Python语言基础与实践教程-案例驱动的编程入门 课件 第1-3章 Python简介-运算符和表达式

Python基础与应用主讲：TheIntroductionandApplicationofPython学时安排：24讲授+12实践(36学时)

学科专业课程/必修课学分：2学分教学方式：课堂+讨论答疑考核与课堂纪律约法三章：守时：上课不迟到、早退，有事提前请假自我约束：上课请不要玩手机、吃零食莫影响他人，有专门的时间给大家讨论考核方式：期末考试占60%

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作业占30%+平时10%实验课单独核算参考书主要参考书目：[1]来全(主编).Python语言基础与实践教程——案例驱动的编程入门，北京：电子工业出版社,ISBN9787121518812，2025-12.2．《Python基础教程》，吕云翔等编著/人民邮电出版社，2018年12月3．《零基础学Python从入门到精通》，零壹快学主编著/广东人民出版社，2019年08月4．《Python基础视频教程》，朱泽坤编著/电子工业出版社，2019年12月5．《Python基础实例教程》，秦颖编著/水利水电出版社，2019年3月6．《Python编程从入门到精通》，明日科技编著/清华大学出版社，2019年5月目录/ContentsPart1第一章01Python语言概述Introduction学习内容第一节Python语言简介01Python语言概述Introduction1.1什么是Python？Python是由荷兰计算机科学家GuidovanRossum设计的高级、解释型、面向对象开源编程语言，以简洁语法、丰富标准库和易学性著称，广泛应用于网站开发、自动化、数据分析等领域。-它在全球开发者社区极受欢迎，在TIOBE编程语言排行榜长期位居前三，并多次（2007、2010、2018、2020、2021年）荣获“年度编程语言”，截至2024年末仍稳居榜首。Python凭借灵活性、可读性和海量第三方库，被大量用于大型项目和关键领域。-知名应用案例包括：Dropbox核心系统、Instagram后端、Spotify数据与推荐算法、NASA阿波罗代码重构、CERN大型强子对撞机数据分析、OpenStack云计算平台、Blender3D建模软件等。1.2为什么这么流行？Python广受欢迎的核心优势在于简洁明了的语法（接近自然语言）、极高的灵活性（一门语言通吃网站开发、自动化、数据分析、AI、科学计算等多个领域），极大降低了学习门槛和开发难度。它特别适合编程初学者，能让新手快速专注逻辑思维而非语法细节，因此国内众多高校已广泛在非计算机专业（如地理、医学、农业、金融、物理、数学等）开设Python课程。在跨学科应用中，Python被用于GIS空间分析、医疗数据与生物信息学、智能农业建模、量化金融交易、物理数学模拟等，帮助学生提升数据处理和问题解决能力。作为完全开源的语言，Python拥有丰富内置模块与海量第三方库，同时依托活跃友好的全球开发者社区，提供强大支持与高效问题解决机制。综上，简洁语法、广泛适用性、开源生态、强大社区与教育普及，使Python成为当今最受欢迎、最具发展潜力的编程语言，为初学者和非计算机专业学生打开无限可能的大门。1.3发展历程1）Python起源于1989年圣诞节，由荷兰程序员GuidovanRossum在CWI工作期间构思，结合ABC语言经验，旨在打造语法简洁、可读性强、支持强大数据类型、异常处理和模块化的高级脚本语言；1991年发布首个公开发行版0.9.0，并因喜爱《MontyPython’sFlyingCircus》喜剧而命名为Python（中文“蟒蛇”）。2）Python1.x系列从1994年1.0版本开始快速迭代，逐步加入函数、模块化系统、Lambda表达式以及map()、filter()等高阶函数，奠定了语言核心。Python发展历程1.3发展历程3）Python2.x于2000年发布2.0版，2008年推出最后一个重要版本2.7，虽曾被广泛使用，但存在Unicode支持不足、编码问题、语法不一致等局限，已于2020年1月1日正式停止官方支持。4）Python3.x于2008年推出3.0版（Py3K），进行大规模现代化重构以解决设计缺陷并引入一致语法，尽管初期不兼容导致迁移困难，但后续版本逐步成为主流，持续加入asyncio异步编程、有序字典等现代特性。5）

