绪论在线视频

欢迎来到Python交互式程序设计导论

先看看我们课程的名称

叫Python交互式程序设计导论

首先看一下什么是程序

我们从这本书上

精编滋补食谱大全里头

找到一道做菜的菜谱

一道草莓豆浆

严格说不是菜，是一种饮料

它是怎么描述的呢

草莓250克

豆浆1升

白砂糖50克

制作的方法呢

第一步，先将豆浆煮沸煮开

第二步，将煮沸的豆浆晾凉

第三步，将草莓清洗干净

第四步，将干净草莓捣碎成浆

第五步，将草莓放入晾凉的豆浆之中

第六步，将白砂糖放入晾凉的豆浆中

第七步，搅拌均匀

最后一步，放入冰箱冰镇30分钟

好，这是这本书上的一个草莓豆浆的做法

实际上它就是用汉语言文字

用自然语言描述的一个制作草莓豆浆的程序

或者说是，制作草莓豆浆的指令

这种程序呢，大家是熟悉的

那么到计算机里面又是什么程序呢

实际上就是由代码组成的指挥计算机完成某项功能的这样的一个代码集合

我们就把它叫做程序

好了，再看看什么是交互式

我们举一些不是交互式的例子

比如说咱们去看电影

在电影院里

电影开始播放

观众呢只能跟随电影的情节发展，一直看下去

如果你希望这个电影的情节按照你的思路去发展

这是做不到的

或者你希望

电影当中的角色

比如说某个角色向左面行走

你希望它朝右行走

这是不可能的

换句话说

电影和观众之间是不能互动的

另外，比如我们看书

我们在阅读书的时候

书本和我们读者之间也是不能交互的

不管你怎么去对这个书进行处理

拍打也罢，一行一行看

书它上面的文字内容是不会发生任何改变的

这也是不能交互的

我们再看看能够交互的例子

比如说我们开汽车

可能有些同学假期

考完大学以后，假期可能去学驾照、开车

我们人和车之间的关系是可以互动的

就是说可以互相来交互的

比如说你踩油门，车会加速前进

你踩刹车，车会减速甚至停下

你按喇叭，车会放出喇叭的鸣声

你方向盘向左打，车会向左拐

你方向盘向右打，车会向右拐

或者说你猛踩油门

你会感到你的后背

座椅会向前推动你，等等

这个呢叫交互式

那么什么是交互式程序

在我们计算机领域什么是交互式程序呢

那就是程序在运行过程中

操作程序的人可以和运行的程序之间发生互动，产生互动

最典型的互动程序就是游戏

大家可能玩过游戏

你鼠标的移动操作

点击键盘的按键操作

或者游戏杆，游戏柄的操作

会改变游戏的运行的方向

运行的模式，运行的速度进度等等

这一类程序叫交互式程序

那好了，什么是程序设计呢

就是我们编写代码的完成

具有某种功能的程序的过程

叫程序设计

当然可能存在程序开始编写出现错误

你要调试修改，等等

这些过程都叫程序设计

最后剩下一个

什么是Python

Python当然是一种计算机的编程语言

我们这门课就是从头到尾要给大家介绍这么个编程语言

这就是这门课程的名称

好了，在这讲里头，绪论里头

我们主要给大家讨论六个方面的问题

第一个呢是了解计算机

第二个呢什么是Python语言

第三个为什么要学习计算机语言

第四个呢，我们给大家提出一些学习这门课程的一些方法建议

第五个可能很多同学很关心这门课怎么考试

第六个呢，如果很不幸

某些同学这门课成绩这个学期学下来没有通过

那么怎么重修，怎么重考

最后呢，第七个我们会给大家介绍这门课程我们在完成的过程中每周要做的八个游戏

好，下面我们来介绍计算机

可能大家很多同学用过计算机

这是一台计算机

大家可以看到这是一台计算机

当然还有我们用的智能手机

实际上它也是计算机

还有呢，这也是计算机

大家可以看一下

我们就，大家可能经常熟悉接触的是这一类计算机

但是今天我要给大家介绍的是

另一种计算机

这也是一台计算机

这是英国人生产的一种叫草莓派，RasberryPi

是专门为中小学生开发程序而设计的 118 00:06:53,11 --> 00:06:55,10 很便宜的这个计算机

它的大小

卡片和名片差不多大，身份证大小差不多

在这个上面我们可以看到

有这个芯片

里头是CPU,还有GPU

还有内存

还有很多输出的接口

有视频输出接口

音频输出接口

USB接口

