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2021学年第2章 算法与程序实现2.3 程序设计基本知识2.3.1 数据类型精品课件ppt
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这是一份2021学年第2章 算法与程序实现2.3 程序设计基本知识2.3.1 数据类型精品课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了31数据类型，思考活动，体验探究，运算符的优先级，顺序结构，选择结构，循环结构，练习提升等内容，欢迎下载使用。
运用顺序、选择和循环三种结构编写程序，提高利用计算机解决问题的能力。
掌握pythn语言的基本知识，体验通过编程解决问题的基本过程，感受计算机编程的魅力。
编程绘制交通信号灯 我们可以编写Pythn程序绘制各种图形。例如,绘制一个圆形红色信号灯的程序代码如P55所示：思考：1. 如果要绘制如图2.3.1所示的“红绿”信号灯，应该如何编写程序代码？分析其中两盏信号灯的位置坐标有何关系，描述出对应的算法。2. 如果要绘制如图2.3.2所示的“红黄绿”信号灯，又应该如何修改程序代码？分析其中哪些语句是可以重复使用的。
表2.3.1 pythn 语言的部分常用数据类型
确定数据类型根据表2.3.2中描述的现实事物或现象，列举出具体地数据，说明其对应的数据类型，并完成表格填写。
思考：在“编写控灯利出行”项目中，编程完成“自助式人行过街红绿灯”的任务还需要使用哪些数据？分析其对应的数据类型。
强制转换数据类型在程序设计中，可以通过强制类型转换操作，把某个数据从一种数据类型转换成为另一种数据类型。
2.3.2 常量、变量及表达式
1、 常量：常量指程序运行过程中，其值不能改变的量，例如1024、"red"等。2、变量：变量指程序运行过程中，其值可以改变的量。变量是内存中存放数据的存储单元，用变量名来表示。
Pythn语言中，变量命名需要遵循以下规则：1、变量名可以包括字母、汉字、数字和下划线(_)，但不能以数字开头。 例如：name2是合法变量名，而2name是非法变量名。2、变量名区分大小写。 例如：myName、 MYName、 myname和 Myname是不同的变量。3、为了便于理解，变量名应具有一定含义，即“见名知意”。4、不能用系统关键字作为变量名。系统关键字是程序设计语言中保留下来的用于特殊用途的标识符，每个关键字都有特殊的含义。 例如：fr、in、if、cntinue、 break、else、and、nt和r等。
赋值Pythn语言中的变量是在首次赋值时创建的。赋值语句是最基本的程序语句，其格式为：变量名 = 表达式注意： Pythn语言中的变量必须在使用前被赋值，不能使用未被赋值的变量。在使用过程中，变量还能够被重新赋值。
访问 Pythn语言列表中元素的值Pythn语言中的变量可以被赋值为列表类型的值，如 clrs=["red","yellw","green"]。若要访问列表中某个元素的值，可用变量名加索引值的方式。思考：编写程序分别访问列表变量 clrs中的3个元素。提示：clrs[n]中的n表示列表的索引值(n=0,1,2)，其中，clrs[0]的值为“red”， clrs[1]的值为“ yellw”，clrs[2]的值为"green"。
运算符与表达式运算符标明了对操作数（参与运算符计算的数据）所进行的运算，它与操作数连接而成的有意义的式子被称为表达式。表达式在进行运算处理后得到的结果称为表达式的值。例如，2+3就是一个表达式，其中的操作数是2和3，而运算符是“+”，表达式的值是5。 表达式的值可以赋给变量，也可以作为程序语句中的判断条件。
运算符与表达式不同类型的数据可以进行不同的运算，如整型数据有取模运算(%)，而字符串没有。不同类型的数据使用同一种运算符运算时，常会产生不同的结果。例如，“+”除了可以进行数值加法运算，还可以对字符串、列表等数据进行连接运算，如“China”+“521”的运算结果是“China521”,11,"张明"+90.5的运算结果是,"张明",90.5}。
1、 算术运算符：主要进行算术运算，运算的结果为整型或浮点型。
