3 从手指到计算机

目标:

√明白计算机是人们用来做计算的机器

√学会使用 Python 自带的编程工具

引言:

计算是生活中非常重要的事情,如果我们没有计算能力,买东西不知道该给多少钱,做事情不知道需要多少时间,生活就会全乱套。更重要的是,离开了计算,我们无法建造房屋,无法制造机器,人类社会就不会发展成现在的样子。计算是如此重要,所以人们希望能有个好用的工具来帮助做计算。

很早很早以前的原始人就发现,手指是最简单的计算工具,因为用手指就可以表示出 1~10 这 10 个数字,这也被认为是现在普遍使用十进制的原因。可是我们只有 10 个手指,能表示的数太少了,所以人们又发明了“算筹”这个计算工具。算筹就是一根根的小木棍,如图 3-1 所示。用小木棍按照图 3-1 下方所示的样子就能摆出 1~9 的数字,而且有纵式与横式两种摆法。在摆较大的数字时,为了区分开个位、十位、百位的数字,纵式和横式要间隔使用。

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图 3-1 算筹

可是这样用起来还不太方便,因为要进行比较大的计算时,小木棍摆满整个屋子都算不完。后来人们又发明了算盘,算盘是用珠子表示数字的:算盘有上下两个框,下框里的一个珠子表示 1,上框里的一个珠子表示 5;算盘上还有一根根的柱子,每根可以表示不同的位数。这样按照柱子上被拨到中间的珠子数,就能表示出不同的数字,如图 3-2 所示。

算盘曾经被人们使用了 2500 多年,但是计算机一被发明出来,很快人们就不再使用算盘了。计算机的计算本领太强大,而且使用太方便了。那么,计算机是怎么表示数字的呢?它的表示方法和前面的计算工具都不一样,没有小棍和珠子那样的东西,它只有电路。什么叫电路呢?我们的电灯以及与它相连的电线、开关就组成了一种电路。那么,一个电灯能有几种状态呢?只有两种:要么是亮的,要么是暗的。这样看来,一个电路能表示几个数字呢?只能表示出两个数字,比如:我们规定电灯暗的时候表示数字 0,电灯亮的时候表示数字 1(如图 3-3 所示),其他数字就没法表示了。

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                   图 3-2 算盘                   图 3-3 用电灯表示 0 和 1

因为计算机能表示的基本数字只有两个,所以它使用的这种数字表示方法叫二进制(更多内容参见附录 A)。只能表示出 0 和 1 这两个数是不能满足计算需要的,于是人们想了一个办法,可以用这两个数表示出任何数字。用电灯电路做个形象化的例子,如图 3-4 所示,这里只是演示了几个数字,继续排下去就可以表示更大的数字了。

在计算机刚被发明的时候,还没有屏幕这种东西,有些人就把计算机连接上一串灯泡,根据灯泡的不同明暗组合,就能表示出不同的数字。现在的计算机则是把上面那种二进制的数字,变成我们常用的十进制数字在屏幕上显示出来,所以读者不懂二进制也没关系。按照这样的原理,计算机内的电路就能表示出各种数字来,再通过电路的逻辑运算能力,就可以完成各种计算。

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图 3-4 用 0 和 1 表示不同的数字

从上面的内容可以看出,计算机是人类进入电子时代以后发明的计算工具。从手指到计算机,我们的计算工具取得了巨大的进步。下面我们就来试一试计算机的计算能力吧。

第一步:学习新单词

新单词:print(打印)

如何让计算机把计算结果告诉你?计算机可不会说话,它只能在屏幕上显示内容。因此,你就要命令计算机把计算结果打印(print)在屏幕上。print 这个单词就是程序中的显示命令。

第二步:打开 Python 自带编辑工具

(1) 用鼠标左键双击桌面上的 IDLE 图标,如图 3-5 所示。

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图 3-5 用鼠标左键双击 IDLE 图标

(2) 此时会打开编程窗口,如图 3-6 所示,在窗口左上角显示的名字为 Python Shell,这就是和计算机进行交流的窗口。 图像说明文字

图 3-6 编程窗口

(3) 编辑器中默认的字体不是很大,如果希望调大字体,可以在图 3-6 所示窗口上面的菜单栏中,用鼠标左键点击 Options → Configure IDLE...,如图 3-7 所示。

