作者：毛雪涛
出版社：电子工业出版社
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小小的Python编程故事试读：
前言
如今，计算机的应用已经无处不在，而创造这些应用的人将是未来的主宰，因为计算机应用的基础是程序设计。
牛津大学在2013年发布了一项报告，预测未来20年里将有一半的工作被机器取代。2014年，英国把图形化编程纳入了5岁以上小朋友的必修课。欧洲其他的一些国家也将编程课纳入了初等义务教育中。编程将和目前的英文一样，成为一种基本能力。
编程可以使孩子拥有更严谨的思维，能让孩子努力理解看不见摸不着的数据结构，能锻炼孩子从具体到概括的抽象能力，也能训练孩子独立钻研问题的能力。
另外，学习编程也能建立孩子对于计算机的正确认识—它不是专门用来玩游戏的游戏机，它是一种生产工具，而且这种生产工具还能够生产高级的产品—程序。
2017年7月，国务院印发了关于《新一代人工智能发展规划》的通知，提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想。通知指出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。”人工智能建立在计算机科学的基础之上。
细数当今影响人类的科技巨头，IBM、谷歌、微软、苹果、华为、阿里巴巴、腾讯、百度、小米等，全都和计算机科学相关，它们代表了当今社会发展的潮流。要想跟上潮流的步伐，一个比较一致的意见是—学习编程，越早越好！
目前已经出现的程序设计语言估计有上百种了吧！但是我还是推荐Python。为什么推荐学习Python语言不用多说。正如它的官方网站上的简短描述：Python强大、快速；兼容性好；可移植；友好、易学；开放。总之，Python是一门越来越流行的程序设计语言。
介绍Python的各种书籍层出不穷，然而，学习一门程序设计语言从来都不是一件容易的事，对于广大读者来说，技术书籍总是缺少那么一点点生趣。本书就是专门为了解决这一问题而创作的。它采用生活化的语言讲述Python程序设计的知识，从基础开始一直讲到算法。
兴趣是最好的老师，但枯燥的灌输很快就会将兴趣浇灭。为了维持读者的学习兴趣或者说帮助读者们坚持读完本书，作者绞尽脑汁，将Python知识与一个个的小故事联系起来，并最终解决问题。
关于本书
这是一本适合少年儿童学习的程序设计语言入门书籍。它像一本故事书一样，利用短小的篇幅，让读者了解到他们正在学习的Python知识如何与现实生活联系起来。
全书没有严肃的教条，没有大篇幅的理论，也没有生涩的专业术语，力求让目标读者阅读起来没有压力。
本书共安排了54章。虽然Python语言是一门系统化的课程，但是54个章节基本上都可单独阅读。如果读者已经学习过部分Python的内容，完全可以根据自己的程度，从任何一个章节开始阅读本书，从而节省宝贵的时间。
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页面入口：http://www.broadview.com.cn/35401第1章 启程：Python之旅
你好，我是一个和你一样的中学生，我的爱好是看书、画画、制作蛋糕和编程。我喜欢用程序来解决学校和生活中的事情。我有许多好朋友，我经常和他们一起讨论功课和蛋糕。我的梦想是开一家小小的蛋糕店。我叫小小。1.1 懒散的壳：Python IDLE Shell
小小的Windows系统下已经安装了非常多的程序，Python是他最喜欢的一个。Python是干什么用的呢？先打开看看再说吧！
单击“所有程序”，可以在菜单中找到Python 3.6这个文件夹图标，单击展开Python 3.6文件夹，可以发现下面有几个Python条目，如图1.1所示。图1.1 启动Python IDLE
其中，IDLE（Python 3.6 64-bit）是Python的图形界面开发环境；Python 3.6（64-bit）是字符界面开发环境；Python 3.6 Manuals（64-bit）和Python 3.6 Module Docs（64-bit）分别是Python的用户文档和模块文档。
