Python程序設(shè)計(jì)簡明教程教材目錄第1章Python語言基礎(chǔ)第2章基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符和表達(dá)式第3章程序控制結(jié)構(gòu)第4章序列第5章字典與集合第6章函數(shù)第7章文件第8章Python第三方庫安裝及常用庫介紹第1章：Python語言基礎(chǔ)

1.1Python語言概述1.2Python語言開發(fā)工具1.3標(biāo)識(shí)符、常量和變量1.4基本輸入輸出函數(shù)1.5turtle庫

1.1Python語言概述1.1.1Python語言的發(fā)展1、Python語言發(fā)明者是誰？荷蘭人GuidovanRossum

（吉多·范羅蘇姆）2、為什么起這個(gè)名字？Python中文含義是“大蟒蛇”1989年吉多·范羅蘇姆閑來無事，為了打發(fā)無聊的圣誕節(jié)，準(zhǔn)備開發(fā)一個(gè)新的腳本語言英國的一部肥皂劇《MontyPython’sFlyingCircus》(1)Python是一門開源語言開源：是指源程序的代碼全部公開。曾經(jīng)：設(shè)置了森嚴(yán)的專業(yè)壁壘，使得早期技術(shù)發(fā)展緩慢現(xiàn)如今：由于底層開發(fā)人員和草根工程師開源、共享精神的貫徹實(shí)施推動(dòng)信息技術(shù)不斷向前快速發(fā)展1.1.2Python語言的特點(diǎn)擴(kuò)展：linux操作系統(tǒng)也是開源的(2)Python是一門簡潔、優(yōu)雅的語言很多語言如：C++語言、Java語言擁有繁瑣、復(fù)雜的語法結(jié)構(gòu)解決同一個(gè)問題，其它語言需要3-4條語句Python一條足矣Pythonic：像Python語言一樣簡潔優(yōu)雅的事物(3)Python是一門生態(tài)語言自然界中的生物種類繁雜多樣，彼此之間相互依存、共同繁衍，構(gòu)成了美麗、多元的大千世界信息技術(shù)以生態(tài)資源大融合為特點(diǎn)，打破專業(yè)壁壘，彼此之間交織滲透，在激烈的競爭中不斷依存、發(fā)展、終結(jié)、再生，成為技術(shù)創(chuàng)新之源Python語言目前擁有多達(dá)十多萬個(gè)第三方庫供人們免費(fèi)使用“高粘合性”以及站在“巨人”肩膀上思考和解決問題的特征是劃時(shí)代進(jìn)步(4)Python語言是通用性語言專用性語言：是用于編寫特定程序的語言，比如：HTML（超文本鏈接）語言。應(yīng)用領(lǐng)域仍然比較狹窄通用性語言：語法沒有專門、特定的程序元素，可以用來編寫各種類型的應(yīng)用程序，應(yīng)用范圍廣泛，被稱為跨平臺(tái)應(yīng)用的基礎(chǔ)語言(5)Python語言是腳本語言計(jì)算機(jī)高級(jí)語言根據(jù)執(zhí)行機(jī)制的不同分為兩大類：靜態(tài)語言和腳本語言靜態(tài)語言采用編譯方式執(zhí)行腳本語言采用解釋方式執(zhí)行編譯方式是指將程序的源代碼集中轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼的過程解釋方式是將程序的源代碼逐條轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼并逐條運(yùn)行目標(biāo)代碼的過程(6)Python語言是一門既面向?qū)ο笥置嫦蜻^程的語言面向過程是一種以過程為中心的編程思想用戶需要了解解決問題的算法及詳細(xì)步驟面向過程三種語句結(jié)構(gòu)：順序、分支和循環(huán)面向?qū)ο蠛诵乃枷胧牵喝f事萬物皆是對象面對一個(gè)復(fù)雜的事物，不需要考慮每個(gè)對象內(nèi)部細(xì)致的工作原理，只需要分清該事物由哪些對象組成，并根據(jù)需要為每一個(gè)對象設(shè)置必要的屬性、方法、動(dòng)作即可(7)Python語言是一門免費(fèi)的語言官方網(wǎng)站：https://www.P。