PYTHON编程基础案例与实践教程

目 录

第 1 章 学习编程从 Python 开始 1

任务 1.1 认识 Python 2

1.1.1 程序设计语言 2

1.1.2 编译与解释 3

1.1.3 Python 的历史 3

1.1.4 Python 的特点 4

1.1.5 Python 的应用 4

课堂练习 5

任务 1.2 掌握 Python 的开发环境 5

1.2.1 下载和安装 Python 5

1.2.2 Python 的 IDLE 集成开发环境 7

1.2.3 PyCharm 集成开发环境 8

1.2.4 任务的实现 11

任务 1.3 运行 Python 程序 12

1.3.1 Python 程序的运行过程 12

1.3.2 Python 程序的运行方式 12

1.3.3 任务的实现 14

课堂练习 15

任务 1.4 Python 程序设计方法与示例 15

1.4.1 程序设计方法 15

1.4.2 程序示例 16

1.4.3 Python 的帮助文档 19

1.4.4 任务的实现 20

实训 21

实训 1 在 PyCharm 环境下求圆柱体表面积 21

实训 2 根据三角形的两条边长及其夹角计算第三条边长 21

小结 22

课后习题 22

第 2 章 Python 的基础语法 24

任务 2.1 掌握 Python 程序的书写规范 25

2.1.1 Python 语句 25

2.1.2 代码块与缩进 25

2.1.3 注释 26

2.1.4 任务的实现 26

任务 2.2 掌握标识符和常用的关键字 27

2.2.1 标识符 27

2.2.2 关键字 27

课堂练习 28

任务 2.3 掌握 Python 的数据类型和变量 28

2.3.1 数据类型 28

2.3.2 变量 31

2.3.3 任务的实现 31

课堂练习 32

任务 2.4 Python 运算符的应用 32

2.4.1 算术运算符 33

2.4.2 关系运算符 33

2.4.3 逻辑运算符 34

2.4.4 赋值运算符 34

2.4.5 位运算符* 35

2.4.6 运算符的优先级 36

2.4.7 任务的实现 37

课堂练习 37

实训 38

实训 1 计算一元二次方程 ax 2 bx c = 0 的实数根 38

实训 2 计算平面上两点间的距离 39

小结 39

课后习题 40

第 3 章 Python 的字符串操作 42

任务 3.1 实现字符串的格式控制 43

3.1.1 字符串常量 43

3.1.2 转义字符 43

3.1.3 字符串格式化 44

3.1.4 任务的实现 46

课堂练习 46

任务 3.2 字符串的操作 47

3.2.1 字符串的操作符 47

3.2.2 操作字符串的方法 48

3.2.3 任务的实现 51

课堂练习 52

任务 3.3 实现数据的输入和输出 52

3.3.1 输入函数 53

3.3.2 输出函数 53

实训 54

实训 1 英文诗歌中的数据统计 54

实训 2 美元与人民币的双向转换程序 55

小结 56

课后习题 56

第 4 章 Python 程序的流程 58

任务 4.1 结构化程序设计 59

4.1.1 程序流程图 59

4.1.2 结构化程序设计的 3 种流程 59

任务 4.2 应用分支结构实现流程控制 60

4.2.1 简单分支结构：if 语句 60

4.2.2 选择分支结构：if…else 语句 60

4.2.3 多重分支结构：if…elif…else 语句 61

4.2.4 分支的嵌套 62

4.2.5 任务的实现 62

课堂练习 63

任务 4.3 应用循环结构实现代码重复执行 63

4.3.1 遍历循环：for 语句 64

4.3.2 条件循环：while 语句 65

4.3.3 循环的嵌套 66

4.3.4 任务的实现 67

课堂练习 68

任务 4.4 更灵活的流程控制 68

4.4.1 跳转语句 68

4.4.2 pass 语句 69

4.4.3 循环结构中的 else 语句 70

4.4.4 任务的实现 70

课堂练习 71

实训 71

实训 1 使用蒙特卡罗方法计算圆周率 71

