Python财经应用-编程基础、数据分析与可视化课件 第1章-Python与语法基础-1.1Python编程环境

Python财经应用：编程基础、数据分析与可视化第一章Python与语法基础中国农业大学李辉Python与语法基础本章系统介绍Python编程基础知识及在财经数据分析的应用，为后续深入学习筑牢根基。先讲解Python编程环境搭建，包括计算机程序与编程语言概念、Python特点及安装配置Python和PyCharm等。再深入探讨Python语法基础，像编码规范、标识符与保留字、变量与赋值、数据类型等，为编写优质代码提供理论支撑。最后通过“个人预算管理与财务分析”案例，将理论与实际结合，展示利用Python实现数据输入、存储、计算和分析。01

python编程环境02

python语法基础03

应用案例：个人预算管理与财务分析01

python编程环境02

python语法基础03

应用案例：个人预算管理与财务分析1.1计算机程序与编程语言

计算机程序计算机程序是为实现特定功能而编写的代码化指令序列。在财经领域，计算机程序被广泛用于财务报表分析、风险建模、交易策略开发等任务。例如，财务软件（如用友、金蝶）和量化交易系统（如Python-based的回测平台）均依赖于高效的程序设计。

计算机编程语言编程语言是人类与计算机交流的桥梁，用于编写程序代码并执行指令。财经数据分析中常用的编程语言包括Python、R和SQL，其中Python因其易学性和强大的数据分析库（如Pandas、NumPy）而备受青睐。

编程语言的发展历程机器语言：直接由二进制代码0、1构成，难以编写和维护，已逐渐被淘汰。汇编语言：符号化指令语言，效率高但学习难度大，主要用于底层系统开发。高级语言：如Python、Java、C++等，接近自然语言，易于学习和使用，广泛应用于财经数据分析。

编译与解释执行编程语言的执行方式主要有编译和解释两种模式，它们在代码执行逻辑、效率和应用场景上有显著区别。编译语言（如C、Java）：源代码需先编译为目标代码，适合性能要求较高的场景。脚本语言（如Python、JavaScript）：逐条解释执行，支持跨平台，适合快速开发和原型设计。Python采用解释方式执行，兼具编译器的部分功能，既保证了开发效率，又提升了运行性能。这种特性使其成为财经数据分析中的理想选择。1.2Python语言概述Python语言概述

Python由GuidovanRossum于1990年代初设计，旨在提供一种简洁、易学的编程语言。其设计理念“优雅、明确、简单”使其迅速成为数据分析领域的主流工具。Python3作为当前的主流版本，广泛应用于量化交易、风险管理、财务分析等财经场景。Python的特点

Python具有以下特点：简单易学：语法简洁，适合初学者快速上手功能强大：支持面向对象编程，具备强大的扩展性（如通过C/C++扩展功能）跨平台特性：可在Linux、Windows、Mac等平台上无缝运行丰富的库支持：NumPy、Pandas、Matplotlib等库为财经数据分析提供了强大的工具免费开源：允许自由使用和修改，降低了开发成本1.2Python语言概述—Python在财经领域的应用量化交易Python通过编写交易策略和历史数据回测，助力量化交易的高效执行，为投资者提供精准的交易决策支持。风险管理利用Python进行风险建模和压力测试，帮助金融机构评估和管理潜在风险，确保资产安全。财务分析借助Pandas等数据处理库，Python能够高效处理财务数据并生成可视化报告，为财务决策提供直观依据。自动化报告Python可自动生成财务报表和分析报告，显著提升工作效率，减少人工错误。大数据分析结合云计算服务，Python能够处理海量财经数据，为大数据分析和决策支持提供强大工具。1.2Python语言概述Python发展趋势：随着人工智能、云计算和跨平台支持的不断发展，Python在财经领域的应用将进一步深化。接下来将会在4个方面不断拓展：

