實驗項目一數(shù)據(jù)類型與運算實驗一、實驗目的1.掌握數(shù)字類型及其運算操作。2.熟悉字符串的切片、拼接等操作。3.理解列表、元組和字典的創(chuàng)建和基本操作。二、實驗要求1．能夠使用不同的數(shù)字類型進行基本運算。2.能夠熟練處理字符串的各種操作。3.能夠創(chuàng)建并操作列表、元組和字典。三、實驗原理1．基本數(shù)據(jù)類型：int、float、bool；2．組合數(shù)據(jù)類型：字符串、列表、元組、字典、集合；3．運算符和組合數(shù)據(jù)類型的基本操作方法；四、實驗儀器、設備及材料1．計算機（window系統(tǒng)或Mac系統(tǒng)）2．Python編程環(huán)境（Python3.8及以上）五、實驗內(nèi)容和實驗步驟1．數(shù)字類型實驗a.創(chuàng)建整數(shù)（int）、浮點數(shù)（float）和布爾值（bool）的變量。b.進行基本的數(shù)值運算，如加法、減法、乘法和除法。參考代碼：#創(chuàng)建不同類型的數(shù)字變量num_int=5num_float=3.14num_bool=True#進行基本的數(shù)值運算result=num_int+num_floatprint(result)2．字符串操作實驗a.創(chuàng)建一個字符串變量。b.使用切片操作提取字符串的一部分。c.使用拼接操作將兩個字符串合并。參考代碼：#創(chuàng)建字符串變量my_string="Hello,World!"#使用切片操作提取字符串的一部分substring=my_string[7:12]#提取"World"#使用拼接操作將兩個字符串合并new_string=my_string+"Howareyou?"print(substring)print(new_string)3．列表、元組和字典操作實驗a.創(chuàng)建一個列表、一個元組和一個字典。b.添加、刪除、訪問列表、元組和字典中的元素。參考代碼：#創(chuàng)建列表、元組和字典my_list=[1,2,3,4,5]my_tuple=(10,20,30)my_dict={"name":"Alice","age":25}#添加元素到列表my_list.append(6)#刪除字典中的鍵值對delmy_dict["age"]#訪問元組中的元素element=my_tuple[1]#訪問第二個元素(20)print(my_list)print(my_dict)print(element)4. 使用集合實現(xiàn)篩選法求素數(shù)實驗題目：輸入一個大于2的自然數(shù)，輸出小于該數(shù)字的所有素數(shù)組成的集合。實驗步驟：首先，創(chuàng)建一個包含所有自然數(shù)（從2到您輸入的自然數(shù)）的集合，稱為numbers集合。創(chuàng)建一個空的集合，用于存儲素數(shù)，稱為prime_numbers集合。從2開始，遍歷numbers集合中的每個數(shù)字：如果當前數(shù)字是素數(shù)，則將它添加到prime_numbers集合中。然后，從numbers集合中刪除當前素數(shù)的所有倍數(shù)，因為它們不可能是素數(shù)。重復步驟3，直到遍歷完numbers集合中的所有數(shù)字。最后，prime_numbers集合將包含小于您輸入的自然數(shù)的所有素數(shù)。參考代碼：#輸入一個大于2的自然數(shù)n=int(input("請輸入一個大于2的自然數(shù)："))ifn<=2:print("請輸入大于2的自然數(shù)。")else:#創(chuàng)建一個包含所有自然數(shù)的集合numbers=set(range(2,n+1))prime_numbers=set()whilenumbers:current=min(numbers)prime_numbers.add(current)numbers-=set(range(current,n+1,current))print("小于",n,"的所有素數(shù)組成的集合：",prime_numbers)六、實驗數(shù)據(jù)處理與分析1．分析實驗中得到的結果，確保數(shù)字運算、字符串操作以及列表、元組和字典的操作正確。2．解釋實驗結果，包括解釋數(shù)據(jù)的含義、提供任何發(fā)現(xiàn)的背后原因，以及對結果的實際意義進行討論。這可以包括對數(shù)字類型運算的數(shù)學分析，字符串操作的文本處理效果，以及對列表、元組和字典操作的數(shù)據(jù)結構分析。3．比較實驗結果，可以將不同類型的操作進行對比，分析哪種操作可能更高效、更常用，以及為什么?？偨Y實驗的關鍵發(fā)現(xiàn)和教訓，以便學生更好地理解和應用Python的數(shù)據(jù)類型和操作。七、實驗注意事項1．在編寫代碼時，注意語法的正確性。2．注意數(shù)據(jù)類型的轉換，確保操作符合實驗要求。八、思考題1．舉例說明Python中的動態(tài)數(shù)據(jù)類型特性。2．介紹在實際編程中，字符串切片和拼接的應用場景。實驗報告要求1．實驗報告應包括實驗目的、實驗要求、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理與分析、注意事項、思考題的回答以及實驗中的代碼。2.實驗報告應以清晰的語言和邏輯編寫。3．注意圖文并茂，保留必要的實驗結果截圖。十、成績評定標準1.優(yōu)秀(90-100分)：實驗報告完整、詳細，包括實驗目的、要求、步驟、數(shù)據(jù)分析、注意事項、思考題、代碼等。代碼清晰、無錯誤，邏輯合理?；卮鹚伎碱}準確、深入。數(shù)據(jù)分析全面、準確，對實驗結果有深刻的理解。2．