深入理解Python语言
- "超级语言"的诞生计算机技术的演进
- 编程语言的多样初心
- Python语言的特点
计算机技术的演进
计算机技术的演进过程
2008-2016
复杂信息系统时代 (8年)
1981-2008
网络和视窗时代 (27年)
1946-1981
计算机系统结构时代 (35年)
2016-
人工智能时代
计算机技术的演进过程
2017-
人工智能时代
新计算时代
人类的问题
2008-2016
复杂信息系统时代
数据问题
1981-2008 网络和视窗时代
交互问题
1946-1981
计算机系统结构时代
计算能力问题
编程语言的多样初心
编程语言有哪些？
Basic, C, C++, C#, CSS, Fortran, Go, HTML, Java, JavaScript, Lisp, Lua, Matlab, Object C, Pascal, Perl, PHP, PostScript, Python, Ruby, Scala, SQL, Swift, VBA,
VB.NET, Verilog, VHDL, Visual Basic编程语言，也是一个江湖！
不同编程语言的初心和适用对象
| 编程语言 |
学习内容 |
语言本质 |
解决问题 |
适用对象 |
| C |
指针、内存、数据类型 |
理解计算机系统结构 |
性能 |
计算机类专业 |
| Java |
对象、跨平台、运行时 |
理解主客体关系 |
跨平台 |
软件类专业 |
| C++ |
对象、多态、继承 |
理解主客体关系 |
大规模程序 |
计算机类专业 |
| VB |
对象、按钮、文本框 |
理解交互逻辑 |
桌面应用 |
不确定 |
| Python |
编程逻辑、第三方库 |
理解问题求解 |
各类问题 |
所有专业 |
各编程语言所处历史时期和使命不同，Python是计算时代演进的选择！
2018年以后的计算环境…
计算机性能不再是解决一般问题的瓶颈移动互联网广泛普及
大数据、云计算、物联网、信息安全、人工智能等需求爆发
解决日益增长的计算需求，用什么语言？
Python语言的特点
- Python语言是通用语言
- Python语言是脚本语言
- Python语言是开源语言
- Python语言是跨平台语言
- Python语言是多模型语言
Guido van Rossum
Python语言创立者
2002年，Python 2.x
2008年，Python 3.x
Python特点与优势
语法简洁
- C代码量的10%
- 强制可读性
- 较少的底层语法元素
- 多种编程方式
- 支持中文字符
生态高产
- >13万第三方库
- 快速增长的计算生态
- 避免重复造轮子
- 开放共享
- 跨操作系统平台
Python 21行代码
如何看待Python语言？
人生苦短，我学Python
- C/C++：Python归Python，C归C
- Java：针对特定开发和岗位需求
- HTML/CSS/JS：不可替代的前端技术，全栈能力
- 其他语言：R/Go/Matlab等，特定领域
如何看待Python语言？
Python是最高产的程序设计语言及……
-
- 掌握抽象并求解计算问题综合能力的语言
- 了解产业界解决复杂计算问题方法的语言
- 享受利用编程将创新变为实现乐趣的语
如何看待Python语言？
工具决定思维：关注工具变革的力量！
"超级语言"的诞生
编程语言的种类
机器语言
- 一种二进制语言，直接使用二进制代码表达指令
- 计算机硬件(CPU)可以直接执行，与具体CPU型号有关
- 完成 2+3 功能的机器语言
11010010 00111011
编程语言的种类
汇编语言
- 一种将二进制代码直接对应助记符的编程语言
- 汇编语言与CPU型号有关，程序不通用，需要汇编器转换
- 完成 2+3 功能的汇编语言 add 2,3,result
编程语言的种类
高级语言
- 更接近自然语言，同时更容易描述计算问题
- 高级语言代码与具体CPU型号无关，编译后运行
- 完成 2+3 功能的高级语言 result = 2 + 3
编程语言种类的发展
超级语言
高级语言
汇编语言机器语言
-
- 粘性整合已有程序，具备庞大计算生态
-
- 接近自然语言，编译器，与CPU型号无关
-
- 有助记符，汇编器，与CPU型号有关
-
- 代码直接执行，与CPU型号有关
编程语言的种类
超级语言
- 具有庞大计算生态，可以很容易利用已有代码功能
- 编程思维不再是刀耕火种，而是集成开发
- 完成 2+3 功能的超级语言 result = sum(2,3)
Python: 唯一的"超级语言"！
Python前进的步伐不可阻挡
深入理解Python语言
- 计算机系统结构时代到人工智能时代的演进路线
- 五种编程语言的初心和历史使命
实例2: Python蟒蛇绘制
"Python蟒蛇绘制"问题分析
Python蟒蛇绘制
用程序绘制一条蟒蛇
- 貌似很有趣，可以来试试
- 先学会蟒蛇绘制，再绘朵玫瑰花送给TA
Python蟒蛇绘制
设计蟒蛇的基本形状
Python蟒蛇绘制
用程序绘制一条蟒蛇
- 问题1: 计算机绘图是什么原理？
一段程序为何能够产生窗体？为何能在窗体上绘制图形？
- 问题2: Python蟒蛇绘制从哪里开始呢？
如何绘制一条线？如何绘制一个弧形？如何绘制一个蟒蛇？
Python蟒蛇绘制
用程序绘制一条蟒蛇
