Python电子教案2-1 Python程序实例解析

第2章Python程序实例解析温度转换程序实例温度刻画存在不同体系，摄氏度以1标准大气压下水的结冰点为0度，沸点为100度，将温度进行等分刻画。华氏度以1标准大气压下水的结冰点为32度，沸点为212度，将温度进行等分刻画。问题：如何利用Python程序进行摄氏度和华氏度之间的转换温度体系步骤1：分析问题。这里给出三个角度。第一，利用程序进行温度转换，由用户输入温度值，程序给出输出结果。这是最直观的理解。（我们将以第一种理解角度为例编写并讲解余下程序步骤。）温度转换实例第二，可以通过程序自动监听温度信息发布渠道（如收音机、电视机等）给出的温度播报源数据，通过语音识别、图像识别等方法自动获得温度值，再由程序完成转换输出给用户。这种角度相比第一种不需要用户给出输入。第三，随着互联网的高度普及和接入的便捷，程序也可以定期从温度信息发布网站获得温度值，再将温度信息转换成旅行者熟悉的方式。温度转换实例•步骤2：划分边界：在确定问题计算部分的基础上进一步划分问题边界，即明确问题的输入数据、输出数据和对数据处理的要求。由于程序可能接收华氏温度和摄氏温度，并转换为另一种，该功能的IPO描述如下：•输入：华氏或者摄氏温度值、温度标识•处理：温度转化算法•输出：华氏或者摄氏温度值、温度标识温度转换实例•步骤3：设计算法，F表示华氏度，82F表示华氏82度C表示摄氏度，28C表示摄氏28度根据华氏和摄氏温度定义，转换公式如下：C=(F–32)/1.8F=C*1.8+32温度转换实例•步骤4：编写程序温度转换实例•步骤5：调试、运行程序在系统命令行上运行如下命令执行程序：C:\pythonTempConvert.py或者：使用IDLE打开上述文件，按F5运行（推荐）输入数值，观察输出温度转换实例•步骤6：升级维护与人一样，任何程序都有生命周期。促使程序生命结束的事件有很多，例如：平台更换、使用方式变化、算法改进等。对于上述例子，只要中国、美国使用不同的温度标准，温度转换的问题将一直存在。随着问题使用场景、输入和输出要求等因素的变化，程序将需要不断地维护和升级温度转换实例Python语法元素分析•Python语言采用严格的“缩进”来表明程序的格式框架。缩进指每一行代码开始前的空白区域，用来表示代码之间的包含和层次关系。1个缩进=4个空格•缩进是Python语言中表明程序框架的唯一手段程序的格式框架单层缩进多层缩进程序的格式框架注释：程序员在代码中加入的说明信息，不被计算机执行注释的两种方法：单行注释以#开头#Herearethecomments多行注释以’’’开头和结尾’’’ThisisamultilinecommentusedinPython’’’注释•注释主要有三个用途。第一，标明作者和版权信息。在每个源代码文件开始若干行增加注释，标记编写代码的作者、日期、用途、版权声明等信息•第二，解释代码原理或用途。在程序关键代码附近增加注释，解释关键代码作用，增加程序的可读性。•第三，辅助程序调试。在调试程序时候，可以通过单行或多行注释临时“去掉”一行或连续多行与当前调试无关的代码，辅助程序员找到程序发生问题的可能位置。注释•常量：程序中值不发生改变的元素•变量：程序中值发生改变或者可以发生改变的元素•Python语言允许采用大写字母、小写字母、数字、下划线(_)和汉字等字符及其组合给变量命名，但名字的首字符不能是数字，中间不能出现空格，长度没有限制•注意：标识符对大小写敏感，python和Python是两个不同的名字命名与保留字Python3.x保留字列表(33个)命名与保留字andelifimportraiseaselseinreturnassertexceptistrybreakfinallylambdawhileclassfornonlocalwithcontinuefromnotyielddefglobalorTruedelifpassFalseNone•存储和处理文本信息在计算机应用中十分常见。“文本”在程序中用字符串（string）类型来表示。Python语言中，字符串是用两个双引号或者单引号''括起来的一个或多个字符。实例代码1.1中第2、3、5、6、8、10行代码都包含带有双引号的字符串。字符串•字符串包括两种序号体系：正向递增序号和反向递减序号。•如果字符串长度为L：正向递增需要以最左侧字符序号为0，向右依次递增，最右侧字符序号为L-1；反向递减序号以最右侧字符序号为-1，向左依次递减，最左侧字符序号为-L。字符串•Python语言中，=表示“赋值”，即将等号右侧的值计算后将结果值赋给左侧变量，包含等号（=）的语句称为“赋值语句”Python字符串的两种序号体系•同步赋值语句：同时给多个变量赋值变量1,…,变量N=表达式1,…,表达式N赋值语句例：将变量x和y交换•采用单个赋值，需要3行语句：即通过一个临时变量t缓存x的原始值，然后将y值赋给x，再将x的原始值通过t赋值给y。