截至2025年6月11日，最新稳定版本为Python3.13.5，相较3.12在性能（函数调用与整数运算更快）、错误提示更详细、内存管理优化、安全漏洞修复、模式匹配微调等方面显著提升，但为保证第三方库兼容性，通常不建议立即升级最新版。Python发展历程1.4版本差异以下是以上PPT内容的核心总结：Python2.x与Python3.x是两大主要版本系列，存在多处关键差异，导致代码不完全兼容，Python2.x已于2020年停止官方支持。打印函数：Python2.x中print是语句（无需括号），Python3.x中改为print()函数（必须使用括号）。整数除法与Unicode：Python2.x默认整数除法结果为整数、字符串为ASCII（需加u前缀）；

Python3.x默认返回浮点数、字符串为Unicode。xrange与异常处理：Python2.x使用xrange()生成器和exceptException,e:语法；

Python3.x中range()取代xrange()，异常改为exceptExceptionase:。输入函数与标准库：Python2.x有raw_input()与input()区别，标准库未重构；

Python3.x统一用input()，标准库经过清理、重命名和优化。总体上Python3.x引入更多现代特性、性能提升和新功能，是目前强烈推荐的版本。1.5Python的特点1）语法简洁接近自然语言，初学者极易上手。2）海量标准库与第三方库，覆盖Web、数据、AI等全领域。3）跨平台兼容，一份代码即可在Windows/Linux/macOS运行。4）企业与机构广泛采用，市场需求持续旺盛。5）全球活跃开源社区，提供技术支持与丰富资源。6）胶水语言，可轻松调用C/C++/Java等其他语言库。7）支持面向对象、函数式等多种编程范式。Python的特点1.5Python的特点Python作为一门解释型语言，拥有了解释型语言的优点（跨平台可移植性，动态变量等）也有解释型语言的缺点（效率较低）。另外，Python作为一门近乎万能的语言，就像瑞士军刀一样，他拥有很多功能，但在具体的功能上都不如一些专精的语言，当对性能有一定要求的时候，python不是好选择！python的缺点第二节Python开发环境的部署01Python语言概述Introduction2.1Python解释器安装官网下载Python安装（/downloads/windows/）使用Miniconda安装部署(/miniconda/)

2.2PyCharm安装PyCharm是一款由JetBrains公司开发的集成开发环境（IntegratedDevelopmentEnvironment,IDE），专为Python编程语言设计，它能够帮助开发者提高工作效率的上产力工具，其提供的丰富的功能集，能够满足从初学者到专业开发者的不同需求。

访问Jetbrains中文官方网站（/zh-cn/pycharm/download）进行下载。

2.3编写第一个Python程序Python编程入门："Hello,World!"熟悉PyCharm主界面：项目窗口、编辑器区、运行工具栏的位置和作用创建Python项目和.py文件（New→PythonFile）在代码编辑器中正确编写Python代码（缩进、引号、print()函数）运行程序的三种常用方法：绿色按钮、右键Run、快捷键Shift+F10查看运行结果：在控制台（Console）窗口看到输出“Hello,World!”简单调试与错误处理：修改代码后重新运行、查看报错提示2.3编写第一个Python程序提前认识输入输出函数在Python语言中，input()和print()是两个非常基础且常用的函数，用于处理程序的输入和输出。1）输出函数—print()print()函数主要用于将信息输出到控制台（也就是我们通常看到的运行结果区域）。它可以输出字符串、数字、变量，甚至是多个对象的组合。

2.3编写第一个Python程序提前认识输入输出函数2）输入函数—input()input()函数用于从控制台获取用户输入的信息。它会暂停程序的执行，等待用户在控制台上输入一些文本并按下回车键。输入的内容默认作为字符串处理。

2.3编写第一个Python程序什么是注释？注释：注释是用来解释代码的，它不会被Python解释。注释对于提高代码的可读性非常有帮助，能够让读代码的人更容易理解代码。Python中有两种主要类型的注释，分别为单行注释和多行注释。2.4本章小结本章对Python语言进行了全面的概述，并为读者搭建了初步的学习环境。主要内容如下：1）了解了Python语言的基本概念、设计哲学以及其在编程领域中广泛流行的原因，包括语法简洁易读、开源特性、跨平台兼容性以及丰富的标准库和第三方库支持。2）我们回顾了Python的发展历程，从最初的发布到当前稳定版本，并详细比较了Python2与Python3之间的主要差异，强调了选择Python3进行开发的重要性。3）总结了Python语言的核心特性，如可读性强、易于学习、支持多种编程范式以及良好的社区支持等。4）为了使读者能够顺利开始编写代码，介绍了Python开发环境的部署方法，包括安装Python解释器和使用PyCharm这一集成开发环境。5）通过创建第一个Python项目，学习了如何编写简单的Python程序、使用注释以及理解基本的输入输出操作。期待第二章ThanksPython基础与应用主讲：TheIntroductionandApplicationofPythonPart2第二章02基本数据类型Datatype学习内容重点:掌握变量命名规则与赋值语法牢记数值、布尔类型的运算逻辑熟练字符串拼接、切片基础操作会用列表增删元素、字典查键值难点:数据类型的转换、比较与操作转义字符串和格式化输出成员操作符in的使用本章重点与难点第一节