該網(wǎng)站由Python軟件基金會(huì)（PythonSoftwareFoundation，PSF）維護(hù)它是一個(gè)非營利性組織，擁有Python2.1之后的所有版權(quán)，即使用于商業(yè)用途也不存在收費(fèi)及授權(quán)問題目的是可以更好地推進(jìn)并保護(hù)Python語言的開放性官網(wǎng)上可以同時(shí)下載pyhon2.x和Python3.x兩個(gè)不同系列的版本，但需要注意的是兩者不完全兼容！Python3.X系統(tǒng)越來越穩(wěn)定，功能越來越完善，代表未來直接下載Python3.X即可1.2.1Python語言版本的選擇1.2Python語言開發(fā)工具(1)IDLE系統(tǒng)自帶的集成開發(fā)環(huán)境IDLE（IntegratedDevelopmentEnvironment），簡稱IDE它允許用戶在代碼編輯器完成編碼后，使用調(diào)試器進(jìn)行調(diào)試1.2.2Python語言常用集成開發(fā)環(huán)境(2)PycharmPyCharm是一款功能強(qiáng)大的Python語言集成開發(fā)環(huán)境，具有跨平臺(tái)性。但它并不是Python系統(tǒng)自帶的，而是由JetBrains開發(fā)的。PyCharm的下載地址是：/pycharm/download/#section=windowsProfessional是專業(yè)版，community是社區(qū)版。社區(qū)版是免費(fèi)使用的。Python語言運(yùn)行方法運(yùn)行Python語言有交互式和文件式兩種方法交互式是指用戶輸入一條命令后，系統(tǒng)立刻給出輸出結(jié)果的一種操作方法，常用于調(diào)試少量代碼時(shí)使用文件式是最常用的編程方法，是指用戶將多條語句按照一定的邏輯順序存放在某個(gè)文件中，由系統(tǒng)運(yùn)行該文件，并得到對應(yīng)結(jié)果輸出的操作方法Python語言的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎滲透到各行各業(yè)人工智能大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)文本處理虛擬現(xiàn)實(shí)邏輯控制創(chuàng)意繪圖隨機(jī)藝術(shù)……正確理解不同高級(jí)語言的特點(diǎn)以人工智能為例其核心算法如深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等代碼通常由C/C++語言編寫從某種意義上講C/C++語言才是人工智能領(lǐng)域最重要的語言Python語言運(yùn)行速度雖然沒有Java語言、C++語言快，但是它編寫代碼簡潔、優(yōu)美，可用它來調(diào)用人工智能的各種功能接口任何一門高級(jí)語言都有其適用性及局限性各種語言交叉并用，充分利用不同語言的特點(diǎn)是最成熟、最實(shí)際、最高效的策略1.3.1標(biāo)識(shí)符1.3.2常量與變量1.3標(biāo)識(shí)符、變量與常量211.3.1標(biāo)識(shí)符