人工智能与深度学习Python在AI领域的应用将进一步推动量化交易和智能投顾的发展。

云计算与大数据Python与云服务的集成将提升财经数据分析的效率和规模

跨平台与移动应用Python在移动端的支持将拓展其在财经领域的应用场景。

教育与社区支持丰富的在线资源和强大的社区将进一步降低Python的学习门槛。1.Python与PyCharm开发工具安装配置在使用Python语言之前，首先要进行Python环境的安装与配置。计算机只能理解二进制代码，不能理解用Python语言编写的源代码。因此，Python环境就是Python解释器，它像翻译官一样把程序代码翻译成机器能够理解的二进制代码，然后才可以运行。以下为常见的Python开发工具：（1）PyCharm（2）VisualStudioCode（3）JupyterNotebook（4）SublimeText（5）IDLE（6）Spyder1.3

Python与PyCharm开发工具安装配置1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

PyCharmPyCharm是一款非常优秀的Python集成开发工具。它具有友好的图形用户界面，拥有代码自动补全、自动缩进、可选择解释器等功能，还可以单步执行或设置断点来调试程序。PyCharm在多个系统平台下都可以使用，适合开发大型项目，是专业开发者和初学者广泛使用的Python开发工具。

VisualStudioCodeVisualStudioCode（VSCode）是一款免费、开源的编辑器，支持多种编程语言，包括Python。它轻量化且功能强大，通过插件系统可以扩展其功能，例如Python插件就是专门用于增强Python开发体验的。VSCode配合Anaconda使用，可以有效提高学习和开发效率。

JupyterNotebookJupyterNotebook是基于Web网页的交互式计算环境，可以在网页页面中直接编写和运行代码。它允许用户创建和共享各种内容，包括实时代码、方程式、可视化和叙述文本的文档，支持多种编程语言，可以实现多种丰富形式的输出，用途包括数据清理和转换、数值模拟、统计建模、数据可视化和机器学习等。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

SublimeTextSublimeText是一款多功能编辑器，支持多种语言，具有优秀的代码自动完成、代码片段等功能。它还具有良好的扩展能力和完全开放的用户自定义配置与编辑状态恢复功能，支持强大的多行选择和多行编辑。

IDLEIDLE是Python的基本IDE（IntegratedDevelopmentEnvironment，集成开发环境），具备基本的IDE功能，是非商业Python开发的不错选择。它还可以方便地调试Python程序基本功能包括语法加亮、段落缩进、基本文本编辑、Tab键控制和调试程序等。

