Python程序设计各章实验任务及答案

1/20实验一Python程序运行方式与开发环境搭建要求：掌握Python程序的运行方式、PyCharm集成开发环境的基本操作。实验一Python程序运行方式与开发环境搭建实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握Python程序的三种运行方式：①交互式解释器、②脚本文件、③IDE（PyCharm）。2.学会在Windows/macOS/Linux上安装Python解释器并配置环境变量。3.熟练使用PyCharm创建项目、文件、运行/调试程序、配置解释器、安装第三方库。【实验环境】•操作系统：Windows10/11、macOS12+或Ubuntu20+•软件：Python3.10+（官方安装包）、PyCharmCommunity/Professional2023+【实验内容与步骤】任务A：Python解释器安装与验证1.从下载对应系统安装包，安装时勾选“AddPythontoPATH”。2.打开系统终端（Win→PowerShell/mac→Terminal/Linux→），执行：python--version及pip--version，确认输出正常。任务B：三种运行方式体验1.交互式在终端输入python进入REPL，逐行执行：print("HelloPython!")2+3exit()2.脚本文件①用记事本/VSCode新建hello.py，写入：name=input("你的名字：")print(f"Welcome,{name}!")②终端执行：pythonhello.py3.PyCharm运行①打开PyCharm→NewProject→选择已安装的解释器。②右键src→New→PythonFile→hello_pycharm.py，复制上方代码。③点击绿色▶或Shift+F10运行，观察下方Run窗口输出。任务C：PyCharm常用操作操作快捷键/菜单创建项目File→NewProject设置解释器File→Settings→Project:xxx→PythonInterpreter安装库右侧Interpreter面板点击“+”搜索并安装，如numpy|运行当前文件Ctrl+Shift+F10调试（断点）点击行号左侧设断点→Shift+F9格式化代码Ctrl+Alt+L快速注释Ctrl+/任务D：综合小练习在PyCharm中完成下列要求并运行：1.新建项目lab01_env，解释器选择系统Python。2.新建calc.py，实现输入半径求圆的面积和周长。3.为calc.py设置断点，单步调试查看变量值。【实验报告要求】1.截图：系统终端验证Python版本、pip版本。2.截图：PyCharm新建项目及运行结果。3.文字总结：三种运行方式的特点及适用场景（≥100字）。【考核标准】•环境安装成功30%•三种运行方式正确演示30%•PyCharm操作熟练度30%•实验总结10%

实验二Python基本语法使用要求：掌握Python程序基本结构和各种基本数据类型的使用。实验二Python基本语法使用实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握Python程序的基本结构（顺序、分支、循环）。2.熟练使用Python基本数据类型（int、float、bool、str、list、tuple、dict、set）。3.能够编写简单交互式程序，完成输入、处理、输出全过程。【实验环境】•Python3.9及以上•IDE：PyCharm/VSCode/JupyterNotebook•必装库：无（仅使用标准库）【实验内容与任务】任务A：变量与基本运算1.从键盘输入圆的半径r（float），计算并输出周长与面积（保留2位小数）。2.从键盘输入摄氏温度c，输出对应的华氏温度f（公式：f=c*1.8+32）。任务B：字符串与列表综合3.输入一个英文句子（含空格），统计并输出：-单词总数-以大写字母开头的单词个数-句子逆序（单词级别逆序）4.先输入5个整数到列表nums，再输出其中偶数的个数及偶数和。任务C：字典与集合5.输入若干行单词（空行结束），使用字典统计每个单词出现次数，并输出出现次数最多的单词及其次数。6.输入两行字符串s1、s2，输出两字符串所含不同字符的交集（按字母升序排列）。任务D：分支与循环7.利用while循环实现简易猜数字游戏：电脑随机产生1~100整数，用户最多猜7次，每次给出“大了/小了/猜中”提示。8.利用for循环输出九九乘法表（左上三角）。任务E：综合应用9.编写“学生成绩管理小系统”：-输入若干学生姓名及3科成绩（循环输入，空姓名结束），存入字典{姓名:[语文,数学,英语]}。-输出平均分最高的学生姓名及平均分（保留1位小数）。【实验报告要求】1.每个任务给出源代码及运行截图（或关键输出）。2.总结Python基本数据类型使用心得（≥100字）。【实验考核】•程序正确性60%•代码规范（缩进、注释、命名）20%•实验总结20%实验三程序基本流程控制要求：熟练使用if分支结构、for循环和while循环开展应用问题的解决。实验三程序基本流程控制实验任务书（学生版）【实验目的】1.熟练使用if/if-else/if-elif-else分支结构解决多条件问题。2.熟练使用for-in循环、while循环及break、continue、pass语句。3.掌握循环与分支的嵌套使用，能够编写小型的数据过滤、统计和交互式游戏程序。【实验环境】Python3.10+，IDE：PyCharm/VSCode/Jupyter。【实验内容与步骤】任务A：单分支/双分支1.输入一个整数，判断并输出“偶数”或“奇数”。2.输入年份，判断并输出“闰年”或“平年”。任务B：多分支3.输入百分制成绩，按以下规则输出等级：[90,100]→A，[80,90)→B，[70,80)→C，[60,70)→D，[0,60)→E。任务C：for循环与列表推导4.输出1~100中所有能被3或5整除的数，并统计个数。5.利用列表推导式生成一个10×10乘法表矩阵（嵌套列表）。任务D：while循环6.用while实现1+2+…+100的累加和。7.猜数字小游戏：电脑随机生成1~100的整数，用户最多猜7次，给出“大了/小了/猜中”提示。任务E：循环+分支综合8.输入若干行学生信息（姓名语文数学英语），空行结束，输出平均分最高的学生姓名（保留1位小数）。9.输出九九乘法表（左上三角），要求使用循环嵌套+格式化对齐。【实验报告要求】1.每个任务粘贴源代码及典型运行结果截图。2.总结break/continue/pass的使用场景（≥50字）。【考核标准】•程序正确性60%•代码规范20%•实验总结20%

