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二级 Python 语言程序设计考试笔记 根据全国计算机等级考试二级 Python 语言程序设计考试大纲 2018 年版） 编写 编者：吴海锋 目录目录 一、一、Python 语言基本语法元素语言基本语法元素 . 2 1、程序的基本语法元素、程序的基本语法元素 . 2 2、基本输入输出函数、基本输入输出函数 . 3 3、源程序的书写风格、源程序的书写风格 . 3 4、Python 语言的特点语言的特点 . 3 二、基本数据类型二、基本数据类型 . 4 1、数字类型、数字类型 . 4 2、数字类型的运算、数字类型的运算 . 5 3、字符串类型及格式化、字符串类型及格式化 . 5 4、字符串类型的操作、字符串类型的操作 . 6 5、类型判断和类型间转换、类型判断和类型间转换 . 7 三、程序的控制结构三、程序的控制结构 . 8 1、程序流程图、程序流程图 . 8 2、程序的分支结构、程序的分支结构 . 9 3、程序的循环结构、程序的循环结构 . 10 4、程序的异常处理、程序的异常处理 . 10 四、函数和代码复用四、函数和代码复用 . 11 1、函数的定义和使用、函数的定义和使用 . 11 2、函数的参数传递、函数的参数传递 . 11 3、变量的作用域、变量的作用域 . 11 五、组合数据类型五、组合数据类型 . 12 1、组合数据类型的基本概念、组合数据类型的基本概念 . 12 2、集合类型、集合类型 . 12 3、序列类型、序列类型 . 13 4、列表类型、列表类型 . 14 5、字典类型、字典类型 . 15 6、字典类型的操作、字典类型的操作 . 15 六、文件和数据格式化六、文件和数据格式化 . 17 1、文件的使用、文件的使用 . 17 2、数据组织的维度、数据组织的维度 . 18 3、一维数据的处理、一维数据的处理 . 18 4、二维数据的处理、二维数据的处理 . 19 5、采用、采用 CSV 格式对一二维数据文件的读写格式对一二维数据文件的读写 . 19 七、七、Python 计算生态计算生态 . 20 1、标准库、标准库 . 20 2、基本的、基本的 Python 内置函数内置函数 . 20 3、第三方库的获取和安装、第三方库的获取和安装 . 20 4、第三方库、第三方库 . 20 5、更广泛的、更广泛的 Python 计算生态计算生态 . 21 一、一、Python 语言基本语法元素语言基本语法元素 1、程序的基本语法元素程序的基本语法元素 1）程序的格式框架 2）缩进。 缩进指每一行代码开始前的空白区域，用来表示代码之间的包含和层次关系包含和层次关系。 1 个缩进= 4 个空格。 缩进是 Python 语言中表明程序框架的唯一手段唯一手段。 当表达分支、循环、函数、类等程序含义时，在 if、while、for、def、class 等保留字所在完整 语句后通过英文冒号（:）结尾并在之后进行缩进，表明后续代码与紧邻无缩进语句的所属关系。 3）注释 采用#表示一行注释的开始，多行注释需要在每行开始都使用#。 4）变量 变量是保存和表示数据值的一种语法元素。 变量的值是可以改变的，能够通过赋值（使用 等号= 表达）方式被修改。 5）命名 Python 语言允许采用大写字母、 小写字母、 数字、 下划线(_)和汉字等字符及其组合给变量命名， 但名字的首字符不能是数字，中间不能出现空格，长度没有限制。 注意：标识符对大小写敏感标识符对大小写敏感。 6）保留字 保留字，也称为关键字，指被编程语言内部定义并保留使用的标识符。 Python 3.x 保留字列表（33 个） and elif import raise as else in return assert except is try break finally lambda while class for nonlocal with continue from not yield def global or True del if pass False None 7）数据类型 简单的包括数字类型、字符串类型。 复杂的包括元组类型、集合类型、列表类型、字典类型等。 