在使用Python語言編寫程序過程中，經(jīng)常要對使用的程序元素（變量、函數(shù)、數(shù)組、文件等）進(jìn)行命名。

在程序中用于標(biāo)識(shí)變量名、函數(shù)名、數(shù)組名、文件名等的符號(hào)稱為標(biāo)識(shí)符。

簡單地說，標(biāo)識(shí)符就是程序中某個(gè)元素的名稱。221.3.1標(biāo)識(shí)符

標(biāo)識(shí)符應(yīng)遵循如下規(guī)則：

由字母，數(shù)字，下劃線三種字符組成（可以使用漢字，大小寫不同）。

首字符不能是數(shù)字。231.3.1標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符可分為系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符和用戶標(biāo)識(shí)符，其中系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符是系統(tǒng)預(yù)先定義的標(biāo)識(shí)符，也稱作保留字或關(guān)鍵字（keyword）。Python語言有35個(gè)（舊版有33個(gè)）保留字，如表1.1所示。用戶標(biāo)識(shí)符是用戶自定義的標(biāo)識(shí)符，Python語言規(guī)定用戶標(biāo)識(shí)符不能使用保留字。

保留字（系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符）：241.3.1標(biāo)識(shí)符FalsedefifraiseNonedelimportreturnTrueelifintryandelseiswhileasexceptlambdawithassertfinallynonlocalyieldbreakfornotasyncclassfromorawaitcontinueglobalpass表1-1Python

35個(gè)保留字列表25>>>importkeyword>>>keyword.kwlist1.3.1標(biāo)識(shí)符

以下是合法的用戶標(biāo)識(shí)符：var1、var_1、_var1、變量1、變量_1、For、FOR

以下是不合法的用戶標(biāo)識(shí)符：1var、var.1、var-1、變量.1、變量-1、for

標(biāo)識(shí)符說明舉例：261.3.1標(biāo)識(shí)符

程序中使用不合法的標(biāo)識(shí)符，系統(tǒng)錯(cuò)誤提示如下：>>>1a=15SyntaxError:invalidsyntax271.3.2常量與變量常量：在程序運(yùn)行過程中，其值不能改變的量稱為常量。

常量有不同的類型，有整型常量、實(shí)型常量、字符串常量等。

例如10、20是整型常量，3.14、2.71是實(shí)型常量，”Python”是字符串常量。281.3.2常量與變量變量：在程序運(yùn)行過程中，其值可以改變的量稱為變量。

在Python語言中，不需要事先聲明變量名及其類型，直接賦值即可創(chuàng)建任何類型的對象變量。

不僅變量的值是可以變化的，變量的類型也是可以變化的，Python語言解釋器會(huì)根據(jù)賦值運(yùn)算右側(cè)表達(dá)式的值來推斷創(chuàng)建變量的類型。291.3.2常量與變量【例1-1】變量類型的變化。>>>a=15>>>type(a)#查看變量a類型<class‘int’>>>>a=3.14>>>type(a)<class‘float’>>>>a=”Python”>>>type(a)<class‘str’>301.3.2常量與變量變量名用在賦值號(hào)（詳見第二章）左右兩側(cè)意義不同。用在賦值號(hào)左側(cè)的變量名可以看作是變量引用的存儲(chǔ)空間用在賦值號(hào)右側(cè)的變量名可以看作是變量所引用存儲(chǔ)空間中的值例如a=a+10，實(shí)際上是變量a中的原值加10后再存入變量a。

附：賦值號(hào)左右兩側(cè)的變量名意義不同：311.3.2常量與變量【例1-2】賦值號(hào)左右兩側(cè)變量名的理解。>>>a=100>>>b=200>>>a=a+b>>>b=b+a>>>a,b#顯示變量a,b的值(300,500)321.4基本輸入輸出函數(shù)1.4.1input()函數(shù)1.4.2eval()函數(shù)1.4.3print()函數(shù)331.4.1input()函數(shù)

input()函數(shù)是Python語言內(nèi)置函數(shù)之一，用于完成變量的輸入。

調(diào)用格式：

<變量>=input([提示信息])函數(shù)說明：在Python語言中用input()函數(shù)實(shí)現(xiàn)變量的輸入，無論用戶在控制臺(tái)輸入字符串或數(shù)值，函數(shù)的返回值始終為字符串類型。[提示信息]為界限符括起來的字符串，用于提示用戶輸入的內(nèi)容，可省略，若省略則什么也不提示。341.4.1input()函數(shù)【例1-3】input函數(shù)練習(xí)。>>>name=input("請輸入姓名:")請輸入姓名:Zhang3#”Zhang3”為用戶輸入數(shù)據(jù)>>>name’Zhang3’>>>a=input("請輸入整數(shù)a:")請輸入整數(shù)a:95#”95”為用戶輸入數(shù)據(jù)>>>a’95’>>>a+85#表達(dá)式類型不一致，下面是錯(cuò)誤提示。Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#4>",line1,in<module>a+85TypeError:canonlyconcatenatestr(not"int")tostr351.4.2eval()函數(shù)

eval()是Python語言中經(jīng)常使用的內(nèi)置函數(shù)之一，用來解析給定的字符串表達(dá)式，并返回表達(dá)式的值。

調(diào)用格式：

<變量>=eval(字符串表達(dá)式)361.4.2eval()函數(shù)

