Introduction to Computer

ProgrammingSchool of Computer and Information Science

Southwest Forestry University

2013.9

计算机编程导论

西南林业大学计算机与信息学院

2013.9

Review

Chapter 1 sequential programming• Use computers to solve problems• Essentials of program design– Flow chart– Program running– Problem-solving process

• Sequential programming

复习

第 1 章 顺序程序设计– 用计算机解决问题的方法– 程序设计要素• 流程图• 程序运行过程• 解决问题的过程

– 顺序程序设计

Chapter 2 Using Array

• Array are frequently used in storing data in program design. Almost every kind of programming language provides a array data structure, such as C and Basic provide one-dimensional, multi-dimensional array.

• Python provides the richest, the most flexible, and the most powerful forms in program design.

• This chapter describes the array structures (lists, tuples, dictionaries) in Python, and how to use them to achieve simple and powerful programs.

第 2 章 使用序列

• 序列是程序设计中经常用到的数据存储方式，几乎每一种程序设计语言都提供了表格数据结构，如 C 和 Basic 中的一维、多维数组等。

• Python 提供的序列类型在所有程序设计语言中是最丰富，最灵活，也是功能最强大的。

• 本章介绍使用 Python 中常用的序列结构（列表、元组、字典）来实现一些简单而又功能强大的程序。

2.1 Array Problem

[Q2-1] Data sorting• Description: Read 5 data from the

keyboard, output in ascending order.• Solutions 1: Use five variables to store

data, compare and sort.

2.1 序列问题

【问题 2-1 】 数据排序问题• 问题描述：由用户从键盘输入五个数据，按升

序排序后输出。 • 解决方案一：用五个变量来存储输入的五个数

据，再用一一比较和交换来达到排序的目的。

2.1 序列问题问题 2-1 程序：#data sort Ques2_1_0.py

x1 = input(' 请输入第 1 个元素 :')x2 = input(' 请输入第 2 个元素 :')x3 = input(' 请输入第 3 个元素 :')x4 = input(' 请输入第 4 个元素 :')x5 = input(' 请输入第 5 个元素 :')

# 将前两个元素排好序if x1>x2: x1,x2=x2,x1 # 将前三个元素排好序if x1>x3: x1,x2,x3=x3,x1,x2elif x2>x3: x2,x3=x3,x2

# 将前四个元素排好序 if x1>x4: x1,x2,x3,x4=x4,x1,x2,x3elif x2>x4: x2,x3,x4=x4,x2,x3elif x3>x4: x3,x4=x4,x3

# 将前五个元素排好序 if x1>x5: x1,x2,x3,x4,x5=x5,x1,x2,x3,x4elif x2>x5: x2,x3,x4,x5=x5,x2,x3,x4elif x3>x5: x3,x4,x5=x5,x3,x4elif x4>x5: x4,x5=x5,x4

# 输出排序结果print(x1,x2,x3,x4,x5)

2.1 Array Problem

Shortcoming of Solution 1:• Need to define many variables to store

data• The program is not complex, but tedious,

error-prone• When sorting more data, such as 50, the

programming becomes intolerable• When sorting even more data, such as

1000, it will be ridiculous to write a program in this way.

2.1 序列问题

解决方案一存在的问题：• 需要定义多个变量来存储数据• 程序虽不复杂，但很繁琐，写起来容易出错• 当待排序数据达到一定量，如 50 个时，这样

的编程方式变得无法忍受• 当待排序数据达到一定量，如 1000 个时，这

样的程序无法编，无法看……

2.1 Array Problem

Solution 2:Use List

Analysis:

• Input ten data, and store them in a list

• Use python's sort () method to sort the list data and output. 结束

输出排序后的结果

开始

用 sort( ) 方法对列表中数据进行排序

输入 10 个数据存放在列表中

图 2-1 数据排序流程图

2.1 序列问题

解决方案二：使用列表

分析：• 将用户输入的十个数

据存放到一个列表中• 用 python 的 sort( )

