Python程序設(shè)計與財務(wù)應(yīng)用（微課版）第1章

認(rèn)識Python知識目標(biāo)1．什么是Python；2．了解Python在財務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用；3．了解Python開發(fā)環(huán)境及其分類。技能目標(biāo)1．能夠下載、安裝Anaconda；2．能夠正確配置JupyterNotebook；3．能夠編輯和運行簡單的筆記本文件。學(xué)習(xí)目標(biāo)章節(jié)導(dǎo)圖思考題財務(wù)人員學(xué)習(xí)Python，用什么軟件好呢？章節(jié)導(dǎo)讀CONTENTS什么是Python01.02.Python在財務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用Python開發(fā)環(huán)境03.什么是Python01.Python是一種代表簡單主義思想的面向?qū)ο蟮慕忉屝途幊陶Z言，它是目前比較流行的編程語言。1.1.1Python的發(fā)展史6Python由荷蘭人吉多·范羅蘇姆（GuidovanRossum）于1989年發(fā)明。Python的發(fā)展歷史可以分為以下幾個階段。（1）Python1.x：1991年至2000年，屬于Python的初始階段，主要實現(xiàn)了基本的語法結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、異常處理、模塊系統(tǒng)等功能。Python1.0于1994年發(fā)布，Python1.x系列的最后一個版本Python1.6于2000年發(fā)布。（2）Python2.x：2000年至2020年，屬于Python的成熟階段，主要增加了許多新功能，如Unicode支持、列表推導(dǎo)、垃圾回收機制、生成器、裝飾器、迭代器協(xié)議、新式類等。Python2.0于2000年發(fā)布，Python2.x系列的最后一個版本Python2.7于2010年發(fā)布。1.1.1Python的發(fā)展史7（3）Python3.x：2008年至今，屬于Python的現(xiàn)代階段，主要進行了一些重大的優(yōu)化，如移除舊式特性、統(tǒng)一文本和二進制數(shù)據(jù)模型、增加類型注解、異步編程支持等。Python3.0于2008年發(fā)布，它不完全兼容Python2.x，但提供了實用工具來幫助遷移代碼。Python3.6于2016年發(fā)布，引入了利用f-string來格式化字符串等新特性。Python3.9于2020年發(fā)布，增加了新的語法特性、內(nèi)置特性、標(biāo)準(zhǔn)庫特性等多項新特性。截至2024年5月，Python3.x系列的最新穩(wěn)定版本是Python3.12。1.1.2Python的特點8簡單易學(xué)語法簡潔跨平臺應(yīng)用廣泛強大的社區(qū)支持Python在財務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用02.10在數(shù)字經(jīng)濟時代，數(shù)據(jù)已成為驅(qū)動經(jīng)濟社會發(fā)展的新要素、新引擎。由業(yè)務(wù)、財務(wù)及稅務(wù)等多種來源的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組成的財務(wù)大數(shù)據(jù)構(gòu)成了一個巨大的跨領(lǐng)域、跨平臺的數(shù)據(jù)生態(tài)體系。如何對這些海量數(shù)據(jù)進行有效的分析與判斷，進一步挖掘出其中隱含的價值，是財務(wù)數(shù)據(jù)分析面臨的較大挑戰(zhàn)。Python在財務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要有網(wǎng)絡(luò)爬蟲、算法應(yīng)用、可視化分析、人工智能和機器學(xué)習(xí)等。1.2.1網(wǎng)絡(luò)爬蟲11使用Python的網(wǎng)絡(luò)爬蟲功能，可以快速抓取需要的各類網(wǎng)上財務(wù)報表數(shù)據(jù)，并對其進行財務(wù)分析和比較，評估企業(yè)的生產(chǎn)健康狀況和盈利能力，為投資決策提供參考。1.2.2算法應(yīng)用Python通過其可擴展性、高效性和可重用性，提供快速處理數(shù)據(jù)的能力。利用這些特性，財務(wù)人員可以解決日常工作中遇到的各種復(fù)雜的計算問題，以及財務(wù)數(shù)據(jù)分析的問題。121.2.3可視化分析Python提供了各種可視化工具，如Matplotlib、seaborn等，可以幫助財務(wù)人員更好地理解數(shù)據(jù)，并快速創(chuàng)建高質(zhì)量的圖表和實現(xiàn)可視化效果。這些工具提供了各種類型的圖表，如散點圖、柱形圖、餅圖及熱力圖等，并可以通過定制顏色、標(biāo)簽、大小等參數(shù)來定制圖表樣式。1.2.4人工智能和機器學(xué)習(xí)Python在人工智能和機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。目前在財務(wù)領(lǐng)域中，利用光學(xué)字符識別（OpticalCharacterRecognition，OCR）技術(shù)識別票據(jù)已經(jīng)較為普遍，而利用深度學(xué)習(xí)、強化學(xué)習(xí)、自然語言處理等技術(shù)，還能實現(xiàn)對獲取的數(shù)據(jù)進行提取、分類和分析等。