输入与输出

引言

计算机程序就像一个神奇的魔法盒子，它可以接收你的输入（Input），经过处理后，再给你输出（Output）。这一章，我们要学习如何让计算机程序和你“对话“——接收你的指令和信息，然后把结果显示给你。

计算机的输入输出设备 🖥️

在我们学习编程之前，先来认识一下计算机的“五官“——输入输出设备：

输入设备：计算机用来接收信息的工具

• 🎹 键盘：像计算机的“耳朵“，接收你按下的按键
• 🖱️ 鼠标：像计算机的“手“，接收你的点击和移动
• 🎤 麦克风：像计算机的“听觉器官“，接收你的声音

输出设备：计算机用来展示信息的工具

• 📺 显示器：像计算机的“嘴巴“，把结果展示给你看
• 🔊 扬声器：像计算机的“声音“，播放音乐和音效
• 🖨️ 打印机：把计算机里的内容打印在纸上

想象一下，你在玩一个电子游戏：

• 输入：你按下键盘上的按钮、点击鼠标 → 输入设备在工作
• 处理：计算机的CPU(中央处理器)计算游戏画面
• 输出：屏幕上显示游戏画面、播放音乐、显示分数 → 输出设备在工作

我们写程序时，最常用的输入输出方式就是：

• 输入：通过键盘输入文字或数字
• 输出：在屏幕上显示文字或数字

🎯 本章目标

通过这一章，你将学会：

• 让计算机“说话“（输出）
• 让计算机“倾听“（输入）
• 用变量存储数据
• 做一个能做数学题的计算器！

输出

认识 print 函数

在Python中，让程序“说话“的方法叫做 print（打印）。print 可以把内容显示在屏幕上。

让我们试试看：

print(5)
print("Jerry")  # 双引号中的是字符串，基本按照原样输出
print("Jerry, ", 10, " years old")  # 多个输出，用逗号隔开
print() # 输出空行
print(5 + 3) # 输出计算结果

运行结果：

5
Jerry
Jerry,  10  years old

8

👨‍🏫 给家长的小贴士：

• 这里的 print 是一个“函数“（function），现在孩子不用理解什么是函数，只需要知道它是一个工具，可以帮我们输出内容
• 双引号 "" 中的内容叫做“字符串“（string），会原样输出
• 如果没有双引号，Python会把它当作数字或变量来处理
• # 后面的是注释，计算机不会执行，只是给人看的说明
• 教学建议：可以让孩子先运行这段代码，然后修改数值再次运行，观察输出结果的变化，这样可以让孩子理解“输出“的概念

实践：打印长方形信息

现在我们用 print 来展示一个长方形的信息：

print("rectangle")
print("---------------")
print("length   : ", 5)
print("width    : ", 4)
print("area     : ", 5 * 4)
print("perimeter : ", (5 + 4) * 2)

运行结果：

rectangle
---------------
length   :  5
width    :  4
area     :  20
perimeter :  18

📐 数学小知识：

• 面积 = 长 × 宽
• 周长 = (长 + 宽) × 2
• 这个例子中：面积 = 5 × 4 = 20，周长 = (5 + 4) × 2 = 18

想一想：如果要计算宽为3的长方形，如何修改程序？

答案：你需要把所有 4 改成 3：

print("rectangle")
print("---------------")
print("length   : ", 5)
print("width    : ", 3)  # 改这里
print("area     : ", 5 * 3)  # 改这里
print("perimeter : ", (5 + 3) * 2)  # 改这里

但是这样改来改去很麻烦，有没有更好的办法呢？

使用变量

什么是变量？

变量就像是贴了标签的盒子。

想象你的书桌上有很多盒子：

• 每个盒子上都贴着一个标签（名字）
• 你可以在盒子里放东西（值）
• 你可以随时打开盒子，看看里面是什么
• 你也可以随时换掉盒子里的东西

在Python中，我们用 = 来给变量“赋值“（给盒子装东西）：

• = 的左边是盒子的标签（变量名）
• = 的右边是要放进去的东西（值）

l = 5  # 把数字5放进标签为"l"的盒子
w = 4  # 把数字4放进标签为"w"的盒子

用变量改进长方形程序

现在我们用变量来重写长方形程序：

l = 5  # length（长度）的缩写
w = 4  # width（宽度）的缩写

print("rectangle")
print("---------------")
print("length   : ", l)
print("width    : ", w)
print("area     : ", l * w)
print("perimeter : ", (l + w) * 2)

现在，如果你想计算宽为3的长方形，只需要改一个地方：

l = 5
w = 3  # 只需要改这里！

print("rectangle")
print("---------------")
print("length   : ", l)
print("width    : ", w)
print("area     : ", l * w)
print("perimeter : ", (l + w) * 2)