方法对列表中数据进行排序后输出。

结束

输出排序后的结果

开始

用 sort( ) 方法对列表中数据进行排序

输入 10 个数据存放在列表中

图 2-1 数据排序流程图

2.1 序列问题问题 2-2 程序： #data sort:Ques2_1.py

data_list=[ ] # 初始化一个空列表

# 循环十次，输入十个数字放到列表中for integer in range(10): x=input(' 请输入第 '+str(integer+1)+' 个元

素： ') data_list=data_list+[x]

print ' 排序前数据： ',data_list

# 用 sort 方法对列表中的数据进行排序data_list.sort()

print ' 排序后数据： ',data_list

方案二优点：• 不管数据量多大，只用定义一

个列表变量• 程序简单，程序代码量不随数

据量变大而增加• 程序可以调用 Python 内置函

数来实现排序……

2.1 序列问题输入及程序运行结果：请输入第 1 个元素： 54请输入第 2 个元素： 23请输入第 3 个元素： 67请输入第 4 个元素： 84请输入第 5 个元素： 41请输入第 6 个元素： 68请输入第 7 个元素： 34请输入第 8 个元素： 56请输入第 9 个元素： 98请输入第 10 个元素： 61排序前数据： ['54', '23', '67', '84', '41', '68', '34', '56', '98', '61']排序后数据： ['23', '34', '41', '54', '56', '61', '67', '68', '84', '98']

2.1 Array Problem

[Q2-2] Dictionary problem• Description: Find keyword explained.• Analysis: some words are stored in the

dictionary, the key is the first letter of the word, the value is the explanation of the word. The user enters a valid letter, the program queries the corresponding word and output it. If the input is out of range, the program ends.

2.1 序列问题

【问题 2-2 】 查字典问题 • 问题描述：根据用户输入的关键字的简写查询

相应名称解释。• 分 析：将一些程序设计中常用名称存放在

字典中，键是其英文的第一个字母，值是该名称的解释。由用户输入要查询的名称的英语第一个字母，若在合法的范围内则进行查询、输出，若不在范围内则结束程序。

2.1 序列问题

算法流程图：

开始

定义字典

结束

图 2-2 查字典流程图

输入 a~e 范围内的字母

输出查字典的结果

2.1 序列问题问题 2-2 程序：#Dictionary Search:Ques2_2.py

# 定义字典dic={"a":"algorithm ，算法，解决一种问题的大致步

骤 ","b":"bug ，臭虫，程序里的错误 ","c":"compile ，编译，把用高级程序语言写的程序转换成低级语言 ","d":"debugging ，除虫，找到及移除程序设计错误的过程 ","e":"exception ，异常，执行错误的另一个名称 "}

# 输入要查询的关键字以便进行字典查询keyword=raw_input(' 请输入要查询的名词关键字（ a ～

e ） :')

# 输入 a ～ e 之间的关键字则进行查询，否则结束程序while keyword>='a' and keyword<='e': print dic[keyword] keyword=raw_input(' 请输入要查询的名词关键字（ a ～ e

） :')

2.1 序列问题

输入及程序运行结果：请输入要查询的名词关键字（ a ～ e ）： b

bug ，臭虫，程序里的错误请输入要查询的名词关键字（ a ～ e ）： d

debugging ，除虫，找到及移除程序设计错误的过程

请输入要查询的名词关键字（ a ～ e ）： x

>>>

2.2 Array BasicsArray: A series of values, which are usually

related to, and in a certain order.Array c ：•Include 12 integer elements•Use Array ： Array name ＋[position number]•The position of the first element is 0, c[0]•The second element is c[1]•The i-th element is c[i-1]Array can also be accessed from the rear:•The last element is c[-1]•Penultimate 2 is c[-2]Position number — also known as "the subscript" or "Index"