首先，我们打开IDLE这个被称为“空闲”的程序。IDLE默认启动界面为Python IDLE Shell，如图1.2所示。Shell是外壳的意思，这很形象地说明了这个程序是用来包裹Python内含的复杂机制，而给用户提供光鲜的图形界面的。用户在Shell中可以与Python内核进行交互。图1.2 Python IDLE Shell
可以看到，界面中“＞＞＞”符号后面有一个闪烁的光标。“＞＞＞”是Python的提示符，光标指示程序等待键入信息。在“＞＞＞”符号后面输入下面代码：print （＂我的名字＂）
输入完成后，按回车键，就会运行这行代码，运行结果如图1.3所示。图1.3 在Python IDLE Shell环境下运行程序
你键入的这行文本是一个简单的Python语句，它会输出（print）你输入的消息。print是命令的名称，这是一个用于输出的命令。后面括号中的部分为要输出的内容，内容用引号括起来，是为了表示它只是一串字符。你可以在引号中放任何内容，然后把它输出到屏幕上。
今后，懒散的壳（IDLE Shell）会陪伴我们很长时间。1.2 小小的成绩单：Python程序演示“Python 好简单呀！”正说着，你可能已经输出了各种各样的字符。不过，Python 可不是你想象中的那么简单，据说Python是人工智能的首选语言呢！
Python这么厉害，小小有点不相信，他打算让程序做一件事情：输出自己的成绩单。首先输出学生名字，然后再输出语文、数学和英语三门主课的成绩，并且计算总分，最后输出三门课的最高分、最低分和平均分。Python会怎么做呢？Python IDLE有一个妙招！
打开Python IDLE Shell，选择File菜单下的New File菜单项，如图1.4所示。图1.4 File菜单
这时会弹出一个新的空白窗口，如图1.5所示。注意，这个窗口中只有一个光标，没有“＞＞＞”提示符，窗口标题栏也没有Shell字样。这是一个编辑窗口。图1.5 程序编辑器
选择File菜单下的Save菜单项，将这个编辑窗口保存为一个Python程序文件，并保存在C:\Workspace\Chapter1目录下，文件名为hello.py。然后在窗口中输入以下代码：
这就是一个完整的Python程序，它的作用是输出小小的成绩单。具体每条程序语句的含义后面会详细介绍。现在，先运行程序。选择菜单Run，然后选择Run Module菜单项，如图1.6所示。也可以按快捷键F5。图1.6 运行Python程序
运行后结果显示在Shell窗口中，如图1.7所示。图1.7 输出小小的成绩单
小小同学这次考试三门课的成绩以及成绩统计信息都清楚地显示在窗口中。程序执行完毕后，熟悉的光标又开始在提示符后面闪烁了。这时，你可以继续在光标处输入Python命令并执行，如图1.8所示。图1.8 继续执行命令
知道了这些，我们就可以开始伟大的Python之旅了。第2章 捉虫子：调试程序
阅读了前面的内容后，小小同学觉得自己可以写 Python 程序了，他决定先写一个“hello，提拉米苏！”程序。代码只有一行：print（“hello，提拉米苏！”）
可是运行后却出，错，了！2.1 小小的沉思：bug和debug
小小的“hello，提拉米苏！”程序在 IDLE 中运行时出错了，弹出了一个警告框，如图2.1所示。图2.1 警告框
这个警告的意思是有语法错误，就是说，你写的代码，Python的IDLE看不懂！IDLE在运行Python程序时会先检查一遍代码，发现其中存在语法错误会给出错误警告。小小仔细检查了一遍代码，发现print（）中的引号似乎写得不对。于是他把代码修改了一下：
将引号改为英文的引号，再次运行就成功了，如图2.2所示。图2.2 “hello，提拉米苏！”程序正确运行了
虽然程序正确运行了，可是小小却陷入了沉思：“这个程序只有一行代码，那如果编写更复杂的程序，如何才能保证代码不出错呢？”答案是：“无法保证！”有人统计过，一次就编写成功没有错误的程序大约只有1%。代码越长，出错的可能性就越大。这真是太糟糕了！不过反过来想，我们心理也平衡了，毕竟自己写的程序出错了也并不是什么稀奇的事。
我们虽然无法保证程序不出错，但是仔细检查代码，还是可以找出其中的错误的，然后改正它们。
在实际编程中，程序中出现的错误可没有这里的错误这么简单，成千上万行的代码中会出现千奇百怪的错误，让人防不胜防。这些错误就像一群藏在程序中的虫子，在英文中被称作bug。有的bug很简单，看看出错信息就可以知道问题出在哪，有的bug很复杂，需要知道在出错时，哪些变量的值是正确的，哪些变量的值是错误的。因此，需要通过一定的手段来修复 bug，这个过程叫作调（tiao）试，在英文中叫作debug。2.2 错在哪？打印调试信息