变量的定义与使用02数据类型Datatype2.1变量的定义与使用-认识变量2.1.1认识变量内容:定义：通过赋值操作创建，无需指定类型（动态类型系统）语法：变量名=值作用：存储数据、保存中间结果、转换格式、抽象逻辑示例代码：2.1变量的定义与使用-认识变量2.1.2变量的命名规则避免中文命名（兼容性问题）首字符：字母或下划线，不能数字开头（e.g.,cityOK,1cityNO）后续：字母、数字、下划线，无空格/连字符（e.g.,city_2025OK,city-nameNO）长度：平衡可读性，避免<3或>30字符大小写敏感：chifeng≠Chifeng禁用保留字：None,and,as等（参考表2-1）查看关键字：importkeyword;keyword.kwlist2.1变量的定义与使用-认识变量变量的命名规则2.1变量的定义与使用-认识变量变量命名注意事项每一个变量在使用前必须赋值！Python还包含一系列关键字和内置函数，一般也不建议使用它们作为变量名：如果开发者尝试使用关键字作为变量名，Python解释器会报错。如果开发者使用内置函数的名字作为变量名，Python解释器倒不会报错，只是该内置函数就被这个变量覆盖了，该内置函数就不能使用了。第二节

基本类型02数据类型Datatype2.2数据类型概述数据类型概述常见类型：数值型、文本型、布尔型、列表、元组、集合、字典数值型：整数(int)、浮点(float)、复数(complex)示例代码（Ch02-1）：2.2数据类型概述2.2.1数值类型-整数表达方式十进制：日常使用(e.g.,13)二进制：0b前缀(e.g.,0b1101=13)八进制：0o前缀(e.g.,0o15=13)十六进制：0x前缀(e.g.,0xd=13)示例代码（Ch02-2）：2.2数据类型概述数值类型-进制转换十进制转二进制：除2取余法（图2-1示例：13->1101）二进制转十进制：按权展开法（图2-2示例：1101->13）知识点：计算机底层基于二进制2.2数据类型概述数值类型-运算与转换运算：类型提升(int<float<complex)示例（Ch02-3）：13+3.14=16.14(float)2.2数据类型概述数值类型-运算与转换强制转换：int(),float(),complex()示例（Ch02-4）：int(3.14)=3;float(13)=13.02.2数据类型概述2.2.2布尔类型值：True/False作用：逻辑判断示例（Ch02-5）：gdp_exceeded=Trueprint(gdp_exceeded)#True2.2数据类型概述

——

2.2.3字符串

字符串的表示与转义表示：',",''',"""示例（Ch02-6）转义：表2-2(\,\n,\t等)示例（Ch02-7）：2.2数据类型概述

——

2.2.3字符串

字符串运算拼接(+)、重复(*)示例（Ch02-8）拼接后的城市名称：内蒙古自治区呼和浩特市重复后的名称：内蒙古自治区内蒙古自治区2.2数据类型概述

——

2.2.3字符串

索引与切片正/负索引、切片[start:stop:step]示例（Ch02-9,Ch02-10）2.2数据类型概述

——

2.2.3字符串

格式化与其他方法格式化：%,format(),f-string(Ch02-11)方法：upper(),lower(),replace(),strip()等(Ch02-12)总结与练习总结与练习总结：整数:无小数点的数字浮点数:含小数点的数字布尔值:True和FalseNone:表示没有任何值字符串类型：String第三节