网线的输入接口

hmdi高清视频的信号的输出

SD卡的插槽

flash卡插槽，等等吧

好，我们把它连起来看看

看它能不能工作

这是给计算机供电的电源线

电源线，插电板拿过来

其他设备连了以后再接这个，插线板

这是和显示器连接的

我们把视频的输出

连接到刚才这个模块上

然后还和

这是显示器

液晶屏显示器

我们把它和这个连起来

好，先放到这里

然后我们需要连

这是键盘

这是鼠标

我们通过无线把它连起来

这是键盘和鼠标的无线接收器

插到USB接口上

好，还有它的电源

咱们先把电源关掉

这是显示模块中间的

插到这里

当然现在开这个小的电脑它是不能工作的

因为我们还没有安装存储

就是软件还没有

我们现在给它安装

这个大家都见过

在照相机里面的SD卡，存储卡

在这上面我们已经灌进去了操作系统

装进去了软件

再检查一下连接的状况

剩下还有什么没连上呢

还有一个输出设备没连上

音响，声音

音频输出在这

键盘，输入设备

鼠标输入设备

音响输出设备

显示屏输出设备

这是计算机的主机部分

上面有CPU、GPU，内存

还有二级存储在flash卡上面

我们所有要运行的软件也在flash卡上

现在开开电源

注意看这个屏幕，有没有反应

看到了已经有反应了

我们等待它启动起来

好，完全启动起来了

好了，刚才我们给大家演示了草莓派

这个小电脑它的连接方式的

最后启动的效果

实际上所有的计算机

它都是由中央处理器

主存储器叫内存，

辅助存储器有时候叫磁盘，硬盘

现在有些计算机用的是SSD，flash存储

还有输入输出设备，以及网络

这五部分构成

当然这是硬件部分

还需要软件

严格这样是六个部分

由六部分构成一个完整的计算机

好，对计算机呢

我想暂时，了解这么多

但是得还要说一下

计算机的CPU，每秒钟

可能像现在的计算机

每秒钟要处理几十亿次的指令，能够执行

我们如何去给这样快速的CPU下指令

人给它直接下指令是做不到的

所以一般我们会把给计算机要执行的指令编成程序

保存起来

然后呢，让计算机去调用这个程序去执行

我们程序一般会放在磁盘上

刚才演示时我们放在小的flash卡上

好，关于计算机呢我们了解这么多

那么第二个我们要讲的是

什么是Python语言

当然，在讲Python语言之前呢

首先跟大家探讨一下什么是自然语言

就是我们人互相之间交流

所用的语言就是自然语言

比如说汉语，英语，西班牙语，法语

还有维语等等

自然语言它不是人为设计出来的

它是自然演化的结果

和这个对应的还有一种语言叫形式语言

形式语言呢是，人工人为设定的为了某种特定的应用而创造的语言

比如说，咱们中小学学过的数学

里面用到的各种符号，各种规则等等

数学家他就用这些记号来产生一种

合适一种描述数字和符号之间关系的语言叫数学语言

同样化学家呢他也是用形式语言来描述物质的

分子的化学结构

甚至要描述这个化学反应的过程

这个大家在初中、高中化学里头可能有接触

计算机语言毫无疑问也是一种形式语言

当然计算机语言还有一种名称叫编程语言

或者叫程序设计语言

它是计算机科学家为了表达计算而设计的形式语言

因此Python实际上就是一种计算机语言

是一种计算机编程语言

Python就是这样一个东西

这门课我们用很多的时间

后面的时间都要去学习Python

Python语言实际上是一个荷兰人在25年前发明的

到现在不过也就是二十八九年

发明的Python到现在有二十五年的历史，很短的历史

但是Python语言现在很火爆

全世界很多程序员都在使用这个语言

尤其是谷歌公司的很多底层的产品都是用Python语言开发的

国外很多著名的大学，大一的新生

计算机的第一门课程也是选用这个Python语言来给大家教授的

程序设计的概念呀，计算思维的概念等等

第三个是要和大家探讨一下为什么要学习计算机语言

学一门编程语言

那么我们先想一想

我们人类为什么要学习自然语言

我记得有一部电影，叫《死亡诗社》

它的男主角是一位老师

他也问过他的同学，同样的问题

你们为什么学自然语言

同学有各种各样的回答

