青少年Python趣味編程
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Python是適合人工智能編程的語言,同時也是適宜青少年學習、掌握和應用的語言。一本易學易用的Python語言書是開展青少年人工智能教學的重要一環。本書在研究青少年程序設計教育的基礎上選取100多個貼近青少年生活的例子,結合青少年的認知規律,融入思政教育,激發學習者興趣,以程序為中心,弱化語法,讓青少年在學習Python語言編程的過程中,學會運用計算思維解決問題。本書深入淺出、循序漸進、層層鋪墊地呈現各個知識點,讓學習者在探索中體會編程的樂趣和魅力。
本書適合青少年學習者,既可作為青少年信息學奧林匹克普及組競賽的教材,也可作為小學信息技術教師學習Python語言的入門課外讀物,還適合編程社團和編程培訓機構使用。
編排合理: 采用以課為單元的形式編排,內容由淺入深,符合青少年認知規律。
案例豐富: 所選案例涵蓋數學、繪畫、游戲等多種方向,貼近生活,拓寬學習思維。
圖文并茂: 設計多種角色形象激發讀者興趣,并配合精美圖片輔助理解和記憶。
回顧歷史,每一輪科技革命都會引發一次工業革命,每一次工業革命又會引發一次教育革命。在2016年“阿爾法狗”戰勝世界冠軍李世石之后,人工智能一舉成名,2016年也因此被人們稱為“人工智能元年”。因此啟動新一輪的以培養“人工智能時代原住民”為方向的教育革命成為全世界熱點,未來的世界屬于“人工智能時代原住民”。
近年來,隨著互聯網、大數據和人工智能等高新技術的發展和應用,從歐美興起的新一輪青少年編程教育浪潮席卷全球,在青少年中推廣和普及編程教育成為各國的共識。“編程促進你的思維能力,每個人都應該學習編程,因為它會教給你如何思考。”“教育領域的最大發展機遇之一就是教更多的孩子學會編程。”“編程關乎國家的未來……我們需要孩子們熟練地掌握這些技術。”“學習編程要比學習英語更重要,因為編程語言可以影響全球70億人。”等觀點逐漸得到認可。
編程是互聯網、大數據和人工智能等高新技術的基礎和核心。如今,正是計算機編程普及的風口浪尖,誰能搶先一步抓住這個風口,誰就會在未來的人工智能時代占有主動地位。
編程應從早抓起,青少年學習編程并不是為了將來成為程序員,而是為了在學習中開發智力,學會應用計算思維解決問題。學會編程,能更好地讀懂世界、適應世界和創造未來世界。讓青少年學習編程,就是讓孩子站在了人工智能的高起點。
學習編程對孩子的成長有著重要意義,因此應該有一本符合青少年心理、適合青少年學習的編程書。本書的編寫打破了常規編程書籍知識集中、內容冗雜的局面,突出以下幾個特點。
(1)優選版本。采用Python 3.8版本,更適合青少年學習。
(2)循序漸進。采用以課為單元的形式編排,符合青少年認知規律。
(3)激發興趣。選取的例子貼近生活,符合青少年的認知,能夠激發學習編程的興趣。
(4)樹立自信。選取最常用的語句和算法,舍棄超越青少年能力之外的內容,重在讓孩子看懂、學會,體驗成功的喜悅,樹立信心。
(5)注重算法。算法比語言重要,算法是程序設計的核心,語言只是載體。本書注重算法,用流程圖讓青少年理解算法。
(6)案例豐富。涉及計算、經典算法、邏輯推理、畫圖、游戲等,讓學習者體驗樂趣。
本書的編寫得到了西昌學院“兩高”人才科研支持計劃“小學生Python趣味編程研究”項目的大力支持,沒有學院的資助和支持,就沒有本書的編寫和出版。同時,本書在編寫過程中參考的相關文獻已在文末列出,在此向相關作者和同行表示衷心的感謝。
本書由董加強編寫第3~15課、第17~27課、第29課,并負責統稿全書;吉娃阿英編寫第16課、第28課、第30課,并負責全書代碼的調試和優化;董琴丹編寫第1課、第2課,負責全書插畫的策劃、設計;本書的編寫還得到了周婕、趙宏遠、蘭冬宇、丁德朋等同學的大力支持,在此一并表示感謝。
由于編者水平有限,加之編寫時間倉促,錯誤和不足之處敬請讀者批評指正,可以通過 E-mail (1592266214@qq.com)與編者聯系。
編 者
2022年8月
1.1 準備工作 2
1.2 啟動Python 3
1.3 Python語言關鍵字 5
第2課 交互模式 7
2.1 Python Shell 7
2.2 數學計算 8
第3課 編程模式 12
3.1 Python Editor 12
3.2 編寫我的第一個程序 14
第4課 棋盤與米粒 17
4.1 故事中的算法 17
4.2 算法的特點 19
第5課 夜宿瀘山 22
5.1 print輸出 22
5.2 Python程序風格 24
第6課 嫦娥奔月 26
6.1 數字計算 27
6.2 變量和數據類型 28
6.3 表達式計算 30
第7課 雞蛋不熟 32
7.1 順序結構 32
7.2 流程圖和程序結構 34
第8課 結繩記事 37
8.1 計數器 37
8.2 輸出連續的自然數 39
第9課 山村詠懷 41
9.1 簡單累加器 42
9.2 任意數的累加 43
第10課 完美的太極 46
10.1 太極圖的繪制 46
10.2 海龜函數說明 48
第11課 夏日絕句 52
11.1 if語句 53
11.2 關系運算符 55
第12課 魚與熊掌 57
12.1 if else語句 57
12.2 判斷奇偶數 59
第13課 田忌賽馬 62
13.1 if elif語句 63
13.2 成績分數和等級的轉換 66
第14課 望廬山瀑布 68
14.1 while循環(一) 68
14.2 求1~n的累加和 72
第15課 珠峰的高度 74
15.1 while循環(二) 74
15.2 循環的干預 76
第16課 石頭剪刀布 78
16.1 while循環(三) 78
16.2 列表 81
第17課 貪吃的猴子 83
17.1 for循環 83
17.2 可迭代對象 86
第18課 百錢買百雞 89
18.1 for循環的嵌套 89
18.2 雞兔同籠 91
第19課 肆中飲酒 94
19.1 二重for循環 94
19.2 二果問價 95
第20課 書生分卷 98
20.1 四重for循環 98
20.2 書生分卷解的統計 100
第21課 隔溝算羊 103
21.1 枚舉算法 103
21.2 雞鴨問題 106
第22課 王婆賣瓜 109
22.1 遞推算法思想 109
22.2 王婆賣瓜編程實現 111
第23課 龜兔賽跑 114
23.1 模擬算法思想 115
23.2 龜兔賽跑編程實現 116
第24課 尋找雷鋒 120
24.1 邏輯推理算法思想 120
24.2 尋找雷鋒編程實現 121
第25課 擂臺比武 124
25.1 尋找最大數算法思想 124
25.2 尋找最大數編程實現 125
第26課 英雄排座次 128
26.1 冒泡排序算法思想 128
26.2 冒泡排序編程實現 129
第27課 多多的訣竅 132
27.1 折半查找算法思想 133
27.2 折半查找編程實現 135
第28課 楊輝三角 138
28.1 輸出楊輝三角 138
28.2 編寫Python函數 140
28.3 函數里的函數 142
第29課 美麗的蝴蝶 144
29.1 蝴蝶曲線的繪制 144
29.2 math模塊常用函數 146
第30課 成語接龍 150
30.1 成語接龍算法思想 151
30.2 成語接龍編程實現 152
參考文獻 155
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