良好(80-89分)：實驗報告內(nèi)容較為完整，包括大部分要求的部分，但可能有一些遺漏或不夠詳細。代碼有少量錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能有一些遺漏或不夠詳細。數(shù)據(jù)分析基本正確，對實驗結果有一定理解。3．中等(70-79分)：實驗報告內(nèi)容基本完整，但可能有一些關鍵部分的遺漏。代碼有一些錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能不夠詳細或深入。數(shù)據(jù)分析基本正確，但可能有一些遺漏或不夠深入的分析。4．及格(60-69分)：實驗報告內(nèi)容較為簡略，遺漏了多個關鍵部分。代碼存在多個錯誤，但仍能執(zhí)行部分功能。思考題回答不夠詳細或有明顯的錯誤。數(shù)據(jù)分析有明顯的遺漏或錯誤。5．不及格(60分以下)：實驗報告極不完整，大部分內(nèi)容缺失。代碼存在嚴重錯誤，無法正常執(zhí)行。思考題回答明顯錯誤或不回答。數(shù)據(jù)分析嚴重缺失或錯誤。態(tài)度不端正。實驗項目二流程控制實驗一、實驗目的1．熟練運用條件語句和循環(huán)語句解決問題。2.理解函數(shù)的定義、參數(shù)傳遞和調(diào)用。3.掌握異常處理的基本思想和實現(xiàn)方法。二、實驗要求1．條件語句（if、else、elif）的使用。2.循環(huán)語句（for、while）的運用。3.函數(shù)的定義、參數(shù)傳遞和調(diào)用。4.異常處理的基本原理與語法。三、實驗原理1．條件語句（if、else、elif）的使用：條件語句用于根據(jù)條件的真假執(zhí)行不同的代碼塊。if語句根據(jù)條件執(zhí)行一段代碼。else語句定義在if條件不滿足時執(zhí)行的代碼塊。elif語句用于多個條件的情況。2．循環(huán)語句（for、while）的運用：循環(huán)語句用于多次執(zhí)行相同的代碼塊。for循環(huán)用于遍歷可迭代對象，如列表、元組或字符串。while循環(huán)執(zhí)行代碼塊，只要條件為真。3．函數(shù)的定義、參數(shù)傳遞和調(diào)用：函數(shù)是一段可重復使用的代碼塊，通過定義函數(shù)可以將代碼模塊化。函數(shù)可以接受參數(shù)，這些參數(shù)可以是位置參數(shù)或關鍵字參數(shù)。函數(shù)通過return語句返回值。函數(shù)的定義和調(diào)用方式。4．異常處理的基本原理與語法：異常處理用于捕獲和處理運行時錯誤，避免程序崩潰。異常處理通過try和except塊實現(xiàn)。不同類型的異常，如ZeroDivisionError和ValueError。處理異常并提供友好的錯誤消息。四、實驗儀器、設備及材料1．計算機（window系統(tǒng)或Mac系統(tǒng)）2．Python編程環(huán)境（Python3.8及以上）五、實驗內(nèi)容和實驗步驟實驗內(nèi)容1：條件語句和循環(huán)語句步驟：編寫一個程序，接受用戶輸入的數(shù)字，判斷該數(shù)字是正數(shù)、負數(shù)還是零，并輸出相應的結果。創(chuàng)建一個包含整數(shù)的列表，使用循環(huán)語句找到列表中的最大值并輸出。編寫一個程序，接受用戶輸入的整數(shù)n，然后使用循環(huán)語句計算從1到n的所有整數(shù)的和。參考代碼：#用戶輸入數(shù)字判斷正數(shù)、負數(shù)、零num=float(input("請輸入一個數(shù)字："))ifnum>0:print("這是一個正數(shù)")elifnum<0:print("這是一個負數(shù)")else:print("這是零")#找到列表中的最大值my_list=[12,45,67,32,9]max_value=my_list[0]foriteminmy_list:ifitem>max_value:max_value=itemprint("列表中的最大值是:",max_value)#計算從1到n的整數(shù)和n=int(input("請輸入一個整數(shù)n："))total=0foriinrange(1,n+1):total+=iprint("從1到",n,"的整數(shù)和是:",total)實驗內(nèi)容2：函數(shù)的定義和使用步驟：定義一個函數(shù)，接受兩個參數(shù)，返回它們的和。編寫一個程序，調(diào)用該函數(shù)并輸出結果。創(chuàng)建一個函數(shù)，接受一個整數(shù)n，然后使用循環(huán)語句計算n的階乘。參考代碼：#定義函數(shù)，計算兩個數(shù)的和defadd_numbers(a,b):returna+b#調(diào)用函數(shù)并輸出結果result=add_numbers(5,7)print("兩數(shù)之和是:",result)#計算階乘的函數(shù)deffactorial(n):result=1foriinrange(1,n+1):result*=ireturnresultn=int(input("請輸入一個整數(shù)n："))fact=factorial(n)print(n,"的階乘是:",fact)實驗內(nèi)容3：異常處理步驟：編寫一個程序，要求用戶輸入兩個數(shù)字，然后進行除法運算。處理可能的零除錯誤，避免程序崩潰。創(chuàng)建一個包含字符串的列表，然后編寫一個程序，嘗試從列表中訪問一個超出索引范圍的元素。在異常處理中，輸出友好的錯誤消息。