模塊四---程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(46)

1、工業(yè)和信息化精品系列教材信息技術(shù)（拓展模塊）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)模塊四目錄認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)一任務(wù)二要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，首先需要了解程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，為后面的實(shí)踐操作打下基礎(chǔ)。本任務(wù)將先介紹程序設(shè)計(jì)的概念、程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢、程序設(shè)計(jì)的基本流程，以及主流的程序設(shè)計(jì)語言等知識(shí)，再通過閱讀并分析4 個(gè)程序設(shè)計(jì)案例進(jìn)行實(shí)踐操作。任務(wù)描述任務(wù)描述認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)任務(wù)一相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)（一）程序設(shè)計(jì)的概念（二）程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢（三）程序設(shè)計(jì)的基本流程認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)任務(wù)一（四）主流的程序設(shè)計(jì)語言（一）程序設(shè)計(jì)的概念程序的概念非常普遍，一般來說，人們在制作一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)時(shí)，需

2、要進(jìn)行一系列的具體工作，這些按一定的順序安排的工作就是完成該任務(wù)的程序。但在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，“程序”一詞特指計(jì)算機(jī)程序，即計(jì)算機(jī)為完成某任務(wù)所執(zhí)行的一系列有序的指令集合。程序設(shè)計(jì)是為解決特定問題而使用某種程序設(shè)計(jì)語言編寫程序的過程，是軟件構(gòu)造活動(dòng)中的重要組成部分。（二）程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢第一代程序設(shè)計(jì)語言機(jī)器語言第二代程序設(shè)計(jì)語言匯編語言第三代程序設(shè)計(jì)語言高級語言第五代程序設(shè)計(jì)語言人工智能語言第四代程序設(shè)計(jì)語言非過程化語言（三）程序設(shè)計(jì)的基本流程1分析問題要解決的問題是什么？問題的輸入是什么？已知什么？還要添加什么？使用什么格式？期望的輸出是什么？需要什么類型的報(bào)告、圖表或信息？

3、數(shù)據(jù)具體的處理過程和要求是什么？要建立什么樣的計(jì)算模型？（三）程序設(shè)計(jì)的基本流程2設(shè)計(jì)程序在這一階段需要使用偽代碼（用與自然語言十分接近的語句寫出的一種算法描述語言）。在描述整個(gè)模型的實(shí)現(xiàn)過程時(shí)，每一句偽代碼即對應(yīng)一個(gè)簡單的程序操作。對簡單的程序來說，可以直接按順序列出程序需要執(zhí)行的操作，從而產(chǎn)生偽代碼。（三）程序設(shè)計(jì)的基本流程3程序代碼的編輯、編譯和連接現(xiàn)在的程序設(shè)計(jì)語言一般都有一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，并自帶編輯器，在其中可以輸入程序代碼，并可對輸入的程序代碼進(jìn)行復(fù)制、刪除、移動(dòng)等編輯操作。編輯完成后，可以將程序代碼以源程序的形式保存。保存的源程序并不能被計(jì)算機(jī)直接運(yùn)行，必須通過編譯程序?qū)⒃闯绦蚍?/p>

4、譯為目標(biāo)程序。在編譯的過程中，編譯程序會(huì)檢查源程序的語法和邏輯結(jié)構(gòu)。檢查無誤后，將生成目標(biāo)程序。（三）程序設(shè)計(jì)的基本流程4測試程序程序是由人設(shè)計(jì)的，其中難免會(huì)有各種錯(cuò)誤和漏洞，因此，為了驗(yàn)證程序的正確性，還需要對程序進(jìn)行測試。測試程序的目的是找出程序中的錯(cuò)誤，具體操作是在沒有語法和連接上的錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上，通過讓程序試運(yùn)行多組數(shù)據(jù)，查看程序是否能達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。這些測試數(shù)據(jù)應(yīng)是以“任何程序都是有錯(cuò)誤的”假設(shè)為前提精心設(shè)計(jì)出來的。（三）程序設(shè)計(jì)的基本流程5編寫程序文檔程序使用說明書程序技術(shù)說明書程序運(yùn)行需要的軟件和硬件環(huán)境，程序的安裝和啟動(dòng)的方法，程序的功能；需要輸入的數(shù)據(jù)類型、格式和取值范圍；涉及