实验四典型序列结构应用要求：熟练使用列表、元组、字典和集合的应用。实验四典型序列结构应用实验任务书（学生版）【实验目的】1.熟练掌握Python列表、元组、字典、集合的创建、访问、增删改、遍历、推导式等常用操作。2.能根据业务场景灵活选择合适的数据结构，解决“增删改查、去重、统计、映射”等典型问题。【实验环境】Python3.10+，IDE：PyCharm/VSCode/Jupyter。【实验内容与步骤】任务A列表（List）1.用列表保存5名同学姓名，实现：(1)在末尾追加一名新同学；(2)在第2个位置插入班长姓名；(3)删除倒数第2个同学；(4)输出最终列表。2.列表推导：输入整数n，生成[1,2,…,n]中所有偶数的平方组成的新列表。任务B元组（Tuple）3.用元组存储一个点的三维坐标(x,y,z)。编写函数distance3d(p1,p2)计算两点欧氏距离。测试：输入两点坐标并输出距离（保留2位小数）。任务C字典（Dict）4.建立通讯录字典contact={'张三':123,'李四':456}。实现：(1)新增联系人；(2)根据姓名查询电话（查不到输出“无此联系人”）；(3)删除指定联系人；(4)遍历打印所有键值对。5.统计词频：输入一段英文文本，使用字典统计每个单词出现次数，输出出现次数最多的前3个单词。任务D集合（Set）6.输入两行字符串，用集合求：(1)两串中出现的不重复字符的交集；(2)两串中仅在第一串出现的字符（差集）。7.随机产生100个1~1000的整数，用集合去重后输出去重后元素个数及元素本身。任务E综合应用8.简易购物车：•商品信息用字典{商品名:单价}存储；•购物车用字典{商品名:数量}存储；•实现添加、删除、修改数量、结算总金额功能（循环操作，q退出）。【实验报告要求】1.每任务贴源码+关键运行截图。2.总结四类序列结构的适用场景（≥100字）。【考核标准】•程序正确性60%•数据结构选择合理性20%•代码规范与实验总结20%

实验五Python函数的应用要求：掌握函数的定义和使用、利用函数式开展编程应用。实验五Python函数的应用实验任务书（学生版）【实验目的】1.熟练掌握Python函数的定义、调用、参数传递、返回值及作用域。2.熟悉高阶函数、lambda表达式、map/filter/reduce等函数式编程手段。3.能够根据实际问题，合理拆分功能模块，编写可复用、可测试的函数。【实验环境】Python3.10+，IDE：PyCharm/VSCode/Jupyter，无需额外库（若需第三方库，用pip安装）。【实验内容与步骤】任务A函数基础1.编写函数circle_area(r)计算圆面积（π取3.1415926）。2.编写函数max_of_three(a,b,c)返回3个数最大值。3.编写函数is_prime(n)判断正整数n是否为素数。任务B可变参数与默认参数4.编写函数sum_all(*args)接受任意个整数并返回和。5.编写函数register(name,age,city="北京")打印用户信息，验证默认参数行为。任务Clambda与高阶函数6.用一行lambda表达式实现两数相加，并测试。7.给定列表lst=[1,2,3,4,5]，使用map与lambda计算平方列表。8.使用filter+lambda从列表[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]中筛选出奇数。9.使用functools.reduce计算列表lst的累乘。任务D函数式综合案例10.编写高阶函数process_data(data,func)，对列表data中的每个元素应用func并返回结果列表。调用示例：process_data([1,2,3],lambdax:x2)[1,4,9]11.简易日志分析器•输入若干行形如"2024-06-0810:12:34INFOUserlogin"的日志。•提供函数filter_by_level(logs,level)返回指定级别日志列表。•提供函数count_by_date(logs)返回按日期统计的字典。任务E递归与闭包（选做）12.用递归函数fib(n)计算第n个斐波那契数（n≤30）。13.编写闭包函数make_multiplier(n)，返回一个函数，使其返回输入值乘以n。【实验报告要求】1.每任务贴源代码及典型运行结果截图。2.总结函数式编程（lambda、map/filter/reduce）与命令式编程的区别与适用场景（≥100字）。【考核标准】•功能正确性60%•函数设计（参数、返回值、命名）20%•实验总结与代码规范20%

实验六面向对象程序设计要求：掌握类和对象的定义和使用、类的继承使用。实验六面向对象程序设计实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握类的定义、对象的创建与使用、构造方法__init__的编写。2.理解并掌握类的继承、方法重写、super()的用法。3.能够在实际问题中运用封装、继承、多态思想进行模块化设计。【实验环境】Python3.10+，IDE：PyCharm/VSCode/Jupyter，仅需标准库。【实验内容与步骤】任务A类与对象基础1.设计一个Student类：•属性：学号sid、姓名name、成绩score（0~100）。•方法：-__init__初始化；-display()打印学生信息；-grade()返回成绩等级A/B/C/D/E。创建3个学生对象并调用上述方法。任务B构造方法与类属性2.设计BankAccount类：•类属性interest_rate=0.05（年利率）。•实例属性：账户名、余额。•方法：-deposit(money)存款；-withdraw(money)取款（余额不足提示）；-show_balance()显示余额。演示存取款并输出利息（余额×利率）。任务C继承与方法重写3.建立基类Shape：•属性：name；•方法：area()（抽象，返回0）。派生类Rectangle（宽、高）和Circle（半径），重写area()。创建不同形状对象，打印名称和面积。任务Dsuper()与多层继承4.基类Person：属性name、age，方法introduce()。派生类Teacher：新增属性subject，调用父类构造方法。派生类Student：新增属性grade。创建实例并输出完整自我介绍。任务E综合案例（选做）5.简易图书管理系统：•基类Book：ISBN、书名、作者、库存。•派生类EBook（新增格式、大小MB）和PaperBook（新增页数）。•提供借书、还书、信息显示功能。用列表管理多本书对象，演示借还流程。【实验报告要求】1.每任务贴出完整代码及运行截图。2.总结封装、继承、多态在实际设计中的好处（≥100字）。【考核标准】•功能正确性55%•面向对象设计合理性25%•实验总结与代码规范20%

