Python程序设计项目化教程（AI助学）（微课版）（第2版）- 课件 任务1 项目开发环境搭建

任务1：项目开发环境搭建Python程序设计1、任务描述目录2、技术准备Python程序设计3、任务实施1、任务描述项目组接到一个新项目，要为某学校开发一个“学生信息管理系统”，经过与客户沟通交流，确定该系统的主要功能如下图所示。整个学生信息管理系统主要包括两大模块：基本信息管理和学生成绩管理，基本信息管理模块的主要功能有学生信息的添加、删除、修改、显示和学生数据的导入导出，学生成绩管理模块的主要功能有统计课程最高分、最低分和平均分。2.1

Python简介技术准备2.2Python特点Python程序设计2.3

Python应用2.1

Python简介Python是一门跨平台、开源免费、面向对象的解释型高级动态编程语言，由荷兰人吉多·范罗苏姆（GuidovanRossum）于1989年开发。1991年初，Python发布了第一个公开发行版。2000年10月，Python2.0正式发布。2008年12月，Python3.0正式发布。Python主流版本主要有Python2.X和Python3.X系列。Python3.X系列相比2.X系列在语法层面和解释器内部都做了很多重大的改进，语句输出、编码、运算和异常等方面也做了一些调整，因此3.X系列版本的代码无法向下兼容2.X系列。2018年3月，Python团队宣布将在2020年停止支持Python2.X系列，只支持Python3.X系列。基于此，本项目选用目前流行的Python3.X系列版本进行开发。2.2Python特点1.简单易学Python语法简洁，其语法主要用来精确表达问题逻辑，接近自然语言，在实现相同的程序功能时，Python语言的代码行数远远少于其他语言。更少的代码行数、更简洁的表达方式可减少程序错误以及缩短开发周期，易于快速上手学习。2.开源免费、可移植性强由于Python的开源本质，Python可被移植到许多平台上，如Linux、Windows、MacOS、Android等。3.可扩展性和可嵌入性Python的可扩展性和可嵌入性非常强。如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，可以把这部分程序用C或C++编写，然后在Python程序中调用它们。还可以将Python程序嵌入到C或C++程序中，从而提供脚本功能。2.2

Python特点4.编程模式多样Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程，编程模式十分灵活。5.具有丰富的库Python自身具有丰富和强大的库，同时还拥有数量众多的第三方扩展库，这使得人们要通过编程实现相应的功能变得非常简单，这也是Python得以流行的原因之一。6.代码规范Python通过强制缩进来体现语句之间的逻辑关系，使得代码可读性强，进而增强了Python程序的可维护性。2.3

Python应用1.Web开发Python是目前Web开发的主流语言之一，其类库丰富，使用方便，能够为一个需求提供多种方案。常用的Web开发框架有Django、Flask、Tornado、web2py等，这些框架能够让用户快速方便地构建功能完善的高质量网站。目前很多大型网站如豆瓣、YouTube等均为Python开发。2.爬虫开发除了Python自身的标准库urllib外，还有众多的第三方扩展库如Requests、BeautifulSoup等以及一些爬虫框架如Scrapy，这些大量的库使得利用Python进行爬虫开发更加方便高效。3.人工智能Python生态圈拥有大量用于机器学习、深度学习、图像识别、自然语言处理等人工智能领域的第三方扩展库，如Sklearn、Tensorflow、PyTorch、NLTK等。2.3Python应用4.自动化运维Python是一种脚本语言，本身提供了一些能够调用系统功能的库，可编写脚本程序来控制系统，实现自动化运维。目前常用的一些系统自动化运维工具如Ansible、Airflow、Celery、Paramiko等都是用Python开发的。5.科学计算与数据分析Python生态圈为科学计算与数据分析提供了大量扩展库，如SciPy、NumPy、Pandas、Matplotlib等，通过这些库可方便地进行大量复杂的科学计算、数据分析处理与可视化。6.游戏开发使用Python可以用更少的代码描述游戏业务逻辑，可以大大缩减大型游戏项目的代码量，因此很多游戏开发者先利用Python来编写游戏逻辑代码，再使用C++编写图形显示等对性能要求较高的模块。Python的Pygame模块可以制作2D游戏。7.多媒体应用Python的PIL、Piddle、ReportLab等模块可方便地处理图像、声音、视频、动画等，并可动态生成统计分析图表，同时还可处理二维和三维图像，因此Python也被广泛应用于多媒体处理中。3.1