实例1: 温度转换
Python蟒蛇绘制
#PythonDraw.py"Python蟒蛇绘制"实例编写
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4):
turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
使用IDLE的文件方式编写代码
并保存为
PythonDraw.py 文件
运行效果
IDLE打开文件，按F5运行
#PythonDraw.py
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4):
turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
程序关键
import 保留字引入了一个绘图库名字叫：turtle没错，就是 海龟
#PythonDraw.py"Python蟒蛇绘制"举一反三
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3)
turtle.done()
举一反三
Python语法元素理解
-
- Python蟒蛇绘制共17行代码，但很多行类似
- 清楚理解这17行代码能够掌握Python基本绘图方法
- 参考框架结构、逐行分析、逐词理解
举一反三
程序参数的改变
-
- Python蟒蛇的颜色：黑色、白色、七彩色…
- Python蟒蛇的长度：1节、3节、10节…
- Python蟒蛇的方向：向左走、斜着走…
举一反三
计算问题的扩展
- Python蟒蛇绘制问题是各类图像绘制问题的代表
- 掌握绘制一条线的方法，就可以绘制整个世界
- 圆形绘制、五角星绘制、国旗绘制、机器猫绘制…
模块1: turtle库的使用
- turtle库基本介绍
- RGB色彩体系
turtle库基本介绍
turtle库概述
turtle(海龟)库是turtle绘图体系的Python实现
- turtle绘图体系：1969年诞生，主要用于程序设计入门
- Python语言的标准库之一
- 入门级的图形绘制函数库
标准库
Python计算生态 = 标准库 + 第三方库
- 标准库：随解释器直接安装到操作系统中的功能模块
- 第三方库：需要经过安装才能使用的功能模块
- 库Library、包Package、模块Module，统称模块
turtle的原（wan）理（fa）
turtle(海龟)是一种真实的存在
- 有一只海龟，其实在窗体正中心，在画布上游走
- 走过的轨迹形成了绘制的图形
- 海龟由程序控制，可以变换颜色、改变宽度等
turtle的魅力
turtle的绘图窗体
turtle的一个画布空间最小单位是像素
(0, 0)
turtle的绘图窗体
(startx, starty)
屏幕坐标系
turtle的绘图窗体
turtle.setup(width, height, startx,
-
- setup()设置窗体大小及位置
- 4个参数中后两个可选
- setup()不是必须的
turtle的绘图窗体
turtle空间坐标体系
绝对坐标
(-100, 100)
(-100, -100)
y
(0, 0)
(100, 100)
x
(100, -100)
turtle空间坐标体系
turtle.goto(x, y)
(-100, 100)
y
(100, 100)
(-100, -100)
(0, 0)
x
(100, -100)
turtle空间坐标体系
import turtle
turtle.goto( 100, 100)
turtle.goto( 100,-100) turtle.goto(-100,-100) turtle.goto(-100, 100) turtle.goto(0,0)
(-100, 100)
(-100, -100)
(0, 0)
(100, 100)
(100, -100)
turtle空间坐标体系
左侧方向
海龟坐标
后退方向
前进方向
右侧方向
turtle空间坐标体系
turtle.circle(r,angle)
turtle.bk(d) turtle.fd(d)
turtle角度坐标体系
绝对角度
180 / -180 度
90 / -270 度
y
0 / 360 度
x
270 / -90 度
turtle角度坐标体系
turtle.seth(angle)
180 / -180 度
90 / -270 度
y
270 / -90 度
0 / 360 度
x
- seth()改变海龟行进方向
- angle为绝对度数
- seth()只改变方向但不行进
turtle角度坐标体系
turtle.left(angle)Turtle角度坐标体系
海龟角度
turtle.right(angle)
Turtle角度坐标体系
import turtle turtle.left(45) turtle.fd(150) turtle.right(135) turtle.fd(300) turtle.left(135) turtle.fd(150)
300
RGB色彩体系
RGB色彩模式
由三种颜色构成的万物色
- RGB指红蓝绿三个通道的颜色组合
- 覆盖视力所能感知的所有颜色
- RGB每色取值范围0-255整数或0-1小数
常用RGB色彩
| 英文名称 |
