Python语言程序设计基础 课件汇总 张世文 第1--5章 编程语言与Python概述--- 字典与集合.pptx

第1章编程语言与Python概述;

1.1计?算?机?基?础;;

1.运算器

运算器也称算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit，ALU)。算术运算指的是加、减、乘、除等数学运算，逻辑运算包括与(and)、或(or)、非(not)等逻辑操作。表1-1给出了逻辑与和逻辑或的运算结果。;;

2.控制器

控制器是整个计算机中结构最复杂的部件，用于指挥、协调计算机各部件工作。每种计算机都有一个最基本的指令集合，机器只能识别这个集合中的指令。控制器是计算机中唯一能够识别这些二进制指令的部件。;

3.存储器(内存)

程序和数据以二进制位(比特，bit)的形式存储在存储器中。程序是一个指令的序列，而指令是有着固定格式的比特串，其按顺序存放，因此每一条指令都有一个序列号，比如从0到n，存放在存储器的特定位置。程序执行时，CPU每次从存储器中取出一条指令执行。此外，在程序执行过程中，需要存储一些中间结果和最终结果数据，在计算机语言中这些数据称为变量，存储在存储器中。;

4.输入设备和输出设备

输入设备方便用户向计算机发送信息。键盘、鼠标等都属于输入设备。比如，用户通过键盘将信息发送给计算机。输出设备负责将运算结果发送到指定部件。屏幕就是典型的输出设备。输入设备和输出设备统称为外围设备。;

1.1.2计算机软件

计算机上运行的软件可以分为系统软件和应用软件两大类。为生产、生活、娱乐、科研等用途而开发的软件称为应用软件，如财务管理软件、电信服务软件、工业控制软件等。为了方便操作计算机，或者为开发应用软件提供辅助目的而设计出的基础软件称为系统软件。典型的系统软件包括操作系统、编译系统、数据库系统以及开发平台(如EDA工具等集成环境)等。

操作系统是一种使用最为广泛的系统软件，它为用户提供了一个良好的基础操作平台，其他软件都必须在操作系统的管理下运行。;

1.1.3计算机内的数据表示

1.数据类型

在数据存储和表示方面，计算机和人类存在较大的不同。一方面，计算机只能识别二进制的数字，而用户对于二进制表示却很不习惯；另一方面，计算机的存储器容量虽然很大，但却是有限的，并且每一个数据必须使用一个大小确定的存储单元来加以存放，比如1字节或者4字节等。;

2.字符和汉字的表示

多台计算机之间、计算机和用户之间都需要使用统一的编码来表示符号，这些符号包括英文字母、阿拉伯数字、标点符号和其他一些特殊字符。美国信息交换标准代码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange，ASCII)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于编码现代英语和其他西欧语言。它是最通用的信息交换标准，等同于国际标准ISO/IEC646。

表1-2给出了部分字符的ASCII码。;;

3.数值的表示

所有的数值数据在机器内部都是由0和1组成的比特串来表示的。数值有正数、负数、整数、小数等，因此，在使用时我们需要做出约定来正确地表示数值。根据小数点的位置不同，可以把数值分为定点数和浮点数两大类。定点数又可以分为定点整数和定点小数。如果约定小数点在整个比特串的最右边，则是定点整数；如果约定小数点在整个比特串的最左边，则是定点小数。;;

1.1.4计算机的工作方式

计算机工作主要依赖于中央处理器和存储器，中央处理器内部包括控制器、运算器和一些寄存器。控制器负责整个程序的自动执行，运算器用于算术运算，寄存器用于临时存储一些数据，包括初始值和中间运算结果。存储器用于存储程序和数据，这些数据可以是待处理的数据初始值、中间结果和最终结果。

下面以函数y?=?ax?+?b的计算过程为例详细说明计算机的工作过程。表1-3给出了计算y?=?ax?+?b时存储器的存储情况。;;

1.2程序设计语言;

1.2.1程序设计语言概述

语言可以看成是应用语法规则对词汇进行组合而成的序列。用自然语言写文章的过程和用程序设计语言编写程序的过程相似。写文章时首先是遣词造句，然后将句子汇聚成段落，若干个段落构成一篇完整的文章；而程序员是利用程序设计语言中的基本词汇构成语句，多条语句组织成函数或过程，若干个函数或过程构成计算机程序。图1-2展示了自然语言和程序设计语言的结构层次对应关系。;;

如图1-3所示，在人与硬件机器之间，人们设计了一种编译器软件。;

计算机不能直接执行高级语言编写的程序，需要将高级语言程序翻译成目标程序才能执行。这种“翻译”通常有两种方式：编译方式和解释方式。编译方式是将程序中的所有代码作为一个整体来对待，编译通过后才能执行。解释方式则是对程序语言逐条解释并执行，当遇到错误时，则会停止工作，待错误修正后再继