实验七Python文件操作要求：掌握文件操作和CSV文件读取。实验七Python文件操作实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握文件打开、读取、写入、关闭等基本操作。2.掌握文本文件、二进制文件的区别及读写方式。3.掌握CSV文件的读取、解析、写入及数据转换技巧。【实验环境】Python3.10+、PyCharm/VSCode/Jupyter、标准库csv模块。【实验内容与步骤】任务A：基本文件读写1.创建文本文件data.txt，写入3行自定义内容。2.逐行读取并打印文件内容；再一次性读取整个文件内容并打印。3.将文件追加一行“Endoffile.”。任务B：文件信息获取4.输入文件名，判断文件是否存在；若存在，输出文件大小、绝对路径、是否可读/可写、是否为目录。任务C：CSV文件操作5.写入CSV创建students.csv，写入表头及5行学生记录（姓名、年龄、成绩）。6.读取CSV读取students.csv到列表，计算并输出平均成绩、最高分、最低分。7.追加CSV将一条新学生记录追加到students.csv末尾。任务D：二进制文件8.将字符串“HelloPython”编码为字节后写入binary.dat；再读取该文件并解码输出。任务E：综合小项目（选做）9.简易通讯录管理器（CSV版）-菜单：1.新增2.查询3.删除4.全部列表5.退出-数据持久化到contacts.csv（姓名,电话,邮箱）。【实验报告要求】1.每任务贴源码+关键运行截图。2.总结文本文件与CSV文件操作的注意事项（≥100字）。【考核标准】•功能正确性60%•代码规范与异常处理20%•实验总结20%

实验八使用模块和库编程要求：掌握模块的定义以及标准库和第三方库的使用。实验八使用模块和库编程实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握自定义模块的创建、导入与调用方式。2.熟悉Python标准库math、datetime、random、csv、json、os、sys的典型用法。3.学会使用pip安装第三方库，并能解决常见问题（镜像、版本冲突）。4.通过综合案例，体验“库即工具”的开发效率，养成阅读官方文档的习惯。【实验环境】•Python3.10+•PyCharm/VSCode/JupyterNotebook•网络环境（用于pip安装第三方库）【实验内容与步骤】┌──任务A：自定义模块1.创建文件夹mylib，内含：•geometry.py：实现circle_area(r)、rectangle_area(w,h)两个函数。•__init__.py（空文件即可）。2.在同级目录下新建test_geometry.py，导入mylib.geometry并调用两函数。┌──任务B：标准库演练3.使用math库计算任意输入的角度（度）对应的正弦、余弦、弧度值。4.使用datetime库：a)获取当前时间并格式化输出YYYY-MM-DDHH:MM:SS；b)计算今天距离2025-01-01还有多少天。5.使用random库：生成1~49之间不重复的6个随机整数，模拟双色球红球。6.使用csv库读写：a)将列表[['Alice',18],['Bob',20]]写入students.csv；b)再读取并打印到屏幕。7.使用json库：a)将字典{"name":"张三","age":22,"skills":["Python","AI"]}写入info.json；b)再读取并转换为Python对象。8.使用os/sys：a)打印当前工作目录、命令行参数列表；b)检查某个文件是否存在，若存在则输出绝对路径和大小。┌──任务C：第三方库体验9.安装并使用第三方库requests：•向发起GET请求，打印返回状态码与JSON中的current_user_url字段。10.安装并使用jieba：•对字符串"Python是一种跨平台、解释型、面向对象的编程语言"进行精确分词并输出列表。11.安装并使用matplotlib：•随机生成50个1~100的整数，绘制直方图并保存为hist.png。┌──任务D：综合案例（选做）12.“天气CLI工具”•调用第三方免费天气API（如wttr.in或openweathermap）。•使用argparse解析城市参数；使用requests获取JSON；使用json、datetime处理数据；•终端打印城市、当前温度、天气状况、风速，并保存到weather.csv。【实验报告要求】1.每任务贴源代码及关键运行结果截图（含pip安装成功提示）。2.总结：•何时应使用标准库VS第三方库？•如何避免第三方库版本冲突？（≥100字）【考核标准】•模块/库使用正确性50%•任务D综合应用（选做加分）20%•实验总结与代码规范30%

实验九Numpy数值计算简单应用要求：Numpy数值运算和操作。实验九Numpy数值计算简单应用实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握NumPy数组（ndarray）的创建、索引、切片、形状变换、广播等基础操作。2.学会使用NumPy进行向量化数学运算、统计函数、随机数生成及简单线性代数。3.能够用NumPy解决实际“批量数值计算”问题，体会与原生Python列表的效率差异。【实验环境】•Python3.10+•已安装：pipinstallnumpy•IDE：PyCharm/VSCode/JupyterNotebook【实验内容与步骤】（以下任务均要求使用NumPy完成，禁止使用Python原生列表循环）任务A数组创建与基本属性1.用np.arange创建一维数组a=[0,1,2,…,9]，输出其形状、维度、元素总数。2.用np.zeros和np.ones分别创建3×3全0和全1数组。3.用np.random.rand生成2×4的均匀随机小数矩阵，并求其最大值、最小值、均值。任务B索引与切片4.创建5×5的二维数组mat=np.arange(25).reshape(5,5)，输出：(1)第2行整行；(2)第3列整列；(3)中心3×3子矩阵。5.将mat中所有偶数元素置为−1，并输出修改后的数组。任务C广播与运算6.创建两个形状分别为(3,1)和(1,4)的数组，演示广播机制并输出相加结果。7.生成两个长度为1000的一维随机数组x和y，计算：•逐元素平方和z=x²+y²（向量化）。•z的均值、标准差、最大值。任务D线性代数与随机数8.求3×3随机整数矩阵的逆矩阵（若可逆）及行列式。9.用np.random.normal生成10000个N(2,1.5²)样本，绘制直方图（matplotlib）。任务E综合案例（选做）10.