容器类型02数据类型Datatype3.1容器类型“容器类型”概述容器类型（如List、Tuple、Set、Dict）：这些是“容器”，可以存储多个元素（元素可以是基本类型或其他容器）。用途：组织和管理数据集合。例如，List用于可修改的有序列表，Tuple用于不可修改的固定数据。3.2列表创建与索引列表（List）是Python中常用的数据结构之一，用于按顺序存储多个元素。创建：[]或list()示例（Ch02-13）索引：正/负(Ch02-14)3.2列表索引值与切片index()(Ch02-15)切片(Ch02-16)3.2列表上机测试添加元素删除元素元素统计排序上级测试：Ch02-17至Ch02-223.2列表列表的特点（!）有序：元素按照插入的顺序进行存储可变：列表创建后可以修改可包含任意类型元素：列表中可以存储数字、字符串、列表、集合、元祖、字典元素可重复：列表允许元素重复且列表可以添加、删减元素3.3元组元组（!）创建：()或tuple()(Ch02-23)排序：sorted()返回列表特点：不可变、有序、任意类型、允许重复注意：单元素需加逗号(5,)元组（Tuple）是Python中用于按顺序存储多个不可变的数据元素的一种常用的数据结构。元组以“元素”的形式存储和组织数据，元素之间用逗号,分隔，整体用小括号()表示。每个元素可以是任意类型，也可以重复出现。没有任何元素的元组称为空元组。3.4集合集合（!）创建：{}或set()运算：并集|,交集&,差集-(Ch02-24)集合（Set）是Python中另一种常用的数据结构，用于存储一组无序且不重复的元素。集合以“元素”的形式存储和组织数据，元素之间用逗号,分隔，整体用花括号{}表示。集合中的元素不能重复，且是无序的。没有任何元素的集合称为空集合。3.4集合比较与特点集合的特点：无序性：集合中的元素没有固定顺序，每次输出的顺序可能不同唯一性：集合中的元素都是唯一的，自动去除重复项可变性：集合是可变的，可以添加或删除元素数学集合操作支持：支持并集、交集、差集等数学集合运算高效成员检测：基于哈希表实现，查找元素的速度非常快子集<=,真子集<,==(Ch02-25)3.5字典修改删除与特点修改：=或update()删除：popitem()(Ch02-27)字典的特点：字典使用键值对存储：每个key对应一个value，可以通过key快速访问对应的value键（Key）必须是不可变类型值的可变性：字典可以动态添加、删除、修改键值对不允许重复键：字典中，如果同一个key被多次赋值，后面的值会覆盖前面的值第四节

数据类型的转换02数据类型Datatype4.1数据类型的转换转换函数参阅教程上的表2-2Python各种数据类型的转换数据类型的差异与选择：参阅教程上的表2-3Python数据类型的差异与选择本章小结总结本章学习了变量的定义和命名，详细学习了Python中的核心数据类型，包括：数值型、布尔类型、字符串、列表、元组、集合、字典，这些构成了Python编程的基础，理解它们的特点，掌握这些数据类型的相关方法，清晰各种数据类型之间的差异，对编写高效、可维护的代码至关重要。根据对各种数据类型定义和特点的理解，掌握数据类型的选择原则，是成为Python程序员的关键一步。期待第三章ThanksPython基础与应用主讲：TheIntroductionandApplicationofPythonPart3第三章03运算符和表达式OperatorsandExpressions学习内容运算符+表达式=数据分析利器内蒙古自治区经济、人口、地理数据解读实战本章导言为什么需要运算符？例如：在分析内蒙古自治区的经济、人口和地理数据时，仅有原始表格不够，还需要方法来解读数字、计算指标、筛选区域。Python表达式和运算符就是数据分析和决策支持的利器！本章重点&难点本章重点：•运算符分类与使用（7大类）•表达式组成与优先级•实战：经济人口数据分析本章难点•运算符优先级与类型转换•逻辑/比较运算符细节差异3.1运算符总览Python运算符七大类Python中的运算符主要包括算术运算符、比较运算符、赋值运算符、逻辑运算符、位运算符、成员运算符和身份运算符。运算符+数据类型+控制结构=Python三大基础3.1.1算术运算符算术运算符（最常用）+加法-减法*乘法/除法//整除%取模**幂注意点：

•/总是返回浮点数

•//向负无穷取整

•字符串仅支持+和*3.1.2赋值运算符赋值运算符=

+=

-=

*=

/=

//=

%=

**=3.1.3比较运算符比较运算符（返回True/False）比较运算符又称关系运算符，是用于对变量或数值进行大小、相等性等方面的判断。注意：浮点数比较需注意精度3.1.4逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算符用于对布尔值（True或False）进行组合和运算，主要用于条件判断和布尔逻辑的构建。Python提供了3个基本的逻辑运算符：and、or和not，它们可以对一个或多个布尔表达式进行逻辑组合与判断，从而实现更复杂的程序控制和决策逻辑，如表3-4所示。注意：not>and>or优先级+真值判断规则3.1.5位运算符位运算符（底层二进制操作）3.1.5位运算符按位与&、或|、异或^3.1.5位运算符~取反