为了交流，为了沟通，为了表达我的意愿

等等等等，这些答案可能都是对的

但是那位老师说

记住，你们学习自然语言是我为了求爱

当时电影看到这觉得蛮新颖

实际上你仔细想想

这当然也是一种答案，对吧

所以婴儿一出生他的第一声哭喊声

实际上是在告诉自己的母亲

我需要您的爱

我需要您的呵护

一样的，

青春期的你们是不是对异性经常会说着娓娓动听的词语

你们是不是，也是为了博得对方的好感对吧

老师也在喋喋不休的讲述科学知识

当然是希望你们能够认可和尊重

毫无疑问

学生对老师的认可和尊敬我们认为是对老师的最好的爱

将来你们走向工作岗位

可能会成为一个领导者，成为组织者

那你们可能要用高超的语言能力去说服你的下属

让他们成为你忠实的追随者

下属，下属对你的追随难道不是对你的爱吗

还记得法国数学家迪卡尔

就咱们迪卡尔坐标系

是他发明的

他给瑞典公主克瑞斯汀写过十三封情书

当然前十二封都被国王扣下了

那个公主并没有见到那十二封情书

但是最后一封呢

迪卡尔没有写任何的文字

只是写了一个短短的数学公式

r=a(1-sin(θ)),

那国王看到这个短的数学公式

他看不懂，这没关系

给他女儿了，这封信，最后一封信给他女儿了

他女儿克瑞斯汀拿到这个很短的公式最后一封情书

心里开了花，因为她知道这个含义

当然，我们学会Python语言

也能写出很特别很特别的情书

好，我们给大家演示一下

这里有两个数学公式

y1等于根号1减绝对值x，再乘上根号绝对值x

y2等于负的二分之三乘上根号1减根号绝对值x

这两条曲线

如果这两个公式

你把它作为一封情书发给对方

对方不一定能感觉到它的含义

但是如果我们用Python语言

把这两个公式所代表的图形画出来

打开PyCharm

创建一个新项目

项目的名称叫一封Python情书

好确认，然后在菜单上面选择查看

点击工具窗口

选择project

这样就能看到我们刚才创建的项目

右键点击项目名称

然后选择New，选择Python File

创建一个新的Python程序文件

把它的名字起成，Love，L-O-V-E ，确定

现在我们来敲，输入我们的代码

通常第一行我们要写一个注释语句

来说明我们这个程序的功能，用来做什么

一封Python情书

好，首先我们要导入从matplotlib这个包里面导入pyplot这个对象用来绘图

然后从numpy这个包里面导入sqrt和linspace这两个函数

sqrt是用来计算平方根

Linspace能给我们创建一条线上的点

好，现在来创建x

linspace()函数

从-1开始到+1

为我们创建一千个点

好，这一行程序执行完以后

我们就会得到一千个等距离的点

x实际上有一千个值

好，下面来计算y1

我们知道y1等于根号1减x绝对值的

x绝对值乘上根号X绝对值

根号，1减x绝对值

然后乘上根号x绝对值

好，y1计算完毕

来计算y2

y2等于负的二分之三乘上根号1减根号x的绝对值

负的二分之三就是负三除二

乘上根号1减根号绝对值x

好，现在y2也计算完了

这时候y1和y2里面也是各存着一千个数值

因为x是有一千个

接下来我们来绘制x轴和y1构成的闭合区间

然后再绘制x和y2构成的闭合区间

x和y1这个闭合曲线我们用红颜色来填充

好紧接着绘制x和y2构成的闭合曲线

也是用红颜色填充

好，接下来设置x轴和y轴

让它们比例相等，equal，E-Q-U-A-L

好，最后显示这个图像

好，我们的代码就全部输入完毕

实际上只有十行代码

注释是不会被执行的

第二行是空的，如何来运行这个程序呢

点击菜单上的运行，选择run

然后选择我们的love这个程序

Ok！看到了吧，是不是一封很美妙的Python情书

因此我们学习Python语言的第一个理由

掌握一门计算机程序设计语言可以让你更独特的方式博得别人的喜欢

可以用来求爱

第二个理由，实际上我们的计算机上运行的很多程序

如果我们计算机上把这些程序全部删除掉

就是计算机上不装任何程序

那么我们的计算机就会变成了一堆废铁，没法工作

所以每一个计算机程序，每一个程序，实际上是对计算机功能的扩展