2、关系运算符：主要用于比较两个值的大小，运算的结果为布尔值True或 False。
3、逻辑运算符：可以对关系式或布尔值进行逻辑运算，运算结果为 布尔值True或 False。
表2.3.5 pythn 语言中常见的逻辑运算符
如果两个或多个运算符出现在同一个表达式中，则要按照优先级确定运算顺序：① 优先级高的运算符先运算，优先级相同的从左向右依次运算。② 当表达式中出现“( )”时，它的运算级别最高，应先运算“( )”内的表达式。③ 运算符的优先级为：算术运算符 > 关系运算符 > 逻辑运算符。④ 在同类运算符中也要注意不同的优先级。 例如，逻辑运算符nt、and和r的优先级为：nt>and>r。
实践活动：写出 Pythn语言表达式 根据问题需求，写出对应的表达式，完成表2.3.6。
表2.3.6 问题描述对应的pythn 语言表达式
2.3.3 语句与程序结构
程序的结构程序设计的三种基本结构，包括：
顺序结构：指程序的执行按语句的排列顺序从上到下依次执行，直至结束。程序通常包括输入数据、处理数据和输出结果三部分。 Pythn语言主要用函数 input()实现数据输入，用函数 print()实现数据输出。
■ 输入函数 input()：主要用来接收键盘的输，返回值为字符串型数据。通常，在输入时可以给出提示信息，例如：x= input(“请输入一个正整数:”)。■ 输出函数 print()：函数 print()主要用于在屏幕上输出一个或多个输出项的值，多个输出项中间用逗号隔开，例如：print(“x是奇数”)。
实践活动：编程计算体重指数 根据键盘输入的身高和体重值，编写程序计算体重指数，以 bmi.py为名保存文件。思考：1. 分析问题，找出已知条件和求解的目标，并确定二者之间的关系。2. 用流程图描述该问题求解的算法，并编程实现。想一想能否调整这些语句的书写顺序，为什么?
选择结构：在选择结构中，某些语句会受到条件的制约，根据条件成立与否有选择地执行。选择结构利用条件语句，通过判断表达式的值(True或False)，决定程序执行的分支。
表2.3.7 pythn 语言单分支、双分支结构格式
例如，判断一个正整数的奇偶性。其判断方法是：如果一个正整数x能被2整除，那么这个数为偶数，否则为奇数。
x=int(input(“请输入一个正整数”))if x%2==0: print(x,”是偶数”)else: print(x,”是奇数。”)
图2.3.3 判断正整数奇偶性的算法流程图
选择结构除了单分支和双分支结构，还有多分支结构
例如，某城市轨道交通实行分段计程票价：起步票价为乘坐5站以内(含5站)，单人票价2元；乘坐5站以上10站以下(含10站)，单人票价3元；乘坐10站以上16站以下(含16站)，单人票价4元；乘坐16站以上单人票价5元。
使用elif语句来实现多分支结构，多分支结构的一般格式及“分段计程票价”程序示例如表2.3.8所示。
表2.3.8 pythn语言中多分支结构的一般格式及程序示例
循环结构：在循环结构中，一些语句在某一条件成立时，被重复执行，直到条件不成立时，才结束重复执行。这个条件称为循环控制条件，被重复执行的语句块称为循环体。
图2.3.5 循环结构流程图
Pythn语言提供了两种基本的循环结构语句，while语句和fr语句
while语句： while语句的基本格式为: while表达式: 语句块
例如,“倒计时15s”功能实现的程序示例如下:
imprt turtleimprt timetext=turtle. Turtle ()text.hideturtle ()i=15while i > = 1: text.write(i,fnt=("黑体”，14,“nrmal")) time.sleep (1) text.clear () i=i-1
fr语句的基本格式为: fr 循环变量 in 序列: 语句块
imprt turtleimprt timetext=turtle. Turtle ()text.hideturtle( )fr i in range (15, 0, -1): text.write(i,fnt=("黑体”，14,“nrmal“）） time.sleep (1) text.clear ()