变量的命名规则

给变量起名字时，要遵守一些规则：

✅ 可以用：

• 英文字母（大小写都可以）
• 数字（但不能作为开头）
• 下划线 _

❌ 不能用：

• 数字开头（如 1name）
• 空格或特殊符号（如 my-name、name@）
• Python的关键字（如 print、input 等）

好的变量名例子：

length = 5  # 用完整的英文单词
width = 4
l = 5  # 用有意义的缩写
w = 4
my_name = "Tom"  # 多个单词用下划线连接

不好的变量名例子：

a = 5  # 看不出是什么意思
x1 = 5  # 没有意义

更改变量的值

变量盒子里面的东西可以随时更换：

w = 4
print(w)  # 输出：4

w = 6
print(w)  # 输出：6

w = w + 1
print(w)  # 输出：7（解释：把w的值加1后重新放回w里）

👨‍🏫 给家长的小贴士：

• 孩子可能会对 w = w + 1 感到困惑，因为在数学中这是不成立的
• 在编程中，= 是“赋值“而不是“相等“
• 可以这样解释：把盒子w里的东西拿出来，加1后再放回去
• 教学方式：用实物演示，比如准备一些小积木放在盒子里，让孩子亲手操作，理解“取出、加1、放回“的过程

练习1：正方形计算器

任务：参照上面的长方形程序，写一个计算正方形周长和面积的程序。

对于一个边长为3的正方形，要能输出如下：

square
----------------
side : 3
area : 9
perimeter : 12

提示：

• 正方形只需要一个变量 side（边长）
• 📐 数学知识：
  • 正方形的四条边都相等
  • 面积 = 边长 × 边长
  • 周长 = 边长 × 4
• 这个例子中：面积 = 3 × 3 = 9，周长 = 3 × 4 = 12

side = 3

print("square")
print("---------------")
print("side : ", side)
print("area : ", side * side)
print("perimeter : ", side * 4)

输入

什么是输入？

之前我们学习了“输出“，程序可以把结果显示在屏幕上。但只有输出还不够，我们希望程序能和用户“对话“。

这就需要用到输入功能！

🔄 输入输出的循环：

1. 输出：程序在屏幕上显示问题（通过显示器这个输出设备）
2. 用户思考：你看到问题，在脑子里想答案
3. 输入：你通过键盘输入答案（通过键盘这个输入设备）
4. 处理：程序接收你的答案，进行处理
5. 输出：程序再次显示结果（通过显示器）

这个循环就像两个人在对话：

• 程序“说话“（输出）
• 你“说话“（输入）
• 程序理解并“回答“（处理和输出）

认识 input 函数

Python中的 input() 函数可以让程序接收你通过键盘输入的信息。

让我们一步步学习：

最简单的输入

name = input()
print("Hi, ", name)

运行这段程序时：

1. 程序会停下来等待（你看不到任何提示）
2. 你输入名字（比如“Tom“）并按回车
3. 程序继续执行，输出 Hi, Tom

添加提示信息

print("What is your name?")
name = input()
print("Hi, ", name)

这样用户就知道该做什么了！

更简洁的写法

我们可以把提示信息直接放在 input() 的括号里：

name = input("What is your name?")
print("Hi, ", name)

👨‍🏫 给家长的小贴士：

• 括号里的文字叫做“参数“（parameter），现在孩子不需要理解这个词
• 可以这样解释：把提示信息“交给“ input 函数，让它在等待输入时显示出来
• 教学建议：可以用角色扮演的方式，家长扮演“程序“，孩子扮演“用户“，模拟输入输出的对话过程，帮助孩子理解程序与人的交互

让输出更美观

我们可以在问候语前加一个空行：

name = input("What is your name?")
print()  # 输出一个空行
print("Hi, ", name)

或者在提示语后加换行符 \n：

name = input("What is your name?\n")  # \n 表示换行
print()
print("Hi, ", name)

关于 \n：

• \n 是一个特殊符号，表示“换行“（new line）
• \ 叫做“转义符“，它让后面的 n 不再是字母n，而是代表换行

输入多个信息

现在我们让程序更聪明一点，询问用户的更多信息：

name = input("What is your name?")
age = input("How old are you?")

print("Haha, you are ", name)

运行示例：

What is your name? Tom
How old are you? 10
Haha, you are  Tom

练习2：个人信息汇总

任务：写一个程序，询问用户的名字和年龄，然后输出一句话介绍他/她。

期望输出：

What is your name? Tom
How old are you? 10

Haha, you are Tom, you are 10 years old

name = input("What is your name?")
age = input("How old are you?")

print()
print("Haha, you are ", name, ", you are ", age, " years old")

更漂亮的输出方式

上面的输出会有很多空格，因为 print() 默认会在逗号 , 的位置加空格。Python 3.6+ 提供了一种更漂亮的输出方式，叫做 f-string（格式化字符串）：

name = input("What is your name?")
age = input("How old are you?")