实训 2 设计一个登录验证程序 73

项目 统计学生成绩程序的实现 73

小结 74

课后习题 75

第 5 章 Python 的组合数据类型 78

任务 5.1 序列类型 79

5.1.1 序列类型的操作符 79

5.1.2 序列类型的常用方法 80

5.1.3 任务的实现 80

课堂练习 80

任务 5.2 使用列表管理数据 81

5.2.1 列表的基本操作 81

5.2.2 列表的方法 82

5.2.3 遍历列表 83

5.2.4 列表推导式 84

5.2.5 任务的实现 85

课堂练习 85

任务 5.3 使用元组管理不可变数据 86

5.3.1 元组的基本操作 86

5.3.2 元组与列表的转换 87

5.3.3 生成器推导式* 87

5.3.4 序列解包* 87

5.3.5 任务的实现 89

课堂练习 90

任务 5.4 使用字典管理键值对数据 90

5.4.1 字典的基本操作 90

5.4.2 字典的常用方法 92

5.4.3 任务的实现 95

课堂练习 95

任务 5.5 集合数据类型的应用 96

5.5.1 集合的基本操作 96

5.5.2 集合运算* 98

5.5.3 任务的实现 99

实训 99

实训 1 英文的词频统计 99

实训 2 二分查找的实现 100

项目 模拟实现购物车功能 101

小结 102

课后习题 103

第 6 章 用函数实现代码复用 106

任务 6.1 定义和调用函数 107

6.1.1 函数的定义 107

6.1.2 函数的调用 108

6.1.3 函数的嵌套 109

6.1.4 任务的实现 109

课堂练习 110

任务 6.2 函数的参数和返回值 110

6.2.1 函数的参数 111

6.2.2 默认参数 112

6.2.3 可变参数 113

6.2.4 函数的返回值 115

6.2.5 lambda 函数 116

6.2.6 任务的实现 117

课堂练习 117

任务 6.3 递归函数 118

6.3.1 递归函数的定义和调用 118

6.3.2 任务的实现 119

课堂练习 120

任务 6.4 变量的作用域 120

6.4.1 局部变量 121

6.4.2 全局变量 121

6.4.3 global 语句 123

课堂练习 123

实训 124

实训 1 求两个数的*大公约数和*小公倍数 124

实训 2 应用泰勒展开式求 e x 的近似值 125

项目 ISBN 识别码的计算 126

小结 128

课后习题 128

第 7 章 Python 的内置函数和标准库 131

任务 7.1 Python 的内置函数 132

7.1.1 数学运算函数 132

7.1.2 字符串运算函数 133

7.1.3 转换函数 133

7.1.4 序列操作函数 134

7.1.5 Python 操作相关函数 138

课堂练习 140

任务 7.2 应用标准库实现计算功能 140

7.2.1 math 库 141

7.2.2 random 库 142

7.2.3 datetime 库 143

7.2.4 任务的实现 147

课堂练习 148

任务 7.3 应用 turtle 库绘制图形 148

7.3.1 turtle 的绘图坐标系 148

7.3.2 turtle 的画笔控制函数 149

7.3.3 turtle 的图形绘制函数 149

课堂练习 152

实训 153

实训 1 求两个共点力的合力 153

实训 2 多边螺旋图形的绘制 153

小结 154

课后习题 155

第 8 章 使用模块和库编程 157

任务 8.1 导入和执行模块 158

8.1.1 模块的概念 158

8.1.2 导入模块 159

8.1.3 执行模块 160

8.1.4 模块搜索路径 161

8.1.5 __name__属性 162

8.1.6 包的概念 163

8.1.7 任务的实现 164

课堂练习 165

任务 8.2 第三方库的安装和应用 166

8.2.1 第三方库简介 166

8.2.2 pip 工具的使用 166

8.2.3 Python 常用的第三方库 168

8.2.4 使用 PyInstaller 库打包文件 169

