第 4 课 计算的本质

上次的课后作业

注：如果你不理解视频里的内容，不要反复观看试图理解，不懂的先去群里问，或者去看答案，重要的是去练习，我们不能从概念到概念，而是应该从实践（解决问题），然后再结合理论知识。

只有实践的经验才会转换为你的编程能力。

1. 程序要满足：输入分数 x (0 < x < 100)，程序输出分数对应的等级：x < 60 不及格，60 < x < 80 及格，80 < x < 90 良好，90 < x < 100 优秀。

   scope = float(input("the scope euquals to "))
   if scope < 60:
      print("不及格")
   elif 60 <= scope < 80:
      print("及格")
   elif 80 <= scope < 90:
      print("良好")
   elif 90 <= scope <= 100:
      print("优秀")

2. 程序要满足：首先输入一个整数 n ，然后程序连续接受输入 n 个数字，最终程序输出 n 个数字的平均值。

   n = int(input("n = "))
   total = 0.0
   for i in range(n):
      total += float(input())
   print("the average value is {0}".format(total / n))

3. 左旋转字符串

   class Solution(object):
      def reverseLeftWords(self, s, n):
          """
          :type s: str
          :type n: int
          :rtype: str
          """
          # s n
          return s[n:] + s[0:n]

4. 一维数组的动态和

   class Solution:
      def runningSum(self, nums):
          """
          :type nums: List[int]
          :rtype: List[int]
          """
          if nums is None:
              return []
          for i in range(1, len(nums)):
              nums[i] = nums[i] + nums[i-1]
          return nums

课程纲要

计算的本质：符号、模型、数黄瓜的故事。

• 现实：左边4根黄瓜，右边2根黄瓜

• 符号：

  • 4 + 2
  • 四 加 二
  • 肆 加 贰
  • 叽里 哼哈 呱啦

• 模型：10 根手指、画“正”字、算盘…… （可操作模型）

• 计算图模型：更加本质的模型。加法器：具体怎么计算我们并不关心。

• 表达式：(2 + 4) * 3

  • 数字是表达式；递归

  • 表达式 + 表达式。两个表达式相加是表达式；

  • 表达式 - 表达式。两个表达式相减是表达式；

  • 表达式 * 表达式。两个表达式相乘是表达式；

  • 表达式 / 表达式。两个表达式相除是表达式；

  （即构成表达式 运算符 表达式 的顺序的式子是表达式）

  • 图示

  • 验证 (2 + 4) * 3 是表达式

  • 变量与赋值

  • 表达式 (2 + 4) * 7 + ((12 - 3) * 6) / 2 过于复杂；

  • 用名字代表中间的过程，例如：爸爸的妹妹的老公，叫做「姑丈」；

  • a = (2 + 4) 原式 = a * 3

• 函数：t -> 2*t

  

  

• 参数和变量

  

• 函数：有名字的运算过程

  a = 2 + 4

  f = t -> t * 2

  f(t) = t * 2

• 函数调用 f(2)

• 分支

  

  t -> if (t < 22) 
     {
       "hotpot"
     }
     else 
     {
       "ice cream"
     }

• 变量的类型，不同的符号有不同的用途

  • 4 + 2 ( 数字 )
  • 四 加 二 、肆 加 贰 、兔子、鸡、abc、21411 (字符串)
  • 是，否 （布尔型）

• 抽象：屏蔽具体的细节和步骤，只考虑输入和输出。例如：出租车司机的案例、圆的面积公式 pi*r^2。

• 注：本篇文章的内容大部分来源于 https://www.yinwang.org/blog-cn/2018/04/13/computer-science

第 3 课 控制流

不会的东西可以在群里提问、或搜索查看标准库文档 和 入门教程。

课程纲要

1. 逻辑运算：三种逻辑运算是什么？

2. 控制流的元素

   • 条件 True or False
     • 得出 bool 型的运算符。例如：== in 以及 bool 型的 and not or。
     • 能转换为 bool 型的类型。例如: float 型的 0.0, int 型的 0, str 型的 ""（空字符串）都为 False
   • 代码块和缩进（使用四个空格）
     1. 缩进增加时，代码块开始。
     2. 代码块可以包含其他代码块。
     3. 缩进减少为零，或减少为外面包围代码块的缩进，代码块就结束了。
   • 程序顺序执行

3. 控制流语句

   • 条件判断

     • if 语句

     • 格式：if condition :