參考代碼：#處理零除錯誤try:num1=float(input("請輸入第一個數(shù)字："))num2=float(input("請輸入第二個數(shù)字："))result=num1/num2print("結果是:",result)exceptZeroDivisionError:print("錯誤：除數(shù)不能為零")exceptValueError:print("錯誤：請輸入有效的數(shù)字")#處理索引錯誤my_list=["apple","banana","cherry"]try:index=int(input("請輸入一個索引："))element=my_list[index]print("元素是:",element)exceptIndexError:print("錯誤：索引超出范圍")exceptValueError:print("錯誤：請輸入有效的索引")六、實驗數(shù)據(jù)處理與分析1．分析編程題一中的條件語句和循環(huán)語句，確保它們正確地判斷和查找最大值。2．分析編程題二中的函數(shù)定義和調(diào)用，確保函數(shù)能夠正確返回結果。3．分析編程題3中的異常使用方式，嘗試解決其他異常。七、實驗注意事項1．確保函數(shù)的參數(shù)傳遞和返回值的使用正確。2．在編寫代碼時，注意語法的正確性。八、思考題1．舉例說明函數(shù)的參數(shù)傳遞方式：位置參數(shù)、關鍵字參數(shù)和默認參數(shù)。2．介紹異常處理的基本原理，為什么它在編程中重要？實驗報告要求1．實驗報告應包括實驗目的、實驗要求、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理與分析、注意事項、思考題的回答以及實驗中的代碼。2.實驗報告應以清晰的語言和邏輯編寫。3．注意圖文并茂，保留必要的實驗結果截圖。十、成績評定標準1.優(yōu)秀(90-100分)：實驗報告完整、詳細，包括實驗目的、要求、步驟、數(shù)據(jù)分析、注意事項、思考題、代碼等。代碼清晰、無錯誤，邏輯合理?；卮鹚伎碱}準確、深入。數(shù)據(jù)分析全面、準確，對實驗結果有深刻的理解。2．良好(80-89分)：實驗報告內(nèi)容較為完整，包括大部分要求的部分，但可能有一些遺漏或不夠詳細。代碼有少量錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能有一些遺漏或不夠詳細。數(shù)據(jù)分析基本正確，對實驗結果有一定理解。3．中等(70-79分)：實驗報告內(nèi)容基本完整，但可能有一些關鍵部分的遺漏。代碼有一些錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能不夠詳細或深入。數(shù)據(jù)分析基本正確，但可能有一些遺漏或不夠深入的分析。4．及格(60-69分)：實驗報告內(nèi)容較為簡略，遺漏了多個關鍵部分。代碼存在多個錯誤，但仍能執(zhí)行部分功能。思考題回答不夠詳細或有明顯的錯誤。數(shù)據(jù)分析有明顯的遺漏或錯誤。5．不及格(60分以下)：實驗報告極不完整，大部分內(nèi)容缺失。代碼存在嚴重錯誤，無法正常執(zhí)行。思考題回答明顯錯誤或不回答。數(shù)據(jù)分析嚴重缺失或錯誤。態(tài)度不端正。實驗項目三函數(shù)與模塊實驗一、實驗目的1．理解函數(shù)的返回值、局部變量和全局變量的作用域。2.掌握模塊的組織與調(diào)用。3.了解包和命名空間的基本概念和應用。二、實驗要求1．能夠設計帶有返回值的函數(shù)。2.理解局部變量和全局變量的作用域。3.掌握模塊的導入和使用方法。三、實驗原理1．函數(shù)的返回值：函數(shù)可以通過return語句返回值，允許將結果傳遞給函數(shù)調(diào)用者。返回單個值返回多個值（元組）2．變量作用域：局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義，全局變量在函數(shù)外部定義，函數(shù)內(nèi)部可以訪問全局變量。局部變量和全局變量global關鍵字3．模塊：模塊是包含Python代碼的文件，用于組織相關函數(shù)和變量。創(chuàng)建和導入模塊模塊的__name__屬性from...import語句4．包和命名空間：包是包含多個模塊的目錄，命名空間用于避免名稱沖突。創(chuàng)建包和模塊命名空間的作用四、實驗儀器、設備及材料1．計算機（window系統(tǒng)或Mac系統(tǒng)）2．Python編程環(huán)境（Python3.8及以上）五、實驗內(nèi)容和實驗步驟編程題一：函數(shù)的返回值與作用域題目：創(chuàng)建一個函數(shù)calculate_circle_area，該函數(shù)接受半徑為參數(shù)，計算圓的面積并返回結果。然后，在主程序中調(diào)用該函數(shù)，將半徑為5.0的圓的面積打印出來。步驟：定義calculate_circle_area函數(shù)，接受半徑作為參數(shù)，計算并返回圓的面積。在主程序中調(diào)用calculate_circle_area函數(shù)，傳入半徑值為5.0。打印計算結果。參考代碼：importmath#定義函數(shù)，計算圓的面積defcalculate_circle_area(radius):area=math.pi*radius**2returnarea#調(diào)用函數(shù)，計算半徑為5.0的圓的面積radius=5.0circle_area=calculate_circle_area(radius)print("半徑為",radius,"的圓的面積是:",circle_area)編程題二：模塊的導入與使用題目：創(chuàng)建一個模塊math_operations.py包含以下兩個函數(shù)：multiply(a,b)：接受兩個參數(shù)，返回它們的乘積。