Python程序設(shè)計(jì)實(shí)用教程xxx第1章Python語言概述本章要點(diǎn)Python概述Python的版本和開發(fā)環(huán)境程序設(shè)計(jì)基本方法模塊、包與庫1.1Python概述1、什么是Python？

Python是一種高級(jí)編程語言，由GuidovanRossum在1989年創(chuàng)建。Python的設(shè)計(jì)哲學(xué)強(qiáng)調(diào)代碼的可讀性和簡潔性。Python支持多種編程范式，包括面向?qū)ο蟆⒚钍?、函?shù)式和過程式編程。2、Python的特性內(nèi)容易于學(xué)習(xí)：Python有相對(duì)較少的關(guān)鍵字，結(jié)構(gòu)簡單，和一個(gè)明確定義的語法，學(xué)習(xí)起來更加簡單。易于閱讀：Python代碼定義的更清晰。易于維護(hù)：Python的成功在于它的源代碼是相當(dāng)容易維護(hù)的。廣泛的標(biāo)準(zhǔn)庫：Python的最大的優(yōu)勢(shì)之一是豐富的庫，跨平臺(tái)的，在UNIX，Windows和Macintosh兼容很好?；?dòng)模式：互動(dòng)模式的支持，可以從終端輸入執(zhí)行代碼并獲得結(jié)果的語言，互動(dòng)的測試和調(diào)試代碼片斷。3、Python的應(yīng)用范圍內(nèi)容

Web開發(fā)

數(shù)據(jù)分析

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)

系統(tǒng)自動(dòng)化

游戲開發(fā)

網(wǎng)絡(luò)爬蟲等4、Python環(huán)境安裝內(nèi)容

Python官方網(wǎng)站下載安裝包

使用Anaconda發(fā)行版，包含Python和眾多科學(xué)計(jì)算庫

使用JupyterNotebook進(jìn)行交互式編程5、Python基本語法內(nèi)容-變量和數(shù)據(jù)類型-控制結(jié)構(gòu)（if語句，for循環(huán)，while循環(huán)）-函數(shù)和模塊-類和對(duì)象6、Python常用庫介紹內(nèi)容

NumPy：用于數(shù)值計(jì)算

pandas：用于數(shù)據(jù)處理和分析

matplotlib：用于數(shù)據(jù)可視化

scikit-learn：用于機(jī)器學(xué)習(xí)

requests：用于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求7、Python的未來展望內(nèi)容

Python在Web開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。

Python將繼續(xù)優(yōu)化語言特性，提高運(yùn)行效率。

Python社區(qū)將繼續(xù)保持活躍，提供更多優(yōu)秀的開源項(xiàng)目。8、總結(jié)內(nèi)容

Python是一種易學(xué)、易讀、易維護(hù)的編程語言。

Python擁有豐富的庫，可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

學(xué)習(xí)和掌握Python，將為你的編程之路打開新的可能。1.2Python的版本和開發(fā)環(huán)境1.2.1Python語言的版本Python2.0發(fā)布于2000年，增加了很多新特性，如支持Unicode、改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)庫、引入了新的運(yùn)算符等。Python3.0發(fā)布于2008年，是一個(gè)重大的版本升級(jí)，修復(fù)了Python2.x中的一些設(shè)計(jì)缺陷，并且不兼容Python2.x。易于使用。1.2.2Python的下載和安裝(1)訪問http:/www.P。(2)選擇Windows后，根據(jù)自己的需求下載相應(yīng)的版本。(3)選定好Python的安裝路徑后，單擊Install按鈕安裝。

Python安裝成功后的顯示內(nèi)容1.2.3Python語言的集成開發(fā)環(huán)境1.IDLEIDLE是Python自帶的、默認(rèn)的、入門級(jí)編寫工具。包含交互式和文件式兩種方式。在交互式中可以編寫一行或者多行語句并且立刻看到結(jié)果。在文件式中可以，可以像其他文本工具類IDE一樣編寫。當(dāng)安裝好Python以后，IDLE就會(huì)自動(dòng)安裝，不需要另外安裝。2.SpyderSpyder是一個(gè)強(qiáng)大的交互式Python語言開發(fā)環(huán)境，提供高級(jí)的代碼編輯、交互測試、調(diào)試等特性，支持包括Windows、Linux和OSX系統(tǒng)。安裝Anaconda后，Spyder作為其中一個(gè)IDE自動(dòng)安裝。Spyder是和其他的Python開發(fā)環(huán)境相比，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以很方便地觀察和修改數(shù)組的值。Anaconda