循环嵌套： 一个循环结构内可以包含另一个循环，这样的结构称为循环嵌套，也称多重循环。常用的循环嵌套是二重循环，外层循环称为外循环，内层循环称为内循环。内循环是外循环的循环体。循环嵌套的执行过程是要首先执行外层循环，外循环每执行一次，内循环则需执行一个完整的循环。
输出显示“九九乘法表”，程序示例如下的程序示例如下
＃ 外循环fr i in range (1, 10) : ＃ 内循环 fr j in range (1,i+1) : ＃通过end=“＂设置函数print()不输出换行符 print (i, " * ",j,” =",i*j,"\t",end =“＂） ＃ 设置换行操作（函数print()不输出任何字符，只进行换行） print ( )
＃ 外循环fr i in range (1, 10) : ＃ 内循环 fr j in range (1,i+1) : ＃通过end=“＂设置函数print()不输出换行符 print (i, " * ",j,” =",i*j,"\t",end =“＂） ＃ 设置换行操作（函数print()不输出任何字符，只进行换行） print ()
break语句和cntinue语句：break语句用于终止某个循环，使程序跳到循环体以外的第一个可执行语句；cntinue语句用于终止本次循环进入下一次循环，即跳过循环体内还未执行的语句，进入下一次循环的判定。
表 break和cntinue 程序语句用法及运行结果比较表
实践活动：编写完整的体重指数“计算器” 完善程序(bmi.py)功能，编写一个完整的体重指数计算小程序，实现对多名学生进行体重指数的等级判断。思考：1. 要实现多次判定高一学生体重指数等级的程序功能，应如何设置循环条件？该循环的次数是否固定？如何结束该循环？？2. 画出该问题求解的流程图，并编程实现。
1. 分别指出下面程序中循环体执行的次数写出运行结果，分析程序功能。
i=100while i> 1: if i%13==0: break i=i-1print (i)
fr i in range (100, 1,-1): if i%13! =0: cntinue print (i)
2. 设计算法编写程序实现如下功能：已知一元二次方程ax2+bx+c=0，从键盘输入a、b和c的值，获取该一元二次方程解的情况。
3. 设计算法编写程序，求任意两个正整数的最大公约数，直至用户输入“q”或“Q”才退出程序。
4. 编写程序和计算机来一场有趣的猜数游戏。要求：由计算机随机生成一个100以内的正整数，用户有5次猜数机会,如果猜中提示“猜中了!”并退出程序；否则，提示“数偏大”或“数偏小”，然后继续猜数。如果5次均未猜中，屏幕显示计算机随机生成的整数，并换行给出提示“5次没有猜中，很遗憾，游戏结束”，退出程序。提示：内置模块 randm可以生成一个指定范围内的随机数。参考语句为：m= randm. randint(1,100) #生成一个指定范围为[1,100]的随机整数
运用顺序、选择和循环三种结构编写程序，提高利用计算机解决问题的能力。
掌握pythn语言的基本知识，体验通过编程解决问题的基本过程，感受计算机编程的魅力。
编程绘制交通信号灯 我们可以编写Pythn程序绘制各种图形。例如,绘制一个圆形红色信号灯的程序代码如P55所示：思考：1. 如果要绘制如图2.3.1所示的“红绿”信号灯，应该如何编写程序代码？分析其中两盏信号灯的位置坐标有何关系，描述出对应的算法。2. 如果要绘制如图2.3.2所示的“红黄绿”信号灯，又应该如何修改程序代码？分析其中哪些语句是可以重复使用的。
表2.3.1 pythn 语言的部分常用数据类型
确定数据类型根据表2.3.2中描述的现实事物或现象，列举出具体地数据，说明其对应的数据类型，并完成表格填写。
思考：在“编写控灯利出行”项目中，编程完成“自助式人行过街红绿灯”的任务还需要使用哪些数据？分析其对应的数据类型。
强制转换数据类型在程序设计中，可以通过强制类型转换操作，把某个数据从一种数据类型转换成为另一种数据类型。
2.3.2 常量、变量及表达式
1、 常量：常量指程序运行过程中，其值不能改变的量，例如1024、"red"等。2、变量：变量指程序运行过程中，其值可以改变的量。变量是内存中存放数据的存储单元，用变量名来表示。