5、文件的數(shù)量、名稱、內(nèi)容，以及存放的路徑等程序各模塊的描述程序使用硬件的有關(guān)信息主要算法的解釋和描述各變量的名稱、作用程序代碼清單等（四）主流的程序設(shè)計(jì)語言自20 世紀(jì)60 年代以來，世界上公布的程序設(shè)計(jì)語言已有上千種之多，但是只有很小一部分得到了廣泛的應(yīng)用。目前主流的程序設(shè)計(jì)語言主要包括以下6 種。01C 語言02C+03C#04Java05JavaScript06Python任務(wù)實(shí)踐閱讀以下4 個(gè)程序設(shè)計(jì)案例，并回答問題。1校訊通平臺(tái)校訊通是一個(gè)在老師、家長和學(xué)生之間建立溝通的平臺(tái)。通過該平臺(tái)，學(xué)生可以與家長取得聯(lián)系、給老師留言等。通過該平臺(tái)，家長可以隨時(shí)掌握學(xué)生到校及離校的準(zhǔn)確時(shí)間、了解學(xué)

6、生的作業(yè)完成情況及在校的表現(xiàn)、查詢當(dāng)天的作業(yè)信息、發(fā)送信息給學(xué)生以，及給老師留言等。通過該平臺(tái)，老師可以及時(shí)向家長反映學(xué)生在校的學(xué)習(xí)情況，給家長發(fā)布通知信息，如家長會(huì)信息等。系統(tǒng)還會(huì)對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、出勤情況、作業(yè)完成情況、學(xué)習(xí)成績等進(jìn)行評估，以供老師和家長進(jìn)行參考。認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)任務(wù)一任務(wù)實(shí)踐2出租車管理系統(tǒng)某市的出租車管理辦公室有內(nèi)部員工300 多人，該市現(xiàn)有大型出租車公司5 家，小型出租車公司30 多家，出租車數(shù)量在3 萬左右，其中黑車數(shù)量也有近萬臺(tái)。為了有效打擊黑車違規(guī)運(yùn)營，切實(shí)維護(hù)合法出租車運(yùn)營者的利益，提升出租車管理部門的形象，出租車管理辦公室建立了一套完備的車輛信息查詢系統(tǒng)。執(zhí)法人

7、員通過該系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地查詢每一輛車的車主、車牌、車型、顏色等信息。出租車車主可以通過該系統(tǒng)瀏覽最新出臺(tái)的車輛管理政策、法規(guī)，避免不必要的損失。認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)任務(wù)一任務(wù)實(shí)踐3郵政企業(yè)績效管理系統(tǒng)郵政企業(yè)業(yè)務(wù)信息繁雜，因此出現(xiàn)了工作效率低下、員工的績效考核數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)困難等問題。為了解決這些問題，郵政企業(yè)開發(fā)了郵政企業(yè)績效管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分考慮到郵政單位的實(shí)際情況，采用了高效的服務(wù)器、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來滿足業(yè)務(wù)處理的要求，以提高工作效率。系統(tǒng)各操作界面全部使用圖形化交互式人機(jī)界面，使系統(tǒng)的安裝、維護(hù)更加簡單，操作方便。系統(tǒng)提供的每個(gè)功能、服務(wù)都有著極為健全的權(quán)限限制，通過授權(quán)/認(rèn)證、數(shù)字簽名、執(zhí)

8、行及存取控制和口令保護(hù)等方式，可以使數(shù)據(jù)始終處于安全控制之中。同時(shí)該系統(tǒng)提供高強(qiáng)度的加密手段，充分保護(hù)用戶信息數(shù)據(jù)的安全。認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)任務(wù)一任務(wù)實(shí)踐4醫(yī)院遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)醫(yī)院遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)通過現(xiàn)代化通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體通信技術(shù)等手段將病人的資料進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸交流。專家通過提供的資料對病人的病情進(jìn)行分析和討論，并確定治療方案。醫(yī)院遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)資源、專家資源、技術(shù)設(shè)備資源和醫(yī)學(xué)科技成果信息等資源的共享，大大節(jié)省了醫(yī)療開支，對提高醫(yī)療水平，尤其是提高邊遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療水平，降低病人醫(yī)療費(fèi)用起到了至關(guān)重要的作用。認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)任務(wù)一思考：（1）程序設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在哪些行業(yè)？（2）程序設(shè)計(jì)能給人