“批量成绩分析”•从键盘输入若干学生3科成绩（用二维列表或CSV），转为NumPy二维数组；•计算每科平均、每生总分、最高总分学生索引；•输出结果并保存为analysis.npy。【实验报告要求】1.每任务贴源码及关键输出截图。2.对比NumPy与原生列表在性能或代码简洁性上的差异（≥100字）。【考核标准】•功能正确性60%•NumPy向量化思维体现20%•实验总结与代码规范20%实验十Pandas数据处理分析要求：利用Pandas对数据集进行数据处理与分析。实验十Pandas数据处理与分析实验任务书（学生版）【实验目的】1.熟练掌握Pandas两大核心结构：Series与DataFrame的创建、索引、切片、增删改查。2.学会使用Pandas完成缺失值处理、重复值处理、数据类型转换、排序、分组聚合、合并、透视表等常用数据清洗与变换操作。3.掌握Pandas与CSV/Excel的读写交互，能独立完成从原始数据到洞察结论的完整分析流程。4.体验利用Pandas+Matplotlib/Seaborn进行快速可视化探索。【实验环境】•Python3.10+•pipinstallpandasnumpymatplotlibseabornopenpyxlxlrd•IDE：PyCharm/VSCode/Jupyter【实验内容与步骤】任务A数据准备与基本认知1.创建DataFrame手工构造10×4表：学生成绩.csv，包含字段：学号、姓名、语文、数学、英语、班级。要求：•学号列为字符串，其余为整数；•故意插入若干缺失值、重复行、异常高/低分（>100或<0）。2.读取并查看•用pd.read_csv读取；•输出前5行、后3行、形状、列名、数据类型、缺失值统计。任务B数据清洗3.缺失值处理a)用列均值填充语文缺失；b)用0填充数学缺失；c)删除英语缺失的行。4.重复值与异常值•删除完全重复行；•把超出0~100的成绩置为缺失后再用中位数填充。5.类型转换•将班级列转成category；•将学号设为索引并排序。任务C数据变换与统计6.新增列•总分=语文+数学+英语，平均分=总分/3。7.分组聚合•按班级统计各科平均分、最高分、最低分。8.排序与筛选•输出总分前3的学生；•输出语文低于60分的学生列表。9.透视表•制作透视表：行索引为班级，列索引为科目，值为平均分。任务D多数据源合并10.读取附加文件班级信息.xlsx（含班级、班主任、人数），与主表按班级左合并，检查合并后缺失值。任务E可视化探索11.绘制•班级平均分柱状图；•总分分布箱线图；•语文vs数学散点图（颜色按班级）。12.保存结果•清洗后数据保存为学生成绩_clean.csv；•透视表保存为班级成绩透视.xlsx。【实验报告要求】1.每阶段贴核心代码+关键输出/图表截图。2.总结：Pandas高效数据处理的心得与踩坑记录（≥150字）。【考核标准】•数据清洗完整度30%•变换与统计准确性30%•可视化美观性20%•实验总结与规范20%实验十一Matplotlib绘制常见图形要求：利用Matplotlib库绘制常见图形以及对辅助元素的设置。实验十一Matplotlib绘制常见图形实验任务书（学生版）【实验目的】1.掌握Matplotlib绘图基本流程（Figure→Axes→Plot→Show/Save）。2.熟练绘制折线图、柱状图、饼图、散点图、直方图、箱线图等常见图形。3.学会设置标题、坐标轴标签、刻度、图例、网格、注释、颜色、线型、字体等辅助元素。4.能够将多图组合（子图/双坐标轴）并导出高分辨率图片。【实验环境】•Python3.10+•pipinstallmatplotlibnumpypandas•IDE：Jupyter（推荐）/PyCharm/VSCode【实验内容与步骤】（所有图形均需设置中文标题、坐标轴标签、图例、网格，并保存为PNG）任务A折线图1.数据：2024年1–12月淘宝GMV（亿元）=[120,135,150,145,160,175,180,190,200,210,220,230]。要求：•折线颜色为#1f77b4，线宽2；•标记点样式‘o’，大小6；•标题“2024年月度GMV趋势”；•保存为line_gmv.png。任务B柱状图2.数据：某班5门课程平均成绩={'语文':85,'数学':78,'英语':92,'物理':75,'化学':88}。要求：•竖向柱状图，柱子颜色渐变；•每根柱子上方标注数值；•保存为bar_score.png。任务C饼图3.数据：电商平台4类商品销售额占比={'手机':35,'电脑':25,'家电':20,'服饰':20}。要求：•突出显示手机扇区；•百分比保留1位小数；•图例位于右侧；•保存为pie_sales.png。任务D散点图4.数据：随机生成100个身高（cm）和体重（kg）。要求：•颜色映射BMI（体重/身高²）；•添加colorbar；•保存为scatter_bmi.png。任务E直方图&箱线图5.数据：随机生成1000个N(100,15²)成绩。要求：•直方图bins=20，密度曲线叠加KDE；•箱线图与直方图左右子图；•保存为hist_box_score.png。任务F子图与双坐标轴6.数据：某城市7天温度和湿度。要求：•一行两子图：(1)温度折线（左轴）+湿度折线（右轴）；(2)温度柱状图；•共享x轴；•保存为subplot_weather.png。任务G综合案例（选做）7.可视化“双十一”销售大屏：•读取CSVsales.csv（含日期、品类、销量、销售额）；•绘制品类销量横向柱状图+日期折线图+销售额饼图；•组合为2×2子图并导出dashboard.png。【实验报告要求】1.每图贴关键代码与结果截图。2.总结Matplotlib常用辅助元素设置技巧（≥150字）。【考核标准】•图形正确性50%•辅助元素完整性30%•创意与美观10%•实验总结10%参考答案（教师版，可直接运行）任务A折线图importmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnpplt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']#中文plt.rcParams['axes.unicode_minus']=Falsegmv=[120,135,150,145,160,175,180,190,200,210,220,230]months=range(1,13)plt.figure(figsize=(8,4))plt.plot(months,gmv,color='#1f77b4',linewidth=2,marker='o',markersize=6)plt.title("2024年月度GMV趋势")plt.xlabel("月份")plt.ylabel("GMV(亿元)")plt.grid(alpha=0.3)plt.xticks(months)plt.tight_layout()plt.savefig("line_gmv.png",dpi=300)plt.show()任务B柱状图scores={'语文':85,'数学':78,'英语':92,'物理':75,'化学':88}courses=list(scores.keys())values=list(scores.values())plt.figure(figsize=(6,4))bars=plt.bar(courses,values,color=plt.cm.viridis(np.linspace(0,1,5)))forbar,vinzip(bars,values):plt.text(bar.get_x()+bar.get_width()/2,bar.get_height()+1,str(v),ha='center')plt.title("班级课程平均成绩")plt.ylabel("分数")plt.ylim(0,100)plt.tight_layout()plt.savefig("bar_score.png")plt.show()任务C饼图labels=['手机','电脑','家电','服饰']sizes=[35,25,20,20]explode=(0.1,0,0,0)#突出手机plt.figure(figsize=(5,5))plt.pie(sizes,explode=explode,labels=labels,autopct='%.1f%%',startangle=90)plt.title("商品销售额占比")plt.legend(loc='right')plt.tight_layout()plt.savefig("pie_sales.png")plt.show()任务D散点图np.random.seed(42)height=np.random.normal(170,8,100)weight=np.random.normal(65,10,100)bmi=weight/(height/100)2plt.figure(figsize=(6,4))sc=plt.scatter(height,weight,c=bmi,cmap='RdYlBu',alpha=0.7)plt.colorbar(sc,label='BMI')plt.title("身高-体重散点图")plt.xlabel("身高(cm)")plt.ylabel("体重(kg)")plt.tight_layout()plt.savefig("scatter_bmi.png")plt.show()任务E直方图+箱线图scores=np.random.normal(100,15,1000)fig,ax=plt.subplots(1,2,figsize=(10,4))ax[0].hist(scores,bins=20,density=True,alpha=0.6,color='skyblue')ax[0].set_title("成绩直方图")ax[1].boxplot(scores,vert=False)ax[1].set_title("箱线图")plt.tight_layout()plt.savefig("hist_box_score.png")plt.show()任务F子图+双坐标轴days=range(1,8)temp=[22,24,21,25,26,23,22]hum=[45,50,55,48,52,60,58]fig,ax=plt.subplots(1,2,figsize=(12,4))#子图1：双坐标轴ax1=ax[0]ax2=ax1.twinx()ax1.plot(days,temp,'r-o',label='温度')ax2.plot(days,hum,'b-s',label='湿度')ax1.set_xlabel("日期")ax1.set_ylabel("温度(°C)",color='r')ax2.set_ylabel("湿度(%)",color='b')ax1.set_title("温度湿度双轴图")ax1.legend(loc='upperleft')ax2.legend(loc='upperright')#子图2：柱状图ax[1].bar(days,temp,color='orange')ax[1].set_title("温度柱状图")ax[1].set_xlabel("日期")ax[1].set_ylabel("温度(°C)")plt.tight_layout()plt.savefig("subplot_weather.png")plt.show()教师检查要点：✓所有图形输出正常，无中文乱码✓辅助元素（标题、标签、图例、网格、注释）完整✓实验报告总结绘图技巧与心得实验一Python程序运行方式与开发环境搭建要求：掌握Python程序的运行方式、PyCharm集成开发环境的基本操作。参考答案（教师版）任务A终端验证截图示例C:\>python--versionPython3.11.4C:\>pip--versionpip23.2.1任务B-2脚本文件hello.pyprint("Hellofromscript!")任务B-3PyCharm运行截图要点•Run窗口出现Welcome,Alice!•Debug窗口变量面板显示name='Alice'任务Dcalc.py参考代码importmathr=float(input("请输入半径："))area=math.pi*r2perimeter=2*math.pi*rprint(f"面积={area:.2f},周长={perimeter:.2f}")教师检查清单✓学生能在终端/IDE复现运行结果✓报告含截图与总结✓代码规范（缩进、注释）

实验二Python基本语法使用要求：掌握Python程序基本结构和各种基本数据类型的使用。