     • 例子：如果明天不下雨，我就去外婆家。（用 print 模拟）

     • else 语句

     • 格式：else :

     • elif 格式： elif condition :

     • 例子：

       • 如果老师说交作业，小明就说放在家里了，否则他就写作业。（用 print 模拟）
       • 小明去买一个西瓜，如果看见西红柿，就买两个。（用 print 模拟）

     • goto 是什么？goto | 科普：程序跳转，顺序运行

   • 循环
     • while 循环
     • 格式：while condition :
     • 例子：男女朋友闹矛盾，女生要等他道歉敲门99下才开门。（用 print 模拟）
     • for 循环
     • for item in items :
     • range() ，len()方法
     • 例子：如何将一个字符串输出，使得每行按顺序打印该字符串中的字符。
     • 循环和条件的组合 break continue

课后作业

编程：

1. 程序要满足：输入分数 x (0 < x < 100)，程序输出分数对应的等级：x < 60 不及格，60 < x < 80 及格，80 < x < 90 良好，90 < x < 100 优秀。
2. 程序要满足：首先输入一个整数 n ，然后程序连续接受输入 n 个数字，最终程序输出 n 个数字的平均值。

附录 程序流程图

if 语句

elif 语句

while 语句

第 2 课 字符串和数据结构

不会的东西可以在群里提问、或搜索查看标准库文档 和 入门教程。( Ctrl + F )

课程纲要和笔记

1. 数据结构
   • 复习变量
     • 变量是内存的名字，赋值过程就是名字的重新绑定。例子：a = 1 a = a + 1
   • 复习数据类型
     • int, float: + - * \ \\ %
     • str: + == replace() split() format() strip() notice:*
     • bool: or and not
     • str(), float(), int()：特定的类型有特定的运算，所以需要进行类型转换。

• 数据结构是什么以及意义是？
  • 上述数据类型是最基本的、不可分割的数据结构。例子：学生信息表：学号、身份证、姓名。
  • 由于内存的性质，我们需要把现实世界的数据用线性的结构表示。数据结构，要考虑其结构和操作。
• list 列表
  • 数据：本质上是表格，线性排列，可以是任何类型，
  • 操作：
  • 增 append() [] * n +
  • 删 pop() pop(i)
  • 改 array[i] = n
  • 查 fruits.index(x)
  • 更多特性
• tuple 不可变列表

2. 字符串和文件读写
   • 字符串切片：如何更加方便提取字符串？字符串
   • 编码和 format() ：如何格式化输出？format 格式化输出

• f = open(file_name, 'w', encoding="utf-8") f.close()
  • 如何存储文件？文件读写
  • 需要 close 因为操作系统的规定。
  • f.read() , f.readline()
  • f.write()

3. 简要复习上一课的内容，解答作业
   1. 编写一个程序：能顺序地输入两个数，回车后，程序将在在屏幕上打印两个数分别加减乘除的结果，程序代码应该包括你的注释。
   2. 编写一个程序：能先输入字符串 s，然后输入一个整数 n，程序将把 n 个字符串拼接打印出来。

课后作业

1. 编程作业，程序满足：自定义一个list里面包含一些整数，自行对其进行增删改查操作，转换成str类型，按照utf-8编码输出为txt文件。

2. 复制下列代码，并利用它在屏幕上打印出Google likes Python。

L = [
    ['Apple', 'Google', 'Microsoft'],
    ['Java', 'Python', 'Ruby', 'PHP'],
    ['likes', 'dislikes', 'own']
]

附录

• 注意：上课的时候突然卡壳了！readline() 在遇到行尾的时候返回空白字符串，转成bool型是False，正确的按行读取并且加载到数组中应该是这样：

  array = []
  with open("test.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    text = f.readline()
    array.append(text)
    while text:
        text = f.readline()
        array.append(text)
  print(array)

• 上课代码

  if __name__ == '__main__':
    print("hello")
    a = 1
    a = a + 1
    a = "test"
  
    print(a.capitalize())
    print(a == b)
    user = input()
    age = input()
    welcome = "hello, {0}, {1}".format(user, age)
    print(welcome)
    b = "hello"
    n = int(input())
    #   integer
    #   int(n) * str(b)   --> str
    print(n * b)
    flag = True
    # not
    # not True = False
    # or
    # (bool) and (bool)
    print(flag and False)
  