9、們的工作、生活和學(xué)習(xí)帶來哪些便利？目錄認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)一任務(wù)二在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)之前，需要先學(xué)習(xí)一門程序設(shè)計(jì)語言。Python 以其簡單、易用等特點(diǎn)成為初學(xué)者的首選。本任務(wù)將講解使用Python 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，包括Python 的安裝與配置、Python 程序的運(yùn)行方式、Python 編寫規(guī)范、Python 語法等內(nèi)容，然后通過開發(fā)猜數(shù)字游戲進(jìn)行實(shí)踐操作。任務(wù)描述任務(wù)描述程序設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)二相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)（一）Python 的安裝與配置（二）Python 程序的運(yùn)行方式（三）Python 編寫規(guī)范（四）Python 語法程序設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)二（一）Python 的安裝與配置Pyt

10、hon 的最新版是3.10.0，可直接在Python 官網(wǎng)上下載Python 安裝程序然后進(jìn)行安裝。安裝Python 3.10.0 的具體操作如下。 安裝向?qū)?安裝Python（一）Python 的安裝與配置安裝成功“運(yùn)行”對話框 進(jìn)入Python 命令行輸入print 指令（二）Python 程序的運(yùn)行方式1交互式交互式通過在Python 的集成開發(fā)環(huán)境IDLE 中直接輸入Python 代碼的方式來運(yùn)行程序。執(zhí)行【開始】/【Python 3.10】/【IDLE】命令，打開“IDLE Shell 3.10.0”窗口。在提示符“”后輸入Python 代碼，然后按【Enter】鍵，即可得到運(yùn)行結(jié)果

11、。（二）Python 程序的運(yùn)行方式2文件式文件式是首先編寫Python 程序文件，然后再運(yùn)行程序的方式。 輸入程序代碼 保存程序 運(yùn)行結(jié)果（三）Python 編寫規(guī)范1標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則標(biāo)識(shí)符可以由數(shù)字、字母、下劃線（_）組成數(shù)字不能作為標(biāo)識(shí)符的首字母標(biāo)識(shí)符中不可以包含空格、%、$等特殊字符標(biāo)識(shí)符不能使用Python 的關(guān)鍵字命名標(biāo)識(shí)符的長度沒有限制Python 中的標(biāo)識(shí)符對字母的大小寫敏感（三）Python 編寫規(guī)范2代碼縮進(jìn)Python 使用代碼的縮進(jìn)來體現(xiàn)代碼之間的邏輯關(guān)系，通常以4 個(gè)空格為基本縮進(jìn)單位。同一個(gè)語句塊或者程序段的縮進(jìn)量應(yīng)相同。2代碼縮進(jìn)注釋是程序代碼中的說明性文字，一般用

12、于對代碼進(jìn)行說明，因此不會(huì)被執(zhí)行。適當(dāng)?shù)淖⑨尶梢栽鰪?qiáng)程序的可讀性。單行注釋：#”號(hào)表示注釋開始多行注釋：3 個(gè)雙引號(hào)()或者3 個(gè)單引號(hào)()進(jìn)行多行注釋（三）Python 編寫規(guī)范4代碼折行處理Python 中代碼是逐行編寫的，并且每行代碼的長度不受限制，但過長的代碼不利于閱讀，因此可以使用反斜杠（）將單行代碼分割成多行。慈母手中線，游子身上衣。臨行密密縫，意恐遲遲歸。誰言寸草心，報(bào)得三春暉。#代碼折行處理print(慈母手中線，游子身上衣。臨行密密縫，意恐遲遲歸。誰言寸草心，報(bào)得三春暉。)運(yùn)行結(jié)果（四）Python 語法1關(guān)鍵字Python 把一些具有特殊用途的單詞作為關(guān)鍵字。這些關(guān)鍵字中有