8）赋值 9）语句 10）引用 2、基本输入输出函数基本输入输出函数 input()、eval()、print() 3、源程序的书写风格源程序的书写风格 4、Python 语言的特点语言的特点 1）Python 具有通用性。 2）Python 语法简洁。只有 33 个保留字。 3）Python 生态高产。 4）平台无关。 5）强制可读。 6）支持中文。 二、基本数据类型二、基本数据类型 1、数字类型、数字类型 1）整数类型：与数学中的整数概念一致，没有取值范围限制。整数类型有 4 种进制表示：十进 制、二进制、八进制和十六进制。默认情况，整数采用十进制，其他进制需要增加引导符号。不同进 制的整数之间可以直接运算。 进制种类进制种类 引导符号引导符号 描述描述 十进制 无 默认情况，例：1010,-1010 二进制 0b 或 0B 由字符 0 和 1 组成，例：0b1010，0B1010 八进制 0o 或 0O 由字符 0 到 7 组成，例：0o1010，0O1010 十六进制 0 x 或 0X 由字符 0 到 9、a 到 f 或 A 到 F 组成，例：0 x1010 2）浮点数类型：带有小数点及小数的数字。Python 语言中的浮点数类型必须带有小数部分，小 数部分可以是 0。例如：1010 是整数，1010.0 是浮点数。 3）复数类型：Python 语言中，复数可以看作是二元有序实数对（a, b） ，表示为：a + bj，其中， a 是实数部分，简称实部，b 是虚数部分，简称虚部。 虚数部分通过后缀 “J” 或者 “j” 来表示。 需要注意，当 b 为 1 时，1 不能省略，即 1j 表示复数，而 j 则表示 Python 程序中的一个变量。复数 类型中实部和虚部都是浮点类型，对于复数 z，可以用 z.real 和 z.imag 分别获得它的实数部分和虚 数部分。 2、数字类型的运算、数字类型的运算 1）数值运算操作符 序号 操作符 描述 1 x + y x 与 y 之和 2 x - y x 与 y 之差 3 x * y x 与 y 之积 4 x / y x 与 y 之商 5 x / y x 与 y 之整数商，即：不大于 x 与 y 之商的最大整数 6 x % y x 与 y 之商的余数，也称为模运算 7 -x x 的负值，即：x*(-1) 8 +x x 本身 9 x*y x 的 y 次幂，即：x y 2）上标所有二元运算操作符（+、-、*、/、/、%、*）都可以与等号（=）相连，形成增强赋值 操作符（+=、-=、*=、/=、/=、%=、*=） 。用 op 表示这些二元运算操作符，增强赋值操作符的用法 如下：x op= y 等价于 x = x op y。 数值运算可能改变结果的数据类型，类型的改变与运算符有关，有如下基本规则： a整数和浮点数混合运算，输出结果是浮点数； b整数之间运算，产生结果类型与操作符相关，/运算的结果是浮点数； c整数或浮点数与复数运算，输出结果是复数。 3）数值运算函数 函数 描述 abs(x) x 的绝对值 divmod(x, y) (x/y, x%y)，输出为二元组形式（也称为元组类型） pow(x, y, z) (x*y)%z，.表示该参数可以省略，即：pow(x,y)，它与 x*y 相同 round(x, ndigits) 对 x 四舍五入，保留 ndigits 位小数。round(x)返回四舍五入的整数值 max(x 1 , x 2 , , x n ) x 1 , x 2 , , x n 的最大值，n 没有限定 min(x 1 , x 2 , , x n ) x 1 , x 2 , , x n 的最小值，n 没有限定 3、字符串类型及格式化字符串类型及格式化 1）字符串类型 单行字符串可以由一对单引号（）或双引号（）作为边界来表示，单引号和双引号作用相同。 多行字符串可以由一对三单引号（）或三双引号（）作为边界来表示，两者作用相同。 Python 语言转义符： n 表示换行、表示反斜杠、表示单引号、表示双引号、t 表示制表符（TAB） 2）索引 字符串是一个字符序列：字符串最左端位置标记为 0，依次增加。对字符串中某个字符的检索被 称为索引。