是Python的一個(gè)發(fā)行版，里面內(nèi)置了很多工具包，Anaconda將Python和許多與科學(xué)計(jì)算相關(guān)的庫捆綁在一起，形成了一個(gè)方便的科學(xué)計(jì)算環(huán)境，安裝了Ananconda就相當(dāng)于安裝了Python外加這些模塊和庫。3.PyCharmPyCharm是專業(yè)的Python集成開發(fā)環(huán)境，有兩個(gè)版本。一個(gè)是免費(fèi)的社區(qū)版本，另一個(gè)是面向企業(yè)開發(fā)者的更先進(jìn)的專業(yè)版本。PyCharm是由JetBrains開發(fā)的PythonIDE，它具備了IDE所有的功能，如最常見的功能調(diào)試、語法高亮、Project管理、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、單元測試、版本控制等等，另外，PyCharm還提供了一些很好的功能用于Django開發(fā)等。（1）下載進(jìn)入PyCharm官方下載地址：https://www.jetbrains.com/pycharm/download/.（2）安裝，找到下載PyCharm的路徑，雙擊.exe文件進(jìn)行安裝。(3)創(chuàng)建項(xiàng)目及文件。(4)修改Location（項(xiàng)目目錄路徑）。(5)創(chuàng)建.py文件，選擇項(xiàng)目點(diǎn)擊“New”春菜單，選擇“PythonFile”菜單項(xiàng)，輸入文件名為“test”。1.3程序設(shè)計(jì)基本方法編程語言根據(jù)執(zhí)行機(jī)制的不同可以分為兩類：靜態(tài)語言和腳本語言。靜態(tài)語言：采用編譯方式執(zhí)行，例如：C語言、Java語言。編譯是將源代碼轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼的過程。編譯是一次性地翻譯，一旦程序被編譯，不再需要編譯程序或者源代碼。對(duì)于相同源代碼，編譯所產(chǎn)生的目標(biāo)代碼執(zhí)行速度更快。目標(biāo)代碼不需要編譯器就可以運(yùn)行，在同類型操作系統(tǒng)上使用靈活。腳本語言：采用解釋方式執(zhí)行，例如：Python語言、JavaScript語言、PHP語言。將源代碼逐條轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼同時(shí)逐條運(yùn)行目標(biāo)代碼的過程。解釋則在每次程序運(yùn)行時(shí)都需要解釋器和源代碼。解釋執(zhí)行需要保留源代碼，程序糾錯(cuò)和維護(hù)十分方便。只要存在解釋器，源代碼可以在任何操作系統(tǒng)上運(yùn)行，可移植性好。1.3.1Python程序編寫方法Python是一種解釋型的腳本編程語言，支持交互式編程和源文件編程兩種代碼運(yùn)行方式。1.交互式編程

