《Python程序设计基础(第2版)》课件 01初识Python

Python程序设计基础Python程序设计基础(第2版）第1章初识Python第2章Python语言基础第3章Python容器数据类型第4章程序控制结构第5章函数第6章文件第7章NumPy科学计算库第8章Pandas数据分析库第9章Matplotlib绘图库第10章财经数据可视化第11章Python金融分析应用第12章配套实验配套教学视频B站(2版7月更新)https:///video/BV18E411j7Uv?p=1Python程序设计基础第1版2019.12月出版，第2版2024.06月出版。主要做了如下修订：1.根据python及第三方库的新版本修订代码，补充了更多编程实例。全书代码以.ipynb文件形式提供，便于演示。2.第10章改为“财经数据可视化”，突出金融方面应用。

3.配套实验增至12个，实验文件也以.ipynb文件提供。全书聚焦:Python基础+三个数据分析库+金融应用《Python程序设计基础(第2版)》电子工业出版社，钟雪灵李立主编，ISBN:9787121477157Python程序设计基础第1章初识Python教师：xxx第1章

初识Python

1.1Python语言概述1.2Python的开发优势1.3安装Python1.4

IDLE开发环境1.5

Anaconda开发环境1.6

JupyterNotebook介绍1.1Python语言概述Python语言是由荷兰人GuidovanRossum于1989年设计实现的高级程序设计语言。1991年发布Python版本0.9，后续于1994年、2000年和2008年相继发布了Python1.0、Python2.0和Python3.0等多个版本。截至2024.6月最新版本是3.12.3。官网/Python2.x和Python3.x不完全兼容。目前使用3.x，本书采用3.12版环境，实际使用3.10-3.12版均可。应用方向：数据分析、机器学习、人工智能、组件集成、网络服务、科学计算等众多领域。1.2Python的开发优势简单易学：摈弃复杂结构、简化语法，提供易用的数据类型，使得Python程序结构更简单、可阅读性更强。免费开源：开放源代码、免费。跨平台和可移植性：Python程序可在很多平台上运行，包括Windows、MacOS、iOS、Android及各种Linux/Unix系统。解释型：采用解释方式执行，非编译方式。Python语言特性：1.2Python的开发优势面向对象：支持过程式编程、面向对象编程和函数式编程(体现为lambda,map,filter等高阶函数)丰富的库：内建很多库，现已有40多万个项目(第三方库)，扩展了Python的功能。官方库网站

/常用的python开发环境：python标准安装包自带的IDLEAnaconda中的spyder或jupyternotebook(本书使用)pycharm等第三方开发工具vscode中安装python插件亦可1.3安装Python安装：在官网/downloads下载安装程序，标准安装包大约30MB。最新版3.12.3，本课程使用3.10-3.12版均可。1.3安装Python安装Python：双击下载的Python安装包，进入Python安装向导进行安装，如下图所示：安装时可选"Customizeinstallation",建议:(1)选中上图"Addpython.exetoPATH"选项，(2)将安装目录修改为简短的C:\python312，便于后续命令行上的操作。1.4IDLE开发环境1.4.1PythonIDLE集成开发环境IDLE是python安装包自带的开发环境启动方式：选择Windows的“开始”菜单

“Python程序组”

“IDLE(Python3.12)”菜单项启动后，提示符为>>>,每行输入一条命令，按回车键即执行。1.4IDLE开发环境1.4.2Python程序编辑器1.新建程序文件：选择IDLE的“File”菜单

“NewFile”命令，或按快捷键“Ctrl+N”。(在IDLE中演示下面的操作)1.4IDLE开发环境2.保存程序文件：选择“File”菜单

“SaveFile”命令或者按快捷键“Ctrl+S”将程序代码保存为Python文件，文件的扩展名为“.py”。3.打开程序文件：选择“File”菜单

“OpenFile”命令，或者按快捷键“Ctrl+O”。4.语法高亮：在PythonIDLE中注释用红色显示，函数用紫色显示，字符串显示为绿色。1.4IDLE开发环境5.自动完成：输入命令单词的开头部分，IDLE可自动补全。选择“Edit”菜单

“ShowCompletions”命令，或按快捷键Tab实现自动补全。(a)IDLE命令窗口(b)Python程序编辑器窗口1.4IDLE开发环境1.4.3Python程序书写规范Python源程序的书写规范主要体现在语句的格式、语句块与缩进、注释等方面。1.语句：原则上要求Python程序一行只写一条语句。如果非要在一行内写多条语句，那么必须用分号";"隔开不同语句。如果一条语句过长，可使用“\”字符分割成多行书写。#程序示例x=input('输入x:')x=int(x)#转换为整数ifx>=0:print('>=0')else:print('<0')1.4IDLE开发环境例：多条语句写在同一行a=10;b=20;c=30例：一条语句占多行,用“\”做续行符content='在Python源程序中\如果一行内写多条语句，\语句间用分号（;）隔开。\如果一条语句过长，可以使用反斜杠符\实现多行书写。'1.4IDLE开发环境2.语句块与缩进：语句块是指多个语句构成的复合语句，它是程序中完成相对复杂功能且逻辑独立的语句组合体。Python程序中的语句块相对上级语句必须采用缩进(语句前面插入空格)格式。a=20b=10ifa>b:#此处必须有冒号c=a#三条下级语句都要缩进，且缩进一致a=bb=cprint(a,b)1.4IDLE开发环境代码的缩进非常重要，需要注意以下几点：语句块相对上级语句(if/for/while/def等)应缩进；用空格实现缩进(或按Tab键自动转为4个空格)；缩进是分级别的，同一级别缩进必须对齐，否则会导致语法错误。a=20b=10ifa>b:

c=a#错误，未缩进a=bb=c#错误，缩进不一致1.4IDLE开发环境3.注释：注释用于描述程序或语句的功能，目的是增强程序的可读性。执行程序时会忽略所有注释。Python的注释分单行注释和多行注释两种。单行注释:以字符“#”开始至该行结束为止。多行注释:使用3个引号（单引号或双引号）作为注释的开始和结束标记。#-*-coding:utf-8-*-单行注释"""多行注释CreatedonMonMay1315:09:152019@author:"""print('Hello,Python!')#输出Hello,Python!1.4IDLE开发环境1.4.4Python程序的运行1.Python程序的运行原理Python程序运行原理解释器将.py源代码解释为字节码(中间码），然后由虚拟机执行，与java的运行原理类似。1.4IDLE开发环境2.Python程序的运行方式运行方式有交互方式和文件方式两种。（1）交互方式:在shell对话窗口中执行单条语句1.4IDLE开发环境（2）程序文件运行方式:编写程序(.py)运行#FirstPython.py

print('Hello,Python!')x=10print(x)1.5Anaconda开发环境1.5.1Python软件包管理工具Python得以广泛应用的主要原因就在于有众多的第三方软件包扩展其功能。PyPI(PythonPackageIndex/)是Python官方的第三方包集合。这些包可通过pip工具下载安装，pip工具在python标准安装包中已包含。1.5Anaconda开发环境（1）查看已安装的Python软件包运行cmd，进入Windows命令提示符窗口，输入命令piplist（2）查看可升级的Python软件包在命令提示符窗口中输入命令piplist--outdated1.5Anaconda开发环境（3）安装Python软件包在命令提示符窗口中输入命令pipinstall软件包名

或

pipinstall软件包名==版本号安装指定版本号的包例如要安装numpy包,则pipinstallnumpy有时访问国外软件仓库网速慢易出错，可用下面的清华镜像，快且稳定pipinstall-i/simplenumpy（4）更新升级Python软件包在命令提示符窗口中输入命令pipinstall

--upgrade软件包名（5）卸载Python软件包在命令提示符窗口中输入命令

pipuninstall

软件包名1.5Anaconda开发环境1.5.2Anaconda软件包Anaconda是一个免费的集成Python软件平台，包含了常用的AnacondaPrompt窗口、IPython工具、Spyder开发环境和JupyterNotebook开发环境等。本课程推荐使用其中的Spyder和JupyterNotebook。Anaconda官网:历史版本下载:

/archive/1.5Anaconda开发环境Anaconda程序安装用户可自行修改安装路径。注意：用户名为中文的用户应修改默认的目录路径，确保安装路径中不含中文。路径中含有中文可能导致JupyterNotebook使用时报错。在后续窗口中建议勾选上图的“AddAnaconda3tomyPath”选项，便于以后在命令行使用Python和JupyterNotebook。1.5Anaconda开发环境1.5.3Anaconda

Prompt窗口1.AnacondaPrompt窗口的启动该窗口为用户设置好了各种Anaconda环境变量，便于在命令行上使用各种命令。选择“Anaconda3程序组”

“AnacondaPrompt”命令。重要提示：用户机器中允许共存多个python环境，如使用pip为anaconda环境安装新软件包，请进入anacondaprompt窗口操作，不要进入Windows的cmd窗口操作，这样可保证软件包安装在anaconda中。1.5Anaconda开发环境2.Anaconda软件包管理：在AnacondaPrompt窗口中可使用conda工具对Python软件包进行安装、更新和删除等操作，也可用pip方式安装。命令描述condalist显示当前环境下的所有Python包condainstallpackagename安装名为packagename的包condasearchpackagename搜索packagename包condaupdatepackagename更新packagename包condaremovepackagename删除packagename包1.5Anaconda开发环境3.Anaconda环境管理：在AnacondaPrompt窗口中可使用conda实现虚拟环境管理。不同环境可安装不同版本的python（如2.x和3.x）和软件包，以适应不同的软件需求，虚拟环境之间互不影响。默认具有base环境。（1）创建虚拟环境condacreate-nenv_namepython=versionpackage_names#创建一个名为python37的python