RGB整数值 |
RGB小数值 |
中文名称 |
| white |
255, 255, 255 |
1, 1, 1 |
白色 |
| yellow |
255, 255, 0 |
1, 1, 0 |
黄色 |
| magenta |
255, 0, 255 |
1, 0, 1 |
洋红 |
| cyan |
0, 255, 255 |
0, 1, 1 |
青色 |
| blue |
0, 0, 255 |
0, 0, 1 |
蓝色 |
| black |
0, 0, 0 |
0, 0, 0 |
黑色 |
常用RGB色彩
| 英文名称 |
RGB整数值 |
RGB小数值 |
中文名称 |
| seashell |
255, 245, 238 |
1, 0.96, 0.93 |
海贝色 |
| gold |
255, 215, 0 |
1, 0.84, 0 |
金色 |
| pink |
255, 192, 203 |
1, 0.75, 0.80 |
粉红色 |
| brown |
165, 42, 42 |
0.65, 0.16, 0.16 |
棕色 |
| purple |
160, 32, 240 |
0.63, 0.13, 0.94 |
紫色 |
| tomato |
255, 99, 71 |
1, 0.39, 0.28 |
番茄色 |
turtle的RGB色彩模式
默认采用小数值 可切换为整数值
turtle.colormode(mode)
- 1.0：RGB小数值模式
- 255：RGB整数值模式
turtle程序语法元素分析
- 库引用与import
- turtle画笔控制函数
- turtle运动控制函数
- turtle方向控制函数
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80)
turtle.circle(40, 80/2)
turtle.fd(40) <a>.<b>()的编码风格
turtle.circle(16, 180)
turtle.fd(40 * 2/3)
turtle.done()
库引用
扩充Python程序功能的方式
- 使用import保留字完成，采用<a>.<b>()编码风格 import <库名>
<库名>.<函数名>(<函数参数>)
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40)
引入turtle库
使用turtle库函数
完成功能
turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
可是可是, 好多turtle，很繁琐嘛…
import更多用法
使用from和import保留字共同完成
from <库名> import <函数名> from <库名> import *
<函数名>(<函数参数>)
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40)
from turtle import * setup(650, 350, 200, 200)
penup() fd(-250)
pendown() pensize(25) pencolor("purple") seth(-40)
for i in range(4): circle(40, 80)
circle(-40, 80) circle(40, 80/2) fd(40)
turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
circle(16, 180)
fd(40 * 2/3) done()
import更多用法
两种方法比较
import <库名>
<库名>.<函数名>(<函数参数>)
from <库名> import <函数名>
from <库名> import *
<函数名>(<函数参数>)
第一种方法不会出现函数重名问题，第二种方法则会出现
import更多用法
使用import和as保留字共同完成
import <库名> as <库别名>
<库别名>.<函数名>(<函数参数>)
给调用的外部库关联一个更短、更适合自己的名字
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180)
import turtle as t t.setup(650, 350, 200, 200)
t.penup()
t.fd(-250) t.pendown() t.pensize(25) t.pencolor("purple") t.seth(-40)
for i in range(4): t.circle(40, 80)
t.circle(-40, 80) t.circle(40, 80/2) t.fd(40) t.circle(16, 180)
turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
t.fd(40 * 2/3) t.done()
这个方法好！
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
画笔控制函数penup(), pendown() pensize(), pencolor()
画笔操作后一直有效，一般成对出现
