用技术，守护候鸟

监测站其实一直在干活

保护区在滩涂边架了高清相机和红外相机，涨潮落潮都在拍。鸟一落下来，照片就进了硬盘。

卡点就在这儿：拍照自动化了，测量也开始自动化了，唯独"看一眼，说出它是什么鸟"这一步，还得靠人。

💡 有些地方已经在做"鸟脸识别"了，但那是第六章的机器学习。今天我们要做的，是这件事里能被算出来的那一半。

一条记录，就是一行数字

相机配上测量模块后，一只鸟落下来，会自动生成这样一条记录：

前四列是机器测出来的数，最后一列是我们要填的答案。程序要干的活，就是把这四列数字变成第五列。

机器读不懂"汤匙""雪白"，它只认 2 和 1。所以这些形状和颜色，必须先被编成号码——这一步叫编码。

这笔账，人算不动

按最保守的估计：这 1 500 条记录，一条平均只花 1 分钟（举镜、比对、写名字），派 2 个人：

不吃不喝、不休息、一次都不看错，也要干到半夜。而这只是今天的量——明天早上，硬盘里又躺着一模一样多的一批。

人会累、会看走眼、会下班；相机不会。所以这一列空着，不是人不努力，是这份活本身不该由人来做。

📋 任务书：候鸟鉴定助手 v1.0

课本怎么定义"算法"

概念有四个要点：

那么，什么是算法？看两个例子

这两件事你早就会做。但要交给一个什么都不会的人（或者一台计算机）去做，就得把每一步都写死：算法，就是把"会做"翻译成"说清楚"。泡面那六步、走路那五步，都是算法。

算法有五条特征，一条都不能少

判断一段话是不是算法，就看下面五条——必须同时满足，少一条计算机就做不了：

🎯 对照我们的项目：输入是 4 个特征，输出是物种名，最多问 5 个问题就出结果（有穷），规则写死了不会有第二种答案（确定），每一步都能量、能比（可行）。

体检一下：这四段话，算算法吗？

每段话下面点一下你的判断，看看对不对：

两张表，对照着看：机器给什么，判据是什么

鉴定这件事，说到底就是在这两张表之间来回比——左边是相机自动记下来的一行行数字，右边是"这些数字长成什么样才算哪种鸟"的标准答案。

机器读不懂"汤匙""雪白"，它只认 2 和 1。所以这些形状和颜色，必须先被编成号码——这一步叫编码。

那问题来了：拿 B001 那一行（74 / 17 / 2 / 1），你怎么定它是谁？

把这条路写成 8 句话

一步只做一件事，一句一句排下去：

✍️ 三条硬规矩：一步只做一件事；每步开头是动词；不许出现"大概""可能""感觉"。

自然语言描述：好在哪，差在哪

这 8 句话，同学一看就懂，照着走也能得出答案。可对着上面那张表仔细看，问题就露出来了。

一句话：自然语言适合“想”和“说”，不适合“执行”——它是最好的草稿纸，却不能直接当施工图。

流程图的六个标准符号

这是全世界通用的"算法文字"，六个图形各管一件事：

最后那个小圆圈叫连接点：流程图一页画不下、或者有根线要跨很远，就在断开的两头各画一个同样的圆圈，写上同一个标记（比如都写 A），表示"这两处其实是同一条线"。它不是一个操作，只是个接线记号。