機器學(xué)習(xí)廣泛應(yīng)用于自動化風(fēng)險管理和反欺詐檢測等任務(wù)，如通過機器學(xué)習(xí)算法和模型，Python可以幫助金融機構(gòu)更好地預(yù)測市場趨勢和識別潛在的欺詐行為。Python開發(fā)環(huán)境03.1.3.1認(rèn)識Python開發(fā)環(huán)境14Python開發(fā)環(huán)境主要包括兩個部分：代碼編輯器和代碼解釋器。（1）代碼編輯器：簡單來說就是一個文本編輯器，它用來編寫Python程序，其功能類似于Windows中的“記事本”。（2）代碼解釋器：運行Python程序時，要先運行代碼解釋器。通過代碼解釋器，可以讀取編寫的Python程序文件（代碼），讀取后，代碼解釋器先將程序文件中的Python代碼轉(zhuǎn)換成機器指令（計算機能夠理解和執(zhí)行的指令），然后讓計算機按照機器指令的要求去執(zhí)行（操作）。1.3.2Python開發(fā)環(huán)境的分類15Python開發(fā)環(huán)境根據(jù)功能的強弱主要分為兩大類：簡易開發(fā)環(huán)境和集成開發(fā)環(huán)境。常見的Python開發(fā)環(huán)境如表1-1所示。1.3.2Python開發(fā)環(huán)境的分類16由于集成開發(fā)環(huán)境功能強大，絕大多數(shù)用戶在學(xué)習(xí)Python時，首選集成開發(fā)環(huán)境。針對學(xué)習(xí)Python在財務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用的用戶來說，首選Anaconda中集成的JupyterNotebook作為代碼編輯器，這是因為它使用的是一個基于瀏覽器的界面，能讓用戶將說明文本、數(shù)學(xué)方程、代碼和可視化輸出等內(nèi)容全部組合到一個易于共享的文檔中，同時它具有“所見即所得”的能力，能夠快速得到輸出結(jié)果。1.3.3下載、安裝Anaconda集成開發(fā)環(huán)境171．下載Anaconda登錄Anaconda官網(wǎng)并單擊按鈕即可開始下載。2．安裝Anaconda下載完成后，在瀏覽器窗口中的“下載”區(qū)域單擊安裝文件下方的“打開文件”，如圖1-1所示，即可開始安裝。在彈出的圖1-2所示的安裝對話框中直接單擊按鈕，彈出圖1-3所示的“最終用戶許可協(xié)議”對話框。1.3.3下載、安裝Anaconda集成開發(fā)環(huán)境181.3.3下載、安裝Anaconda集成開發(fā)環(huán)境19在彈出的圖1-6所示的選擇Anaconda3與Windows集成方式的高級安裝選項對話框中進行如下操作。①保持默認(rèn)選中的“Createstartmenushortcuts(supportedpackagesonly).”復(fù)選框，表示創(chuàng)建“開始”菜單快捷方式。②選中“RegisterAnaconda3asmydefaultPython3.11”復(fù)選框，表示注冊Anaconda3作為默認(rèn)Python3.11解釋器，這是推薦選項。③選中“Clearthepackagecacheuponcompletion”復(fù)選框，表示安裝完成后清除包緩存，它可以在不損害軟件功能的情況下恢復(fù)一定的磁盤空間，這也是推薦選項。1.3.3下載、安裝Anaconda集成開發(fā)環(huán)境201.3.3下載、安裝Anaconda集成開發(fā)環(huán)境211.3.4運行和配置JupyterNotebook22安裝好Anaconda集成開發(fā)環(huán)境后，我們就可以使用集成在Anaconda中的JupyterNotebook了。下面介紹如何運行和配置JupyterNotebook。1．運行JupyterNotebook運行JupyterNotebook主要有以下兩種方法。（1）從“開始”菜單中運行JupyterNotebook在“開始”菜單中直接單擊“JupyterNotebook”，彈出圖1-10所示的JupyterNotebook命令提示符窗口，稍等一會兒，JupyterNotebook就會在瀏覽器（默認(rèn)瀏覽器）中啟動運行了，如圖1-11所示。注意：不能關(guān)閉JupyterNotebook命令提示符窗口，否則JupyterNotebook不能正常運行。1.3.4運行和配置JupyterNotebook231.3.4運行和配置JupyterNotebook242．配置JupyterNotebookJupyterNotebook運行后，我們可以看到瀏覽器的地址是“l(fā)ocalhost:8888/tree”，這是JupyterNotebook的默認(rèn)地址，頁面中顯示的是默認(rèn)地址（文件夾）中的內(nèi)容。編寫代碼時，通常不會使用默認(rèn)文件夾，而是使用自建的文件夾。如果想把自己寫的程序文件保存在自己新建的文件夾里，就需要把默認(rèn)目錄修改為自建的文件夾，步驟如下。（1）生成配置文件在“開始”菜單中單擊“AnacondaPrompt”，打開命令提示符窗口，輸入命令jupyternotebook--generate-config，然后按Enter鍵執(zhí)行。執(zhí)行完后，會生成一個名為“jupyter_notebook_config.py”的配置文件，如圖1-13所示。