参考答案（教师版）任务A-1importmathr=float(input("请输入半径："))print(f"周长：{2*math.pi*r:.2f}")print(f"面积：{math.pi*r2:.2f}")任务A-2c=float(input("请输入摄氏温度："))print(f"华氏温度：{c*1.8+32:.2f}")任务B-3importres=input("请输入英文句子：")words=re.findall(r'\b\w+\b',s)print("单词总数：",len(words))print("大写开头单词：",sum(1forwinwordsifw[0].isupper()))print("逆序句子：",''.join(words[::-1]))任务B-4nums=[int(input(f"请输入第{i+1}个整数："))foriinrange(5)]evens=[nforninnumsifn%2==0]print("偶数个数：",len(evens),"偶数和：",sum(evens))任务C-5fromcollectionsimportdefaultdictcount=defaultdict(int)whileTrue:line=input("输入单词（空行结束）：").strip()ifnotline:breakforwinline.split():count[w]+=1ifcount:max_word=max(count,key=count.get)print(max_word,count[max_word])任务C-6s1,s2=input("第一行："),input("第二行：")inter=sorted(set(s1)&set(s2))print("交集字符：",''.join(inter))任务D-7importrandomn=random.randint(1,100)foriinrange(7):guess=int(input("猜数字(1-100)："))ifguess==n:print("猜中！")breakprint("大了"ifguess>nelse"小了")else:print("次数用完，数字是",n)任务D-8foriinrange(1,10):forjinrange(1,i+1):print(f"{j}*{i}={i*j}",end="\t")print()任务E-9students={}whileTrue:name=input("姓名（回车结束）：").strip()ifnotname:breakscores=list(map(float,input("语文数学英语成绩：").split()))students[name]=scoresifstudents:best=max(students.items(),key=lambdakv:sum(kv[1])/3)print("平均分最高的学生：",best[0],round(sum(best[1])/3,1))教师可批量测试脚本正确性，学生需提交实验报告及代码文件。

实验三程序基本流程控制要求：熟练使用if分支结构、for循环和while循环开展应用问题的解决。参考答案（教师版）任务A-1n=int(input("整数："))print("偶数"ifn%2==0else"奇数")任务A-2y=int(input("年份："))if(y%4==0andy%100!=0)or(y%400==0):print("闰年")else:print("平年")任务B-3score=int(input("成绩："))if90<=score<=100:grade='A'elif80<=score<90:grade='B'elif70<=score<80:grade='C'elif60<=score<70:grade='D'elif0<=score<60:grade='E'else:grade='非法'print("等级：",grade)任务C-4nums=[iforiinrange(1,101)ifi%3==0ori%5==0]print("个数：",len(nums),"值：",nums)任务C-5table=[[f"{j}*{i}={i*j}"forjinrange(1,i+1)]foriinrange(1,10)]forrowintable:print("\t".join(row))任务D-6s,i=0,1whilei<=100:s+=ii+=1print("1~100和：",s)任务D-7importrandomnum=random.randint(1,100)guess_cnt=0whileguess_cnt<7:guess=int(input("猜1~100："))guess_cnt+=1ifguess==num:print("猜中！")breakprint("大了"ifguess>numelse"小了")else:print("次数用完，答案是",num)任务E-8students={}whileTrue:line=input("姓名语文数学英语（回车结束）：").strip()ifnotline:breakname,*scores=line.split()scores=list(map(float,scores))students[name]=sum(scores)/3ifstudents:best=max(students.items(),key=lambdax:x[1])print(f"最高分：{best[0]}{best[1]:.1f}")任务E-9foriinrange(1,10):forjinrange(1,i+1):print(f"{j}*{i}={i*j}",end="\t")print()教师检查要点：✓所有任务可一键运行，结果正确✓学生报告含break/continue/pass使用总结✓代码缩进、注释、命名符合规范

实验四典型序列结构应用要求：熟练使用列表、元组、字典和集合的应用。参考答案（教师版）任务A-1names=['Alice','Bob','Carl','David','Eva']names.append('Frank')names.insert(1,'Monitor')delnames[-2]print(names)任务A-2n=int(input("n="))squares=[x2forxinrange(1,n+1)ifx%2==0]print(squares)任务B-3importmathdefdistance3d(p1,p2):returnmath.sqrt(sum((a-b)2fora,binzip(p1,p2)))p1=tuple(map(float,input("点1xyz：").split()))p2=tuple(map(float,input("点2xyz：").split()))print(f"{distance3d(p1,p2):.2f}")任务C-4contact={'张三':123,'李四':456}#(1)新增contact[input("姓名：")]=int(input("电话："))#(2)查询name=input("查询姓名：")print(contact.get(name,"无此联系人"))#(3)删除ifinput("删除姓名：")incontact:delcontact[name]#(4)遍历fork,vincontact.items():print(k,v)任务C-5fromcollectionsimportCounterimportretext=input("英文文本：")words=re.findall(r'\b\w+\b',text.lower())top3=Counter(words).most_common(3)print(top