    #   原子
    #   学生表 ：学号（str or int)、身份证(str)、姓名(str)。
    #   学生表 ： x1 学号身份证姓名
    #   学生表 : x2 学号身份证姓名
    #   图 1-256
    array = [2, "s", 1.16 ]
    a = [1, 9, 3]
    b = [2, 2,2]
    matrix = [
        a ,
        b ,
        [  2,3,5  ]
    ]
  
    array.append("hello")
    array = ["s"] * 9
  
    new_list = array + matrix
    print(new_list)
    new_list.pop(3)
  
    new_list[0] = "T"
  
    new_list.clear()
    print(new_list)
  
    print(new_list.index("s"))
    # (list) .index( )
  
    t1 = tuple([1, 2, 4, 5, 8])
  
    table = tuple(["monday", "tuesday"])
    print(table[0])
  
    string = "s12255122sw"
    #   []
    print(string[1:-2])
    print(string[-2:])
    #   gbk
    #   utf-8
    #   01010 -->  a
    #   01010 -->  b
    #
    f = open("test.txt", "w", encoding="utf-8")
    # r: read w:write
    f.write(string * 10)
    f.close()
  
    # array = []
    #
    with open("test.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
        text = "2"
        while text:
            text = f.readline()
            array.append(text)
  
    print(array)
  
    a = float(input())
    b = float(input())
    print(a * b, a + b , a / b)
  
    s = input()
    n = int(input())
    print(n * s)

第 1 课 变量和类型，用内存的视角看数据

注意，任何情况下，新手应该从官方的教程和API教程开始：Python 文档，而不是网上良莠不齐的资料。同时，不要成为语言律师 ( language lawyer )。

• 运行 Python 脚本的两种运行方法是什么？
• 什么是内存？
• 什么是变量？
• 什么是类型？
• 变量和字面量有什么关系？
• 当我们 print 的时候，计算机发生了什么？

课程纲要

• 程序如何运行（了解）
  • 抽象
  • 内存
  • 运行 Python 脚本发生了什么（用命令行、用IDE）
• 变量与类型（掌握，请在课后阅读官方教程加深理解）
  • 变量的意义及其命名
  • 变量内存中的表现（以后再深入，先大致了解）
  • 布尔类型及逻辑运算
  • 数字及算术运算
  • 整数
  • 字符串及其操作
  • 拼接、*、strip()、split() 等操作
  • 转义符号
  • 字符串编码
  • 「烫烫烫烫」是什么（utf-8, gbk 等编码问题，深入可以了解 字符编码笔记：ASCII，Unicode 和 UTF-8）
  • str(), float(), int()
  • input(), print(), len()
• 加餐（学有余力的同学可看）
  • 数字编码
  • 整数：补码和原码
  • 小数：浮点数
  • 计算机体系结构
  • 冯诺依曼结构
  • 当我们 print 的时候，计算机发生了什么？
  • 真正的互联网，已经死了

课后作业

1. 编写一个程序：能顺序地输入两个数，回车后，程序将在在屏幕上打印两个数分别加减乘除的结果，程序代码应该包括你的注释。
2. 编写一个程序：能先输入字符串 s，然后输入一个整数 n，程序将把 n 个字符串拼接打印出来。

授课笔记

• 程序如何运行（了解）
  • 计算机最重要的概念——抽象是什么？出租车的例子
  • 内存
  • CPU就像我们的大脑，内存就像我们的草稿本
  • 是一组线性的空间
  • 运行 Python 脚本发生了什么？
  • IDE: pycharm, idle 命令行调用：cmd, bash, ssh
  • 学有余力的同学可以学后面的计算机体系结构
• 变量与类型（掌握，请在课后阅读官方教程加深理解）
  • 变量的意义及其命名
  • 为啥需要变量？因为这是一个变动的世界
  • 如何命名？用英文单词，函数和变量 = 小写 + 下划线， 类名使用驼峰命名法（PyCharm 会提示你）
  • 类型是什么？
  • 变量内存中的表现（以后再深入，先大致了解）
  • 变量和字面量有什么关系？
  • 布尔类型及逻辑运算
  • why: 因为我们需要根据不同情况去运行不同的解决方法，比如登录账号的时候。
  • and, or, not
  • 数字及算术运算
  • why: int 和 float 处理生活的数据
  • 加减乘除，求幂，取模，// 向下取整
  • 字符串及其操作
  • 跨行输入、拼接、*、strip()、split() 等操作
  • 转义符号
  • 字符串编码
  • 「烫烫烫烫」是什么（utf-8, gbk 等编码问题，深入可以了解 字符编码笔记：ASCII，Unicode 和 UTF-8）
  • str(), float(), int()
  • input(), print(), len()

• 加餐（学有余力的同学可看）

  • 数字编码

  • 整数：补码和原码

  • 小数：浮点数

  • 计算机体系结构

  • 冯诺依曼结构：我们需要先大致了解计算机的体系结构：

  • 
  • 

  • 当我们 print 的时候，计算机发生了什么？

  • 真正的互联网，已经死了

第 0 课 Hello, world!