print(f"Haha, you are {name}, you are {age} years old")

注意：

• print() 前面的字母 f 不能忘记！
• {name} 和 {age} 会自动替换成变量的值
• 这种方式更灵活，你可以自由决定在哪里加空格

给家长的小贴士：

• f-string 是 Python 3.6 引入的新特性，现代Python代码推荐使用
• 可以这样解释：字母 f 告诉Python“这里有变量要替换“
• {} 就像是一个小窗口，透过它可以看到变量盒子里的内容

综合练习：交互式计算器

现在让我们把输入和输出结合起来，做一个真正的交互式程序！

练习3：长方形计算器（最终版）

任务：写一个程序，询问用户长方形的长和宽，然后输出面积和周长。

期望输出示例：

rectangle
---------------
length ? 5
width ? 4
area : 20
perimeter : 18

print("rectangle")
print("---------------")

l = int(input("length ? "))
w = int(input("width ? "))

print("area : ", l * w)
print("perimeter : ", (l + w) * 2)

👨‍🏫 给家长的小贴士：

• 这里出现了一个新问题：input() 返回的是“字符串“，不能直接做数学运算
• int() 函数可以把字符串转换成数字（integer，整数）
• 这个知识点在第三章会详细讲解
• 如果孩子提出疑问，可以先简单解释：计算机把输入当作文字，需要告诉它“这是数字“
• 教学建议：可以演示一下不加 int() 会发生什么错误，让孩子理解数据类型的重要性

综合练习：数学应用题 📝

现在让我们用输入输出功能来解决一些数学应用题！

练习4：年龄计算器

任务：写一个程序，询问用户今年的年龄，然后计算5年后的年龄。

期望输出示例：

How old are you? 10

Five years later, you will be 15 years old

age = int(input("How old are you? "))

print()
print(f"Five years later, you will be {age + 5} years old")

练习5：价格计算器

任务：写一个程序，询问用户购买苹果的数量和单价，计算总价。

期望输出示例：

How many apples? 6
Price per apple? 2

Total price: 12 yuan

count = int(input("How many apples? "))
price = int(input("Price per apple? "))

print()
print(f"Total price: {count * price} yuan")

练习6：速度计算器

任务：写一个程序，询问用户汽车的速度和行驶时间，计算行驶距离。

期望输出示例：

Speed (km/h)? 60
Time (hours)? 2

Distance: 120 km

speed = int(input("Speed (km/h)? "))
time = int(input("Time (hours)? "))

print()
print(f"Distance: {speed * time} km")

👨‍🏫 给家长的小贴士：

• 这些练习都是小学数学常见的应用题类型
• 通过编程练习，可以加深孩子对数学公式的理解
• 教学建议：
  • 先让孩子用纸笔算出答案，再编程验证
  • 鼓励孩子自己出题，交换做题
  • 可以讨论生活中还有哪些类似的计算问题

本章小结

恭喜你完成了这一章！你已经学会了：

1. 输出：使用 print() 在屏幕上显示内容
2. 变量：用标签盒子存储和改变数据
3. 输入：使用 input() 获取用户输入
4. f-string：用 {} 和字母 f 美化输出
5. 数学应用：用编程解决年龄、价格、距离等数学问题

重要概念：

• ✅ 变量就像贴了标签的盒子
• ✅ = 是“赋值“，不是“相等“
• ✅ input() 得到的是字符串
• ✅ print() 可以输出多个内容，用逗号隔开
• ✅ 输入输出设备（键盘、显示器）是计算机与用户交互的“五官“

🖥️ 计算机知识回顾：

• 输入设备：键盘、鼠标、麦克风等，让计算机接收信息
• 输出设备：显示器、扬声器、打印机等，让计算机展示信息
• 程序交互：通过输入输出，程序可以和人“对话“
• 数据处理：输入 → 处理 → 输出，这是计算机工作的基本流程

📐 数学知识回顾：

• 长方形：面积 = 长 × 宽，周长 = (长 + 宽) × 2
• 正方形：面积 = 边长 × 边长，周长 = 边长 × 4
• 加法：未来年龄 = 现在年龄 + 年数
• 乘法：总价 = 单价 × 数量，距离 = 速度 × 时间

🎉 下节预告：下一章我们会详细学习“字符串“——文字在计算机中是如何存储和处理的。你会发现，文字也可以做很多有趣的操作！

💡 给家长的建议：

• 这一章是编程基础，建议让孩子多练习，熟练掌握输入输出
• 可以让孩子设计自己的“小问题“，用编程来解答
• 鼓励孩子用数学知识来解决实际问题，增强学习兴趣
• 如果孩子对某个概念不理解，可以结合生活中的例子来解释