6.4程序設計基礎目錄頁contents6.4.1程序設計導言6.4.2基本數據類型與操作6.4.3數據容器6.4.4控制結構12346.4.5函數56.4.6面向對象編程思想6選題背景及意義ONE6.4.1程序設計導言1.程序設計的概念什么是程序？程序是指令的集合，告訴計算機如何執行特定任務。程序由編程語言編寫，最終被計算機理解和執行。什么是程序設計？程序設計是分析問題、設計算法、編寫代碼、調試程序的過程。程序設計需要邏輯思維、問題解決能力和編程語言知識。6.4.1程序設計導言2.編程語言的演變機器語言(1940s)由二進制代碼組成，直接由計算機硬件執行。難以閱讀、編寫和維護。匯編語言(1950s)使用助記符代替二進制代碼，更易于理解。仍然與硬件密切相關，可移植性差。高級語言(1950s后期至今)更接近自然語言，易于學習和使用。獨立于硬件，可移植性好。例如：Fortran,COBOL,C,C++,Java,Python,JavaScript等。6.4.1程序設計導言3.編程語言的分類編譯型語言源代碼通過編譯器一次性翻譯成機器碼，然后執行。執行速度快，但需要編譯過程。例如：C,C++,Go,Rust等。解釋型語言源代碼通過解釋器逐行解釋執行。無需編譯過程，但執行速度相對較慢。例如：Python,JavaScript,Ruby,PHP等。6.4.1程序設計導言TWO6.4.2基本數據類型與操作1.基本數據類型數值類型整數(int):例如1,2,3浮點數(float):例如1.23,

3.14字符串類型(str)由字符序列組成，例如"Hello","World"布爾類型(bool)只有兩個值：True和False6.4.2基本數據類型與操作2.變量與常量變量：用來存儲數據的容器，其值可以在程序運行過程中被修改。常量：常量是指在程序運行過程中值不會改變的量。6.4.2基本數據類型與操作3.運算符算術運算符加(+),減(-),乘(*),除(/),取余(%)比較運算符等于(==),不等于(!=),大于(>),小于(<),大于等于(>=),小于等于(<=)邏輯運算符與(and),或(or),非(not)6.4.2基本數據類型與操作THREE6.4.3數據容器1.列表(list)有序的元素集合，元素可以是不同類型。使用方括號[]定義，例如：my_list=[1,2,3,"Hello",True]。常用操作：訪問元素：my_list[0]添加元素：my_list.append(4)刪除元素：my_list.remove(2)6.4.3數據容器2.元組(tuple)有序的不可變元素集合，元素可以是不同類型使用圓括號()定義，例如：my_tuple=(1,2,3,"Hello",True)常用操作：訪問元素：my_tuple[0]切片：my_tuple[1:3]查找索引：my_tuple.index(“hello”)統計元素出現次數：my_tuple.count(2)6.4.3數據容器3.集合(set)無序且不重復的元素集合。使用花括號{}或set()函數定義，例如：my_set={1,2,3,4,5}常用操作：添加元素：my_set.add(6)刪除元素：my_set.remove(3)集合運算：并集(|),交集(&),差集(-),對稱差集(^)6.4.3數據容器4.字典(dict)鍵值對的集合，鍵必須是唯一的。使用花括號{}定義，例如：my_dict={"name":“Travis","age":27}常用操作：訪問值：my_dict["name"]添加鍵值對：my_dict["city"]=“ShangHai"刪除鍵值對：delmy_dict["age"]6.4.3數據容器FOUR6.4.4控制結構1.順序結構

順序結構是最基本的控制結構，即程序按照代碼的書寫順序從上往下依次執行，如圖所示。AB6.4.4控制結構2.選擇結構選擇結構（也稱為條件語句）用于根據條件決定程序的執行路徑。Python提供了多種選擇結構，主要包括if、elif、else語句，執行邏輯如圖所示。if代碼塊else代碼塊If條件TrueFalse6.4.4控制結構3.循環結構循環結構用于重復執行某段代碼，主要包括for循環和while循環，執行邏輯如圖所示。代碼塊循環條件True更新循環條件False退出循環6.4.4控制結構FIVE6.4.5函數函數：組織代碼的基本模塊，用于將完成一個特定功能的代碼片段打包在一起，形成可重復使用的代碼塊。一個函數包括名稱、參數列表、函數體和返回值。函數的主要優點包括提高代碼的可讀性和可維護性、減少代碼冗余以及實現代碼的模塊化。通過調用函數，可以執行函數內部的代碼，傳遞參數至函數內部，將函數返回的結果賦值給變量。使用函數的關鍵思想是分而治之。6.4.5函數核心特點：無需導入，直接使用覆蓋基礎操作與類型轉換共約70+個（Python3.11）常用示例：print("Hello")#輸出len([1,2,3])#長度type(123)#類型檢查int("42")#類型轉換sum([1,2,3])#求和max(5,9,3)#最大值sorted([3,1,2])#排序關鍵優勢：簡潔高效，提升代碼可讀性1.內置函數（Built-inFunctions）6.4.5函數分類與特點：1.標準庫函數（無需安裝）：math.sqrt(16)#數學計算datetime.data.today()#時間處理os.listdir()#系統交互json.loads()#數據序列化2.第三方庫函數（需安裝）：numpy.array()#科學計算requests.get()#網絡請求pandas.read_csv()#數據分析使用流程：importmath#導入模塊result=math.sqrt(25)#調用函數核心價值：擴展Python功能邊界社區生態豐富（如PyPI超45萬包）2.庫函數（LibraryFunctions）6.4.5函數SIX6.4.5面向對象編程思想1.什么是面向對象編程定義:基于“對象”概念的編程范式。重要性:促進代碼的可重用性、模塊化和可維護性。與過程式編程的對比。6.4.6面向對象編程思想2.類(Class):

用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。6.4.6面向對象編程思想3.繼承(Inheritance):

它允許一個類（稱為子類或派生類）繼承另一個類（稱為父類或基類）的屬性和方法，從而使子類能夠復用父類已有的代碼，同時也可以根據需要擴展或修改這些功能。6.4.6面向對象編程思想4.多態(Polymorphism):

指的是相同的接口，不同的實現。在Python中，多態性允許你使用同一接口來操作不同類型的對象，而無需關心對象的具體類型。6.4.6面向對象編程思想5.封裝(Encapsulation):

指的是將數據（屬性）和操作數據的方法（函數或方法）捆綁在一起，形成一個獨立的、可重用的單位——類。6.4.6面向對象編程思想面向對象編程不僅是一種技術，更是一種管理復雜系統的思維方式。面向對象編程的優勢：提高代碼的可維護性和可復用性。使得代碼更加模塊化，便于擴展。通過封裝和繼