1.前言

“软件定义世界”，不仅因为「移动支付让超市不再找零，使口香糖销量大减」这样的小事，还说明未来程序将不可避免地深入人们的生活，而且会重构现实世界。

以前的生活需要一个门卫守停车场，而现在可以做到只需要监视器和二维码，意味着什么？

1. 停车场不再可能发生门卫让自己的熟人进来，或中饱私囊的事情。程序把流程写死，可以定义社会规则。
2. 停车场不再需要一个人守在门口，只需电力和少数维护成本。程序将替换机械的工作，节省人力成本，提高生产力。
3. 用算法对调度各区域的停车场车位，人们将不会浪费时间在找停车场上。程序可以对资源进行抽象，用数学让效率最大化

用最短路算法实现地图导航、用协同过滤推荐调节商品供需关系…… 从这点来看，只要人们还需要提高生产力，软件就会持续地改变世界。

编程对不是计算机的专业有什么用？

8岁时李笑来向他妈妈要了10元钱，去少年宫学习计算机编程。后来在新东方当老师，编写《TOEFL核心词汇21天突破》一书时，他用自己编写的批处理程序，短时间内完成了海量词汇处理工作。在现在看来，写这样一本按词频收集单词的书，对一个过了四级的学过编程的人其实毫无难处，难的是在一个「少年宫」还流行的年代，还学到了编程，并且在自己的领域内发现了计算机的能力。

计算机是人大脑的延伸，学编程是学会用计算机的视角看世界。更重要的信息的搜集能力，和快速学习的能力，前者是靠的是领域经验，后者更多的是靠天赋和后天的积累。所以本节课重点不教编程，只教搜集。

2. 方法

接下来你需要学习如何使用搜索引擎，不要怀疑，大多数人并不懂搜索。网上已经有很多资料了:

• 15 个提高 Google 搜索效率的小技巧
• 99%的人都不知道的，高级搜索技巧！精度提升 10 倍！
• 学会用google做research——李笑来

上面的技巧，不需要全部都会，知道一点点就可以了，大多数搜索引擎都可以使用。

推荐两个搜索引擎：
http://bing.com/
https://duckduckgo.com/

下面是锻炼你搜索能力的题目，安装两个软件，在上面写出代码，并且正确运行。

网上其实有无数的教程和博客去说这两件事情，那么问题其实是，如何快速找到并了解一个新事物、一个未知的逻辑？

请完成下一节的练习

3. 安装编程环境

根据自己的操作系统，安装下面两个软件。目前不需要知道下面两个软件是什么，先安装好再说。

• 安装 Python 解释器：

  https://www.python.org/downloads/

  点击 Download Python 3.9.1按钮

• 安装 IDE （集成开发环境）

  可以选择 Community 版本（免费）。觉得自己要深入使用的可以选择 Professional 版本（收费），用学生证申请可以免费。

  https://www.jetbrains.com/pycharm/download/

3. Hello, world! 开始你的第一个程序

配置好解释器，下载安装好后在 pycharm 新建一个项目，新建一个 py 文件，内容是：

print("Hello, world!")

复制、粘贴、运行就可以了。

日程

虽然简单，做完后，请把运行成功的全屏截图，发到我的邮箱kevtyle@hotmail.com，过期算一次不交作业哦。

做完后，请把运行成功的全屏截图，发到下列邮箱：

python[\at]benearyou.com （为防止垃圾邮件骚扰，把 [\at] 改成 @ 为真实邮箱）

这次作业改为课后作业，课程简介更新了，请仔细查看。

直播 12月27日 20:00（暂定），直播当天发布下一次课的内容。

课后作业 12月30日 23:59

作业 12月28日 23:59 截止。

隔一天一次直播，即下一次课为12月29日 20:00。