因此第二个理由，你掌握一种计算机编程语言

你可以指挥计算机来满足你的特殊需求

很多软件，从网上可以下载到，可以花钱买到

可能有些软件是，你的需要它满足不了你

这时候如果你懂计算机语言，

你可以自己编程序，完成你的工作

第三个理由，

学习计算机程序设计我们还有另外的收获

那就是计算机程序本身

随着80多年计算机科学技术的发展

它形成了很多解决问题的技巧和方法，

它里面蕴含了重要的哲学思想

它可以，这些方法，技巧和这些思想

可以用来帮助我们处理日常生活和工作中的其他现实问题

不一定是计算机处理

我们人工处理或者其他处理，都一样这些方法是可以用的

所以我们屏幕上有一段代码

我们书上也提到过

这本，我们的教材，参考教材里头前言部分

现在我的问题是

前言部分总共是1页，2页，3页，4页

这前言部分，前言部分肯定有不同的字

汉字，英文字，标点符号组成

我们的问题是

你能不能告诉我，哪个字出现的频率最高

或者有没有一个字频率最高，出现的频率最高

数学家，或者从逻辑推理的角度讲

这个字一定是存在的

这个叫存在性证明

也就是我们前言里头一定有某一个字

它出现的频率是最高的

但也有两个字出现的频率都一样高

也是排在最前面

这是从推理上我们可以肯定这一点

但是现在我们要把它找出来

这个字具体是什么

并且这个字它的频率在前言部分出现了多少次

这种证明叫构造型证明

好，计算机程序恰恰很能胜任这样的工作

它善于做这样的工作

好，我们演示一下

好，我们再创建一个新的项目

叫，统计高频字，统计高频字

好，首先要找到我们要统计的对象

就是前言那一部分的内容

就是前言那部分的内容，把服务器上取下去

打开我们这本书的电子版，

找到前言,从前言从一开始一直选中把它

选到前言的结束，把它拷贝下来，新建一个文本文件

这是前言的所有文字部分，我们不需要格式，只做纯文本文件

把它保存起来，存储，存储到桌面，就叫前言

好，退出来。现在桌面上有一个前言这个文件

这里头放的是我们这本书前言部分的所有文字

在这个项目当中我们新建一个程序，新建Python程序

取个名字统计，同时把这个文本文件也拖到这个项目这儿来

确认，好，现在我们要处理这个文件也有

紧接着我们写程序来满足完成我们的要求

首先我们设置一个字典dict是个空字典

这个字典里头我们要放前言当中的每一个字和它对应的出现的次数

当然现在是空的，好，input-file 就是一个变量我们要保存打开的文件名

打开的文件等于open，要打开的文件什么文件呢，是前言

好，现在我们对这个打开的文件一行一行的处理

for line这是一行，in input-file?readLines（）：

然后对每一行中的每一个字进行处理，for i in range （Len（line））：

这是每一行的长度，所以长度就是多少个字

包括标点符号，英文字母

word=line【i】 这时候我们要判断如果这个字已经在我们的字典里有

那么它的出现次数增加一次，否则就说明这是第一次出现的字

在我们的字典里还没有，那么它的出现次数就是一

好，这两次循环执行完以后

我们字典里就放着每一个字它的出现次数

然后我们有一个用max-frequency最大频率

我们找在这个字典里哪一个字出现的次数最多

用这个函数max(dict.values())现在我们的answer 等于是一个空的列表

for word 和freq 频率in dict.items()

如果它的频率是和我们找到的最大的频率次数相等

那么answer把这个字和频率增加到answer里面去

添加的是首先是这个字，然后是它的频率

Ok，现在我们就可以输出这个answer

ok，现在我们来运行一下看看结果

跟前言打开，前言时候有，前言和扩展名，.txt,再来运行

再加括号，把它编成一个tuple，好，我们看到了一个结果

统计出来前言这段文字里头"的"字出现的次数最多,而且出现了78次

好的，通过这个程序的演示

但这个程序可能具体大家现在读起来都不懂

没关系我们后面会给大家介绍每一个元素

这里我们出现的比如循环呀，打开文件

字典这种数据结构，列表这种数据结构等???