2.2 序列基础知识序列：一系列连续值，它们通常是相关的，并且按一定

顺序排列。序列 c ：•12 个整数元素•引用元素：序列名＋ [位置编号 ]•第 1 个元素的位置编号为 0 ， c[0]•第 2 个元素是 c[1]•第 i 个元素是 c[i-1] 序列也可以从尾部访问 :•最后一个元素是 c[-1]•倒数第 2 个是 c[-2]•倒数第 i 个元素是 c[-i]位置编号——也称“下标”或“索引” ，是整数或整数表达式。

2.3 ListList: A list is an ordered set of values, where each

value is identified by an index.• The elements of a list can be any type• Each data in the list called an element• All its elements are separated by commas and placed

in the bracket "[" and "]"List of examples:• [10, 20, 30, 40] #All the elements are integer data• ['crunchy frog', 'ram bladder', 'lark vomit'] #All the elements are strings• ['spam', 2.0, 5, [10, 20]] #The list contains a string

element, a floating-point type element, an integer elements and a list

2.3 列表列表：• 是 Python 中内置数据类型，是一个元素的有序集合• 一个列表中的数据类型可以各不相同• 列表中的每一个数据称为元素• 其所有元素用逗号分割并放在一对中括号“ [” 和“ ]” 中列表举例：• [10, 20, 30, 40] # 所有元素都是整型数据的列表• ['crunchy frog', 'ram bladder', 'lark vomit'] # 所有

元素都是字符串的列表• ['spam', 2.0, 5, [10, 20]] # 该列表中包含

了一个字符串元素、一个浮点类型元素、一个整型元素和一个列表类型元素

2.3 List(1) Create: use the "=" to assign a list to a variable.For example:

>>> a_list = ['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']

(2) Read elements We can access an element in the list by using the variable

name and an index number. Pay attention to the list of the first elements of a serial number 0.

For example:

>>> print(a_list[2])

mpilgrim

Note: If a list has n elements, then the valid range is from -n to n-1, when the index number x is negative, indicating that the counting starts from the right, and the actual index number of the element is n + x .

2.3 列表（ 1 ）创建列表：使用“ =” 将一个列表赋值给变量。例如：>>> a_list = ['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']（ 2 ）读取元素 用变量名加元素序号（放中括号中）即可访问列表中某个元素，注意列表的第一个元素序号为 0 。

例如：>>> print(a_list[2])mpilgrim注意：若一个列表有 n 个元素，则访问元素的合法序号范

围是 -n ～ n-1 ，当序号 x为负时，表示从右边计数，其访问的元素实际为序号为 n+x 的元素。

2.3 列表例如：>>> print(a_list[-1])example>>> print(a_list[-5])a>>> print(a_list[-7])Traceback (most recent call last): File "<pyshell#7>", line 1, in <module> print(a_list[-7])IndexError: list index out of range>>> print(a_list[5])Traceback (most recent call last): File "<pyshell#8>", line 1, in <module> print(a_list[5])IndexError: list index out of range

a_list = ['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']

2.3 List(3) Slices• Use a range of indexes to intercept any

part of the list to get a new list.• The first number represents the slice start

position, and the second number represents the slice cutoff (but does not contain) position.

For example:>>> print(a_list[1:3])['b', 'mpilgrim']>>> print(a_list[1:-1])['b', 'mpilgrim', 'z']

a_list = ['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']

2.3 列表

（ 3 ）列表切片 可以使用列表序号对来截取列表中的任何部分从而

得到一个新列表。序号对中第一个序号表示切片开始位置，第二个序号表示切片截止（但不包含）位置。

例如：>>> print(a_list[1:3])

['b', 'mpilgrim']

>>> print(a_list[1:-1])

['b', 'mpilgrim', 'z']

2.3 列表注意：当切片的左索引为 0 时可缺省，当右索引为列表长度时也可缺省。例如：>>> print(a_list[:3])['a', 'b', 'mpilgrim']>>> print(a_list[3:])['z', 'example']>>> print(a_list[:])['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']

a_list = ['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']