索引的使用方式：序号序号 如果字符串长度为 L，正向递增需要以最左侧字符序号为 0，向右依次递增，最右侧字符序号为 L-1；反向递减序号以最右侧字符序号为-1，向左依次递减，最左侧字符序号为-L。 3）切片 对字符串中某个子串或区间的检索被称为切片。切片的使用方式如下： N: MM 4）基本的 format()格式化方法 字符串 format()方法的基本使用格式是：.format() 其中，模板字符串是一个由字符串和槽组成的字符串，用来控制字符串和变量的显示效果。槽用 大括号()表示，对应 format()方法中逗号分隔的参数。如果模板字符串有多个槽，且槽内没有指定序 号，则按照槽出现的顺序分别对应.format()方法中的不同参数。可以通过 format()参数的序号在模板 字符串槽中指定参数的使用，参数从 0 开始编号。 format()方法中模板字符串的槽除了包括参数序号，还可以包括格式控制信息。 : 0 1 2 3 4 5 6 : , 引导 用于填充的 单个字符 右对齐 居中对齐 槽的设定输 出宽度 数字的千分 号分隔符 浮点数小数 部分的精度 或字符串的 最大输出长 度 整数： b,c,d,o,x,X 浮点： e,E,f,% 4、字符串类型的操作字符串类型的操作 1）字符串操作符 序号 操作符 描述 1 x + y 连接两个字符串 x 与 y 2 x * n 或 n * x 复制 n 次字符串 x 3 x in s 如果 x 是 s 的子串，返回 True，否则返回 False 2）字符串处理函数 函数 描述 len(x) 返回字符串 x 的长度，也可返回其他组合数据类型的元素个数 str(x) 返回任意类型 x 所对应的字符串形式 chr(x) 返回 Unicode 编码 x 对应的单字符 ord(x) 返回单字符 x 表示的 Unicode 编码 hex(x) 返回整数 x 对应十六进制数的小写形式字符串 oct(x) 返回整数 x 对应八进制数的小写形式字符串 3）字符串处理方法 方法也是一个函数，只是调用方式不同。函数采用 func(x)方式调用，而方法则采用.func(x) 形式调用。方法仅作用于前导对象。 str.lower() 返回字符串 str 的副本，全部字符小写 str.upper() 返回字符串 str 的副本，全部字符大写 str.split(sep=None) 返回一个列表，由 str 根据 sep 被分割的部分构成 str.count(sub) 返回 sub 子串出现的次数 str.replace(old, new) 返回字符串 str 的副本，所有 old 子串被替换为 new str.center(width, fillchar) 字符串居中函数，fillchar 参数可选 str.strip(chars) 从字符串 str 中去掉在其左侧和右侧 chars 中列出的字符 str.join(iter) 将 iter 变量的每一个元素后增加一个 str 字符串 5、类型判断和类型间转换类型判断和类型间转换 Python 语言提供 type(x)函数对变量 x 进行类型判断，适用于任何数据类型。 数值运算操作符可以隐式地转换输出结果的数字类型，例如，两个整数采用运算符“/”的除法 将可能输出浮点数结果。 int(x) 将 x 转换为整数，x 可以是浮点数或字符串 float(x) 将 x 转换为浮点数，x 可以是整数或字符串 str(x) 将 x 转换为字符串，x 可以是整数或浮点数 三、程序的控制结构三、程序的控制结构 1、程序、程序流程图流程图 程序流程图用一系列图形、流程线和文字说明描述程序的基本操作和控制流程，它是程序分析和 过程描述的最基本方式。 流程图的基本元素包括 7 种： 2、程序的分支结构、程序的分支结构 单分支结构 二分支结构 二分支结构还有一种更简洁的表达方式， 适合和都只包含简单表达式的情 况，语法格式如下： 语法表达 if else 示例 token = if s % 3 = 0 and s % 5 = 0 else 不 多分支结构 3、程序的循环结构、程序的循环结构 遍历循环 语法表达1 for in : 语法表达2 for in : 语法表达3 for in range(): 扩展模式 for in : else: 无限循环 语法表达 while : 扩展模式 while : else: break continue 循环控制 continue 语句和 break 语句的区别是：continue 语句只结束本次循环，不终止整个循环的执行， 而 break 具备结束循环的能力。 