3)任务D-6s1,s2=input("串1："),input("串2：")set1,set2=set(s1),set(s2)print("交集：",''.join(sorted(set1&set2)))print("差集：",''.join(sorted(set1-set2)))任务D-7importrandomnums=[random.randint(1,1000)for_inrange(100)]unique=set(nums)print("去重个数：",len(unique),"元素：",sorted(unique))任务E-8importsysgoods={'apple':5,'banana':3,'pear':4}cart={}whileTrue:cmd=input("操作(add/del/mod/checkout/q)：").strip().lower()ifcmd=='q':breakelifcmd=='add':item=input("商品：")ifitemingoods:cart[item]=cart.get(item,0)+1else:print("无此商品")elifcmd=='del':item=input("删除商品：")cart.pop(item,None)elifcmd=='mod':item,qty=input("商品新数量：").split()ifitemingoods:cart[item]=int(qty)elifcmd=='checkout':total=sum(goods[k]*vfork,vincart.items())print("应付：",total,"购物车：",cart)else:print("非法命令")教师检查要点：✓所有任务运行结果正确✓学生报告中对四类数据结构适用场景的总结到位✓代码符合PEP8规范（缩进、命名、注释）

实验五Python函数的应用要求：掌握函数的定义和使用、利用函数式开展编程应用。参考答案（教师版）任务A-1defcircle_area(r):return3.1415926*r*r任务A-2defmax_of_three(a,b,c):returnmax(a,b,c)任务A-3defis_prime(n):ifn<2:returnFalseforiinrange(2,int(n0.5)+1):ifn%i==0:returnFalsereturnTrue任务B-4defsum_all(*args):returnsum(args)任务B-5defregister(name,age,city="北京"):print(f"姓名：{name}，年龄：{age}，城市：{city}")任务C-6add=lambdax,y:x+yprint(add(3,5))任务C-7lst=[1,2,3,4,5]squares=list(map(lambdax:x2,lst))print(squares)任务C-8fromfunctoolsimportreduceodds=list(filter(lambdax:x%2,range(1,11)))print(odds)任务C-9fromfunctoolsimportreduceimportoperatorlst=[1,2,3,4,5]product=reduce(operator.mul,lst,1)print(product)任务D-10defprocess_data(data,func):return[func(x)forxindata]任务D-11fromcollectionsimportdefaultdictimportdatetimedeffilter_by_level(logs,level):return[lineforlineinlogsiff"{level}"inline]defcount_by_date(logs):counter=defaultdict(int)forlineinlogs:date_str=line.split()[0]counter[date_str]+=1returndict(counter)#示例运行if__name__=="__main__":logs=["2024-06-0810:12:34INFOUserlogin","2024-06-0810:13:21ERRORFailedlogin","2024-06-0909:00:00INFOUserlogout"]print("INFOlogs:",filter_by_level(logs,"INFO"))print("Countbydate:",count_by_date(logs))任务E-12（递归）deffib(n):returnnifn<2elsefib(n-1)+fib(n-2)任务E-13（闭包）defmake_multiplier(n):defmultiplier(x):returnx*nreturnmultipliertimes3=make_multiplier(3)print(times3(10))#30教师检查要点：✓所有函数可独立运行且结果正确✓函数名、参数、返回值符合任务要求✓学生实验报告对函数式编程的总结准确

实验六面向对象程序设计要求：掌握类和对象的定义和使用、类的继承使用。参考答案（教师版）任务A-1Student类classStudent:def__init__(self,sid,name,score):self.sid,,self.score=sid,name,scoredefdisplay(self):print(f"{self.sid}{}{self.score}")defgrade(self):ifself.score>=90:return'A'elifself.score>=80:return'B'elifself.score>=70:return'C'elifself.score>=60:return'D'return'E's1=Student(1001,"Alice",95)s2=Student(1002,"Bob",72)s3=Student(1003,"Carol",59)forsin[s1,s2,s3]:s.display()print("等级:",s.grade())任务B-2BankAccount类classBankAccount:interest_rate=0.05def__init__(self,owner,balance=0):self.owner,self.balance=owner,balancedefdeposit(self,money):ifmoney<=0:print("金额必须>0")else:self.balance+=moneydefwithdraw(self,money):ifmoney>self.balance:print("余额不足")else:self.balance-=moneydefshow_balance(self):print(f"{self.owner}余额：{self.balance:.2f}利息：{self.balance*BankAerest_rate:.2f}")acc=BankAccount("张三",1000)acc.deposit(500)acc.withdraw(200)acc.show_balance()任务C-3Shape→Rectangle/CircleimportmathclassShape:def__init__(self,name):=namedefarea(self):return0classRectangle(Shape):def__init__(self,w,h):super().