2.3 List(4) Adding elementsMethod 1: Use the "+" and a new list attached to

the tail of the original list;>>> a_list = [1]>>> a_list = a_list + ['a', 2.0]>>> a_list[1, 'a', 2.0 ]Method 2: Using append () method adds a new

element to the end of the list;>>> a_list.append(True)>>> a_list[1, 'a', 2.0, True ]

2.3 列表（ 4 ）增加元素方法一：使用“ +” 将一个新列表附加在原列表的尾部；>>> a_list = [1]

>>> a_list = a_list + ['a', 2.0]

>>> a_list

[1, 'a', 2.0]

方法二：使用 append( ) 方法向列表尾部添加一个新元素；

>>> a_list.append(True)

>>> a_list

[1, 'a', 2.0, True]

2.3 List

Method 3: Use the extend () method to add a list at the tail of the original list;

>>> a_list.extend(['x', 4])>>> a_list[1, 'a', 2.0, True, 'x', 4 ]

Method 4: Use the insert () method to add an element into the list anywhere.

>>> a_list.insert(0, 'x')>>> a_list['x', 1, 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 列表方法三：使用 extend( ) 方法将一个列表添加在原列表

的尾部；>>> a_list.extend(['x', 4])>>> a_list[1, 'a', 2.0, True, 'x', 4]

方法四：使用 insert( ) 方法将一个元素插入到列表的任意位置。

>>> a_list.insert(0, 'x')>>> a_list['x', 1, 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 List(5) Search• Use count ( ) method to calculate the number

of an element in the list;>>> a_list.count('x')2

• Use ”in” Operator checking whether an element is in the list;

• >>> 3 in a_listFalse>>> 2.0 in a_listTrue

a_list = ['x', 1, 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 列表（ 5 ）检索元素使用 count( ) 方法计算列表中某个元素出现的次数；>>> a_list.count('x')2

使用 in 运算符返回某个元素是否在该列表中；>>> 3 in a_listFalse>>> 2.0 in a_listTrue

2.3 列表• Use the index () method to return the exact

location of an element in the list;• 使用 index() 方法返回某个元素在列表中的准确位置；

>>> a_list.index('x')0>>> a_list.index(5)Traceback (most recent call last): File "<pyshell#33>", line 1, in <module> a_list.index(5)ValueError: 5 is not in list

a_list = ['x', 1, 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 List(6) Delete an element    When adding or removing elements, the

list will automatically expand or shrink. The list will never have gaps.

Method 1: Use the “del” statement to delete the elements at a particular location

>>> del a_list[1]>>> a_list['x', 'a', 2.0, True, 'x', 4]

a_list = ['x', 1, 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 列表

（ 6 ）删除元素 当向列表中添加或删除元素时，列表将自动

拓展或收缩，列表中永远不会有缝隙。

方法一：使用 del 语句删除某个特定位置的元素>>> del a_list[1]

>>> a_list

['x', 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 列表Method2: Use

“remove()” method to remove an element with a particular value

方法二：使用remove 方法删除某个特定值的元素

>>> a_list.remove('x')>>> a_list['a', 2.0, True, 'x', 4]>>> a_list.remove('x')>>> a_list['a', 2.0, True, 4]>>> a_list.remove('x')Traceback (most recent call last): File "<pyshell#51>", line 1, in

<module> a_list.remove('x')ValueError: list.remove(x): x not

in list

a_list = ['x', 'a', 2.0, True, 'x', 4]

2.3 列表Method three: Use pop() method to pop out the element at the

specified location. The last element is popped out if no parameters given.