3.7环境例condacreate-npython37python=3.7（2）查看Python的虚拟环境condaenvlist1.5Anaconda开发环境（3）切换虚拟环境condaactivateenv_name例condaactivatepython37（4）退出虚拟环境，退出后默认进入base环境condadeactivate（5）删除虚拟环境condaenvremove-nenv_name例condaenvremove-npython371.5Anaconda开发环境1.5.4IPython开发工具IPython是增强shell，比IDLE好用。推荐使用Spyder中的IPython。1.IPython交互式命令窗口的启动方法1：启动AnacondaPrompt窗口，在窗口中输入“ipython”命令启动。方法2：选择“Anaconda3程序组”

“Spyder”命令，Spyder中内含Ipython。1.5Anaconda开发环境Spyder环境集成了IPython开发工具，在窗口的“控制台窗口区”提供了IPython交互命令窗格。1.5Anaconda开发环境PythonIDLE以“>>>”作为输入提示符，IPython采用“In[序号]:”提示符表示代码输入位置，“Out[序号]:”提示符表示执行结果的输出位置。本书后续省略序号，只以In和Out表示输入和输出。2.IPython简单使用（1）Tab键自动补全在IPython命令窗口中输入代码时按下Tab键，系统会自动列出与当前输入的字符串匹配的内容1.5Anaconda开发环境（2）历史记录功能使用“history”命令（或hist）查看历史输入内容格式描述history输出命令的历史记录history-n序号输出指定序号的命令记录history-g字符串搜索内容In[1]:a=20In[2]:b=10In[3]:a+bOut[3]:30In[4]:history #显示所有历史输入a=20b=10a+bhistory1.5Anaconda开发环境（3）自省在IPython中可使用符号“?”查看系统已有的命令、变量或函数的相关信息，这种功能被称为自省。例：使用“?”获取变量的信息In[1]:a=10In[2]:a?Type:intStringform:10Docstring:int([x])->integer

使用dir()和help()也可以显示内建的帮助信息In:dir(a)In:help(a)1.5Anaconda开发环境（4）直接调用操作系统的命令可用“!操作系统命令”的形式直接调用操作系统的命令。#调用Windows系统的dir命令显示当前目录中的文件,此处不是Python的dirIn:!dir#创建目录mywork,md是Windows创建目录的命令In:!mdmywork#!pip直接在Ipython中安装包，不用先进入操作系统命令行界面，方便用户操作In:!pipinstalljieba1.5Anaconda开发环境（5）magic命令IPython将任何首字母为%的行视为magic命令，提供了更多的扩展管理功能。命令描述%quickref

显示IPython的快速参考%magic显示所有魔术命令的详细文档%history打开命令的输入（可选输出）历史%reset删除当前命名空间中的全部变量、名称%run源程序文件执行Python源程序%prunstatement通过cProfile执行statement,并打印分析器的输出结果%timestatement报告statement的执行时间%timeitstatement多次执行statement以计算其平均执行时间，适合测试执行时间非常短的代码%who、%who_ls、whos显示命名空间中定义的变量前导符%默认也可以省略。这些命令只能在Ipython中使用，不要写入.py的普通python程序中。1.5Anaconda开发环境【例】magic命令的使用1.使用%run运行Python程序文件In:%rund:\pythonspace\FirstPython.pyHello,Python!102.使用%timeit测试运行时间In:%timeitlist(range(100)) #测试list(range(100))的运行时间914ns±6.09nsperloop(mean±std.dev.of7runs,1000000loopseach)1.5Anaconda开发环境1.5.5Spyder集成开发环境Spyder是一个用于科学计算的Python集成开发环境。它结合了集成开发工具的高级编辑、分析、调试功能，以及数据探索、交互执行和数据可视化功能，为用户带来了很大的便利。Spyder集成开发环境窗口主要包含程序编辑区、控制台窗格区、帮助、变量和文件浏览区等。1.5Anaconda开发环境1.新建程序文件启动Spyder集成开发环境窗口后，在程序编辑区默认打开的程序文件为“temp.py”。如果要新建一个程序文件，有下列方法：方法1：选择菜单栏的File

Newfile命令；方法2：单击工具栏中的“新建文件”按钮;2.打开程序文件步骤1：选择菜单栏的File

Open命令，或单击工具栏中的“打开文件”按钮，或按快捷键“Ctrl+O”键，弹出“打开文件”对话框。步骤2：在对话框中选择需要打开的程序文件后单击“打开”按钮。1.5Anaconda开发环境3.编辑程序文件在程序编辑区可以按照1.4.3节介绍的程序书写规范对源程序进行编辑。a=[10,80,20,5,6]print('排序前:',a)a.sort()#排序print('排序后:',a)4.运行程序文件选择Run

Run菜单命令，或单击工具栏的“执行文件”按钮

，或按快捷键F5键。1.6JupyterNotebook介绍JupyterNotebook是一款基于网页的python编程平台，在网页的单元格中可编写和运行代码，运行结果显示在单元格下方。其最突出的优点就是将代码、输出结果和笔记(图片、数学公式、图形等)存于同一文件中(扩展名.ipynb)，便于查阅和重现程序结果。1.6.1

安装与启动JupyterNotebookanaconda中已包含Notebook,可直接在程序组中启动。启动后自动弹出服务器终端窗口(见教材图1.22,此窗口不能关闭)，同时浏览器将自动启动JupyterNotebook