【例1-4】eval函數(shù)練習(xí)1。>>>a=15>>>b=25>>>eval("a+b")#相當(dāng)于去掉字符串表達(dá)式兩端的雙引號(hào)40>>>eval(a+b)#參數(shù)類型不是字符串類型，下面為錯(cuò)誤提示。Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#4>",line1,in<module>eval(a+b)TypeError:eval()arg1mustbeastring,bytesorcodeobject371.4.2eval()函數(shù)

【例1-5】eval函數(shù)練習(xí)2。>>>a=input("請輸入整數(shù)a:")請輸入整數(shù)a:95>>>a=eval(a)#轉(zhuǎn)換a為數(shù)值類型>>>a95381.4.2eval()函數(shù)

Python語言編程中經(jīng)常使用上例語句組合完成數(shù)值變量的輸入。>>>a=eval(input(“請輸入整數(shù)a:”))請輸入整數(shù)a:95>>>a95

注：以上例句可以簡單理解為“eval()用于去掉字符串兩端的界線符”，實(shí)際應(yīng)用中eval()函數(shù)還有許多作用。391.4.3print()函數(shù)

print()函數(shù)也是Python語言內(nèi)置函數(shù)之一，用于輸出數(shù)據(jù)對象。調(diào)用格式：

print(objects,sep='',end='\n')

參數(shù)說明：objects：可以一次輸出多個(gè)對象,輸出多個(gè)對象時(shí)，需要用逗號(hào)分隔。sep：設(shè)定輸出多個(gè)對象時(shí)的分割符，默認(rèn)為一個(gè)空格。end：用來設(shè)定輸出的結(jié)尾字符。默認(rèn)值是換行符‘\n’，若輸出后不想進(jìn)行換行操作，也可以換成其他字符。401.4.3print()函數(shù)

【例1-6】print函數(shù)練習(xí)。>>>print("","HelloWorld")HelloWorld>>>print("","Helloworld",sep=","),Helloworld>>>a=15>>>print(a,a*a)15225>>>print("a=",a,"a*a=",a*a)a=15a*a=22541

print(objects,sep='',end='\n')1.4.3print()函數(shù)

【例1-7】編寫程序，完成鍵盤輸入圓半徑，輸出圓面積及周長。12345678#E1-7.py輸入半徑，求圓面積與周長并輸出。

r=input("輸入圓半徑:")r=eval(r)s=3.14*r*rc=2*3.14*rprint(“半徑：”,r)print(“面積：”,s,”周長：”,c)421.5turtle繪圖庫1.5.1畫布與畫筆設(shè)置1.5.2繪圖命令431.5turtle繪圖Python語言的turtle庫是一個(gè)直觀有趣的圖形繪制函數(shù)庫，也是Python語言標(biāo)準(zhǔn)庫之一。turtle（海龜）圖形繪制的概念誕生于1969年，繪圖方法可以想象為一個(gè)小烏龜，在一個(gè)橫軸為x、縱軸為y的坐標(biāo)平面中，以原點(diǎn)(0,0)位置為開始點(diǎn)，根據(jù)一組函數(shù)指令的控制來移動(dòng)，從而在它爬行的路徑上繪制出圖形。441.5turtle繪圖turtle庫及其對象的導(dǎo)入格式：importturtle[as別名]導(dǎo)入turtle庫。使用該方法導(dǎo)入turtle庫后，程序中使用turtle庫中