方法三：使用 pop(参数 ) 方法来弹出（删除）指定位置的元素，缺省参数时弹出最后一个元素。

>>> a_list.pop( )4>>> a_list['a', 2.0, True]>>> a_list.pop(1)2.0>>> a_list['a', True]>>> a_list.pop(1)True>>> a_list['a']

>>> a_list.pop( )'a'>>> a_list[ ]>>> a_list.pop( )Traceback (most recent call last): File "<pyshell#61>", line 1, in <module> a_list.pop( )IndexError: pop from empty list

2.3.3 Function of the list1. cmp( )Format ： cmp(List1 ， List2)Function ： Compare the two lists ， returns

1 when the first list is greater than the second, on the contrary returns -1, when the two elements of the list is the same returns 0

2. len( )Format ： len(List)Function ： Returns the number of elements

in the list

2.3.3 列表常用函数

1. cmp( )格式： cmp( 列表 1 ，列表 2)功能：对两个列表进行比较，若第一个列表大于

第二个，则结果为 1 ，相反则为 -1 ，元素完全相同则结果为 0 。

2. len( )格式： len( 列表 )功能：返回列表中的元素个数。

2.3.3 Function of the list>>> list1=[123,'xyz']>>> list2=[123,'abc']>>> cmp(list1,list2)1>>> list2=[123,'z']>>> cmp(list1,list2)-1>>> list2=list1>>> cmp(list1,list2)0>>> len(list1)2

2.3.3 Function of the list

3. max( ),min( )

Format ： max(List), min(List)

Function ： Return the largest or smallest element in the list

>>>

str_l=['abc','xyz','123']

>>> num_l=[123,456,222]

>>> max(str_l)

'xyz'

>>> min(str_l)

'123'

>>> max(num_l)

456

>>> min(num_l)

123

2.3.3 列表常用函数

3. max( ) 和 min( )

格式： max( 列表 )， min( 列表 )

功能：返回列表中的最大或最小元素。

>>>

str_l=['abc','xyz','123']

>>> num_l=[123,456,222]

>>> max(str_l)

'xyz'

>>> min(str_l)

'123'

>>> max(num_l)

456

>>> min(num_l)

123

2.3.3 Function of the list

4. sorted( )

reversed( )

Format ：sorted(List), reversed(List)

Function ： Sorting or Reverse

>>> list=[1,4,3,6,9,0,2]

>>> for x in reversed(list):

print x,

2 0 9 6 3 4 1

>>> sorted(list)

[0, 1, 2, 3, 4, 6, 9]

>>> sorted(list,reverse=True)

[9, 6, 4, 3, 2, 1, 0]

2.3.3 列表常用函数

4. sorted( ) 和reversed( )

格式： sorted( 列表 )， reversed( 列表 )

功能：前者的功能是对列表进行排序，默认是按升序排序，还可在列表的后面增加一个 reverse参数，其等于 True则表示按降序排序；后者的功能是对列表进行逆序。

>>> list=[1,4,3,6,9,0,2]

>>> for x in reversed(list):

print x,

2 0 9 6 3 4 1

>>> sorted(list)

[0, 1, 2, 3, 4, 6, 9]

>>> sorted(list,reverse=True)

[9, 6, 4, 3, 2, 1, 0]

2.3.3 Function of the list5. sum( )

Format ： sum(List),

Function ： Summing the numerical list of elements

>>> sum(list)

25

>>> sum(str_l)

Traceback (most recent call last):

File "<pyshell#26>", line 1, in <module>

sum(str_l)

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

2.3.3 列表常用函数5. sum( )

格式： sum( 列表 )

功能：对数值型列表的元素进行求和运算，对非数值型列表运算则出错。

>>> sum(list)

25

>>> sum(str_l)

Traceback (most recent call last):

File "<pyshell#26>", line 1, in <module>

sum(str_l)

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

书面作业

1.习题 2.1

2.习题 2.2

上机作业

1. 将本章课件中涉及的所有源程序在Python下输入、调试并运行；

2. 将本章课件中所有的交互式命令在Python 的 IDLE 中调试；

3. 将前面两个书面作业的程序上机调试、运行。