Pythn语言中，变量命名需要遵循以下规则：1、变量名可以包括字母、汉字、数字和下划线(_)，但不能以数字开头。 例如：name2是合法变量名，而2name是非法变量名。2、变量名区分大小写。 例如：myName、 MYName、 myname和 Myname是不同的变量。3、为了便于理解，变量名应具有一定含义，即“见名知意”。4、不能用系统关键字作为变量名。系统关键字是程序设计语言中保留下来的用于特殊用途的标识符，每个关键字都有特殊的含义。 例如：fr、in、if、cntinue、 break、else、and、nt和r等。
赋值Pythn语言中的变量是在首次赋值时创建的。赋值语句是最基本的程序语句，其格式为：变量名 = 表达式注意： Pythn语言中的变量必须在使用前被赋值，不能使用未被赋值的变量。在使用过程中，变量还能够被重新赋值。
访问 Pythn语言列表中元素的值Pythn语言中的变量可以被赋值为列表类型的值，如 clrs=["red","yellw","green"]。若要访问列表中某个元素的值，可用变量名加索引值的方式。思考：编写程序分别访问列表变量 clrs中的3个元素。提示：clrs[n]中的n表示列表的索引值(n=0,1,2)，其中，clrs[0]的值为“red”， clrs[1]的值为“ yellw”，clrs[2]的值为"green"。
运算符与表达式运算符标明了对操作数（参与运算符计算的数据）所进行的运算，它与操作数连接而成的有意义的式子被称为表达式。表达式在进行运算处理后得到的结果称为表达式的值。例如，2+3就是一个表达式，其中的操作数是2和3，而运算符是“+”，表达式的值是5。 表达式的值可以赋给变量，也可以作为程序语句中的判断条件。
运算符与表达式不同类型的数据可以进行不同的运算，如整型数据有取模运算(%)，而字符串没有。不同类型的数据使用同一种运算符运算时，常会产生不同的结果。例如，“+”除了可以进行数值加法运算，还可以对字符串、列表等数据进行连接运算，如“China”+“521”的运算结果是“China521”,11,"张明"+90.5的运算结果是,"张明",90.5}。
1、 算术运算符：主要进行算术运算，运算的结果为整型或浮点型。
2、关系运算符：主要用于比较两个值的大小，运算的结果为布尔值True或 False。
3、逻辑运算符：可以对关系式或布尔值进行逻辑运算，运算结果为 布尔值True或 False。
表2.3.5 pythn 语言中常见的逻辑运算符
如果两个或多个运算符出现在同一个表达式中，则要按照优先级确定运算顺序：① 优先级高的运算符先运算，优先级相同的从左向右依次运算。② 当表达式中出现“( )”时，它的运算级别最高，应先运算“( )”内的表达式。③ 运算符的优先级为：算术运算符 > 关系运算符 > 逻辑运算符。④ 在同类运算符中也要注意不同的优先级。 例如，逻辑运算符nt、and和r的优先级为：nt>and>r。
实践活动：写出 Pythn语言表达式 根据问题需求，写出对应的表达式，完成表2.3.6。
表2.3.6 问题描述对应的pythn 语言表达式
2.3.3 语句与程序结构
程序的结构程序设计的三种基本结构，包括：
顺序结构：指程序的执行按语句的排列顺序从上到下依次执行，直至结束。程序通常包括输入数据、处理数据和输出结果三部分。 Pythn语言主要用函数 input()实现数据输入，用函数 print()实现数据输出。
■ 输入函数 input()：主要用来接收键盘的输，返回值为字符串型数据。通常，在输入时可以给出提示信息，例如：x= input(“请输入一个正整数:”)。■ 输出函数 print()：函数 print()主要用于在屏幕上输出一个或多个输出项的值，多个输出项中间用逗号隔开，例如：print(“x是奇数”)。
实践活动：编程计算体重指数 根据键盘输入的身高和体重值，编写程序计算体重指数，以 bmi.py为名保存文件。思考：1. 分析问题，找出已知条件和求解的目标，并确定二者之间的关系。2. 用流程图描述该问题求解的算法，并编程实现。想一想能否调整这些语句的书写顺序，为什么?