8.2.5 任务的实现 170

课堂练习 171

任务 8.3 应用 jieba 库分词 171

8.3.1 jieba 库简介 171

8.3.2 jieba 库的分词函数 172

8.3.3 中文的词频统计 173

8.3.4 任务的实现 176

课堂练习 176

实训 177

实训 1 使用 Matplotlib 库绘制折线图和条形图177

实训 2 统计中文文本文件中的高频词 178

小结 179

课后习题 179

第 9 章 Python 的文件操作 181

任务 9.1 文件操作概述 182

9.1.1 认识文件的类型和编码方式 182

9.1.2 打开与关闭文件 183

课堂练习 184

任务 9.2 读/写文件中的数据 184

9.2.1 读文件数据的方法 185

9.2.2 向文件写数据的方法 187

9.2.3 文件指针定位的方法 188

9.2.4 读/写二进制文件的方法 189

9.2.5 任务的实现 190

课堂练习 191

任务 9.3 文件的目录操作 191

9.3.1 文件和目录操作的函数 192

9.3.2 复制、删除及重命名文件 193

9.3.3 文件目录的管理 194

9.3.4 任务的实现 194

课堂练习 195

任务 9.4 读/写 CSV 文件 195

9.4.1 CSV 文件介绍 195

9.4.2 读/写 CSV 文件的方法 196

9.4.3 任务的实现 199

课堂练习 200

实训 200

实训 1 为文本文件添加行号 200

实训 2 日志文件的建立 201

项目 文件加密和解密的实现 202

小结 203

课后习题 203

第 10 章 Python 的异常处理 207

任务 10.1 异常处理概述 207

10.1.1 异常的概念 208

10.1.2 异常示例 208

10.1.3 常见的异常类型 209

10.1.4 任务的实现 211

课堂练习 211

任务 10.2 捕获异常 212

10.2.1 try…except 语句 212

10.2.2 else 语句和 finally 语句 213

10.2.3 捕获所有的异常 214

10.2.4 任务的实现 216

课堂练习 216

任务 10.3 抛出异常 217

10.3.1 raise 语句 217

10.3.2 抛出异常示例 218

10.3.3 任务的实现 219

课堂练习 219

任务 10.4 断言与上下文管理 220

10.4.1 断言 220

10.4.2 上下文管理 221

10.4.3 任务的实现 222

实训 222

实训 1 模拟竞赛现场成绩计算的过程 222

实训 2 数值输入的异常处理并计算中位数 223

小结 224

课后习题 225

第 11 章 Python 的数据库编程 227

任务 11.1 了解数据库基础知识 228

11.1.1 数据库的概念 228

11.1.2 关系型数据库 229

任务 11.2 下载和创建 SQLite 数据库 230

11.2.1 SQLite 数据库简介 230

11.2.2 下载 SQLite 数据库 230

11.2.3 SQLite3 的常用命令 231

11.2.4 SQLite3 的数据类型 231

11.2.5 SQLite3 的函数 232

11.2.6 Python 的 sqlite3 模块 233

11.2.7 创建 SQLite3 数据库 234

11.2.8 任务的实现 234

课堂练习 234

任务 11.3 使用 SQL 操作数据库 235

11.3.1 数据表的建立和删除 235

11.3.2 向表中添加列和行 236

11.3.3 修改和删除表中的数据 237

11.3.4 查询数据 237

11.3.5 任务的实现 238

课堂练习 239

任务 11.4 应用 sqlite3 模块编程 239

11.4.1 访问数据库的过程 239

11.4.2 任务的实现 241

课堂练习 242

实训 242

实训 1 访问数据库，实现登录验证功能 242

实训 2 向 SQLite3 数据库导入 Excel 工作表中的数据 243

小结 244

课后习题 245