power(base,exponent)：接受底數(shù)和指數(shù)，返回底數(shù)的指數(shù)冪。然后，在主程序中導入該模塊，調(diào)用這兩個函數(shù)，并輸出它們的結果。步驟：創(chuàng)建名為math_operations.py的模塊，定義multiply和power函數(shù)。在主程序中導入math_operations模塊。調(diào)用模塊中的函數(shù)并輸出結果。參考代碼：#math_operations.pydefmultiply(a,b):returna*bdefpower(base,exponent):returnbase**exponent#導入模塊importmath_operations#調(diào)用模塊中的函數(shù)result_multiply=math_operations.multiply(5,7)result_power=math_operations.power(2,3)print("5*7=",result_multiply)print("2^3=",result_power)編程題三：包和命名空間題目：創(chuàng)建一個包shapes，包含兩個模塊circle.py和rectangle.py。每個模塊定義一個函數(shù)，分別計算圓和矩形的面積。在主程序中導入這兩個模塊，并計算一個圓和一個矩形的面積。步驟：創(chuàng)建一個名為shapes的包目錄，并在其中創(chuàng)建兩個模塊circle.py和rectangle.py。在circle.py模塊中定義計算圓面積的函數(shù)，然后在rectangle.py模塊中定義計算矩形面積的函數(shù)。在主程序中導入這兩個模塊，調(diào)用函數(shù)計算圓和矩形的面積。輸出結果。參考代碼：shapes目錄結構shapes/__init__.pycircle.pyrectangle.pycircle.py模塊#shapes/circle.pyimportmathdefcalculate_circle_area(radius):area=math.pi*radius**2returnarearectangle.py模塊#shapes/rectangle.pydefcalculate_rectangle_area(length,width):area=length*widthreturnarea主程序#導入模塊fromshapesimportcircle,rectangle#調(diào)用模塊中的函數(shù)，計算圓和矩形的面積circle_area=circle.calculate_circle_area(5.0)rectangle_area=rectangle.calculate_rectangle_area(4.0,6.0)print("圓的面積:",circle_area)print("矩形的面積:",rectangle_area)六、實驗數(shù)據(jù)處理與分析1．分析第一題中函數(shù)的返回值和作用域，確保理解函數(shù)返回結果以及變量作用域的概念。2．分析第二題中模塊的導入和使用，確保理解如何創(chuàng)建和使用自定義模塊。3．在第三題中，了解包的概念，包含多個模塊，并理解命名空間的作用。七、實驗注意事項1．在編寫代碼時，注意模塊和包的文件結構和文件名的命名規(guī)范。2．確保導入模塊和包時，它們的路徑設置正確。八、思考題1．為什么函數(shù)的局部變量不同于全局變量，有什么作用？2．介紹模塊與包的概念，以及它們在大型項目中的作用。3．什么是命名空間，它如何避免名稱沖突？實驗報告要求1．實驗報告應包括實驗目的、實驗要求、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理與分析、注意事項、思考題的回答以及實驗中的代碼。2.實驗報告應以清晰的語言和邏輯編寫。3．注意圖文并茂，保留必要的實驗結果截圖。十、成績評定標準1.優(yōu)秀(90-100分)：實驗報告完整、詳細，包括實驗目的、要求、步驟、數(shù)據(jù)分析、注意事項、思考題、代碼等。代碼清晰、無錯誤，邏輯合理。回答思考題準確、深入。數(shù)據(jù)分析全面、準確，對實驗結果有深刻的理解。2．良好(80-89分)：實驗報告內(nèi)容較為完整，包括大部分要求的部分，但可能有一些遺漏或不夠詳細。代碼有少量錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能有一些遺漏或不夠詳細。數(shù)據(jù)分析基本正確，對實驗結果有一定理解。3．中等(70-79分)：實驗報告內(nèi)容基本完整，但可能有一些關鍵部分的遺漏。代碼有一些錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能不夠詳細或深入。數(shù)據(jù)分析基本正確，但可能有一些遺漏或不夠深入的分析。4．及格(60-69分)：實驗報告內(nèi)容較為簡略，遺漏了多個關鍵部分。代碼存在多個錯誤，但仍能執(zhí)行部分功能。思考題回答不夠詳細或有明顯的錯誤。數(shù)據(jù)分析有明顯的遺漏或錯誤。5．不及格(60分以下)：實驗報告極不完整，大部分內(nèi)容缺失。代碼存在嚴重錯誤，無法正常執(zhí)行。思考題回答明顯錯誤或不回答。數(shù)據(jù)分析嚴重缺失或錯誤。態(tài)度不端正。實驗項目四文件操作實驗一、實驗目的1.掌握文件的打開、讀取、寫入和關閉操作。2.了解文本文件和二進制文件的處理方法。3.熟悉CSV和JSON格式文件的讀寫操作，掌握文件路徑和目錄操作。二、實驗要求1．能夠獨立編寫程序完成文件的打開、讀取、寫入和關閉操作。2.能夠區(qū)分文本文件和二進制文件，并正確處理。3.能夠使用CSV和JSON格式讀寫數(shù)據(jù)，掌握文件路徑和目錄操作。