IDLE的下载与安装任务实施3.2IDLE的使用Python程序设计3.3扩展库的安装与模块导入3.1

IDLE的下载与安装Python的开发环境有很多，其中比较常用的有Anaconda、PyCharm、Eclipse+PyDev、IDLE等。Anaconda内置了Python解释器和一些科学计算和数值分析相关的模块，在数据分析与数据挖掘方面具有优势，是数据科学家和数据分析人员的首选开发环境。Pycharm和Eclipse+PyDev功能强大，除了具备程序开发的一些基本功能外，还提供了项目管理、单元测试、版本控制等功能，比较适合大型项目的开发。IDLE是Python官网自带的集成开发环境，界面简洁，使用简单方便，适合小型项目的开发和初学者使用。3.1IDLE的下载与安装1、下载进入Python官方网站，单击页面导航菜单栏中的“Downloads”菜单,然后在下拉框中选择“Windows”菜单项，在列出的所有版本中找到要下载的版本，根据计算机操作系统选择64位还是32位。如要下载64位的3.9.12版本，可选择“DownloadWindowsinstaller(64-bit)”，下载下来的安装包为一个扩展名为“.exe”的可执行文件。3.1IDLE的下载与安装2、IDLE的安装运行下载的python-3.9.12-amd64.exe安装包，出现如下图所示界面，提示有两种不同的安装方式，如果要采用系统默认路径安装，就直接单击“InstallNow”选项,如果想指定安装路径，就选择“Customizeinstallation”选项。两种安装方式都可以，根据需要选择其中一种即可。不论选用哪种安装方式，确保勾选上“AddPython3.9toPATH”复选框，这样安装完成后就无须再自行设置系统环境变量了。3.2IDLE的使用1、交互模式IDLE启动后默认进入的是交互式模式，“>>>”为提示符，在交互模式中，每次只能执行一条语句，当提示符“>>>”再次出现时方可输入下一条语句。普通语句输入完成后直接按“Enter”回车键就可执行该语句，而一些复合语句需要按两次“Enter”回车键才能执行。3.2IDLE的使用2、编程模式为了代码能够重复使用或执行，或是一些比较复杂的业务逻辑，需要将程序代码保存在一个文件中，此时可利用菜单“File”→“NewFile”来创建一个程序文件，将其保存为扩展名为“.py”的文件，然后按功能键<F5>或选择菜单“Run”→“RunModule”运行程序，结果会输出到交互式窗口中。3.2IDLE的使用命令窗口中运行Python程序文件的方法：（需切换到程序文件所在目录）1、>文件名.py2、>python文件名.py建议采用第2种方法，即>python文件名.py3、常用快捷键在IDLE中，除了撤销（Ctrl+Z）、全选（Ctrl+A）、复制（Ctrl+C）、粘贴（Ctrl+V）、剪切（Ctrl+X）等常规快捷键之外，其他比较常用的快捷键如下表所示。3.2IDLE的使用快捷键功能说明Alt+p浏览历史命令（上一条）Alt+n浏览历史命令（下一条）Ctrl+F6重启Shell，之前定义的对象和导入的模块全部失效F1打开Python帮助文档Alt+/自动补全前面曾经出现过的单词，如果之前有多个单词具有相同前缀，则在多个单词中循环选择Ctrl+]缩进代码块Ctrl+[取消代码块缩进Alt+3注释代码块Alt+4取消代码块注释。Tab补全单词3.3扩展库的安装与模块导入1、扩展库的安装（1）扩展库安装命令pipinstallSomePackage[==version]功能：在线安装SomePackage模块的指定版本，如没有指定相应的版本号，则默认安装最新版本。（2）扩展库卸载命令pipuninstallSomePackage[==version]功能：卸载SomePackage模块的指定版本。（3）列出当前已安装的所有模块piplistpip命令的执行是在windows的命令提示符下进行的。使用pip命令时最好是切换到Python安装目录下的scripts目录下，再执行相应的命令。3.3扩展库的安装与模块导入对于刚安装完的IDLE，此时没有安装任何扩展库，执行命令“piplist”，会发现除了pip和setuptools外没有其他任何扩展库列出，如下所示。3.3扩展库的安装与模块导入如果要在线安装扩展库NumPy，可执行命令“pipinstallnumpy”，出现“Successfullyinstalled…”后，表明安装成功，此时再执行命令“piplist”，会发现多了一个刚安装的NumPy，如下所示。3.3扩展库的安装与模块导入pip工具也支持离线方式安装扩展库。采用离线安装需要先下载相应的离线安装包，离线安装包通常是一个wheel文件，其扩展名为.whl。离线安装命令：pipinstall<wheel文件名>说明：其中文件名要包含完整路径。例如以离线方式安装扩展库lxml，设下载的离线安装包“lxml-4.9.3-cp39-cp39-win_amd64.whl”放在“d:\whl”目录中，则相应的安装命令为：pipinstalld:\whl\lxml-4.9.3-cp39-cp39-win_amd64.whl3.3扩展库的安装与模块导入2、模块导入（1）import模块名[as别名]使用此种方式可导入模块中的所有对象，使用时需要在对象之前加上模块名作为前缀，即必须以“模块名.对象名”的形式进行访问。如果模块名比较长，可以为导入的模块设置一个比较简短的别名，然后使用“别名.对象名”的方式来访问其中的对象。>>>importmath#导入标准库math>>>math.sqrt(16)#求平方根，通过“模块名.对象名”形式访问4.0>>>importrandomasrm#导入标准库random，并为其设置一别名>>>rm.randint(1,10)#随机生成一个[1，10]之间的整数，通过“别名.对象名”形式访问83.3扩展库的安装与模块导入（2）from模块名import对象名[as别名]使用此方式仅导入模块中指定的对象，并且也可以为导入的对象起一个别名。使用此种方式导入对象后，无须在前面再加模块名作为前缀。>>>from