4、程序的异常处理、程序的异常处理 try-except 语法表达 try: except: 四、函数和代码复用四、函数和代码复用 1、函数的定义和使用函数的定义和使用 语法表达 def (): return 2、函数的参数传递函数的参数传递 可选参数传递 语法表达 def (, = ): return 参数名称传递 语法表达 ( = ) 函数的返回值 return 语句用来结束函数并将程序返回到函数被调用的位置继续执行。return 语句可以出现在函 数中的任何部分，同时可以将 0 个、1 个或多个函数运算的结果返回给函数被调用处的变量。函数可 以没有 return，此时函数并不返回值。当函数使用 return 返回多个值，可以使用一个变量或多个变量 保存结果。 3、变量的作用域变量的作用域 局部变量和全局变量 局部变量指在函数内部使用的变量，仅在函数内部有效，当函数退出时变量将不再存在。全局变 量指在函数之外定义的变量，在程序执行全过程有效。全部变量在函数内部使用时，需要提前使用保 留字 global 声明。 语法表达 global 五、组合数据类型五、组合数据类型 1、组合数据类型的基本概念、组合数据类型的基本概念 Python 语言中最常用的组合数据类型有 3 大类，分别是集合类型、序列类型和映射类型。 集合类型是一个元素集合，元素之间无序，相同元素在集合中唯一存在。 序列类型是一个元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问，元素之间不排他。序列类型 的典型代表是字符串类型和列表类型。 映射类型是“键-值”数据项的组合，每个元素是一个键值对，表示为(key, value)。映射类型的 典型代表是字典类型。 2、集合类型、集合类型 Python 语言中的集合类型与数学中的集合概念一致，即包含 0 个或多个数据项的无序组合。 集合是无序组合，用大括号（）表示，它没有索引和位置的概念，集合中元素可以动态增加或 删除。 集合中元素不可重复，元素类型只能是固定数据类型，例如：整数、浮点数、字符串、元组等， 列表、字典和集合类型本身都是可变数据类型，不能作为集合的元素出现。 集合类型有 4 个操作符，交集（&） 、并集（|） 、差集（-） 、补集（） ，操作逻辑与数学定义相同。 操作符的 运算 描述 图示 A & B 返回一个新集合， 包括同时在集合 A 和 B 中的元素 A | B 返回一个新集合，包括集合 A 和 B 中所有元素 A B 返回一个新集合，包括在集合 A 中但不在集合 B 中的元素 A B 返回一个新集合，包括集合 A 和 B 中非共同元素 集合类型有一些常用的操作函数或方法。 函数或方法 描述 S.add(x) 如果数据项 x 不在集合 S 中，将 x 增加到 s S.remove(x) 如果 x 在集合 S 中，移除该元素；不在产生 KeyError 异常 S.clear() 移除 S 中所有数据项 len(S) 返回集合 S 元素个数 x in S 如果 x 是 S 的元素，返回 True，否则返回 False x not in S 如果 x 不是 S 的元素，返回 True，否则返回 False 集合类型主要用于元素去重，适合于任何组合数据类型。 3、序列序列类型类型 定义：序列类型是一维元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问。 索引：字符串类型可以看成是单一字符的有序组合，属于序列类型。列表则是一个可以使用多种 类型元素的序列类型。序列类型使用相同的索引体系，即正向递增序号和反向递减序号。 序列类型有一些通用的操作符和函数。 