函數(shù)必須使用turtle．函數(shù)名或別名．函數(shù)名。例如：turtle.pensize()、turtle.pencolor()……fromturtleimport*導(dǎo)入turtle庫中所有對象。使用該方法導(dǎo)入turtle庫中所有對象后，程序中使用turtle庫中函數(shù)可以直接使用函數(shù)名。例如：pensize()、pencolor()…….451.5.1畫布與畫筆設(shè)置

畫布就是turtle為我們展開用于繪圖的區(qū)域，我們可以設(shè)置它的大小和所在屏幕的初始位置。461.5.1畫布與畫筆設(shè)置1.畫布屬性設(shè)置turtle.screensize(width,height,bg)設(shè)置畫布大小、背景。參數(shù)分別為畫布的寬、高(單位像素)、背景顏色。例如：turtle.screensize(800,600,"green")默認(rèn)畫布大小(400,300)，白色背景。參數(shù)為空時(shí)，返回當(dāng)前畫布大小。471.5.1畫布與畫筆設(shè)置

turtle.setup(width,height,startx,starty).設(shè)置畫布顯示窗口大小、位置。

參數(shù)：width、height輸入寬和高為整數(shù)時(shí)表示像素，為小數(shù)時(shí)表示占據(jù)屏幕的比例(startx,starty)這一坐標(biāo)表示窗口左上角頂點(diǎn)與屏幕左上角的距離，如果為空，則窗口位于屏幕中心

顯示窗口的大小設(shè)置若小于畫布，窗口會(huì)顯示滾動(dòng)條。例如：turtle.setup(0.6,0.6)turtle.setup(800,800,100,100)481.5.1畫布與畫筆設(shè)置>>>fromturtleimport*>>>screensize()(400,300)>>>screensize(800,600)>>>screensize()(800,600)

畫布屬性設(shè)置實(shí)例：491.5.1畫布與畫筆設(shè)置2.畫筆屬性設(shè)置在畫布上，默認(rèn)有一個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)為畫布中心的坐標(biāo)軸，坐標(biāo)原點(diǎn)上有一只面朝x軸正方向小烏龜(畫筆)。turtle繪圖中，就是使用位置和方向描述小烏龜?shù)臓顟B(tài)。畫筆的屬性包括畫筆的顏色、畫線的寬度、畫筆移動(dòng)速度等。50511.5.2繪圖命令

colormode(1.0[255])：

設(shè)置畫筆顏色模式，顏色模式取值1.0或255，colormode為1.0時(shí)r,g,b取值范圍為[0，1.0]的小數(shù)，colormode為255時(shí)r,g,b取范圍為[0，255]的整數(shù)。默認(rèn)為colormode(1.0)。無參數(shù)時(shí)返回當(dāng)前顏色模式值。例：colormode(255)521.5.2畫布與畫筆設(shè)置

RGB顏色模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，也是目前電子設(shè)備通用的顏色模式。附：RGB顏色基本概念531.5.1畫布與畫筆設(shè)置

RGB顏色“三原色”原理：

通過打在顯示屏上紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三色電子光束的強(qiáng)弱變化，相互疊加來得到各式各樣的顏色。541.5.1畫布與畫筆設(shè)置

RGB顏色總數(shù)：

256*256*256=16777216，（1678萬色，簡稱1600萬色，也稱24位色（2的24次方））。551.5.2畫布與畫筆設(shè)置

pencolor(colorstring)：設(shè)置畫筆顏色，無參數(shù)輸入時(shí)返回當(dāng)前畫筆顏色值。參數(shù)colorstring：可以是"green"、"red"、"blue"、"yellow"

等英文字串。也可以寫成(r,g,b)格式，其中(r,g,b)取值范圍取決于顏色模式的設(shè)定。也可以寫成其RGB三元組對應(yīng)的十六進(jìn)制字串形式。561.5.2畫布與畫筆設(shè)置

