Python编程从入门到实战-轻松过二级 （思政版）(第2版) 课件 Ch01 Python程序设计导论

第二版▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍目录（1）第1章Python程序设计导论第2章Python语言基础第3章程序流程控制第4章函数和代码复用第5章组合数据和数据结构第6章输入、输出和文件处理第7章数值处理与计算第8章字符串和文本处理第二版第9章面向对象的程序设计基础第10章模块和模块化程序设计第11章数据库访问基础第12章Python计算生态附录A上海考试大纲（Python）、样卷及参考答案附录B全国计算机等级考试（二级Python语言程序设计）考试大纲、样卷及参考答案附录C江苏省高等学校计算机等级考试（二级Python语言）考试大纲、样卷及参考答案目录（2）本章要点：程序设计语言Python语言概述Python语言版本和开发环境开发和运行Python程序程序的打包和发布在线帮助和相关资源第1章Python程序设计导论1.1程序设计语言计算机系统由硬件和软件组成物理计算机和外围设备统称为硬件计算机执行的程序称为软件软件一般分为系统软件和应用软件两大类计算机程序指定计算机完成任务所需的一系列步骤编程语言，又称为程序设计语言，是一组用来定义计算机程序的语法规则。每一种语言都有一套独特的关键字和程序指令语法编程语言高级语言是独立于计算机体系结构的语言，其最大特点是类似自然语言的形式描述对问题的处理过程C、C++、C#、Java和Python编程语言分为低级语言和高级语言两类低级语言与特定的机器有关高级语言独立于机器机器语言和汇编语言属于低级语言机器语言是第一代程序设计语言，使用二进制代码编写程序，可读性差，但能够直接被计算机识别和执行汇编语言是第二代程序设计语言，使用简单的助记符来表示指令按范式对编程语言分类面向过程的编程语言：FORTRAN、COBOL、Basic、Ada、Pascal、C面向对象的编程语言：Java、C#、C++、Smalltalk、VisualBasic函数式编程语言：Lisp、Scheme、Haskell、F#逻辑式编程语言：PrologPython程序设计语言属于多范式编程语言计算思维和程序设计方法程序设计方法属于计算思维的范畴，常见的程序设计方法主要包括两种结构化程序设计和面向对象的程序设计人类在认识世界和改造世界过程中形成了以下三种基本的思维逻辑思维：以推理和演绎为特征，以数学学科为代表实验思维：以实验和验证为特征，以物理学科为代表计算思维：以设计和构造为特征，以计算机学科为代表逻辑思维：以推理和演绎为特征，以数学学科为代表实验思维：以实验和验证为特征，以物理学科为代表计算思维：以设计和构造为特征，以计算机学科为代表计算思维的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）程序设计方法采用自顶向下方法设计的程序，一般通过自底向上（Bottom-Up）的方法来实现先实现、运行和测试每一个基本函数，再测试由基本函数组成

的整体函数，这样有助于定位错误结构化程序设计通常采用自顶向下（Top-Down）、逐步求精（StepwiseRefinement）的程序设计方法自顶向下程序设计的基本思想问题分解、算法实现、组合程序程序的编写和执行将源文件转换成机器语言有以下两种转换方法编译：编译器（Compiler）将源代码翻译成目标语言解释：解释器（Interpreter）直接解释执行高级程序设计语言用文本编辑器编写和编辑程序Notepad、Vim、Emacs、Sublime等专用的IDE开发环境，例如IDLE、Spyder、VisualStudioCode等使用文本编辑器编写一个程序后，将文件保存到磁盘上，包含程序代码的文件称之为源文件（sourcefile）010203根据执行机制分类高级编程语言采用编译方式执行的语言属于静态语言，例如C、C++、C#、Java等优点在于：编译后的目标代码可以直接运行；编译所产生的目标代码执行速度通常更快静态语言和脚本语言两类采用解释方式执行的语言属于脚本语言，例如JavaScript、PHP、Python等优点在于：源代码可以在任何操作系统上的解释器中运行，可移植性好；解释执行需要保留源代码，因此程序纠错和维护十分方便01021.2Python语言概述英音/ˈpaɪθən/，美音/ˈpaɪθɑːn/是一种解释型、面向对象的编程语言是一个开源语言，拥有大量的库，可以高效地开发各种应用程序Python语言的特点简单、高级、面向对象、可扩展性、免费开源、可移植性、丰富的库、可嵌入性Python语言的应用范围操作系统管理、科学计算（NumPy、SciPy、Pandas、SymPy、Matplotlib、计算机视觉库OpenCV、三维可视化库VTK、医学图像处理库ITK）、Web应用（Django、Flask、Pyramid等）、图形用户界面（GUI）开发（Tkinter、wxPython或者PyQt库）、其他（游戏开发等）1.3Python语言版本和开发环境Python语言的集成开发环境IDLE（内置）、Spyder、PyCharm、Eclipse+Pydev插件、VisualStudio+PythonToolsforVisualStudio、PythonWin2个主要版本：Python2和Python3Python3在设计时，没有考虑向下兼容Python语言的实现：Python解释器常用的Python实现：Cpython、Jython、IronPython、PyPy下载和安装Python本书基于Windows10和