函数或方法 描述 x in s 如果 x 是 s 的元素，返回 True，否则返回 False x not in s 如果 x 不是 s 的元素，返回 True，否则返回 False s + t 连接 s 和 t s * n 或 n * s 将序列 s 复制 n 次 si 索引，返回序列的第 i 个元素 si: j 切片，返回包含序列 s 第 i 到 j 个元素的子序列（不包含第 j 个元素） si: j: k 步骤切片，返回包含序列 s 第 i 到 j 个元素以 j 为步数的子序列 len(s) 序列 s 的元素个数（长度） min(s) 序列 s 中的最小元素 max(s) 序列 s 中的最大元素 s.index(x) 序列 s 中第一次出现元素 x 的位置 s.count(x) 序列 s 中出现 x 的总次数 4、列表类型、列表类型 列表是包含 0 个或多个元组组成的有序序列，属于序列类型。列表可以元素进行增加、删除、替 换、查找等操作。列表没有长度限制，元素类型可以不同，不需要预定义长度。 列表类型用中括号（）表示，也可以通过 list(x)函数将集合或字符串类型转换成列表类型。 索引是列表的基本操作，用于获得列表的一个元素。使用中括号作为索引操作符。 函数 描述 len(ls) 列表 ls 的元素个数（长度） min(ls) 列表 ls 中的最小元素 max(ls) 列表 ls 中的最大元素 list(x) 将 x 转变成列表类型 方法 描述 ls.append(x) 在列表 ls 最后增加一个元素 x ls.insert(i, x) 在列表 ls 第 i 位置增加元素 x ls.clear() 删除 ls 中所有元素 ls.pop(i) 将列表 ls 中第 i 项元素取出并删除该元素 ls.remove(x) 将列表中出现的第一个元素 x 删除 ls.reverse() 列表 ls 中元素反转 ls.copy() 生成一个新列表，复制 ls 中所有元素 使用索引配合等号（=）可以对列表元素进行修改。 5、字典类型字典类型 定义：Python 语言中的字典使用大括号建立，每个元素是一个键值对，使用方式如下： :, :, , : 其中，键和值通过冒号连接，不同键值对通过逗号隔开。字典类型也具有和集合类似的性质，即 键值对之间没有顺序且不能重复。 索引： 列表类型采用元素顺序的位置进行索引。 由于字典元素 “键值对” 中键是值的索引。 因此， 可以直接利用键值对关系索引元素。 字典中键值对的索引模式如下，采用中括号格式： = 利用索引和赋值（=）配合，可以对字典中每个元素进行修改。 使用大括号可以创建字典。通过索引和赋值配合，可以向字典中增加元素。 字典是存储可变数量键值对的数据结构，键和值可以是任意数据类型，通过键索引值，并可以通 过键修改值。 6、字典类型的操作、字典类型的操作 字典的操作函数 函数 描述 len(ls) 字典 d 的元素个数（长度） min(ls) 字典 d 中键的最小值 max(ls) 字典 d 中键的最大值 dict (x) 生成一个空字典 字典类型存在一些操作方法，使用语法形式是： .() 函数 描述 d.keys() 返回所有的键信息 d.values() 返回所有的值信息 d.items() 返回所有的键值对 d.get(key, default) 键存在则返回相应值，否则返回默认值 d.pop(key, default) 键存在则返回相应值，同时删除键值对，否则返回默认值 d.popitem() 随机从字典中取出一个键值对，以元组(key, value)形式返回 d.clear() 删除所有的键值对 此外，如果希望删除字典中某一个元素，可以使用 Python 保留字 del。 字典类型也支持保留字 in， 用来判断一个键是否在字典中。 如果在则返回 True， 否则返回 False。 六、文件和数据格式化六、文件和数据格式化 1、文件的使用、文件的使用 Python 对文本文件和二进制文件采用统一的操作步骤，即“打开- 操作- 关闭” Python 通过 open()函数打开一个文件，并返回一个操作这个文件的变量，语法形式如下： = open(, ) 打开模式 描述 r 只读模式，如果文件不存在，返回异常 FileNotFoundError，默认值 w 覆盖写模式，文件不存在则创建，存在则完全覆盖源文件 x 创建写模式，文件不存在则创建，存在则返回异常 FileExistsError a 追加写模式，文件不存在则创建，存在则在原文件最后追加内容 b 二进制文件模式 t 文本文件模式，默认值 + 与 r/w/x/a 一同使用，在原功能基础上增加同时读写功能 文件使用结束后要用 close()方法关闭，释放文件的使用授权，语法形式如下： .close() 根据打开方式不同，文件读写也会根据文本文件或二进制打开方式有所不同。 方法 描述 f.read(size=-1) 从文件中读入整个文件内容。参数可选，如果给出，读入前 size 长度的 字符串或字节流。 f.readline(size = -1) 从文件中读入一行内容。参数可选，如果给出，读入该行前 size 长度的 字符串或字节流。 f.readlines(hint=-1) 从文件中读入所有行，以每行为元素形成一个列表。参数可选，如果给 出，读入 hint 行 f.seek(offset) 改变当前文件操作指针的位置，offset 的值： 0：文件开头； 2: 文件结尾 如果文件不大，可以一次性将文件内容读入，保存到程序内部变量中。f.read()是最常用的一次 性读入文件的函数，其结果是一个字符串。 f.readlines()也是一次性读入文件的函数，其结果是一个列表，每个元素是文件的一行。 从文本文件中逐行读入内容并进行处理是一个基本的文件操作需求。 文本文件可以看成是由行组 成的组合类型，因此，可以使用遍历循环逐行遍历文件，使用方法如下： f = open(, r) for line in f: # 处理一行数据 f.close() f.write(s) 向文件写入一个字符串或字节流 f.writelines(lines) 将一个元素为字符串的列表写入文件 2、数据组织的维度、数据组织的维度 一维数据 二维数据 3、一维数据的处理一维数据的处理 一维数据表示：一维数据是最简单的数据组织类型，由于是线性结构，在 Python 语言中主要采 用列表形式表示。 一维数据存储：一维数据的文件存储有多种方式，总体思路是采用特殊字符分隔各数据。常用存 储方法包括 4 种。采用空格分隔元素、采用逗号分隔元素、采用换行分隔、其他特殊符号分隔。逗号 分割的存储格式叫做 CSV 格式（Comma-SeparatedValues，即逗号分隔值） ，它是一种通用的、相 对简单的文件格式，在商业和科学上广泛应用，大部分编辑器都支持直接读入或保存文件为 CSV 格 式。列表对象输出为 CSV 格式文件方法如下，采用字符串的 join()方法最为方便。 一维数据处理：对一维数据进行处理首先需要从 CSV 格式文件读入一维数据，并将其表示为列 表对象。 In f = open( city.csv , r) ls = f.read().strip(n).split(,) f.close() print(ls) Out 北京, 上海, 天津, 重庆 4、二维数据的处理二维数据的处理 二维数据表示：二维数据由多条一维数据构成，可以看成是一维数据的组合形式。因此，二维数 据可以采用二维列表来表示，即列表的每个元素对应二维数据的一行，这个元素本身也是列表类型， 其内部各元素对应这行中的各列值。 二维数据存储：二维数据由一维数据组成，用 CSV 格式文件存储。CSV 文件的每一行是一维数 据，整个 CSV 文件是一个二维数据。 二维数据处理：对二维数据进行处理首先需要从 CSV 格式文件读入二维数据，并将其表示为二 维列表对象。借鉴一维数据读取方法，从 CSV 文件读入数据的方法如下。 In f = open( cpi.csv , r) ls = for line in f: ls.append(line.strip(n).split(,) f.close() print(ls) Out 指标, 2014年, 2015年, 2016年, 居民消费价格指数 , 102, 101.4, 102, 食品, 103.1, 102.3, 104.6, 烟酒及用品, 994, 102.1, 101.5, 衣着 , 102.4, 102.7, 101.4,