SpyderSpyder是一款免费开源的专业高效的Python集成开发工具，提供多种功能，包括代码补全、语法高亮、变量探索、类和函数浏览器及对象检查等。其最大的特点是模仿Matlab的“工作空间”的功能，可以方便地观察和修改数组的值。它支持Windows、Linux和MacOS等主流操作系统。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python3.12.4的下载与安装1）从Python官网（/downloads/）下载与用户Windows操作系统位数（32位或64位）相对应的Python3.12.4版本（支持Windows8及以上操作系统）。此时下载文件是Python3.12.4的可执行的Python安装程序。2）如果用户的计算机是64位Windows操作系统，则双击“python-3.12.4-amd64.exe”可执行的Python安装文件，在安装界面上，勾选“AddPython.exetoPATH”选项，如图所示。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python3.12.4的下载与安装3）在安装界面上，选择“Customizeinstallation”（自定义安装）项，进入选项功能界面，如图所示。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python3.12.4的下载与安装3）勾选选项功能界面上的所有选项，单击Next按钮，进入高级选项界面，如图所示。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python3.12.4的下载与安装4）在高级选项界面上，勾选“AssociatefileswithPython(requiresthepylauncher)”“Createshortcutsforinstalledapplications”和“AddPythontoenvironmentvariables”这3个选项。单击Browse按钮，更改Python软件安装的路径为C:\Python（此路径可以根据自己电脑的实际情况选定）。若单击Back按钮，可返回到选项功能界面；单击Install按钮，则开始软件安装。5）软件安装成功后，弹出软件安装成功界面，如图所示。单击Close按钮关闭界面。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python开发环境IDLE及其使用IDLE，即“IntegratedDevelopmentandLearningEnvironment”，是Python内置的一个集成开发环境，它作为Python安装包的一部分提供给广大用户。与IDLE不同，其他IDE（集成开发环境）通常由第三方公司或组织提供，例如PyCharm、Anaconda、JupyterNotebook、Lightly、Spyder等。值得一提的是，Anaconda不仅仅是一个IDE，它是一个开源的Python发行版本，集成了包括conda、Python在内的超过180个科学计算相关的包和依赖项。IDLE作为Python的官方集成开发和学习环境，被设计为Python安装包的可选组件。因此，一旦Python安装完成，IDLE便会自动安装好，无需用户进行额外的安装操作。这为用户提供了即开即用的便利性，使得入门Python变得更加简单直接。IDLE有两个窗口可以供开发者使用：Shell窗口可以直接输入并执行Python语句，编辑窗口可以输入和保存程序。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置Python开发环境IDLE及其使用——（1）IDLE的启动在Windows系统的“开始”菜单中选择Python3.12.4(IDLE(Python3.1264-bit)选项就可以启动IDLE。启动IDLE后，进入图所示的Shell界面。“>>>”是Python命令提示符，在提示符后可以输入Python语句。窗口的菜单栏列出了常用的操作选项。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置Python开发环境IDLE及其使用——（2）开发和运行Python程序的方式开发和运行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。Shell窗口提供了一种交互式的使用环境。在“>>>”提示符后输入一条语句，按Enter键后会立刻执行，如图所示。如果输入的是带有冒号和缩进的复合语句（如if语句、while语句、for语句等），则需要按两次Enter键。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置Python开发环境IDLE及其使用——（2）开发和运行Python程序的方式2.文件式。Shell窗口无法保存代码。关闭Shell窗口后，输入的代码就被清除了。所以在进行程序开发时，通常都需要使用文件编辑方式进行代码的编写、保存与执行。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。以文件方式开发和运行Python程序的步骤如下：①创建Python源文件。在IDLEShell窗口的菜单栏中选择FileNewFile选项可以打开文件编辑窗口，在该窗口中可以直接编写和修改Python程序，当输入一行代码后，按Enter键可以自动换行。可以连续输入多条命令语句，不要在行尾添加分号“；”，也不要用分号将两条命令放在同一行。标题栏中的“Untitled”表示文件未命名，带“*”号表示文件未保存。②保存程序文件。在“文件编辑”窗口中选择FileSave选项或者按下快捷键Ctrl+S会弹出“另存为”对话框，选择文件的存放位置并输入文件名。例如“firstProg.py”，即可保存文件。Python文件的扩展名为“.py”。③运行程序。此过程是将Python源文件编译成字节码程序文件，即扩展名为.pyc的文件，例如firstProg.pyc。Python的编译是一个自动过程，用户一般不会在意它的存在。编译成字节码可以节省加载模块的时间，提高效率。编写好的Python源文件通过Python编译器/解释器执行程序。具体操作是在菜单栏中选择RunRunModule选项或者按<快捷键>F5即可运行程序，运行结果会在Shell窗口中输出。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置Python开发环境IDLE及其使用——（3）代码书写要求Python程序对于代码（命令语句）格式有严格的语法要求，书写代码时需要注意以下5点：在Shell窗口中，所有语句都必须在命令提示符“>>>”后输入，按Enter键执行。语句中的所有符号都必须是半角字符（在英文输入法下输入的字符），需要特别注意括号、引号、逗号等符号的格式。Python用代码缩进和冒号“：”区分代码之间的层次。用相同的缩进表示同一级别的语句块，不正确的缩进会导致程序逻辑错误。Python在表示缩进时可以使用Tab键或空格，但不要将两者混合使用。一般以4个空格作为基本缩进单位。对关键代码可以添加必要的注释。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置Python开发环境IDLE及其使用——（4）帮助功能IDLE环境提供了诸多帮助功能，常见的有以下4种。Python关键字使用不同的颜色标识。例如，print关键字默认使用紫色标识。输入函数名或方法名，再输入紧随的“(”时会出现相应的语法提示。使用Python提供的help()函数可以获得相关对象的帮助信息。可以获得print()函数的帮助信息，包括该函数的语法、功能描述和各参数的含义等。输入模块名或对象名，再输入紧随的“.”时，会弹出相应的元素列表框。例如，输入import语句，导入random模块，按Enter键执行。然后输入“random.”，稍后就会弹出一个列表框，列出了该模块包含的所有random函数等对象，可以直接从列表中选择需要的元素，代替手动输入。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置Python开发环境IDLE及其使用（5）Shell窗口中的错误提示代码中如果有语法错误，则执行后会在Shell窗口显示错误提示。（6）常用快捷键在程序开发过程中，合理使用快捷键可以降低代码的错误率，提高开发效率。在IDLE中，选择OptionsConfigureIDLE选项，打开Settings对话框，在Keys选项卡中列出了常用的快捷键。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python集成开发环境PyCharm的安装与配置安装好Python后，可以直接在Shell（Python或IPython）中编写代码。除此之外，还可以采用Python的集成开发环境或交互式开发环境来编写代码。Python常用的集成开发环境有PyCharm和JupyterNotebook等。其中，PyCharm适合用于开发Python的项目程序。下面将分别介绍PyCharm集成开发软件的安装与使用。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