后面会给大家去这个还有像这个max函数

append这个函数，Len 这些函数后面我们会给大家介绍到的，现在没关系。

好，第四个给大家介绍一下，学习这门课的一些方法

首先要第一阅读其他人的例子代码

比如说我们教材上有很多例子代码，你可以去读那些代码

还有呢我们的MOOC网站上也有相应的例子代码

互联网上也有很多类似的例子代码，这是第一，读别人的代码

第二呢，一定要运行代码。就是你看代码自己很容易对自己说：“明白了，很有意思的”

但是真正的在这段代码它能够做什么，它的运行后的产生效果是什么呢？最好是把它…

把你自己的计算机打开，把你的PyCharm打开

把这段代码输进去，然后就运行看看它的效果

但仅仅是把别人的代码输进去，运行一下，这还远远不够

因为你是不能活学活用的

这时候你应该尝试修改文件的一些东西

比如说把数值变一变，或者把变量名字变一变

或者把程序结果调一调，然后再看运行结果

只有这样你才能够慢慢地活学活用

第三，一旦你有一定的基础最好开始动手编写你自己的代码

当然我们这门课本身就是八个游戏项目要你去编写，你去完成

我们会给你提供基本的框架和模板，你要尽快地去完成这些项目

这些项目的完成使你提高编写程序能力的很重要的一个环节

还要学会调试，我们PyCharm是带本调试工具的

我们的MOOC网站还有一个专门一个可视化的调试工具

也可以在上面去看看你代码是每一行在如何发生变化

运行的时候它发生了什么变化，可以直观的看到

变量的值在发生什么样的变化，要熟悉调试工具

因为调试工具可以帮助你理解程序的执行过程

还会帮助你找到程序当中的错误

最后一个呢，尽可能参加真实项目的开发

可能有些公司或者有些单位或者有些部门有些问题需要通过程序来解决

你可以踊跃得去试一试，用你学到的知识去解决他们的问题

这样呢还有让你学习的知识来完成解决问题的能力，你会有成就感

再一个呢最好是组成团队去多个人一起来做项目的开发

这样呢互相可以交流经验，可以节省时间

第五个问题，大问题就是这门课究竟怎么来考试

它的成绩是那些部分构成的，很多同学可能关心这个问题

我们这门课程呢由八次编程项目编程的游戏作业，占总成绩的40%从第二周开始

然后我们这门课程有15次单面测验，第一周和第零周，最后一周各一次

其它的六周各两次这个占总成绩的20%

还有期中考试一次，占总成绩的20%，我们期中考试是从前4个编程项目里面选一个

每一个同学可能选到的不一定一样，但它是随机选出来的

换句话说，你必须对前4个游戏程序非常熟悉

然后你到机房去从零开始写这个程序

最后期末考试占20%，这个从后4个编程项目里面选一个

也是到机房去现场编程，好了，这是我们这门课程的考核

第六个，可能也是同学们关心的问题

这门课如何重修，或者是重考

这门课程呢我们每一学年的第一学期滚动开始

由于这门课程的大多数成绩，成绩的比重

很大的部分在学习过程中产生的

而期中考试和期末考试两次考试加起来只有40%

因此这门课程我们不会直接安排所谓的重考是没有的

如果你这门课程非常不幸这学期没有通过

那只有等到明年的这门课滚动开课，你再学一遍才能取得相应的成绩

最后呢给大家演示一下，这门课程要完成的8个游戏，让大家有个直观的体验

我们这门课总共会要求大家完成8个游戏项目，第一个叫杠子老虎鸡虫

第二个叫猫咪藏在哪个房间

第三个神奇的时钟

第四个桌上冰球

第五个世界杯8强连连看

第六个华容道

第七个决战三字经

第八个守卫家园。

因为每一周会对这周涉及到游戏做专门的讲解和演示

所以这里为了让绪论的时长不要太长，我们演示一下最后一个游戏守卫家园

而我们来点击运行，可以看到这位守卫战士呢

为了一个弓箭，可以通过鼠标点击发射弓箭

消灭入侵的敌人，还要保护这四个城堡家园

城堡家园里有它的baby，好，谢谢