Python3.12

构建Python开发平台【例1.1】下载Python安装程序/downloads/windows/单击超链接超链接Windowsinstaller（64-bit），以下载目前最新版本Python3.12.2（64位）的安装程序python-3.12.2-amd64.exe【例1.2】安装Python应用程序（1）双击下载的Windows格式安装文件python-3.12.2-amd64.exe（2）在定制Python对话框窗口中，注意需要选中“Addpython.exetoPATH”复选框（3）单击InstallNow超链接，安装Python程序安装和管理Python扩展包（1）pip的典型应用是从PyPI（PythonPackageIndex）上安装Python第三方包见右图。Python3.4以后的版本包含pip和setuptools库pip用于安装管理Python扩展包setuptools用于发布Python包0102安装和管理Python扩展包（2）pip支持安装（install）、下载（download）、卸载（uninstall）、罗列（list）、查看（show）、查询（search）等一系列安装、维护和管理子命令【例1.3】更新pip包在Windows命令提示符窗口中，输入命令行命令“pipinstall--upgradepip”，更新pip包【例1.4】安装NumPy包在Windows命令提示符窗口中，输入命令行命令“pipinstallNumPy”，安装NumPy包【例1.5】安装Matplotlib包在Windows命令提示符窗口中，输入命令行命令“pipinstallMatplotlib”，安装Matplotlib包0102031.4开发和运行Python程序开发和运行Python程序一般包括以下两种方式（1）交互式。在Python解释器命令行窗口中，输入Python代码，解释器及时响应并输出结果交互式一般适用于调试少量代码Python解释器包括Python、IDLEshell、IPython（第三方包）等（2）文件式。将Python程序编写并保存在一个或者多个源代码文件中，然后通过Python解释器来编译执行。文件式适用于较复杂应用程序的开发使用Python解释器解释执行Python程序（1）在Python解释器中交互式执行Python代码的过程一般称之为REPL（Read-Eval-PrintLoop，“读取-求值-输出”循环）Python解释器的提示符默认为>>>输入exit()或者quit()可以退出Python解释器【例1.6】运行Python解释器“开始”|“所有应用”|Python3.12|Python3.12(64-bit)【例1.7】输出Helloworld!>>>print('Hello,world!')【例1.8】使用Python解释器进行数学运算>>>11+22+33+44+55#输出：165>>>(1+0.01)**365【例1.9】使用解释器环境中特殊变量：_>>>11+22#输出：33>>>_#输出：33>>>_+33#输出：66【例1.10】同时运行多个表达式：同时运行多个以逗号分隔的表达式，返回结果为元组>>>2,2**10#输出：(2,1024)【例1.11】关闭Python解释器Ctrl+Z及回车键；或者输入quit()命令；或者直接关闭命令行窗口使用Python解释器解释执行Python程序（2）运行Python集成开发环境IDLE（1）【例1.12】运行Python内置集成开发环境IDLE“开始”|“所有应用”|Python3.12|IDLE(Python3.1264-bit)【例1.13】使用集成开发环境IDLE解释执行Python语句>>>print('Good!'*5)Good!Good!Good!Good!Good!0102运行Python集成开发环境IDLE（2）【例1.14】使用IDLE执行多行代码打印0到9范围的数字，分隔符为空格>>>forxinrange(10):print(x,end='')【例1.15】关闭IDLE输入quit()命令；或者直接关闭IDLE窗口，均可以关闭Python解释器0102使用文本编辑器和命令行编写和执行Python源文件程序(1)将Python程序编写成文本文件（.py）编写Python源代码文件程序、并通过Python编译器/解释器的执行程序的流程使用文本编辑器和命令行编写和执行Python源文件程序(2)Helloworld程序（hello.py）源代码分析第1行为注释。以符号#开始，到行尾结束第2行调用内置库的函数print，输出：Hello,World！在记事本中，输入程序源代码。文件另存为hello.py注意，“保存类型”选择“所有文件”，“编码”选择UTF-80102【例1.16】使用文本编辑器（记事本）编写Helloworld程序使用文本编辑器和命令行编写和执行【例1.17】使用Windows命令提示符窗口运行hello.py（1）执行