- turtle.penup() 别名 turtle.pu()抬起画笔，海龟在飞行
- turtle.pendown() 别名 turtle.pd()落下画笔，海龟在爬行
画笔控制函数
画笔设置后一直有效，直至下次重新设置
- turtle.pensize(width) 别名 turtle.width(width)画笔宽度，海龟的腰围
- turtle.pencolor(color) color为颜色字符串或r,g,b值画笔颜色，海龟在涂装
画笔控制函数
pencolor(color)的color参与可以有三种形式
- 颜色字符串 ：turtle.pencolor("purple")
- RGB的小数值：turtle.pencolor(0.63, 0.13, 0.94)
- RGB的元组值：turtle.pencolor((0.63,0.13,0.94))
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
penup() pendown() pensize(width)
pencolor(colorstring) pencolor(r,g,b) pencolor((r,g,b))
import trtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
fd() circle()
运动控制函数
控制海龟行进：走直线 & 走曲线
- turtle.forward(d) 别名 turtle.fd(d)
向前行进，海龟走直线
- d: 行进距离，可以为负数
运动控制函数
控制海龟行进：走直线 & 走曲线
- turtle.circle(r, extent=None)
根据半径r绘制extent角度的弧形
- r: 默认圆心在海龟左侧r距离的位置
- extent: 绘制角度，默认是360度整圆
运动控制函数
turtle.circle(100) turtle.circle(-100,90)
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()import turtle
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
fd(d) circle(r,extent=None)
运动控制函数
画笔设置后一直有效，直至下次重新设置
- turtle.forward(d) 别名 turtle.fd(d)
向前行进，海龟走直线
- d: 行进距离，可以为负数
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done(
seth()
方向控制函数
控制海龟面对方向: 绝对角度 & 海龟角度
- turtle.setheading(angle) 别名 turtle.seth(angle)
改变行进方向，海龟走角度
- angle: 行进方向的绝对角度
方向控制函数
turtle.seth(45) turtle.seth(-135)
控制海龟面对方向: 绝对角度 & 海龟角度方向控制函数
- turtle.left(angle) 海龟向左转
- turtle.right(angle) 海龟向右转
- angle: 在海龟当前行进方向上旋转的角度
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
seth(angle)
循环语句与range()函数
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
for 和 in 保留字 range()
循环语句
按照一定次数循环执行一组语句
for <变量> in range(<次数>):
<被循环执行的语句>
- <变量>表示每次循环的计数，0到<次数>-1
循环语句
- 产生循环计数序列range()函数range(N)
产生 0 到 N-1的整数序列，共N个
- range(M,N)
产生 M 到 N-1的整数序列，共N-M个
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
for i in range(N) range(M, N)
"Python蟒蛇绘制"代码分析
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200) turtle.penup()
turtle.fd(-250) turtle.pendown() turtle.pensize(25) turtle.pencolor("purple") turtle.seth(-40)
for i in range(4): turtle.circle(40, 80)
turtle.circle(-40, 80) turtle.circle(40, 80/2) turtle.fd(40) turtle.circle(16, 180) turtle.fd(40 * 2/3) turtle.done()
turtle程序语法元素分析
-
- 库引用: import、from…import、import…as…
- penup()、pendown()、pensize()、pencolor()
- fd()、circle()、seth()