指令和程序

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)通常由五大部件構(gòu)成，包括：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。其中，運(yùn)算器和控制器放在一起就是我們通常所說的中央處理器，它的功能是執(zhí)行各種運(yùn)算和控制指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。我們通常所說的程序?qū)嶋H上就是指令的集合，我們程序就是將一系列的指令按照某種方式組織到一起，然后通過這些指令去控制計(jì)算機(jī)做我們想讓它做的事情。今天我們使用的計(jì)算機(jī)雖然器件做工越來越精密，處理能力越來越強(qiáng)大，但究其本質(zhì)來說仍然屬于“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”的計(jì)算機(jī)?！榜T·諾依曼結(jié)構(gòu)”有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一是指出要將存儲設(shè)備與中央處理器分開，二是提出了將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制方式編碼。二進(jìn)制是一種“逢二進(jìn)一”的計(jì)數(shù)法，跟我們?nèi)祟愂褂玫摹胺晔M(jìn)一”的計(jì)數(shù)法沒有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，人類因?yàn)橛惺种杆允褂昧耸M(jìn)制（因?yàn)樵跀?shù)數(shù)時(shí)十根手指用完之后就只能進(jìn)位了，當(dāng)然凡事都有例外，瑪雅人可能是因?yàn)殚L年光著腳的原因把腳趾頭也算上了，于是他們使用了二十進(jìn)制的計(jì)數(shù)法，在這種計(jì)數(shù)法的指導(dǎo)下瑪雅人的歷法就與我們平常使用的歷法不一樣，而按照瑪雅人的歷法，2012年是上一個(gè)所謂的“太陽紀(jì)”的最后一年，而2013年則是新的“太陽紀(jì)”的開始，后來這件事情被以訛傳訛的方式誤傳為”2012年是瑪雅人預(yù)言的世界末日“這種荒誕的說法，今天我們可以大膽的猜測，瑪雅文明之所以發(fā)展緩慢估計(jì)也與使用了二十進(jìn)制有關(guān)）。對于計(jì)算機(jī)來說，二進(jìn)制在物理器件上來說是最容易實(shí)現(xiàn)的（高電壓表示1，低電壓表示0），于是在“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”的計(jì)算機(jī)都使用了二進(jìn)制。雖然我們并不需要每個(gè)程序員都能夠使用二進(jìn)制的思維方式來工作，但是了解二進(jìn)制以及它與我們生活中的十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及二進(jìn)制與八進(jìn)制和十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換關(guān)系還是有必要的。如果你對這一點(diǎn)不熟悉，可以自行使用維基百科或者百度百科科普一下。

變量和類型

• 在程序設(shè)計(jì)中，變量是一種存儲數(shù)據(jù)的載體。計(jì)算機(jī)中的變量是實(shí)際存在的數(shù)據(jù)或者說是存儲器中存儲數(shù)據(jù)的一塊內(nèi)存空間，變量的值可以被讀取和修改，這是所有計(jì)算和控制的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)有很多中類型，除了數(shù)值之外還可以處理文本、圖形、音頻、視頻等各種各樣的數(shù)據(jù)，那么不同的數(shù)據(jù)就需要定義不同的存儲類型。Python中的數(shù)據(jù)類型很多，而且也允許我們自定義新的數(shù)據(jù)類型（這一點(diǎn)在后面會講到），我們先介紹幾種常用的數(shù)據(jù)類型。
• 整型：Python中可以處理任意大小的整數(shù)（Python 2.x中有int和long兩種類型的整數(shù)，但這種區(qū)分對Python來說意義不大，因此在Python 3.x中整數(shù)只有int這一種了），而且支持二進(jìn)制（如0b100，換算成十進(jìn)制是4）、八進(jìn)制（如0o100，換算成十進(jìn)制是64）、十進(jìn)制（100）和十六進(jìn)制（0x100，換算成十進(jìn)制是256）的表示法。
  
• 浮點(diǎn)型：浮點(diǎn)數(shù)也就是小數(shù)，之所以稱為浮點(diǎn)數(shù)，是因?yàn)榘凑湛茖W(xué)記數(shù)法表示時(shí)，一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置是可變的，浮點(diǎn)數(shù)除了數(shù)學(xué)寫法（如123.456）之外還支持科學(xué)計(jì)數(shù)法（如1.23456e2）。
  
• 字符串型：字符串是以單引號或雙引號括起來的任意文本，比如'hello'和"hello",字符串還有原始字符串表示法、字節(jié)字符串表示法、Unicode字符串表示法，而且可以書寫成多行的形式（用三個(gè)單引號或三個(gè)雙引號開頭，三個(gè)單引號或三個(gè)雙引號結(jié)尾）。
  
• 布爾型：布爾值只有True、False兩種值，要么是True，要么是False，在Python中，可以直接用True、False表示布爾值（請注意大小寫），也可以通過布爾運(yùn)算計(jì)算出來（例如3 < 5會產(chǎn)生布爾值True，而2 == 1會產(chǎn)生布爾值False）。
• 復(fù)數(shù)型：形如3+5j，跟數(shù)學(xué)上的復(fù)數(shù)表示一樣，唯一不同的是虛部的i換成了j。