t=xx=yy=t赋值语句•采用同步赋值语句，仅需要一行代码：x,y=y,x赋值语句•获得用户输入之前，input()函数可以包含一些提示性文字变量=input(提示性文字)Imput()函数•分支语句是控制程序运行的一类重要语句，它的作用是根据判断条件选择程序执行路径，使用方式如下：if条件1:语句块1elif条件2:语句块2...else:语句块N分支语句•if、elif、else都是保留字，else后面不增加条件，表示不满足其他if语句的所有其余情况。•实例代码1.1中第3、6、9行采用了“if-elif-else”类型的分支语句，如下：分支语句•其中，第3行if语句包含第一个条件表达式：TempStr[-1]in['F','f']•该表达式由保留字in组成，表示判断字符串TempStr的最后一个字符（TempStr[-1]）是否在一个由'F'或者'f'组成的集合中，即TempStr[-1]是否等于'F'或者'f'。如果相等，则返回True，否则返回False。分支语句•对于if语句来说，当in表达式返回True时，执行第4、5行语句内容，如果返回False，则执行第6行的elif语句，判断下一个条件。第3行语句判断用户输入的温度值是否是华氏度。•同理，第6行elif语句判断字符串TempStr的最后一个字符（TempStr[-1]）是否在一个由'C'或者'c'组成的“集合”中，如果条件成立，则继续执行第7、8行语句，否则执行第9行语句。第6行语句判断用户输入的温度值是否是摄氏度。分支语句•第9行else语句没有判断条件，表示当所有if、elif条件都不满足时所执行的语句。表示用户输入的内容不符合预定义的摄氏温度值和华氏温度值格式，对于该程序来说，用户输入出现了错误。分支语句用户输入两个数字，计算它们的平均数，并输出平均数Eval（）函数•简单说，eval(字符串)的作用是将输入的字符串内容变成Python语句，并执行这个语句。实例代码1.1使用eval()函数将用户的部分输入（TempStr[0:-1]）由字符串转换成数字，假设用户输入102C，经过eval()函数处理，将变成Python内部可进行数学运算的数值102。Eval（）函数•使用eval()函数处理字符串需要注意合理使用，例如，如果直接输入字符串hello，eval()函数将去掉两个引号，解释其为一个变量，由于之前没有定义过hello变量，解释器报错。当输入字符串'hello'时，eval()函数去掉外部双引号后，内部还有一个引号，则'hello'被解释为字符串。eval()函数还有很多作用，请读者在实践中逐步挖掘。Eval（）函数Eval（）函数•如果希望用户输入一个数字，可以是小数或负数，并用程序对这个数字进行计算，可以采用eval(input(输入提示字符串))的组合，例如：Eval（）函数•实例代码1.1中第5、8、10行是print(待输出字符串)输出函数，用来输出字符信息，也能够以字符形式输出变量。•当输出纯字符信息时，可以直接将待输出内容传递给print()函数，如第10行。•当输出变量值时，需要采用格式化输出方式，通过format()方法将待输出变量整理成期望输出的格式，如第5和8行。print()函数•具体来说，print()函数用槽格式和format()方法将变量和字符串结合到一起输出。例如第5行，输出的模板字符串是转换后的温度是{:.2f}C，其中大括号{}表示一个槽位置，这个括号中的内容由字符串后面紧跟的format()方法中的参数C填充。大括号{:.2f}中内容表示变量C输出的格式，具体表示输出数值取两位小数值print()函数•用两个小例子感受一下这段程序的魅力吧print()函数•循环语句：控制程序运行，根据判断条件或计数条件确定一段程序的运行次数遍历循环，基本过程如下foriinrange(计数值):表达式1例如，使某一段程序连续运行10次foriinrange(10):源代码循环语句•实例代码1.1和实例代码1.2都是由一个序列表达式组成，程序按照顺序方式从头执行到尾。实际编程中，一般将特定功能代码编写在一个函数里，便于阅读和复用，也使程序模块化更好。•函数可以理解为对一组表达特定功能表达式的封装，它与数学函数类似，能够接收变量并输出结果。input()、print()、eval()都是Python解释器内置的函数。函数•经过函数改造后的温度转换程序实例代码1.3如下所示。函数•实例代码第2行的def保留字定义了一个函数，从第2行到第10行，该函数名字为tempConvert()，它使用一个参数ValueStr。•tempConvert()函数所属代码是第2行后与之有缩进关系的代码，即第3到10行。在这些代码中，ValueStr变量作为输入函数的字符串使用。由def保留字定义的函数在程序中不直接执行，需要使用函数名称调用才能执行。函数•第11行由于没有缩进，它与第2行是平行关系，程序第1行到第10行不直接执行，从第11行开始执行，接收用户输入并存到变量TempStr中。第12行调用tempConvert()函数，并将TempStr当作参数传递给这个函数的ValueStr内部变量。接下来，程序根据tempConvert()函数定义执行函数内容，完成温度转换功能。•简单说，程序代码1.3通过def语句定义了tempConvert()函数，并将原有功能封装在这个函数中，通过最后一行语句调用tempConvert()函数执行这些功能。函数