在命令行窗口中直接輸入代碼，按下回車鍵就可以運(yùn)行代碼，并立即看到輸出結(jié)果。執(zhí)行完一行代碼，還可以繼續(xù)輸入下一行代碼，再次回車并查看結(jié)果。第二種進(jìn)入Python交互式編程環(huán)境的方法是，打開Python自帶的IDLE工具第一種方法是在命令行工具或者終端（Terminal）窗口中輸入Python命令，看到“>>>”提示符。2.源文件編程Python源文件是一種純文本文件，內(nèi)部沒有任何特殊格式，可以使用任何文本編輯器打開它。Python源文件的后綴為.py。Python3.x將UTF-8作為默認(rèn)的源文件編碼格式。1.3.2IPO程序編寫方法IPO模式的全稱叫做InputProcessingOutput，它也被稱之為輸入、處理、輸出模式。Input：表示程序輸入，它表示的入口需要從外部接收數(shù)據(jù)，無論這個(gè)數(shù)據(jù)是從文件內(nèi)讀取過來的或者通過其他方式輸入進(jìn)來的都可以。Processing：表示處理，是這個(gè)模式的關(guān)鍵。這一步需要將輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)根據(jù)自己需求使用不同的方法和算法進(jìn)行處理。Output：表示程序的輸出，將輸入進(jìn)來數(shù)據(jù)經(jīng)過一定規(guī)則的處理之后輸出出去?！纠?-1】一個(gè)IPO程序，求矩形的面積。'''求矩形的面積'''l=eval(input("輸入矩形的長:"))w=eval(input("輸入矩形的寬:"))s=l*wprint("矩形的面積為:",s)程序包含輸入(I)：輸入矩形的長l和寬w。處理(P)：計(jì)算矩形的面積，即l*w。輸出(O):print()打印輸出矩形的面s。在采用IPO模式設(shè)計(jì)程序時(shí)，求解計(jì)算問題的步驟：(1)確定IPO：明確計(jì)算部分及功能邊界。(2)編寫程序：將計(jì)算求解的設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)。(3)調(diào)試程序：確保程序按照正確邏輯能夠正確運(yùn)行。1.3.3面向過程和面向?qū)ο?/p>

面向過程和面對(duì)對(duì)象是兩種不同的編程思想。1.面向過程

面向過程是分析出解決問題所需要的步驟，然后用函數(shù)把這些步驟一步一步實(shí)現(xiàn)，程序運(yùn)行的時(shí)候一個(gè)一個(gè)依次調(diào)用。簡單來說，面向過程的關(guān)鍵點(diǎn)就在于去解決這個(gè)問題。不管這個(gè)問題會(huì)涉及到哪一些數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)，它所關(guān)注的是解決這個(gè)問題的過程，所有的代碼都是為了解決問題而實(shí)現(xiàn)的過程。2.面向?qū)ο?/p>

面向?qū)ο缶幊痰奶攸c(diǎn)就所有的操作都是根據(jù)對(duì)象來進(jìn)行的。面向?qū)ο笞顬楹诵牡奶攸c(diǎn)就是將程序內(nèi)的所有一切都當(dāng)成一個(gè)一個(gè)對(duì)象來進(jìn)行處理和解析。Python就是一個(gè)基于面向?qū)ο缶幊趟枷朐O(shè)計(jì)開發(fā)出來的語言。

面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程這兩個(gè)編程方式之間最大的區(qū)別就是關(guān)注點(diǎn)不一樣，面向?qū)ο蟮乃胁僮鞫际菄@著具體的對(duì)象，對(duì)象之間相互交換數(shù)據(jù)運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)的，而面向過程則是將一個(gè)問題拆解，分為不同的過程去解決。1.4模塊、包與庫模塊：Python的模塊是一個(gè)Python文件，以.py結(jié)尾，包含了Python對(duì)象定義和Python語句。模塊能定義函數(shù)，類和變量，模塊也能包含可執(zhí)行的代碼。一個(gè).py文件對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊，文件名就是模塊名（去除掉后綴.py）。包：一個(gè)包里面可以包含很多的模塊。包將有聯(lián)系的模塊組織在一起，即放到同一個(gè)文件夾下，并且在這個(gè)文件夾創(chuàng)建一個(gè)名字為

__init__.py文件，那么這個(gè)文件夾就稱之為包。庫：庫是具有相關(guān)功能模塊的集合。嚴(yán)格來說，Python中沒有庫(library)的概念，模塊(module)和包(package)才是Python語法中有的概念。庫的概念是從其他編程語言引進(jìn)來的，平時(shí)說的庫，既可以是一個(gè)模塊，也可以是一個(gè)包。1.4.1模塊及其導(dǎo)入方式在Python中，每個(gè)Python文件都可以作為一個(gè)模塊，模塊的名字就是文件的名字。1.導(dǎo)入模塊的方式(1)import模塊名>>>importmath>>>print(math.sqrt(9))3.0

導(dǎo)入模塊math，然后在程序中使用模塊。(2)from模塊名import功能名>>>frommathimportsqrt>>>print(sqrt(9))3.0