小小家门口有家蛋糕店，今天打出了一个促销广告：购买蛋糕总价小于或等于100元时，返还10%现金；购买总价高于100元但低于200元时，低于100元的部分返还10%，高于100元的部分返还7.5%；购买总价高于200元但低于400元时，高于200元的部分返还5%；购买总价超过400元时，超过400元的部分返还3%，多买多送。小小一看，这个规则太复杂了，到底能有多少优惠，只能写个程序来算一算了。
程序代码如下：
选择菜单命令Run→Run Module运行程序，输入购买的总价，得到应返现的金额，如图2.3所示。图2.3 程序运行的结果
对这个结果满意吗？购买总价为50元时，总优惠金额为0！显然这个结果是错误的。必须通过调试来找出程序中的错误。
如何调试程序呢？一般可以分三个步骤：
第一步，让程序分段运行。也就是说，一段一段地来排除错误，逐渐缩小抓虫子的范围。这就需要使用一些办法，把程序分成一段一段的，运行一段后就停下来。
第二步，检查程序运行到分段处时，变量的值是否正确。
第三步，确定出错的根源在哪里，并进行修正，然后再回到第一步进行新一轮调试。
首先，小小在程序中添加了一些 print（）语句，通过输出一些有用的中间信息来判断错误在哪，修改后的代码如下：
程序运行结果如图2.4所示。图2.4 输出中间信息
通过输出的中间信息，小小发现，当输入10元的总价时，其应该处于0～100的区间范围，可是程序却定位在100以上的范围了。通过进一步分析，发现是程序读取的优惠范围这里出错了。
因此，将代码进行如下修改：
再次运行，结果如图2.5所示。图2.5 含有调试信息的程序运行结果
这个结果到底对不对？小小进行了验算。当购买金额为10元时，返现为0.1×10=1元，正确；当购买金额为120元时，返现为0.1×100+0.075×（120-100）=11.5元，正确；当购买金额为280元时，返现为0.1×100+0.075×100+0.05×（280-200）=21.5，正确！
程序正确运行后，记得把那些调试用的print语句都去掉哦！再次编辑代码，删除调试用的print语句，然后，随意运行程序吧！注意，输入金额为0时程序会退出。2.3 使用IDLE的Debugger工具
蛋糕店的复杂优惠算法没有难倒小小。但是，如果程序有上万行代码，你只靠肉眼去“仔细检查”是不现实的，输入太多的 print 语句来调试也显得麻烦。好在 IDLE 提供了 Debugger工具来帮助人们调试Python程序。
首先，打开IDLE Shell，选择菜单命令Debug→Debugger，打开Debugger工具，如图2.6所示。图2.6 IDLE调试工具Debugger
然后从IDLE Shell中打开刚才编写的2.2PrintLog.py程序，在需要分段的地方单击鼠标右键，并选择Set Breakpoint命令，这个步骤叫作“设置断点”，如图2.7所示。图2.7 设置断点
然后选择菜单命令Run→Run Module，运行程序，Debugger工具开始运行，这时程序会在Debugger工具的控制下一步一步地执行。如果单击Go按钮，则程序会直接运行到断点处停下来，如图2.8所示。图2.8 运行中的Debugger工具
Debugger工具的详细使用方法，后面还会再阐述。需要注意的是，并不是说使用工具就一定比使用其他方法更好，而是要选择自己比较熟悉的方法。第3章 一个“假程序”：代码注释
小小写了一个学习古诗的程序。首先显示出每行诗句，让同学们都学习一遍，然后再遮住一些句子，让大家做诗句填空。3.1 诗词填空：单行注释
小小的古诗程序保存在C:\Workspace\Chapter3\commentEx.py文件中，代码如下：
程序运行结果如图3.1所示。图3.1 程序显示一首古诗
接下来，小小准备了一些诗词填空。他修改了上面的程序，修改后代码如下：
程序中那些以“#”号开头的语句都是 Python 的注释语句。注释语句在程序运行时是不会执行的。上面程序的运行结果如图3.2所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]