__init__("Rectangle")self.w,self.h=w,hdefarea(self):returnself.w*self.hclassCircle(Shape):def__init__(self,r):super().__init__("Circle")self.r=rdefarea(self):returnmath.pi*self.r2shapes=[Rectangle(3,4),Circle(2)]forsinshapes:print(f"{}面积：{s.area():.2f}")任务D-4Person→Teacher/StudentclassPerson:def__init__(self,name,age):,self.age=name,agedefintroduce(self):returnf"{}年龄{self.age}"classTeacher(Person):def__init__(self,name,age,subject):super().__init__(name,age)self.subject=subjectdefintroduce(self):returnsuper().introduce()+f"科目{self.subject}"classStudent(Person):def__init__(self,name,age,grade):super().__init__(name,age)self.grade=gradedefintroduce(self):returnsuper().introduce()+f"年级{self.grade}"t=Teacher("王老师",35,"Python")s=Student("小李",18,"高三")print(roduce())print(roduce())任务E-5简易图书管理系统（选做）classBook:def__init__(self,isbn,title,author,stock):self.isbn,self.title,self.author,self.stock=isbn,title,author,stockdefborrow(self,n=1):ifself.stock>=n:self.stock-=nreturnTruereturnFalsedefreturn_book(self,n=1):self.stock+=ndef__str__(self):returnf"{self.isbn}《{self.title}》{self.author}库存{self.stock}"classEBook(Book):def__init__(self,isbn,title,author,stock,fmt,size_mb):super().__init__(isbn,title,author,stock)self.fmt,self.size_mb=fmt,size_mbdef__str__(self):returnsuper().__str__()+f"格式{self.fmt}大小{self.size_mb}MB"classPaperBook(Book):def__init__(self,isbn,title,author,stock,pages):super().__init__(isbn,title,author,stock)self.pages=pagesdef__str__(self):returnsuper().__str__()+f"页数{self.pages}"#演示books=[PaperBook("001","Python入门","作者A",5,320),EBook("002","Python进阶","作者B",3,"PDF",12.5)]forbinbooks:print(b)books[0].borrow(2)books[0].return_book(1)print(books[0])教师检查要点：✓构造方法正确、属性封装清晰✓继承与方法重写符合OOP原则✓学生实验报告总结封装、继承、多态带来的好处实验七Python文件操作要求：掌握文件操作和CSV文件读取。参考答案（教师版）任务A#1.写入withopen('data.txt','w',encoding='utf-8')asf:f.write('Python实验七\n文件操作基础\n')#2.逐行读取withopen('data.txt',encoding='utf-8')asf:forlineinf:print(line.rstrip())#一次性读取withopen('data.txt',encoding='utf-8')asf:print(f.read())#3.追加withopen('data.txt','a',encoding='utf-8')asf:f.write('Endoffile.\n')任务Bimportos,statfname=input("文件名：")ifos.path.exists(fname):print("文件大小：",os.path.getsize(fname),"字节")print("绝对路径：",os.path.abspath(fname))print("可读：",os.access(fname,os.R_OK))print("可写：",os.access(fname,os.W_OK))print("是目录："ifos.path.isdir(fname)else"不是目录")else:print("文件不存在")任务C-5写入importcsvdata=[['姓名','年龄','成绩'],['张三',18,90],['李四',19,85],['王五',20,92],['赵六',19,88],['钱七',18,95]]withopen('students.csv','w',newline='',encoding='utf-8')asf:writer=csv.writer(f)writ