Python集成开发环境PyCharm的安装与配置：1.PyCharm简介PyCharm是由JetBrains公司开发的一款Python的IDE软件，该软件除了具备—般IDE的功能（如调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试和版本控制）外，还提供了—些高级功能，用于支持Django框架下的专业Web开发。同时，PyCharm还支持GoogleAppEngine和IronPython。由于PyCharm是—款专门服务于Python程序开发的IDE，又具有配置简单、功能强大、使用方便等优点，因而已成为Python专业开发人员和初学者经常使用的工具。PyCharm有免费的社区版和付费的专业版两个版本。专业版额外增加了项目模板、远程开发、数据库支持等高级功能，而对于个人学习者而言，使用免费的社区版即可。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装1）从JetBrains官网下载社区版本的PyCharm软件（建议登录/zh-cn/pycharm/），如图所示，下载PyCharmCommunityEdition。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装2）双击PyCharmCommunityEdition2021.2.3.exe，打开PyCharm软件安装界面，如图所示，单击“下一步”按钮。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装3）进入选择安装位置界面，如图1-10所示，再单击“下一步”按钮。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装4）进入安装选项界面，如图所示，建议勾选“PyCharmCommunityEdition”“添加“bin”文件夹到PATH”和“.py”选项，再单击“下一步”按钮。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装5）进入选择开始菜单界面，如图1-12所示，单击“安装”按钮。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装6）进入程序安装进度界面，如图所示。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装7）之后进入程序安装完成界面，如图所示，单击“完成”按钮，完成PyCharm的安装，并询问重启方式。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装8）双击桌面上的PyCharm快捷启动图标，启动PyCharm程序。选择是否导入开发环境配置文件，此处不选择导入，单击OK按钮，进入阅读协议界面，如图所示。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置

2.PyCharm的安装9）进入PyCharm启动界面，如图所示在PyCharm启动界面上选择“NewProject”选项创建新项目，也可选择“Open”选项打开已有的项目，或通过“GetfromVCS”选项进行项目的版本控制。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置3.PyCharm的简单设置为了提升编程的舒适度以及选择项目解释器的需要，可以对PyCharm进行简单的设置。有以下5种常用设置。1）更换主题。如果要修改软件的界面，可以采用更换主题的方法。操作步骤：选择菜单栏“FileSettingsAppearance＆BehaviorAppearancetheme”，可在下拉列表中选择主题，如选择“Darcula”，单击OK按钮，将主题设置为背景为黑色的经典样式。2）修改源代码字体大小。操作步骤：选择菜单栏“FileSettingsEditorFont”修改Font和Size选项，可调整字号大小。例如，Font选项选择“SourceCodePro”，Size选项选择“20”，单击OK按钮，将源代码字号设置为20。3）修改编码设置。PyCharm使用编码设置的3处分别是IDEEncoding、ProjectEncoding和PropertyFiles。操作步骤：选择菜单栏FileSettingsEditorFileEncodings，调整GlobalEncoding、ProjectEncoding和Defaultencodingforpropertiesfiles这3个选项的文件编码方式。例如，ProjectEncoding选项选择为“UTF-8”，单击OK按钮，可将项目编码设置为UTF-8。1.3Python与PyCharm开发工具安装配置3.PyCharm的简单设置4）选择解释器设置。如果在计算机上安装了多个Python的版本，当需要更改解释器设置时，其操作步骤为：选择菜单栏FileSettingsProject:untitledProjectInterpreter，将弹出如图所示的选择解释器Settings对话框。1.3