變量命名

對于每個(gè)變量我們需要給它取一個(gè)名字，就如同我們每個(gè)人都有屬于自己的響亮的名字一樣。在Python中，變量命名需要遵循以下這些必須遵守硬性規(guī)則和強(qiáng)烈建議遵守的非硬性規(guī)則。

硬性規(guī)則：

• 變量名由字母（廣義的Unicode字符，不包括特殊字符）、數(shù)字和下劃線構(gòu)成，數(shù)字不能開頭。
• 大小寫敏感（大寫的a和小寫的A是兩個(gè)不同的變量）。
• 不要跟關(guān)鍵字（有特殊含義的單詞，后面會講到）和系統(tǒng)保留字（如函數(shù)、模塊等的名字）沖突。
  

PEP 8要求：

• 用小寫字母拼寫，多個(gè)單詞用下劃線連接。
• 受保護(hù)的實(shí)例屬性用單個(gè)下劃線開頭（后面會講到）。
• 私有的實(shí)例屬性用兩個(gè)下劃線開頭（后面會講到）。
  

當(dāng)然，作為一個(gè)專業(yè)的程序員，給變量（事實(shí)上應(yīng)該是所有的標(biāo)識符）命名時(shí)做到見名知意也是非常重要的。

變量的使用

下面通過幾個(gè)例子來說明變量的類型和變量使用。

"""
使用變量保存數(shù)據(jù)并進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

a = 321
b = 123
print(a + b)
print(a - b)
print(a * b)
print(a / b)
print(a // b)
print(a % b)
print(a ** b)
"""
使用input函數(shù)輸入
使用int()進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換
用占位符格式化輸出的字符串

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

a = int(input('a = '))
b = int(input('b = '))
print('%d + %d = %d' % (a, b, a + b))
print('%d - %d = %d' % (a, b, a - b))
print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b))
print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))
print('%d // %d = %d' % (a, b, a // b))
print('%d %% %d = %d' % (a, b, a % b))
print('%d ** %d = %d' % (a, b, a ** b))
"""
使用type()檢查變量的類型

Version: 0.1
Author: 駱昊
Date: 2018-02-27
"""

a = 100
b = 12.345
c = 1 + 5j
d = 'hello, world'
e = True
print(type(a))
print(type(b))
print(type(c))
print(type(d))
print(type(e))

在對變量類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)可以使用Python的內(nèi)置函數(shù)（準(zhǔn)確的說下面列出的并不是真正意義上的函數(shù)，而是后面我們要講到的創(chuàng)建對象的構(gòu)造方法）。

• int()：將一個(gè)數(shù)值或字符串轉(zhuǎn)換成整數(shù)，可以指定進(jìn)制。
• float()：將一個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)。
• str()：將指定的對象轉(zhuǎn)換成字符串形式，可以指定編碼。
• chr()：將整數(shù)轉(zhuǎn)換成該編碼對應(yīng)的字符串（一個(gè)字符）。
• ord()：將字符串（一個(gè)字符）轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼（整數(shù)）。

運(yùn)算符

Python支持多種運(yùn)算符，下表大致按照優(yōu)先級從高到低的順序列出了所有的運(yùn)算符，我們會陸續(xù)使用到它們。

**說明：**在實(shí)際開發(fā)中，如果搞不清楚優(yōu)先級可以使用括號來確保運(yùn)算的執(zhí)行順序。

下面的例子演示了運(yùn)算符的使用。

"""
運(yùn)算符的使用

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

a = 5
b = 10
c = 3
d = 4
e = 5
a += b
a -= c
a *= d
a /= e
print("a = ", a)

flag1 = 3 > 2
flag2 = 2 < 1
flag3 = flag1 and flag2
flag4 = flag1 or flag2
flag5 = not flag1
print("flag1 = ", flag1)
print("flag2 = ", flag2)
print("flag3 = ", flag3)
print("flag4 = ", flag4)
print("flag5 = ", flag5)
print(flag1 is True)
print(flag2 is not False)

練習(xí)

練習(xí)1：華氏溫度轉(zhuǎn)攝氏溫度。

"""
將華氏溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度
F = 1.8C + 32

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

f = float(input('請輸入華氏溫度: '))
c = (f - 32) / 1.8
print('%.1f華氏度 = %.1f攝氏度' % (f, c))

練習(xí)2：輸入圓的半徑計(jì)算計(jì)算周長和面積。

"""
輸入半徑計(jì)算圓的周長和面積

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

import math

radius = float(input('請輸入圓的半徑: '))
perimeter = 2 * math.pi * radius
area = math.pi * radius * radius
print('周長: %.2f' % perimeter)
print('面積: %.2f' % area)

練習(xí)3：輸入年份判斷是不是閏年。

輸入年份 如果是閏年輸出True 否則輸出False

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

year = int(input('請輸入年份: '))
# 如果代碼太長寫成一行不便于閱讀 可以使用\或()折行
is_leap = (year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or
      year % 400 == 0)
print(is_leap)