程序设计基本方法
计算机与程序设计
计算机的概念
功能性
对数据的操作，表现为数据计算、输入输出处理和结果存储等
可编程性
根据一系列指令自动地、可预测地完成操作者的意图
计算机的发展
计算机的发展参照摩尔定律，表现为指数方式
- 计算机硬件所依赖的集成电路规模参照摩尔定律发展
- 计算机运行速度因此也接近几何级数快速增长
- 计算机所能高效支撑的各类运算功能不断丰富发展
- 当今世界，唯一长达50年有效且按照指数发展的技术领域
- 计算机深刻改变人类社会，甚至有可能改变人类本身
- 可预见的未来30年，摩尔定律还将持续有效
摩尔定律(Moore’s Law)
计算机发展历史上最重要的预测法则
- Inter公司创始人之一戈登·摩尔在1965年提出
- 单位面积集成电路上可容纳晶体管的数量约每两年翻一番
- CPU/GPU、内存、硬盘、电子产品价格等都遵循摩尔定律
程序设计
程序设计是计算机可编程性的体现
- 程序设计，亦称编程，深度应用计算机的主要手段
- 程序设计已经成为当今社会需求量最大的职业技能之一
- 很多岗位都将被计算机程序接管，程序设计是生存技能
程序设计语言
-
程序设计语言是一种用于交互（交流）的人造语言
- 程序设计语言，亦称编程语言，程序设计的具体实现方式
- 编程语言相比自然语言更简单、更严谨、更精确
- 编程语言主要用于人类和计算机之间的交互
-
编程语言种类很多，但生命力强劲的却不多
- 编程语言有超过600种，但绝大部分都不再被使用
- C语言诞生于1972年，他是第一个被广泛使用的编程语言
- Python语言诞生于1990年，他是现今最流行最好用的编程语言
编译和解释
编程语言的执行方式
程序语言的执行方式有两种，分别为：源代码和目标代码
源代码
采用某种编程语言编写的计算机程序，人类可读。
例如：result = 2 + 3
目标代码
计算机可直接执行，人类不可读（专家除外）
例如：11010010 00111011
编译
将源代码一次性转换成目标代码的过程
执行编译过程的程序就叫做编译器
解释
将源代码逐条转换成目标代码同时运行的过程
执行解释过程的程序叫做解释器
编译和解释的区别
- 编译：一次性翻译，之后不再需要源代码（类似英文翻译）
- 解释：每次程序运行时随翻译随执行（类似实时的同声传译）
静态语言和脚本语言
根据执行方式不同，编程语言分为两类，分别为：静态语言和脚本语言
静态语言
使用编译执行的编程语言
C/C++ 语言、Java 语言
编译器一次性生成目标代码，优化更充分
程序运行速度更快
脚本语言
使用解释执行的编程语言
Python 语言、JavaScript 语言、PHP 语言
执行程序是需要源代码，维护更灵活
源代码在维护灵活、跨多个操作系统平台
程序的基本编写方法
IPO
- I
Input 输入，程序的输入 - P
Process 处理，程序的主要逻辑 - O
Output 输出，程序的输出
理解IPO
输入
- 程序的输入
文件输入、网络输入、控制台输入、交互界面输入、内部参数输入等
输入是一个程序的开始
输出
- 程序的输出
控制台输出、图形输出、文件输出、网络输出、操作系统内部变量输出等
输出是程序展示运算结果的方式
处理
- 处理是程序对输入数据进行计算产生输出结果的过程
- 处理方法统称为算法，他是程序最重要的部分
- 算法是一个程序的灵魂
问题的计算部分
一个待解决问题中，可以用程序辅助完成的部分
- 计算机智能解决计算问题，即问题的计算部分
- 一个问题可能有多种角度理解，产生不同的计算部分
- 问题的计算部分一般都有输入、处理和输出过程
编程解决问题的步骤
- 分析问题：分析问题的计算部分，想清楚
- 划分边界：划分问题的功能边界，规划IPO
- 设计算法：设计问题的求解算法，关注算法
- 编写程序：编写问题的计算程序，编程序
- 调试程序：调试程序使正确运行，运行调试
- 升级维护：适应问题的升级维护，更新完善
求解计算问题的精简步骤
- 确定IPO：明确计算部分及功能边界
- 编写程序：将计算求解的设计变成现实
- 调试程序：确保程序按照正常逻辑能够运行
计算机编程
编程能够训练思维
- 变成体现了一种抽象的交互关系、自动化执行的思维模式
- 计算思维：区别于逻辑思维（以数学为代表）和实证思维（以物理学为代表）的第三种思维模式
- 能够促进人类思考，增进观察力和深化对交互关系的理解
编程能够增进认识
- 变成不单纯是求解计算问题
- 不仅要思考解决方法，还要思考用户体验，执行效率等
- 能够帮助程序员加深用户行为以及社会和文化认识
编程能够带来乐趣
- 编程能够提供展示自身思想和能力的舞台
- 让增加新的颜色、让自己变得更酷、提升心理满足
- 在信息空间里思考创新、将创新变为现实
编程能够提高效率
- 能够更好地利用计算机解决问题
- 显著提高工作、生活和学习效率
编程带来就业机会
- 程序员是信息时代最重要的工作岗位之一
- 国内外对程序员岗位的缺口都在百万以上规模
- 计算机以精神同意与各个行业，就业前景非常广阔
写在最后
Q：编程很难学吗？ A：掌握方法就很容易！- 首先，掌握编程语言的语法，熟悉基本概念和逻辑
- 其次，结合计算问题思考程序结构，会使用编程套路
- 最后，参照案例多练习多时间，学会举一反三