三、實驗原理1．文件的打開、讀取、寫入和關閉操作：使用open()函數(shù)打開文件，指定文件名和打開模式（讀取、寫入、追加等）。使用read()、write()等方法進行文件的讀取和寫入操作。使用close()方法關閉文件。2．文本文件和二進制文件的處理方法：文本文件以字符形式存儲，可用于讀取文本數(shù)據(jù)。二進制文件以字節(jié)形式存儲，可用于存儲非文本數(shù)據(jù)。3．CSV和JSON格式文件的讀寫操作：CSV文件用于存儲表格數(shù)據(jù)，通過逗號分隔值。JSON文件用于存儲結構化數(shù)據(jù)，以鍵值對形式表示。使用CSV和JSON模塊進行讀寫操作。4．文件路徑和目錄操作的基本原理：文件路徑表示文件在文件系統(tǒng)中的位置?？梢允褂孟鄬β窂交蚪^對路徑定位文件。文件和目錄的創(chuàng)建、刪除、移動等操作。四、實驗儀器、設備及材料1．計算機（window系統(tǒng)或Mac系統(tǒng)）2．Python編程環(huán)境（Python3.8及以上）五、實驗內(nèi)容和實驗步驟實驗內(nèi)容：（每一個內(nèi)容，列舉具體的一個編程題，寫出步驟）1．文件的打開、讀取、寫入和關閉操作。2.文本文件和二進制文件的處理方法。3.CSV和JSON格式文件的讀寫操作。4.文件路徑和目錄操作的基本原理。編程題一：文件的打開、讀取、寫入和關閉操作題目：編寫一個程序，創(chuàng)建一個文本文件"example.txt"，向文件中寫入一些文本，然后讀取文件的內(nèi)容并打印出來。步驟：使用open()函數(shù)創(chuàng)建文件"example.txt"并以寫入模式打開。使用write()方法向文件寫入文本內(nèi)容。使用close()方法關閉文件。使用open()函數(shù)以讀取模式重新打開文件"example.txt"。使用read()方法讀取文件內(nèi)容。打印讀取的文本內(nèi)容。參考代碼：#創(chuàng)建并寫入文件file=open("example.txt","w")file.write("Hello,thisisanexample.\n")file.write("Welcometotheworldoffilehandling.\n")file.close()#重新打開文件并讀取內(nèi)容file=open("example.txt","r")content=file.read()file.close()#打印文件內(nèi)容print(content)編程題二：文本文件和二進制文件的處理方法題目：創(chuàng)建一個二進制文件"binary_data.bin"，向文件中寫入二進制數(shù)據(jù)，然后讀取文件的內(nèi)容并打印出來。步驟：使用open()函數(shù)創(chuàng)建文件"binary_data.bin"并以二進制寫入模式打開。使用write()方法向文件寫入二進制數(shù)據(jù)。使用close()方法關閉文件。使用open()函數(shù)以二進制讀取模式重新打開文件"binary_data.bin"。使用read()方法讀取文件內(nèi)容。打印讀取的二進制數(shù)據(jù)。參考代碼：#創(chuàng)建并寫入二進制文件binary_data=bytes([65,66,67,68,69])file=open("binary_data.bin","wb")file.write(binary_data)file.close()#重新打開文件并讀取內(nèi)容file=open("binary_data.bin","rb")binary_content=file.read()file.close()#打印二進制數(shù)據(jù)print(binary_content)編程題三：根據(jù)當前時間創(chuàng)建文件題目：在指定目錄中，批量創(chuàng)建文件，文件名為%Y%m%d%H%M%S格式的當前時間（精確到秒)。例如，創(chuàng)建文件的時間為2018年4月18日9點18分38秒，則該文件的文件為20180418091838.txt。為了防止出現(xiàn)重名的文件，在每創(chuàng)建一個文件后，讓線程休眠一秒。參考代碼：1importtime2importos3importdatetime4num=int(input("請輸入需要生成的文件數(shù)："))5foriinrange(num):6#獲取當前時間7t=datetime.datetime.now()89path="D:\PyCharm2020(64bit)"10#對現(xiàn)在的時間格式化，作為文件名11file=os.path.join(path,t.strftime('%Y%m%d%H%M%S')+'.txt')12open(file,'w')13time.sleep(1)#休眠1s14i+=115print("file"+str(i)+":"+str(file))16print("生成文件成功！")編程題四：在指定的目錄中，批量創(chuàng)建指定個數(shù)的文件夾（即目錄)，效果如圖10.32和圖10.33所示。參考代碼：1importos2num=int(input("請輸入需要生成的文件數(shù)："))3foriinrange(num):4path="D:\PyCharm2020(64bit)"5ifnotos.path.exists('{}'.format(i+1)):6os.mkdir('{}'.format(i+1))7print("文件夾{}".format(i+1)+"創(chuàng)建成功！")編程題五：文件路徑和目錄操作的基本原理題目：編寫一個程序，使用Python的os模塊，列出指定目錄下的所有文件和子目錄。