1.3.4運行和配置JupyterNotebook25（2）找到配置文件打開“.jupyter文件夾（C:\Users\slsyy\.jupyter是JupyterNotebook的默認(rèn)路徑），即可看到生成的配置文件“jupyter_notebook_config.py”，如圖1-14所示。1.3.4運行和配置JupyterNotebook26（3）修改配置文件用記事本打開此配置文件，并使用搜索功能（按Ctrl+F組合鍵）找到關(guān)鍵詞“#c.NotebookApp.notebook_dir=''”，先刪除前面的“#”，再在后面的單引號里輸入要設(shè)置的自建文件夾的路徑，修改前后的效果如圖1-15所示。輸入完保存并關(guān)閉文件。這一步操作僅對從“AnacondaNavigator”窗口中運行JupyterNotebook起作用，如果想對從“開始”菜單中運行JupyterNotebook起作用，還需要修改快捷方式。1.3.4運行和配置JupyterNotebook27注意，新版本的關(guān)鍵詞是“#c.ServerApp.notebook_dir=‘’”，如下圖所示。修改前修改后1.3.4運行和配置JupyterNotebook28（4）修改快捷方式在“開始”菜單中右擊“JupyterNotebook”，在彈出的快捷菜單中選擇“更多”>“打開文件位置”，在打開的窗口中右擊“JupyterNotebook”快捷方式，選擇“屬性”，在打開的窗口中將“目標(biāo)”文本框中的"%USERPROFILE%/"部分修改為“C:\Python\代碼”，然后單擊“確定”按鈕。再次打開JupyterNotebook后，就會發(fā)現(xiàn)瀏覽器默認(rèn)路徑顯示的是自建文件夾路徑里的內(nèi)容，如圖1-16所示。1.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序29將JupyterNotebook的默認(rèn)工作路徑修改為自建文件夾的路徑后，我們就可以在其中編寫Python程序了。1．建立文件夾通常在JupyterNotebook中編寫程序時，都會分門別類地把它們存放在不同的文件夾中，而不是都存放在自建文件夾的根目錄下。所以編程前，首先要建立存放該程序的文件夾。建立文件夾的步驟如下。（1）通過“Folder”創(chuàng)建文件夾在瀏覽器右側(cè)的“New”下拉列表中單擊“Folder”，如圖1-17所示，系統(tǒng)會自動創(chuàng)建一個名稱為“UntitledFolder”的文件夾，如圖1-18所示。1.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序30注意，如果使用的是新版本的JupyterNotebook，圖1-17中可能不顯示運行內(nèi)核“Python3(ipykernel)”,如下圖左（一）所示，為了確保運行內(nèi)核為“Python3(ipykernel)”，需要單擊【Notebook】選項，在彈出的【SelectKernel】對話框中選擇【Python3(ipykernel)】，如下圖左（二），最后單擊【Select】即可，如下圖右（一）。1.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序311.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序321.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序332．建立筆記本文件建立“測試”文件夾后，就可以在該文件夾中建立筆記本文件了。建立筆記本文件的步驟如下。（1）通過“Folder”創(chuàng)建筆記本文件單擊“測試”文件夾，進入該文件夾中，然后在右側(cè)的“New”下拉列表（見圖1-17）中單擊“Python3(ipykernel)”，系統(tǒng)會自動創(chuàng)建一個名稱為“Untitled.ipynb”的筆記本文件，并在新的標(biāo)簽頁中打開它，具體步驟如圖1-22所示。1.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序341.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序35（2）重命名筆記本文件為了體現(xiàn)筆記本文件的含義，一般需要重命名“Untitled.ipynb”筆記本文件。在打開的“Untitled-JupyterNotebook”標(biāo)簽頁中單擊左上角的“Untitled”，或者依次單擊“File”>“Rename”，都可彈出圖1-23所示的“重命名筆記本”對話框。1.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序361.3.5在JupyterNotebook中編寫第一個Python程序373．編輯、運行筆記本文件筆記本文件主要由Python代碼、Markdown和輸出結(jié)果3部分組成。在圖1-24所示的編輯區(qū)域中，左側(cè)有個標(biāo)識為“In[]:”的單元格（Cell），這里就是輸入Python語句或Markdown內(nèi)容的區(qū)域，我們可以在其中輸入任意合法的Python語句或Markdown內(nèi)容。（1）輸入Python語句在第一個單元格中輸入Python語句“print('這是我的第一個Python語句！')”，該語句的功能是輸出print()函數(shù)中字符串的內(nèi)容，如圖1-25所示。1.3.5在JupyterNo