Python編程基礎（第3版）（微課版）

張治斌（北京信息職業技術學院），長期從事一線教學和教學管理工作，國家職業教育大數據技術專業教學標準研製組長、電腦應用技術專業、工業軟件開發專業國家教學標準研製成員，工業和信息化部人才培養評價專家、人事部《人工智能工程技術人員標準》審定專家；北京市特色高水平軟件與信息服務骨乾專業群、新大陸數據智能工程師學院、數字商務專業群建設項目負責人，北京市優秀青年骨乾教師、北京市技能大賽優秀工作者；主持參與省級以上教學改革、教育信息化融合創新等項目10餘項；主參編教材8部，“十四五”職業教育國家規劃教材2部。

單元1 準備工作 1

1.1 認識Python 2

1.1.1 初識Python 2

1.1.2 Python的發展史 2

1.1.3 Python的特性 2

1.2 搭建Python環境 3

1.2.1 在Windows系統平臺安裝Python 3

1.2.2 配置PATH環境變量 6

【任務1-1】開啟Python之旅 9

1.3 安裝PyCharm 11

1.3.1 常用的Python IDE 11

1.3.2 認識PyCharm 12

1.3.3 安裝和使用PyCharm 12

【任務1-2】創建應聲蟲程序 21

單元小結 24

單元實訓 輸入和輸出 24

單元測試 24

單元2 Python基礎知識 26

2.1 Python的基礎語法 27

2.1.1 認識電腦語言 27

2.1.2 聲明Python編碼 27

2.1.3 加入代碼註釋 28

2.1.4 使用多行語句 29

2.1.5 縮進代碼 30

2.1.6 標識符與關鍵字 30

2.1.7 調試Python代碼 31

2.2 創建變量並提取裡面的數值 32

2.2.1 Python變量 32

2.2.2 數值型變量的相互轉換 35

2.2.3 字符型數據的創建與基本操作 37

【任務2-1】提取賬單中的單價信息 42

2.3 Python的運算符 43

2.3.1 常用操作運算符 44

2.3.2 運算符優先級 51

【任務2-2】計算圓形的各參數 53

【任務2-3】使用字符串索引計算n天後是星期幾 54

單元小結 55

單元實訓 計算旅游預算並提取地點信息 56

單元測試 56

單元3 Python數據結構 59

3.1 認識Python數據結構的組成 60

3.1.1 認識數據結構類型 60

3.1.2 區分可變量據類型與不可變量據類型 61

3.2 創建列表並進行增、刪、改、查等操作 61

3.2.1 創建列表 62

3.2.2 列表的基本操作 63

3.2.3 列表常用方法和函數 66

【任務3-1】實現某超市營業額數據的存儲、查詢與修改 71

3.3 創建元組並進行取值操作 72

3.3.1 創建元組 72

3.3.2 元組常用方法和函數 74

【任務3-2】實現學生成績管理 76

3.4 創建字典並進行增、刪、改、查等操作 76

3.4.1 解析字典的鍵與值 77

3.4.2 創建字典 77

3.4.3 提取字典元素 78

3.4.4 字典常用方法和函數 79

【任務3-3】創建簡單的貨物庫存查詢程序 83

3.5 創建集合並進行集合運算 85

3.5.1 創建集合 85

3.5.2 集合運算 86

3.5.3 集合常用方法和函數 89

【任務3-4】實現學生選課信息查詢 90

單元小結 92

單元實訓 構建並管理旅游日誌數據結構 92

單元測試 92

單元4 程序流程控制語句 95

4.1 Python的選擇結構 96

4.1.1 if語句的基本結構 96

4.1.2 實現多路分支 97

【任務4-1】實現考試成績等級劃分 98

【任務4-2】設計和實現模擬QQ登錄程序 99

4.2 Python的循環結構 100

4.2.1 編寫for循環語句 100

4.2.2 編寫while循環語句 102

4.2.3 運用break、continue與pass語句 103

4.2.4 嵌套循環 104

【任務4-3】實現一組數的連加與連乘 105

【任務4-4】輸出斐波那契數列並求和 106

4.3 Python的選擇結構和循環結構進階用法 108

4.3.1 變量迭代 108

4.3.2 組合選擇結構與循環結構 109

4.3.3 列表解析 110

【任務4-5】使用冒泡排序法排序 111

【任務4-6】輸出數字金字塔 111

4.4 異常處理 114

4.4.1 異常的概念和類型 114

4.4.2 捕獲異常 116

4.4.3 拋出異常 119

【任務4-7】尋找和為目標值的數字對 120

單元小結 121

單元實訓 實現旅游日誌輸入驗證與活動展示 122

單元測試 122

單元5 函數 125

5.1 自定義函數 126

5.1.1 認識自定義函數 126

5.1.2 設置函數參數 127

5.1.3 函數返回值 129

5.1.4 調用自定義函數 129

5.1.5 嵌套函數 131

5.1.6 區分局部變量和全局變量 132