一个小道理：判断框长成菱形——一个入口、两个出口（是 / 否），别的框都是一个入口一个出口。

连线挑战：图形对功能

图形在左，功能在右——配对了，中间会连出一条同色的线。

三种基本控制结构：算法只有三块积木

图形是零件，零件怎么装？全世界只有三种装法——再复杂的算法，掰开看都是这三块拼起来的。

同一套步骤，画成图

左边就是刚才那 8 句话，一句一句点开，右边对应的那一块就亮起来——点完，整张图也就齐了：

🟢 左边那条绿色虚线，就是「循环」的回边——20 条记录，这张图要跑 20 遍。右边那条竖线则是「汇合」：五个「是」不管走哪条，最后都要回到同一个「输出」。

🎯 三个关键：① 每个菱形都出两条线；② 五个「是」不管走哪条，最后都汇到同一个"输出"；③ 那条绿色虚线是循环，没有它，程序只会认一只鸟。

现在轮到你们

打开 《淇澳岛候鸟鉴定算法流程图画布》，把我们设计的淇澳岛候鸟鉴定算法画成流程图，画完导出、提交。

三条底线：菱形一定出两条线 · 阈值旁边写依据 · 图上有开始也有结束。

伪代码，是"用程序的结构说人话"

本项目，写成伪代码就是这个样子

还是那 8 句话、还是上一页那张图。伪代码没有统一格式，同一条算法，可以写成两种样子：

BEGIN
  WHILE 还有未鉴定的记录
    READ L, B, S, C
    IF S = 2 THEN
        物种 ← "黑脸琵鹭"
    ELSE IF L ≥ 85 AND C = 2 THEN
        物种 ← "苍鹭"
    ELSE IF L ≥ 85 AND C = 1 THEN
        物种 ← "大白鹭"
    ELSE IF L ≥ 50 AND C = 1 THEN
        物种 ← "白鹭"
    ELSE IF S = 3 THEN
        物种 ← "反嘴鹬"
    ELSE
        物种 ← "青脚鹬"
    END IF
    PRINT 物种
  END WHILE
END

读入一条待鉴定的记录
取出体长 L、喙长 B、喙形 S、羽色 C

如果 喙形是扁匙状（S = 2）
    这只鸟是黑脸琵鹭
否则如果 体长不小于 85 且 羽色是灰（C = 2）
    这只鸟是苍鹭
否则如果 体长不小于 85 且 羽色是白（C = 1）
    这只鸟是大白鹭
否则如果 体长不小于 50 且 羽色是白（C = 1）
    这只鸟是白鹭
否则如果 喙形细长上翘（S = 3）
    这只鸟是反嘴鹬
否则
    这只鸟是青脚鹬

输出 这只鸟的名字
还有记录吗？有就回到“读入”再来一遍

👀 两栏一一对应，只是穿的衣服不同：五个菱形 → 五次“如果”判断；绿色回边 → 循环（左边 WHILE … END WHILE，右边就一句“回到‘读入’再来一遍”）；矩形 → 记下物种名。

两种写法里都不再用“转到第 8 步”这种方式指路。左边用 IF / END IF 划边界、用 WHILE … END WHILE 圈循环；右边连循环都只写一句“回到读入再来一遍”，边界全交给“如果……否则……”和缩进。骨架可以自己定，只要每一步都没有歧义。

伪代码：好在哪里

一句话：伪代码是写代码前的最后一张草稿——比自然语言严谨，比流程图省事。

三种描述方法，收个尾

同一条候鸟鉴定算法，三种写法都走了一遍。放在一起看，各自的位置就清楚了：

连起来就是一条线：自然语言 → 流程图 → 伪代码 → 程序。每往后一步，机器能读懂的多一点，人一眼看全的少一点。所以三种写法不是三选一，是同一件事的三个阶段。

计算机只会说 0 和 1

CPU 里全是开关，它只认"通 / 断"两种状态，写出来就是 1 和 0。那我们是怎么办到"用人话指挥计算机"的？答案是一层一层的翻译。编程语言就这样分成了三代——越往下越像机器，越往上越像人：