选择结构：在选择结构中，某些语句会受到条件的制约，根据条件成立与否有选择地执行。选择结构利用条件语句，通过判断表达式的值(True或False)，决定程序执行的分支。
表2.3.7 pythn 语言单分支、双分支结构格式
例如，判断一个正整数的奇偶性。其判断方法是：如果一个正整数x能被2整除，那么这个数为偶数，否则为奇数。
x=int(input(“请输入一个正整数”))if x%2==0: print(x,”是偶数”)else: print(x,”是奇数。”)
图2.3.3 判断正整数奇偶性的算法流程图
选择结构除了单分支和双分支结构，还有多分支结构
例如，某城市轨道交通实行分段计程票价：起步票价为乘坐5站以内(含5站)，单人票价2元；乘坐5站以上10站以下(含10站)，单人票价3元；乘坐10站以上16站以下(含16站)，单人票价4元；乘坐16站以上单人票价5元。
使用elif语句来实现多分支结构，多分支结构的一般格式及“分段计程票价”程序示例如表2.3.8所示。
表2.3.8 pythn语言中多分支结构的一般格式及程序示例
循环结构：在循环结构中，一些语句在某一条件成立时，被重复执行，直到条件不成立时，才结束重复执行。这个条件称为循环控制条件，被重复执行的语句块称为循环体。
图2.3.5 循环结构流程图
Pythn语言提供了两种基本的循环结构语句，while语句和fr语句
while语句： while语句的基本格式为: while表达式: 语句块
例如,“倒计时15s”功能实现的程序示例如下:
imprt turtleimprt timetext=turtle. Turtle ()text.hideturtle ()i=15while i > = 1: text.write(i,fnt=("黑体”，14,“nrmal")) time.sleep (1) text.clear () i=i-1
fr语句的基本格式为: fr 循环变量 in 序列: 语句块
imprt turtleimprt timetext=turtle. Turtle ()text.hideturtle( )fr i in range (15, 0, -1): text.write(i,fnt=("黑体”，14,“nrmal“）） time.sleep (1) text.clear ()
循环嵌套： 一个循环结构内可以包含另一个循环，这样的结构称为循环嵌套，也称多重循环。常用的循环嵌套是二重循环，外层循环称为外循环，内层循环称为内循环。内循环是外循环的循环体。循环嵌套的执行过程是要首先执行外层循环，外循环每执行一次，内循环则需执行一个完整的循环。
输出显示“九九乘法表”，程序示例如下的程序示例如下
＃ 外循环fr i in range (1, 10) : ＃ 内循环 fr j in range (1,i+1) : ＃通过end=“＂设置函数print()不输出换行符 print (i, " * ",j,” =",i*j,"\t",end =“＂） ＃ 设置换行操作（函数print()不输出任何字符，只进行换行） print ( )
＃ 外循环fr i in range (1, 10) : ＃ 内循环 fr j in range (1,i+1) : ＃通过end=“＂设置函数print()不输出换行符 print (i, " * ",j,” =",i*j,"\t",end =“＂） ＃ 设置换行操作（函数print()不输出任何字符，只进行换行） print ()
break语句和cntinue语句：break语句用于终止某个循环，使程序跳到循环体以外的第一个可执行语句；cntinue语句用于终止本次循环进入下一次循环，即跳过循环体内还未执行的语句，进入下一次循环的判定。
表 break和cntinue 程序语句用法及运行结果比较表
实践活动：编写完整的体重指数“计算器” 完善程序(bmi.py)功能，编写一个完整的体重指数计算小程序，实现对多名学生进行体重指数的等级判断。思考：1. 要实现多次判定高一学生体重指数等级的程序功能，应如何设置循环条件？该循环的次数是否固定？如何结束该循环？？2. 画出该问题求解的流程图，并编程实现。
1. 分别指出下面程序中循环体执行的次数写出运行结果，分析程序功能。
i=100while i> 1: if i%13==0: break i=i-1print (i)
fr i in range (100, 1,-1): if i%13! =0: cntinue print (i)
2. 设计算法编写程序实现如下功能：已知一元二次方程ax2+bx+c=0，从键盘输入a、b和c的值，获取该一元二次方程解的情况。
3. 设计算法编写程序，求任意两个正整数的最大公约数，直至用户输入“q”或“Q”才退出程序。
4. 编写程序和计算机来一场有趣的猜数游戏。要求：由计算机随机生成一个100以内的正整数，用户有5次猜数机会,如果猜中提示“猜中了!”并退出程序；否则，提示“数偏大”或“数偏小”，然后继续猜数。如果5次均未猜中，屏幕显示计算机随机生成的整数，并换行给出提示“5次没有猜中，很遗憾，游戏结束”，退出程序。提示：内置模块 randm可以生成一个指定范围内的随机数。参考语句为：m= randm. randint(1,100) #生成一个指定范围为[1,100]的随机整数
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