《中小学生Python编程入门指南》2.1 设计开发一个计算器

Posted 2021-03-08 夏主

第二章 设计自己的第一个Python应用 

1.1 设计开发一个计算器

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    这一节我们来尝试实现完成一个计算器的应用。毕竟我们是初学者，不可能做得那么完美，也不是真的需要实现，只是想借这一个应用的理解，我们带入一些python的教学和其他的计算机相关知识。

    我们先想想，计算器我们需要什么功能？先不想象多么只能的计算器，我们要先实现简单的会加减乘除的就可以了。那么我们就知道了，计算器是要有会加减乘除计算的功能的。那除此之外呢？我们想一下计算的流程，其实就是三个部分组成：①输入、②计算、③输出。好，那我们上一节学习了第一句python语句，知道了输出可以用print。那还差输入和计算。

    不知道我们同学有没有用过实体的计算器，不是手机上或者电脑上的应用（application、app）。就是下图这种：

    

    其实我们使用计算器跟我们的电脑，从组成上来说有异曲同工之妙。如果拆过电脑主机或者笔记本电脑的同学应该知道，我们的电脑很复杂，里面包含很多硬件，但是总的来说就只有三种：CPU（处理器）、内存和I/O。CPU和内存相信很多人都听过，那么I/O是什么？I/O其实就是Input/Output，输入/输出设备。CPU就是执行运算和管理控制内存和I/O的设备；内存用来存储指令和数据；I/O则是将类似于键盘、鼠标、显示器等设备和主机连接，实现数据的输入和输出。

    那我们接下来用python实现的计算器应用，最难的应该就是如何实现计算。我们先来学习python是不是可以实现我们需要的计算。

    比如说，我们先实现加法，3+4看看能否计算。

    

    看起来不行啊，那我们把双引号去掉：

    

    可以了！上节我们解释过了，加引号代表的是字符串，不加引号则是表达式。那我们再试一下可否计算其他运算。

    

    我们可以看到是可以计算的。

    那么我们的python能否计算带小数点的数值呢？

    

    我们可以看到，python能够计算带小数的数值和负数

    那我们就知道了，python其实可以做计算，那按照我们前面的梳理，我们还需要有个地方来输入。我们先实现简单点，计算两个数值的加减乘除。

    python用input("")来表示输入。比如说，我们可以这样用：

    

    我们可以编写我们的程序了，我们新建一个txt文件，将下面程序代码输入，看看能否实现：

    

    我们保存文件，并把文件的后缀名改成py，双击运行看看能否运行。运行成功会出现这样的界面，输入数值看看能否计算。

    

    我们可以看到计算结果：

    

    是错误的！为什么呢？这其实就还是之前我们说的字符串问题，我们input接收到数据是默认是字符串，两个字符串用加号的时候，就相当于拼接起来了。这还有版本差异，如果使用的是python2版本的，如果输入数值，就会显示数值，如果输入字符，则会显示字符串。python3版本的则是全部按字符串处理。这不算什么大问题，我们有办法解决。

    

    我们加多上图中框选的这两句，保存，运行，看看有什么效果。

    

    我们先解释一下这几句代码。前面两行的意思大家应该都清楚了，就是将一些字符打印出来。第3行的意思，等于号后面我们刚才解释过了，就是让用户输入数据的。等于号是什么意思，大多计算机语言，单个等于号的意思就是“赋值”。将后面的内容赋值给了前面的对象，我们看这个单词variable_1就是变量。就好像一个盒子，一开始就是个盒子，我们使用了魔法，说“你这个盒子，变成小汽车吧”，这个盒子就变成了小汽车。这就是变量，看名字就知道，会变的。variable_1这是个变量，我们输入了123这个数字，就相当于告诉了variable_1说“你变成123吧”，它就是123了；跟它是“你是猪”，它就变成猪了。

    变量有很多种类型，我们先讲3种，后面我们再讲更多，前面提到的字符串，还有整数、浮点数。字符串好理解了，就是用双引号、单引号包起来的。用英文表示为string，如果我们用python输出来就是str。整数在数学上也都学过，我们就不多说了，那浮点数呢？浮点数是一种数字表示方法，可以用来表示小数。整数的英文是int，浮点数的英文是float。整数和浮点数的相关知识，我们同样在附录一中讲解。

    为了体验变量的不同，我们再学习一个新的魔法，type()，这可以显示变量的类型。好像照妖镜，照一下就知道是什么东西。我们使用cmd窗口演示变量。

    

    通过这个例子，我们可以看到变量的区分。那变量直接可以相互转化吗？当然可以，我们刚才使用的计算器程序，我们看第6、7句，就我们添加进去的两句，我们使用了int()函数将variable_1和variable_2转化成了int类型，所以我们才能正常计算。同样的，我们把类型转化成浮点数。我们把代码改成下图这样，保存运行看看有什么变化。

    我们可以看到输出的结果也变成了浮点数。两个浮点数相加，结果也是浮点数，类型没变

    

    这一节我们先讲到这里，这个计算器还做得不完整，我们后面边学其他内容边完善。