步驟：使用os模塊的listdir()函數(shù)列出指定目錄下的所有文件和子目錄。遍歷列表并打印出文件和子目錄的名稱。參考代碼：importos#指定目錄路徑directory="/path/to/directory"#列出目錄下的文件和子目錄forfilenameinos.listdir(directory):print(filename) 編程題六：從鍵盤輸入若干字符串，逐個將它們寫入文件data1、txt的尾部，直到輸入“*”時結束。然后從該文件中逐個讀出字符串，并在屏幕上顯示出來。參考代碼：輸入字符串存入文件中#打開文件withopen('data1.txt','a')asfile1,open('txt.txt','a')asfile2:#循環(huán)輸入字符串，直到輸入“*”時結束whileTrue:string=input('請輸入字符串（輸入“*”結束）：')#如果輸入的是“*”，則退出循環(huán)ifstring=='*':break#將輸入的字符串寫入文件file1.write(string)#將輸入的字符串寫入txt文件file2.write(string)接下來是從文件中逐個讀出字符串并在屏幕上顯示的代碼#打開文件withopen('data1.txt','r')asfile:#讀取文件中的所有字符串strings=file.readlines()#循環(huán)輸出每個字符串forstringinstrings:print(string.strip())#strip()方法用于去除字符串末尾的換行符編程題目七：編寫一個程序demo.py，要求運行該程序后，生成demo_new.py文件，其中內(nèi)容與demo.py一樣，只是在每一行的后面加上行號。要求行號以#開始，并且所有行的#符號垂直對齊。參考代碼：#打開原始文件withopen('grade.txt','r')asfile:#讀取文件中的所有行l(wèi)ines=file.readlines()#生成新文件的內(nèi)容new_content=''forlineinlines:#計算行號并添加到行首print(line)line_number=lines.index(line)+1line_prefix='#'+str(line_number)#new_line=f'{line_prefix}{line.strip()}\n'new_line=line_prefix+line.strip()+'\n'#將新行添加到新文件內(nèi)容中new_content+=new_line#將新文件內(nèi)容寫入文件withopen('grade_new.txt','w')asfile:file.write(new_content)六、實驗數(shù)據(jù)處理與分析1．數(shù)據(jù)處理和分析可以包括對讀取文件的內(nèi)容進行處理。2．分析文件路徑和目錄操作的結果，以查看指定目錄下的文件和子目錄。七、實驗注意事項1．在文件操作過程中，確保正確打開、讀取、寫入和關閉文件，以避免資源泄漏。2．在讀寫文件時，處理文件不存在或權限不足的異常。八、思考題1．什么是文件的二進制讀寫？它與文本讀寫有什么不同？2．為什么CSV和JSON格式常用于數(shù)據(jù)存儲和交換？它們的優(yōu)勢是什么？3. 了解不同操作系統(tǒng)中文件路徑表示的差異，并如何處理跨平臺文件路徑。實驗報告要求1．實驗報告應包括實驗目的、實驗要求、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理與分析、注意事項、思考題的回答以及實驗中的代碼。2.實驗報告應以清晰的語言和邏輯編寫。3．注意圖文并茂，保留必要的實驗結果截圖。十、成績評定標準1.優(yōu)秀(90-100分)：實驗報告完整、詳細，包括實驗目的、要求、步驟、數(shù)據(jù)分析、注意事項、思考題、代碼等。代碼清晰、無錯誤，邏輯合理?；卮鹚伎碱}準確、深入。數(shù)據(jù)分析全面、準確，對實驗結果有深刻的理解。2．良好(80-89分)：實驗報告內(nèi)容較為完整，包括大部分要求的部分，但可能有一些遺漏或不夠詳細。代碼有少量錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能有一些遺漏或不夠詳細。數(shù)據(jù)分析基本正確，對實驗結果有一定理解。3．中等(70-79分)：實驗報告內(nèi)容基本完整，但可能有一些關鍵部分的遺漏。代碼有一些錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能不夠詳細或深入。數(shù)據(jù)分析基本正確，但可能有一些遺漏或不夠深入的分析。4．及格(60-69分)：實驗報告內(nèi)容較為簡略，遺漏了多個關鍵部分。代碼存在多個錯誤，但仍能執(zhí)行部分功能。思考題回答不夠詳細或有明顯的錯誤。數(shù)據(jù)分析有明顯的遺漏或錯誤。5．不及格(60分以下)：實驗報告極不完整，大部分內(nèi)容缺失。代碼存在嚴重錯誤，無法正常執(zhí)行。思考題回答明顯錯誤或不回答。數(shù)據(jù)分析嚴重缺失或錯誤。態(tài)度不端正。實驗項目五面向對象編程實驗一、實驗目的1.掌握類和對象的定義與使用。2.理解繼承和多態(tài)的概念與實現(xiàn)。3.了解面向對象設計的原則和模式。二、實驗要求1．能夠獨立編寫類和對象的代碼。2.理解繼承和多態(tài)的概念，能夠應用于編程實踐。3.了解面向對象設計的基本原則和常用模式。三、實驗原理1．類和對象的定義與使用：類是一種抽象數(shù)據(jù)類型，用于描述對象的屬性和行為。對象是類的具體實例，具有特定的屬性和行為。創(chuàng)建對象并訪問對象的屬性和方法。2．繼承和多態(tài)的概念與實現(xiàn)：繼承允許一個類繼承另一個類的屬性和方法。