【任務5-1】構建計算用餐總價格的函數 134

【任務5-2】構建求方差函數 135

5.2 匿名函數 137

5.2.1 創建並使用匿名函數 137

5.2.2 其他常用高階內置函數 138

【任務5-3】多種方式實現數據累加 140

5.3 存儲並導入函數模塊 141

5.3.1 存儲並導入整個模塊 141

5.3.2 導入函數 142

5.3.3 指定別名 143

【任務5-4】實現求方差函數存儲與導入 143

單元小結 145

單元實訓 實現預算計算、活動展示和輸入驗證的功能模塊化 145

單元測試 146

單元6 面向對象編程 149

6.1 認識面向對象編程 150

6.1.1 面向對象編程及相關內容 150

6.1.2 體會面向對象實例 152

6.1.3 面向對象的優點 152

6.1.4 何時使用面向對象編程 153

6.2 類 153

6.2.1 定義和使用類 153

6.2.2 綁定self參數 154

6.2.3 類的專有方法 155

【任務6-1】創建Car類 156

6.3 對象 157

6.3.1 創建對象 158

6.3.2 刪除對象 158

6.3.3 對象的屬性和方法 159

【任務6-2】創建Car對象 162

6.4 迭代對象 164

6.4.1 生成迭代器 164

6.4.2 返回迭代器 166

【任務6-3】迭代Car類 169

6.5 類的繼承、重寫、封裝、多態 171

6.5.1 繼承父類屬性和方法 171

6.5.2 其他方法 175

【任務6-4】創建Land_Rover子類 176

單元小結 177

單元實訓 構建面向對象的旅游日誌應用 177

單元測試 178

單元7 文件基礎 181

7.1 認識文件 182

7.1.1 文件的概念和類型 182

7.1.2 文件命名 183

7.2 讀寫TXT文件 183

7.2.1 讀取整個文件 183

7.2.2 使用with語句讀取文件 185

7.2.3 設置工作路徑 186

7.2.4 創建含有文件數據的列表 188

7.2.5 將數據寫入TXT文件 191

【任務7-1】讀取content.txt文件中的數據 193

7.3 讀寫CSV文件 194

7.3.1 讀取CSV文件 194

7.3.2 將數據寫入CSV文件 196

【任務7-2】存儲身高體重數據集 196

單元小結 198

單元實訓 實現旅游日誌的數據保存與加載 199

單元測試 199

單元8 Python常用的模塊/庫 203

8.1 os模塊 204

8.1.1 認識os模塊 204

8.1.2 使用os模塊 205

【任務8-1】實現文件的增、刪、查、改操作 207

8.2 math模塊 208

8.2.1 認識math模塊 208

8.2.2 運用三角函數 210

8.2.3 運用冪函數與對數函數 211

【任務8-2】實現三角函數、冪函數與對數函數的數學計算 212

8.3 random模塊 213

8.3.1 認識random模塊 213

8.3.2 生成隨機浮點數 214

8.3.3 生成隨機整數 214

8.3.4 從序列中生成隨機元素 215

【任務8-3】實現抽獎游戲 216

8.4 re模塊 217

8.4.1 認識re模塊 217

8.4.2 re模塊常用函數 218

8.4.3 正則表達式語法 220

【任務8-4】匹配字符串信息 223

8.5 其他常用模塊/庫 225

8.5.1 turtle模塊 226

8.5.2 datetime模塊 226

8.5.3 jieba庫 228

8.5.4 PyInstaller庫 229

8.5.5 NumPy庫 229

單元小結 231

單元實訓 處理旅游日誌的日期驗證與數據操作 231

單元測試 231

單元9 綜合案例：學生測試程序設計 234

9.1 瞭解學生測試程序設計的背景與方法 235

9.1.1 分析學生測試的背景 235

9.1.2 學生測試程序設計的思路和步驟 236

9.2 實現試捲的劃分 237

9.2.1 獲取學習幣值 237

9.2.2 抽取試捲 239

9.3 構建測試程序 240

9.3.1 讀取試捲 240

9.3.2 獲取標準答案 243

9.3.3 計算成績 244

單元小結 247

單元10 綜合案例：汽車銷售數據 分析 248

10.1 汽車銷售數據分析的背景與方法 249

10.1.1 分析汽車銷售的背景 249

10.1.2 汽車銷售數據分析的思路和步驟 250

10.2 探索與處理汽車銷售數據 250

10.2.1 探索性數據分析 251

10.2.2 數據清洗 252

10.2.3 時間維度拆解 252

10.3 分析市場消費趨勢及數據可視化 252

10.3.1 上半年汽車銷量和同比增長率分析 252

10.3.2 上半年各車級別的銷量分佈分析 253

10.3.3 上半年各車系的銷量趨勢分析 254

10.4 結論與策略建議 255

單元小結 256