13、的表示數(shù)據(jù)類型，有的表示程序結(jié)構(gòu)，但都不能用作標(biāo)識(shí)符。Python 中一共有33 個(gè)關(guān)鍵字。Python 的關(guān)鍵字andasassertbreakclasscontinuedefdelelifelseexceptfinallyforfromFalseglobalifimportinislambdanonlocalnotNoneorpassraisereturntryTruewhilewithyield（四）Python 語法2Python 的數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型復(fù)合數(shù)據(jù)類型整數(shù)（int）浮點(diǎn)數(shù)（float）布爾值（bool）字符串（str）列表（list）元組（Tuple）字典（dict）集合

14、（Set）（四）Python 語法3變量變量是指程序在執(zhí)行的過程中其值可以發(fā)生改變的量，在Python 程序中，每個(gè)變量在使用前都必須賦值，賦值后的變量才會(huì)被創(chuàng)建。為變量賦值的語法結(jié)構(gòu)如下：變量名=值在Python 中，變量沒有具體的數(shù)據(jù)類型，但可以根據(jù)保存的值的數(shù)據(jù)類型隨意切換。（四）Python 語法4輸入輸出指令任何程序都有輸入與輸出操作，程序可通過輸入操作接收用戶的數(shù)據(jù)，再通過輸出操作將運(yùn)算后的結(jié)果返回給用戶。輸入指令input輸出指令printinput 指令將用戶由鍵盤輸入的數(shù)據(jù)傳送給指定的變量，其語法結(jié)構(gòu)如下：print 指令是Python 用來輸出指定字符串或數(shù)值的指令，默認(rèn)情

15、況下是指輸出到屏幕。變量 = input(提示字符串)print(項(xiàng)目1,項(xiàng)目2,sep=分隔字符,end=結(jié)束字符)（四）Python 語法5表達(dá)式與運(yùn)算符（1）算術(shù)運(yùn)算符和賦值運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符是程序語言中使用率非常高的運(yùn)算符，常用于四則運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算符說明實(shí)例+加法a+b-減法a-b*乘法a*b*乘冪（次方）a*b/除法a/b/整數(shù)除法a/b%取余數(shù)a%b（四）Python 語法賦值運(yùn)算符可以搭配某個(gè)運(yùn)算符，從而形成“復(fù)合賦值運(yùn)算符”。Python 中的復(fù)合賦值運(yùn)算符如表所示。復(fù)合賦值運(yùn)算符說明運(yùn)算實(shí)例結(jié)果+=加n=n+1n+=13-=減n=n-1n-=11*=乘n=n*2n*=24/=除

16、n=n/2n/=21.0*=次方n=n*3n*=38/=整除n=n/3n/=30%=取余數(shù)n=n%3n%=32（四）Python 語法（2）關(guān)系運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符功能說明用法A=10、B=4大于AB104，結(jié)果為True（1）小于AB10=大于等于A=B10=4，結(jié)果為True（1）=小于等于A=B10、右移、左移6&按位與7、|按位異或、按位或8=、=小于等于、小于、大于、大于等于9=、!=等于、不等于10=、%=、/=、/=、-=、+=、*=、*=賦值運(yùn)算符11not、and、or邏輯運(yùn)算符（四）Python 語法6條件語句（if、if.else、ifelifelse）（1）單i

17、f 語句單if 語句的語法結(jié)構(gòu)如下：if 條件表達(dá)式:縮排代碼塊當(dāng)條件表達(dá)式的值為True 時(shí)，執(zhí)行縮排代碼塊中的語句；當(dāng)條件表達(dá)式的值為False 時(shí)，跳過縮排代碼塊，直接執(zhí)行后面的語句。（2）if.else 語句使用單if 語句，只會(huì)在條件為True 時(shí)執(zhí)行相應(yīng)代碼，而在條件為False 時(shí)不執(zhí)行任何語句。if 條件表達(dá)式：縮排代碼塊1else：縮排代碼塊2當(dāng)條件表達(dá)式的值為True 時(shí)，執(zhí)行縮排代碼塊1 中的代碼；當(dāng)條件表達(dá)式的值為False 時(shí)，執(zhí)行縮排代碼塊2 中的代碼。（四）Python 語法（3）if.elif.else 語句使用if.else 語句只能通過判斷一個(gè)條件的真假來執(zhí)