多態(tài)允許不同類的對象對相同的方法作出不同的響應。使用super()調(diào)用父類方法，實現(xiàn)方法的重寫。3．面向對象設計原則與模式的介紹：SOLID原則（單一職責、開放封閉、Liskov替換、接口隔離、依賴反轉）。設計模式如工廠模式、單例模式、觀察者模式等。四、實驗儀器、設備及材料1．計算機（window系統(tǒng)或Mac系統(tǒng)）2．Python編程環(huán)境（Python3.8及以上）五、實驗內(nèi)容和實驗步驟實驗內(nèi)容：（每一個內(nèi)容，列舉具體的一個編程題，寫出步驟）1．類和對象的定義與使用。2.繼承和多態(tài)的概念與實現(xiàn)。3.面向對象設計原則與模式的介紹。編程題一：類和對象的定義與使用題目：創(chuàng)建一個Python類Person，該類具有屬性name和age，以及方法introduce()，用于打印姓名和年齡。步驟：定義類Person，并添加屬性name和age。創(chuàng)建構造函數(shù)__init__()，用于初始化屬性。添加方法introduce()，在該方法中打印姓名和年齡。參考代碼：#定義Person類classPerson:def__init__(self,name,age):=nameself.age=agedefintroduce(self):print("Mynameis",,"andIam",self.age,"yearsold.")#創(chuàng)建Person對象并調(diào)用introduce方法person1=Person("Alice",25)roduce()編程題二：繼承和多態(tài)的概念與實現(xiàn)題目：創(chuàng)建一個基類Shape，具有屬性color和方法area()。然后創(chuàng)建兩個子類Circle和Rectangle，分別實現(xiàn)計算圓形和矩形面積的方法。步驟：定義基類Shape，添加屬性color和方法area()。創(chuàng)建子類Circle，重寫area()方法以計算圓形面積。創(chuàng)建子類Rectangle，重寫area()方法以計算矩形面積。創(chuàng)建對象并調(diào)用area()方法。參考代碼：#定義基類ShapeclassShape:def__init__(self,color):self.color=colordefarea(self):pass#創(chuàng)建子類CircleclassCircle(Shape):def__init__(self,color,radius):super().__init__(color)self.radius=radiusdefarea(self):return3.14*self.radius**2#創(chuàng)建子類RectangleclassRectangle(Shape):def__init__(self,color,length,width):super().__init__(color)self.length=lengthself.width=widthdefarea(self):returnself.length*self.width#創(chuàng)建對象并調(diào)用area方法circle=Circle("Red",5)rectangle=Rectangle("Blue",4,6)print("Circlearea:",circle.area())print("Rectanglearea:",rectangle.area())編程題三：面向對象設計原則與模式的介紹題目：了解SOLID原則和設計模式，選擇一種設計模式（如工廠模式、單例模式等），并用Python編寫示例代碼說明其應用。步驟：了解SOLID原則和不同的設計模式。1.工廠模式(FactoryPattern)根據(jù)給定的參數(shù)或條件返回不同類型的對象2.單例模式：確保一個類只有一個實例，并提供對該實例的全局訪問。例模式(SingletonPattern)選擇一種設計模式，例如工廠模式。編寫示例代碼，演示所選設計模式的應用。參考代碼：#工廠模式示例classDog:def__init__(self,name):=namedefspeak(self):return"Woof!"classCat:def__init__(self,name):=namedefspeak(self):return"Meow!"classAnimalFactory:defcreate_animal(self,species,name):ifspecies=="dog":returnDog(name)elifspecies=="cat":returnCat(name)#使用工廠創(chuàng)建動物對象factory=AnimalFactory()dog=factory.create_animal("dog","Buddy")cat=factory.create_animal("cat","Whiskers")print(,"says",dog.speak())print(,"says",cat.speak())六、實驗數(shù)據(jù)處理與分析1．在第一題中，分析對象屬性的初始化和方法的調(diào)用。2．在第二題中，理解繼承和多態(tài)的實現(xiàn)，分析子類如何重寫基類方法。3．在第三題中，了解所選設計模式的應用，分析設計模式如何提高代碼的可維護性和可擴展性。七、實驗注意事項1．在編寫類和對象代碼時，確保良好的命名規(guī)范和類的結構。2．在使用繼承和多態(tài)時，理解如何正確覆蓋方法。3．在設計模式應用時，確保清晰的代碼結構和注釋。八、思考題1．什么是類和對象的主要區(qū)別？為什么使用對象來表示現(xiàn)實世界的事物是有益的？2．