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图 3-7 打开 IDLE Preferences 对话框

(4) 在弹出的 IDLE Preferences 对话框中,在 Size 处可以选择字体大小,在 Bold 前打钩表示加粗显示文字,如图 3-8 所示。选择好以后,先点击下面的 Apply 按钮,再点击 Ok 按钮即可。

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图 3-8 选择字体大小

(5) 调大字体大小并加粗显示后,再点击 Python Shell 窗口右上角的最大化按钮,就可以使窗口变大,更容易观看和保护视力。

第三步:做计算

(1) 在窗口里有“>>>”符号,这是输入提示符,在“>>>”后输入print(25+17),如图 3-9 所示。

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图 3-9 输入命令

(2) 输入结束后,按一下回车键(即 Window 系统下的 Enter 键、Mac OS X 系统下的 return 键),程序就会运行了。计算结果会在下一行显示出来,如图 3-10 所示。

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图 3-10 显示计算结果 42

小贴士
print 这个单词在屏幕上显示为紫色,因为它是计算机重点关注的关键字,这类单词在计算机上会用专门的颜色突出显示。如果你把这个单词打错了,它就不会变颜色,所以这也是检查输入错误的一种方法。

(3) 根据图 3-9,输入下面各行语句以完成各个计算式:

25 + 17 输入为:print(25+17)
25 – 17 输入为:print(25-17)
5×7 输入为:print(57)
25÷5 输入为:print(25/5)
在计算机的语言里,乘号用星号(
)表示,除号用正斜杠(/)表示。

小贴士
Python 3 里打印命令的写法是 print(), 必须把要显示的内容放在括号里。Python 2 里打印命令的写法则不必须加括号,例如可写成“print 25+17”。 这是两个分支之间最明显的语法区别。

第四步:试一试

你还能想出什么难算的题目,用编程试一试吧。

第五步:闯关任务

独立打开编程工具,并编程计算23+67和67–23,看一看答案是什么。

目录

  • 前言
  • 1 先来三道小测试
  • 2 打倒一号纸老虎
  • 3 从手指到计算机
  • 4 来给数字起名字
  • 5 培养优秀服务员
  • 6 奥运宝宝算年龄
  • 7 发现循环的秘密
  • 8 敢和高斯比赛吗
  • 9 循环也能讲条件
  • 10 程序里面走迷宫
  • 11 程序里面找套娃
  • 12 书山有路勤为径
  • 13 做道难题试一试
  • 14 自己也能设密码
  • 15 做到利人又利己
  • 16 程序里面设暗号
  • 17 使用函数做计算
  • 18 自己做一个模块
  • 19 模块拿来就能用
  • 20 程序里面摸大象
  • 21 海龟陪你学编程
  • 22 创作一幅抽象画
  • 23 古老游戏的玩法
  • 24 打倒二号纸老虎
  • 25 让计算机画个圆
  • 26 轻轻吹气圆会动
  • 27 方块不动圆才动
  • 28 自己也能做动画
  • 29 听我指挥的动画
  • 30 用鼠标控制的动画
  • 31 有模有样的动画
  • 32 自己做个小游戏
  • 33 程序的服务窗口 
  • 34 考试分数出来了
  • 35 修改考试分数表
  • 36 此处无表胜有表
  • 37 数据仓库小管家
  • 38 列表还有两兄弟
  • 39 了解函数的执行
  • 40 函数也能做参数
  • 41 银行账户要转账
  • 42 计算机的小魔法
  • 43 显示格式有讲究
  • 44 文件写入与读取
  • 45 了解变量作用域
  • 46 程序之间有协议
  • 47 服务器与浏览器
  • 48 网站里面有什么
  • 49 人工智能初体验
  • 附录A 进制与编码
  • 附录B 变量
  • 附录C 变量的数据类型
  • 附录D运算符
  • 附录E MATH 模块
  • 附录F 文件相关概念
  • 附录G 英文速查表