從模塊math中導(dǎo)入sqrt函數(shù)功能，然后在程序中使用。(3)import模塊名as別名>>>importtimeastt>>>tt.sleep(2)>>>print('hello')hello

導(dǎo)入模塊，然后起一個(gè)別名。2.自定義模塊【例1-2】自定義模塊的操作方法。新建一個(gè)Python文件，命名為ch1_2.py

，并定義testA函數(shù)。

deftestA(a,b):print(a+b)if__name__=="__main__":testA(2,3)

調(diào)用自定義模塊,另建立一個(gè)新文件，在這個(gè)新文件中,導(dǎo)入自定義模塊ch1_2。importch1_2ch1_2.testA(1,1)

當(dāng)這個(gè)文件運(yùn)行時(shí)，調(diào)用了自定義的模塊ch1_2中的函數(shù)testA（）。1.4.2包及其定義1.新建包mypackage

在Pycharm中,在File菜單項(xiàng)中選擇“New”菜單，選擇“PythonPackage”菜單項(xiàng)，

輸入包名，回車，新建一個(gè)包(包是有聯(lián)系的模塊)，包名為“mypackage”。

在包mypackage中新建包內(nèi)模：my_module1和my_module2。模塊內(nèi)代碼如例1-3所示?！纠?-3】新建包案例程序。#my_module1print(1)definfo_print1():print('my_module1')#my_module2print(2)definfo_print2():print('my_module2')2導(dǎo)入包【例1-4】導(dǎo)入自定義包程序。importmypackage.my_module1mypackage.my__print1()

frommypackageimportmy_module2my__print2()1.4.3庫及其安裝Python的庫分為2類。標(biāo)準(zhǔn)庫：不需要安裝，需要導(dǎo)入。第三方庫：需要安裝、需要導(dǎo)入。第三方庫的安裝方法：(1)鍵盤上操作win+R鍵，打開“運(yùn)行”。(2)在打開的運(yùn)行欄目的框中輸入“cmd”。(3)點(diǎn)擊“確定”。(4)在“cmd.exe”中輸入安裝命令：pipinstall庫名1.5使用幫助Python內(nèi)置了很多內(nèi)置函數(shù)、類方法屬性及各種模塊。當(dāng)想要了解某種類型有哪些屬性方法以及每種方法該怎么使用時(shí)，可以使用dir()函數(shù)和help()函數(shù)。

dir()用來查詢一個(gè)類或者對(duì)象所有屬性和方法。，如：dir(str)，dir(list)。

help()函數(shù)幫助了解模塊、類型、對(duì)象、方法、屬性的詳細(xì)信息。

如：help(max),help(mix),help("keywords")。1.6模塊的__name__屬性

__name__是Python的一個(gè)內(nèi)置類屬性，它存在于一個(gè)Python程序中。直接的作用就是，區(qū)分py文件直接被運(yùn)行，還是作為模塊被引入其他程序中。Python程序的運(yùn)行有兩種情況：(1）當(dāng)Python程序自己執(zhí)行時(shí)，__name__變量的值就是：__main__(2)當(dāng)Python程序是作為模塊被導(dǎo)入時(shí)，那么__name__變量的值就是：程序的文件名，也就是.py前面的文件名稱?！纠?-5】__name__屬性的使用。在文件中寫入一個(gè)函數(shù)add（）和其他代碼。文件名為ch1_5.py。defadd(a,b):returna+b

a=5b=7sum=add(a,b)print("%d與%d兩個(gè)數(shù)的和為:%d"%(a,b,sum))輸出結(jié)果：5與7兩個(gè)數(shù)的和為:12在測試代碼前面加上：if__name__=='__main__':

那么，編寫調(diào)試過程直接運(yùn)行該模塊時(shí)__name__的值為”__main__",即測試內(nèi)容被執(zhí)行。

而在導(dǎo)入該模塊，__name__的值為py文件名，測試內(nèi)容則不會(huì)被執(zhí)行。ch1_5程序作如下修改，然后在程序1-6中導(dǎo)入，測試部分內(nèi)容不會(huì)顯示出來。defadd(a,b):

returna+b

if__name__==‘__main__’:a=5b=7sum=add(a,