“开始”|“所有应用”|“Windows系统”|“命令提示符”，打开Windows命令提示符窗口（2）输入命令行命令“pythonc:\pythonb\ch01\hello.py”，按回车键执行程序（3）输入命令行命令“c:\pythonb\ch01\hello.py”，按回车键执行程序（4）输入“cdc:\pythonb\ch01”，输入命令行命令“pythonhello.py”，按回车键执行程序（5）切换到工作目录“c:\pythonb\ch01”，然后输入命令行命令“hello.py”，按回车键执行程序使用文本编辑器和命令行编写和执行（1）程序hello2.py的内容如下：importrandom#导入库模块print("Hello,World")#输出：Hello,Worldprint("你今天的幸运随机数是：",random.choice(range(10)))#输出从0到9之间随机选择的数input()#等待用户输入（3）程序hello1.py中每一行代码的含义如下：第1行代码导入库模块random。Python可以导入和使用功能丰富的标准库或扩展库。第2行代码调用内置库函数print()输出“Hello,World”。第3行代码使用random库中的choice函数，在0~9范围中随机选择一个数并输出。第4行代码调用内置库函数input()。用户按Enter键，程序结束运行（2）在资源管理器中，双击c:\pythonb\ch01目录下的hello2.py文件，执行hello2.py源程序【例1.18】使用资源管理器运行hello2.py使用集成开发环境IDLE编写和执行Python源文件程序importrandom#导入库模块print("GoodLuck!")#输出：GoodLuck!print("你今天的幸运随机数是：",random.choice(range(10)))#输出从0到9之间随机选择的数input()#等待用户输入【例1.19】使用IDLE编写求解2的1024次方的程序(bigint.py)（1）“开始”|“所有应用”|Python3.12|IDLE(Python3.1264-bit)，打开内置集成开发环境IDLE（2）执行IDLE菜单命令File|NewFile（或者按快捷键Ctrl+N），新建Python源代码文件（3）在Python源代码编辑器中输入程序源代码：print("2的1024次方：",2**1024)（4）执行IDLE菜单命令File|Save（或者按快捷键Ctrl+S），保存文件为bigint.py。（5）执行IDLE菜单命令Run|RunModule（或者按快捷键F5），输出程序运行结果【例1.20】使用IDLE编辑hello2.py程序1.5程序的打包和发布【例1.21】安装PyInstaller包：

pipinstallpyinstaller使用PyInstaller生成可执行程序：pyinstaller选项Python源文件PyInstaller支持如下常用的选项-h或者--help：查看帮助信息-F或者--onefile：生成单个的可执行文件-D或者--onedir：生成一个目录，其中包含可执行文件以及多个相关的支撑文件和子目录--clean：清理PyInstaller缓存，删除打包和发布过程中的临时文件【例1.22】使用PyInstaller生成可执行文件：pyinstaller-Fhello2.py将Python源代码打包变成可执行文件，以在没有安装Python解释器的操作系统中直接运行Python程序，这个过程叫做“程序发布”Python程序打包和发布最常用的是第三方的扩展包PyInstaller1.6在线帮助和相关资源Python交互式帮助系统直接键入help()函数可进入交互式帮助系统键入help(object)可获取关于object对象的帮助信息【例1.23】使用Python交互式帮助系统示例（1）进入交互式帮助系统。键入help()，按回车键（2）显示安装的所有模块。键入modules，然后按回车键（3）显示与random相关的模块。键入modulesrandom，然后按回车键（4）显示模块random的帮助信息。键入random，然后按回车键（5）显示random模块random函数的信息。键入random.random，然后按回车键（6）退出帮助系统。键入quit，然后按回车键【例1