顏色顏色英文RGB的整數(shù)值RGB的小數(shù)值十六進(jìn)制串

black0,0,0(0,0,0)#000000

while255,255,255(1,1,1)#FFFFFF

red255,0,0(1,0,0)#FF0000

green0,255,0(0,1,0)#00FF00

blue0,0,255(0,0,1)#0000FF

yellow255,255,0(1,1,0)#FFFF00

gold255,215,0(1,0.8,0)#FFD700

violet238,130,238(0.9,0.5,0.9)#EE82EE

purple160,32,240(0.6,0.1,0.9)#A020F0Python中幾種常用顏色的4種表示形式。例如：pencolor("red")

pencolor(1,0,0)

pencolor(255,0,0)

pencolor("#FF0000")pencolor("purple")

pencolor(0.6,0.1,0.9)

pencolor(160,32,240)

pencolor("#A020F0")571.5.1畫布與畫筆設(shè)置

pensize(width)：設(shè)置畫筆線條的寬度為width像素。無參數(shù)輸入時(shí)返回當(dāng)前畫筆寬度。例：pensize(5)speed(speed)：設(shè)置畫筆移動(dòng)速度，畫筆繪制的速度范圍在[0,10]整數(shù)之間，數(shù)字越大畫筆移動(dòng)速度越快。例：speed(3)581.5.2繪圖命令

1.移動(dòng)畫筆與轉(zhuǎn)角繪圖

在繪制由若干連續(xù)圖形片段組成的較復(fù)雜圖形時(shí)，每次繪制某個(gè)連續(xù)圖形片段前，需要提起畫筆，并預(yù)先確定畫筆位置與方向。591.5.2繪圖命令

移動(dòng)畫筆與轉(zhuǎn)角繪圖常用命令1：penup()/pu()/up()

提起畫筆，此時(shí)移動(dòng)畫筆不繪圖，用于重新設(shè)置畫筆位置，通常在pendown()后開始繪圖。pendown()/pd()/down()

畫筆移動(dòng)時(shí)繪制圖形，為默認(rèn)設(shè)置。forward(distance)/fd(distance)

畫筆向當(dāng)前方向移動(dòng)distance像素距離。backward(distance)/bk(distance)

畫筆向相反方向移動(dòng)distance像素距離。（畫筆方向不改變，即箭頭方向不改變，繪制時(shí)向箭頭反方向移動(dòng)）goto(x,y)將畫筆移動(dòng)到坐標(biāo)為x,y的位置（后續(xù)課有詳解）601.5.2繪圖命令

移動(dòng)畫筆與轉(zhuǎn)角繪圖常用命令2：right(angle)/rt(angle)

畫筆順時(shí)針移動(dòng)angle角度。left(angle)/lt(angle)

畫筆逆時(shí)針移動(dòng)angle角度。setheading(angle)/seth(angle)

設(shè)置當(dāng)前畫筆朝向?yàn)閍ngle角度。61importturtleturtle.fd(200)turtle.setheading(270)importturtleturtle.fd(200)turtle.right(270)舉例1.5.2繪圖命令

【例1-8】繪制三層嵌套正方形。621.5.2繪圖命令

本例要點(diǎn)：多次重新定位畫筆

pu()goto()pd()每次都要重新設(shè)置畫筆起始方向。

seth()部分程序代碼：63600600300-300(-200,-200)(-150,-150)(-100,-100)-200-150-1001.5.2繪圖命令

2.連接給定坐標(biāo)點(diǎn)繪圖

繪圖前若能夠確定各連接點(diǎn)坐標(biāo)位置，使用goto()命令移動(dòng)畫筆，連接給定坐標(biāo)點(diǎn)繪制連續(xù)線段，是最簡單實(shí)用的線段繪圖方法。641.5.2繪圖命令

【例1-9】連接下面給定坐標(biāo)點(diǎn)繪圖。坐標(biāo)點(diǎn)：(0,200)，(200,0