同一件事，三代人怎么写

让电脑在屏幕上打出一行"黑脸琵鹭"，三种语言的写法差多少（机器语言只截了一段示意）：

# ① 机器语言：一串 0 和 1，人眼基本读不懂
10111000 00000001 00000000 10111011 00000010 00000000 ...

# ② 汇编语言：给指令起了名字，但还是"一条一行"
MOV  AH, 09H
LEA  DX, MSG
INT  21H

# ③ 高级语言（Python）：一句话说完
print("黑脸琵鹭")

三代语言干的活完全一样，区别只在"谁来翻译、翻译多少"。越往上，同一件事写的字越少、越不容易出错——这就是今天几乎没人用 0/1 写程序的原因。

那谁来翻译？两种方式

我们用的 Python 就是解释型的高级语言：句子几乎像英语，新手能很快上手；"库"又特别多，人工智能领域大量用它。你敲的每一行，IDLE 都会替你翻译成 0/1 交给 CPU。

记住这一句就够了

所以你上节课画的流程图，不是白画的——它就是程序的"施工图"。这节课你做的事，叫翻译。

先把它们摆在一起看

左边是你画的流程图，右边是从这张图翻译出来的程序。同一件事，两种写法。现在右边被盖住了——点左边一个图形，就去揭开它对应的那几行代码。像搭积木一样，一块一块把程序搭出来。

# ① 先打个招呼print("淇澳岛候鸟鉴定助手 v1.0")print("喙形：1尖直 2扁匙 3上翘")print("羽色：1全白 2灰 3黑白") while True:            # 回边的开关    body  = float(input("体长(cm)："))    beak  = float(input("喙长(cm)："))    shape = int(input("喙形(1/2/3)："))    color = int(input("羽色(1/2/3)："))     if shape == 2:        name = "黑脸琵鹭"    elif body >= 85 and color == 2:        name = "苍鹭"    elif body >= 85 and color == 1:        name = "大白鹭"    elif body >= 50 and color == 1:        name = "白鹭"    elif shape == 3:        name = "反嘴鹬"    else:        name = "青脚鹬"     print("判为：", name)     again = input("再测一条？(y/n)：")    if again != "y":        break print("测试结束")

读程序前，先记住三个规矩

# 缩进对了
if shape == 2:
    name = "黑脸琵鹭"        # ← 有缩进：归 if 管
print(name)                # ← 没缩进：不归 if 管

程序骨架：四块里只有一块要你动

整段程序分四块：第 1 块打招呼、第 2 块读数据、第 4 块输出结果，都不用动；只有第 3 块的五处空要你填。

# ===== 1. 打招呼 + 说清编码（不用改）=====
print("淇澳岛候鸟鉴定助手 v1.0")
print("喙形：1尖直 2扁匙 3上翘")
print("羽色：1全白 2灰 3黑白")

while True:
    # ===== 2. 读入一条记录（不用改）=====
    body  = float(input("体长(cm)："))
    beak  = float(input("喙长(cm)："))
    shape = int(input("喙形(1/2/3)："))
    color = int(input("羽色(1/2/3)："))

    # ===== 3. 逐级判断（五个空，你来填）=====
    if shape == ① ?:                     # 扁匙状
        name = "黑脸琵鹭"
    elif body >= ② ? and color == ③ ?:   # 大型 + 灰
        name = "苍鹭"
    elif body >= 85 and color == 1:
        name = "大白鹭"
    elif body >= ④ ? and color == 1:   # 中型 + 白
        name = "白鹭"
    elif shape == ⑤ ?:                   # 细长上翘
        name = "反嘴鹬"
    else:
        name = "青脚鹬"

    # ===== 4. 输出 + 问要不要再测（不用改）=====
    print("判为：", name)
    again = input("再测一条？(y/n)：")
    if again != "y":
        break

✍️ 每填一个空就按一次 F5，看结果有没有变。程序会说话，它会把自己的判断喊出来。

五个空，逐个攻破

先自己做，卡住了再点下面的选项验证——也可以直接点上面代码里的 ① ? 跳下来。

填错了会怎样？它不会停，而是“自信地”给你一个错答案

假如 ① 那个空你填成了 0（正确是 2）。程序不报错、照样跑，只是——黑脸琵鹭再也认不出来了：

为什么？因为 shape == 0 这个条件永远不成立，程序就一路往下走，最后被"体长≥50 且全白 → 白鹭"收走了——一只国家一级保护动物，被记成了普通白鹭。

