guess, x):
  58.     got = False
  59.     if guess > x:
  60.         print('too big')
  61.         got = False
  62.     elif guess < x:
  63.         print('too small')
  64.         got = False
  65.     else:
  66.         print('you got it!')
  67.         got = True
  68.     return got

分支语句

输入

输出

八大行星 -> 程序控制

  1. '''
  2. 写一个程序，利用循环语句，由近及远，输出太阳系中八大行星的名称。
  3. '''
  5. # for N in '水金地火木土天海':
  6. #     print(N)
  7. # print()
  10. '''
  11. 写一个程序，利用循环控制语句，由近及远，1）输出太阳系中，除地球之外的行星名称。2）输出地球之前的行星名称。3）输出地球之后的行星名称。
  12. '''
  14. ''' 3)
  15. for N in '水金地火木土天海':
  16.     if N == '水':
  17.         continue
  18.     elif N == '金':
  19.         continue
  20.     elif N == '地':
  21.         continue
  22.     else:
  23.         print(N)
  24. print()
  26. for N in '水金地火木土天海':
  27.     if N == '水' or N == '金' or N == '地':
  28.         continue
  29.     print(N)
  30. print()
  33. for N in '水金地火木土天海':
  34.     if N in '水金地':
  35.         continue
  36.     print(N)
  37. print()
  40. planets = '水金地火木土天海'
  41. for i in range(len(planets)):
  42.     if i < 3:
  43.         continue
  44.     print(planets[i])
  45. print()
  46. '''
  48. ''' 2)
  49. for N in '水金地火木土天海':
  50.     if N == '地':
  51.         continue
  52.     print(N)
  53. print()
  54. '''
  56. ''' 1)
  57. for N in '水金地火木土天海':
  58.     if N == '地':
  59.         break
  60.     print(N)
  61. print()
  62. '''

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数码管 -> 函数

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二十四节气 -> 入门检验

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