請解釋繼承和多態(tài)的概念，以及它們在面向對象編程中的作用。3．SOLID原則中的每個原則代表什么，以及它們?nèi)绾斡兄谠O計可維護和可擴展的代碼？4．設計模式是什么？為什么它們在面向對象編程中如此重要？舉例說明一個設計模式的應用。實驗報告要求1．實驗報告應包括實驗目的、實驗要求、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理與分析、注意事項、思考題的回答以及實驗中的代碼。2.實驗報告應以清晰的語言和邏輯編寫。3．注意圖文并茂，保留必要的實驗結果截圖。十、成績評定標準1.優(yōu)秀(90-100分)：實驗報告完整、詳細，包括實驗目的、要求、步驟、數(shù)據(jù)分析、注意事項、思考題、代碼等。代碼清晰、無錯誤，邏輯合理?；卮鹚伎碱}準確、深入。數(shù)據(jù)分析全面、準確，對實驗結果有深刻的理解。2．良好(80-89分)：實驗報告內(nèi)容較為完整，包括大部分要求的部分，但可能有一些遺漏或不夠詳細。代碼有少量錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能有一些遺漏或不夠詳細。數(shù)據(jù)分析基本正確，對實驗結果有一定理解。3．中等(70-79分)：實驗報告內(nèi)容基本完整，但可能有一些關鍵部分的遺漏。代碼有一些錯誤，但大部分功能正常。思考題回答正確，但可能不夠詳細或深入。數(shù)據(jù)分析基本正確，但可能有一些遺漏或不夠深入的分析。4．及格(60-69分)：實驗報告內(nèi)容較為簡略，遺漏了多個關鍵部分。代碼存在多個錯誤，但仍能執(zhí)行部分功能。思考題回答不夠詳細或有明顯的錯誤。數(shù)據(jù)分析有明顯的遺漏或錯誤。5．不及格(60分以下)：實驗報告極不完整，大部分內(nèi)容缺失。代碼存在嚴重錯誤，無法正常執(zhí)行。思考題回答明顯錯誤或不回答。數(shù)據(jù)分析嚴重缺失或錯誤。態(tài)度不端正。實驗項目六科學計算庫與工具實驗一、實驗目的1．NumPy庫的數(shù)組操作與矩陣運算。2.SciPy庫的科學計算功能與應用。3.Matplotlib庫的數(shù)據(jù)可視化方法。4.Pandas庫的數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)分析方法。二、實驗要求1．能夠使用NumPy庫進行數(shù)組操作和矩陣運算。2.了解SciPy庫和Matplotlib庫的基本功能，能夠進行簡單應用。3.掌握Pandas庫的數(shù)據(jù)結構，能夠進行數(shù)據(jù)分析和處理。三、實驗原理1．NumPy庫的數(shù)組操作與矩陣運算：創(chuàng)建NumPy數(shù)組，包括一維、二維數(shù)組。數(shù)組的索引與切片操作。數(shù)組的數(shù)學運算和統(tǒng)計操作。矩陣運算，如矩陣乘法。2．SciPy庫的科學計算功能與應用：SciPy擴展了NumPy庫，提供了更多的科學計算功能?？茖W計算應用，如最小二乘擬合、數(shù)值積分、非線性方程求解等。3．Matplotlib庫的數(shù)據(jù)可視化方法：創(chuàng)建圖形和子圖。繪制線圖、散點圖、柱狀圖等。添加標簽、標題、圖例等。4．Pandas庫的數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)分析方法：數(shù)據(jù)結構：Series和DataFrame。數(shù)據(jù)導入和導出。數(shù)據(jù)篩選、清洗、匯總和統(tǒng)計分析。四、實驗儀器、設備及材料1．計算機（window系統(tǒng)或Mac系統(tǒng)）2．Python編程環(huán)境（Python3.8及以上）3．NumPy、SciPy、Matplotlib、Pandas庫五、實驗內(nèi)容和實驗步驟實驗內(nèi)容：（每一個內(nèi)容，列舉具體的一個編程題，寫出步驟）1．能夠使用NumPy庫進行數(shù)組操作和矩陣運算。2.了解SciPy庫和Matplotlib庫的基本功能，能夠進行簡單應用。3.掌握Pandas庫的數(shù)據(jù)結構，能夠進行數(shù)據(jù)分析和處理。編程題一：NumPy庫的數(shù)組操作與矩陣運算題目：創(chuàng)建一個一維NumPy數(shù)組，對數(shù)組進行基本操作，如索引、切片、數(shù)學運算和統(tǒng)計操作。步驟：導入NumPy庫。創(chuàng)建一維數(shù)組。進行索引和切片操作。進行數(shù)學運算，如加法、乘法。進行統(tǒng)計操作，如平均值、標準差。參考代碼：importnumpyasnp#創(chuàng)建一維數(shù)組arr=np.array([1,2,3,4,5])#索引和切片操作print(arr[2])#輸出數(shù)組的第三個元素print(arr[1:4])#輸出數(shù)組的第二到第五個元素#數(shù)學運算result=arr*2print(result)#統(tǒng)計操作mean_value=np.mean(arr)std_deviation=np.std(arr)print("Mean:",mean_value)print("StandardDeviation:",std_deviation)編程題二：SciPy庫的科學計算功能與應用題目：使用SciPy庫進行非線性方程求解。給定一個非線性方程，使用SciPy的fsolve函數(shù)求解方程的根。步驟：導入SciPy庫。定義非線性方程函數(shù)。使用fsolve函數(shù)求解方程的根。參考代碼：importnumpyasnpfromscipy.optimizeimportfsolve#定義非線性方程defnonlinear_equation(