认识达内从这里开始

学习目标

知道有序的软件开发过程的步骤。

了解遵循输入、处理、输出(IPO)模式的程序，并能够以简单的方式修改它们。

了解构成有效Python标识符和表达式的规则。

能够理解和编写Python语句，将信息输出到屏幕，为变量赋值，获取通过键盘输入的信息，并执行计数循环。

软件开发过程

运行已经编写的程序很容易。较难的部分实际上是先得到一个程序。计算机是非常实在的，必须告诉它们要做什么，直至细节。编写大型程序是一项艰巨的挑战。如果没有系统的方法，几乎是不可能的。

创建程序的过程通常被分成几个阶段，依据是每个阶段中产生的信息。简而言之，你应该做以下工作。

分析问题　确定要解决的问题是什么。尝试尽可能多地了解它。除非真的知道问题是什么，否则就不能开始解决它。

确定规格说明　准确描述程序将做什么。此时，你不必担心程序“怎么做”，而是要确定它“做什么”。对于简单程序，这包括仔细描述程序的输入和输出是什么以及它们的相互关系。

创建设计　规划程序的总体结构。这是描述程序怎么做的地方。主要任务是设计算法来满足规格说明。

实现设计 将设计翻译成计算机语言并放入计算机。在本书中，我们将算法实现为Python程序。

测试/调试程序 试用你的程序，看看它是否按预期工作。如果有任何错误(通常称为“缺陷”)，那么你应该回去修复它们。定位和修复错误的过程称为“调试”程序。在调试阶段，你的目标是找到错误，所以应该尝试你能想到的“打破”程序的一切可能。记住这句老格言：“没有什么能防住人犯傻，因为傻子太聪明了。”

维护程序 继续根据用户的需求开发该程序。大多数程序从来没有真正完成，它们在多年的使用中不断演进。

示例程序：温度转换器

让我们通过一个真实世界的简单例子，来体验软件开发过程的步骤，其中涉及一个虚构的计算机科学学生Susan Computewell。

Susan正在德国学习一年。她对语言没有任何问题，因为她能流利地使用许多语言(包括Python)。她的问题是，很难在早上弄清楚温度从而知道当天该穿什么衣服。Susan每天早上听天气报告，但温度以摄氏度给出，她习惯了华氏度。

幸运的是，Susan有办法解决这个问题。作为计算机科学专业的学生，她去任何地方总是带着她的笔记本计算机。她认为计算机程序可能会帮助她。

Susan开始分析她的问题。在这个例子中，问题很清楚：无线电广播员用摄氏度报气温，但Susan只能理解华氏温度。

接下来，Susan考虑可能帮助她的程序的规格说明。输入应该是什么?她决定程序将允许她输入摄氏温度。输出呢?程序将显示转换后的华氏温度。现在她需要指定输出与输入的确切关系。

苏珊快速估算了一下。她知道0摄氏度(冰点)等于32华氏度，100摄氏度(沸点)等于212华氏度。有了这个信息，她计算出华氏度与摄氏度的比率为(212−32)/(100−0) = (180/100) = 9/5。使用F表示华氏温度，C表示摄氏温度，转换公式的形式为F = (9/5)C + k，其中k为某个常数。代入0和32分别作为C和F，Susan立即得到k = 32。所以关系公式是F = (9/5)C + 32。这作为规格说明似乎足够了。

请注意，这描述了能够解决这个问题的许多可能程序中的一个。如果Susan有人工智能(AI)领域的背景，她可能会考虑写一个程序，用语音识别算法实际收听收音机播音员，获得当前的温度。对于输出，她可以让计算机控制机器人进入她的衣柜，并根据转换后的温度选择适当的服装。这将是一个更有野心的项目，一点也不夸张!

当然，机器人程序也会解决问题分析中识别的问题。规格说明的目的，是准确地决定这个特定的程序要做什么，从而解决一个问题。Susan知道，先弄清楚她希望构建什么，而不是一头钻进去开始学编程。

Susan现在准备为她的问题设计一个算法。她马上意识到这是一个简单算法，遵循标准模式“输入、处理、输出”(IPO)。她的程序将提示用户输入一些信息(摄氏温度)，处理它，产生华氏温度，然后在计算机屏幕上显示结果，作为输出。

Susan可以用一种计算机语言来写她的算法。然而，正式将它写出来需要相当的精度，这常常会扼杀开发算法的创造性过程。作为替代，她用“伪代码”编写算法。伪代码只是准确的英语，描述了程序做的事。这意味着既可以交流算法，又不必让大脑承担额外的开销，正确写出某种特定编程语言的细节。