程序设计思想与方法.ppt

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1、程序设计思想与方法,董笑菊电子信息与电气工程学院计算机科学与工程系,教师信息,办公地点：电院楼群3号楼327室电话：34205060转602E-mail网址http:/,助教,？作业请确定通过Python验证后发给助教每个星期日晚上12点之前,课程信息,教材John M.ZellePython Programming:An Introduction to Computer Science参考资料Jeffrey Elkner,Allen B.Downey,and Chris MeyersHow to Think Like a Computer Scientist:Learning with Py

2、thon.http:/,课程信息,下载python 软件的地址cs190c:textsoft09 python 2.5/2.6 版,成绩组成,考试作业、大作业平时上机(共5次)周次：3,6,9,12,15时间：下午12:55到15:30(三学时)地点：计算中心?房间出勤,7,7,7,关于课程,课程名称是“程序设计思想与方法”,教学内容对应于近年来国际上提出的 新课程“计算思维”计算思维应成为所有人的基本能力与阅读,书写,算术能力一样!,8,8,8,计算思维computational thinking,计算思维是计算机科学家利用计算机解决问题时的思想和方法计算机科学是关于“计算”的学问计算思维建

3、立在由人或机器执行的计算过程的能力和限制之上了解计算机的能力，并充分利用计算机只能按照给定的指令一步步做，无跳跃按照计算机的特点去思考,计算思维的特点,是概念化思考,而非编程是基本能力,而非机械的生搬硬套是人的思考方式,而非计算机的是数学思维和工程思维的互补及组合是思想,而非人造物人人皆有,处处皆是,9,计算思维的例子,问题抽象,表示,建模问题难度与机器的能力问题解决的效率,近似解,失误率变难为易:分解,约简,嵌入,转换,模拟递归地思考并行处理类型检查程序美学,系统设计的简洁与优雅,10,计算思维的例子(续),模块化预取和缓存图像缓存对最坏情况的预防,保护,恢复数据丢失同步启发式推理规划,学习

4、,调度时空等不可兼得要素的权衡,11,日常生活中的计算思维,小学算术:长除法,最大公约数查字典:线性,二分排队:先来先处理整理扑克牌:插入排序书包:预取与缓存邮递员投递路线:尽可能只经过一次烧菜:并行处理生产:流水线,12,计算思维对其他学科的影响,统计学中的机器学习计算生物学,生物信息学计算博弈论计算化学,纳米计算计算物理学,量子计算计算数学,计算几何,计算机证明定理工程中的计算机模拟医学影像分析电子商务,计算广告学电影特效,计算机作曲,NBA统计分析,13,对本课程的定位,学习计算机科学解决问题的思想方法,应用于其他专业领域不是程序设计语言课程!本课程需要编程,以加深对计算思维的理解坏消息

5、:学习编程语言需要掌握非常繁琐的细节好消息:Python语言非常简单,易学易用也不是算法和数据结构课程!当然会学习这方面的一些基本技术,14,计算机与程序,问题的提出,当今时代,计算机几乎无处不在:企业管理产品设计气象预报电影制作工业控制游戏,写文章,上网,问题:计算机究竟是什么?怎么能做这么多不同的事情?,16,17,17,17,通用计算机,计算机是具有如下特征的机器:能够存储和处理信息输入处理输出信息处理由程序控制计算机程序是一个详细的逐步执行的指令序列,告诉计算机该做什么程序可改变:不同的程序完成不同的处理任务人们造了各种各样的计算机,但:所有计算机具有相同的能力!,软件统治硬件,程序决

6、定了计算机做什么没有程序,计算机只是一堆废铁程序设计:编写软件的过程程序设计极具挑战性既要具备大视野又要关注细枝末节为何学程序设计?做计算机的主人乐趣培养问题求解能力,18,什么是计算机科学?,并非研究计算机!正如天文学不是研究望远镜的.EWDCS要回答的基本问题:什么是可计算的?对此问题的回答有三种方式:实际设计一个解决问题的算法理论分析问题的可解性无解的,不是能行可解的通过实验来研究问题,19,硬件基本知识,20,主存,CPU,输入设备,输出设备,次级存储器,硬件基本知识(续),中央处理器(CPU)执行运算只提供简单的运算,如加法,比较等高速：每秒百万条指令存储器存储程序和数据CPU只能直

7、接访问主存(RAM)主存快但易失,次级存储器慢但持久输入/输出设备人与计算机交互,21,硬件基本知识(续),提取执行周期(fetch execute cycle)提取：从存储器取指令解码：指令表示什么执行：做相应的动作,22,程序设计语言,问:用什么语言告诉计算机做什么?答:用精确无歧义的程序设计语言精确的语法和语义,23,程序设计语言,有不同层次的程序设计语言计算机自己的母语:机器语言例如是Intel8086能理解的一条指令.把机器语言用助忆符表示:汇编语言上例即:ADD AL,1.需要汇编器处理后机器才懂.适合人用的语言:高级语言如:x=y+1.需要编译器或解释器翻译后机器才懂.,24,高

8、级语言,25,2013年1月编程语言排行榜榜单(No.8 Python),高级语言,高级语言的翻译编译源代码编译成目标代码,再执行一次编译,多次执行.解释源代码直接被解释执行每次执行都要重新解释.,26,高级语言,高级语言的翻译编译源代码编译成目标代码,再执行一次编译,多次执行.,27,高级语言,高级语言的翻译编译解释源代码直接被解释执行，每次执行都要重新解释,28,Python,Python采用编译/解释混合方式先编译成字节码,再解释执行安装Python 2.x与新的Python 3.x有不兼容的地方启动Python,29,初识Python,语句串,数,表达式执行单条语句vs 语句块(函数)函数定义,调用,参量,左缩进模块(脚本)文件注释变量与赋值程序模拟物理现象:chaos程序,30,31,31,End,