18、行兩種不同的代碼，但在實(shí)際編程中可能會(huì)遇到更多的情況需要處理，此時(shí)可使用if.elif.else 來添加更多的條件，以區(qū)分更多的情況。if 條件表達(dá)式1：縮排代碼塊1elif 條件表達(dá)式2：縮排代碼塊2else：縮排代碼塊3（四）Python 語法7循環(huán)語句（for 循環(huán)、while 循環(huán)）（1）for 循環(huán)for 循環(huán)是程序設(shè)計(jì)中較常使用的一種循環(huán)語句，其循環(huán)次數(shù)是固定的，常用于程序設(shè)計(jì)上需要執(zhí)行的循環(huán)次數(shù)為固定的情況。Python 的for 循環(huán)主要通過訪問某個(gè)序列項(xiàng)目來實(shí)現(xiàn)。for 元素變量 in 序列項(xiàng)目：循環(huán)體序列項(xiàng)目由多個(gè)數(shù)據(jù)類型相同的數(shù)據(jù)所組成，序列中的數(shù)據(jù)稱為元素或項(xiàng)目。for

19、 循環(huán)語句在執(zhí)行時(shí)，會(huì)依次訪問序列項(xiàng)目中的每一個(gè)元素，每訪問一次，就將該元素的值賦給元素變量并執(zhí)行一遍循環(huán)體中的代碼。（四）Python 語法為了更加方便和靈活地使用for 循環(huán)，可以使用range()函數(shù)搭配for 循環(huán)語句來構(gòu)建循環(huán)。range()函數(shù)的功能是生成一個(gè)整數(shù)序列range（起始值,終止值,間隔值）起始值：必須為整數(shù)，默認(rèn)值為0，可以省略。終止值：必須為整數(shù)，不可省略。間隔值：計(jì)數(shù)器的增減值，必須為整數(shù)，默認(rèn)值為1，不能為0。（四）Python 語法（2）while 循環(huán)while 循環(huán)主要通過一個(gè)條件表達(dá)式來判斷是否需要進(jìn)行循環(huán)，其語法結(jié)構(gòu)如下：while 條件表達(dá)式 :循環(huán)

20、體當(dāng)程序遇到while 循環(huán)時(shí)，會(huì)先判斷條件表達(dá)式的值，如果為True，則執(zhí)行一次循環(huán)體中的代碼，完成后程序會(huì)再次判斷條件表達(dá)式的值，如果仍然為True，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，以此類推，直到條件表達(dá)式的值為False 時(shí)退出循環(huán)。（四）Python 語法8函數(shù)內(nèi)置函數(shù)是Python 提供的函數(shù)，可以直接在程序中調(diào)用這些函數(shù)內(nèi)置函數(shù)自定義函數(shù)是由程序員自行編寫的函數(shù)，首先需定義函數(shù)，然后才能調(diào)用自定義函數(shù)庫函數(shù)有Python 的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)和第三方開發(fā)的模塊庫函數(shù)庫函數(shù)大部分程序設(shè)計(jì)語言以傳值和傳址兩種方式進(jìn)行參數(shù)傳遞函數(shù)參數(shù)的傳遞函數(shù)（四）Python 語法9異常處理程序在運(yùn)行的過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種

21、錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤被稱作異常，此時(shí)程序會(huì)終止運(yùn)行。程序在運(yùn)行時(shí)，如果產(chǎn)生了異常，Python 解釋器會(huì)終止運(yùn)行程序，并顯示異常信息。如進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)，如果除數(shù)為0，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)ZeroDivisionError 異常。（四）Python 語法在Python 中要捕捉異常及對異常進(jìn)行處理，需要使用tryexceptfinally 語句，其語法結(jié)構(gòu)如下：try:可能會(huì)產(chǎn)生異常的代碼except 異常類型1:針對異常類型1 的處理代碼except (異常類型2,異常類型3, .):針對所列出的異常類型的處理代碼except 異常類型 as 名稱:為異常類型定義一個(gè)名稱，通過該名稱可以訪問異常的具體信息except :針對所有異常類型的