所以填完空别急着关程序：填一个空 → 敲一组数据 → 看结果 → 不对就回头改那个空 → 再跑一遍。这个循环，就是编程最真实的样子，没有一个程序是一次写对的。

实践：完成淇澳岛候鸟鉴定程序

把 5 个空填完、跑通、保存好，这个程序就算完成了。文件名和格式按下面三条来：

• 文件名写学号 + 姓名，例如 1101张三——不要用"新建 1"这种名字，交上来老师找不到人。
• 后缀必须是 .py。这是 Python 程序文件的标志，保存时"保存类型"选 Python Files (*.py)，别存成 .py.txt。
• 下课前举手让老师确认一次，下节课你的程序要"上岗考核"——拿 20 条真实记录测它，看能对几条。

这一回，你是"数据录入员"

上节课你的程序只在你手上过了几条。这一次，它要吃 20 条真实记录——数据得你一条一条喂给它——就像保护区的工作人员，把野外记录本上的数字敲进电脑。

• 打开你保存的 .py，按 F5，它会问你 4 个数。
• 照《测试记录表》从上往下一条一条输，一条一条记结果。
• 输完一条，敲 y 回车，接着输下一条。
• 判错的，在表上把编号圈出来。
• 最后算：准确率 = 判对条数 ÷ 总条数 × 100%

💡 这 20 条记录，专家已经一条一条人工鉴定过了。也就是说，你的程序正在被"考试"。

输入数据时，只有三件事要注意

程序跑起来会一个问题一个问题地停下来等你——敲完一个数、按回车，它才问下一个。而它只认数字，所以敲的时候注意三点：

💡 报错了不要慌：按 F5 重新运行，从头再来一遍就行。这次敲对就好。

怎么把一行数据"喂"进去

表上的一行，就是程序要的 4 个数字。顺序不能换：体长 → 喙长 → 喙形 → 羽色。

  体长(cm)   ：95
  喙长(cm)   ：12
  喙形(1/2/3)：1
  羽色(1/2/3)：2

>>> 判为： 苍鹭

再测一条？(y/n)：y

👀 注意：编号 A05 不用输入——编号只是给人看的，程序只看那 4 个特征。

20 条有点多？分工做

📌 顺便想一想：这才 20 条。真实监测一年几万条记录，如果全靠人手输入、人眼看图，会怎样？

测试数据（20 条）

这 20 条是保护区专家已经人工鉴定过的记录。照表从上往下，一条一条输进程序：

算算你的准确率

把你判对的条数填进去（0–20）：

别忘了纸质的《测试记录表》

表上有四行"错因分析"，勾一个、写一句：

这张表，就是下一幕"查错"的证据。

公布答案

其余 18 条全对。18 ÷ 20 = 90%——不错，但这两条错得很有价值。

为什么？我们一步一步倒推：

改法：把口袋拆开

在"白鹭"那条规则之前，插一条新的：

elif body >= 65 and color == 1:      # 全白，且 ≥65cm
    name = "中白鹭"

依据还是那张表：白鹭 55–65，中白鹭 65–72——阈值 65 就取在两段区间的交界处。

⚠️ 位置很要命，试一下：

💡 为什么放后面就不行？因为 elif 的规矩是：前面有一条成立，后面就不看了。A19 早被"白鹭"那条收走了，永远轮不到"中白鹭"。

用数据说话

三个问题，想清楚再收工

我们做的，和真正的 AI，差在哪

所以，我们这节课做的不是 AI，而是 AI 之前的那一步：把人的经验，写成机器能执行的规则。

🔭 到了第六章，我们会看到：机器是怎么自己从数据里"学"出这些规则的。

小测：5 题，检验一下

📌 下课前提交三样东西：算法设计单 + .py 程序 + 测试记录表