Python语言程序设计课件 第1章 Python语言基础

第一章Python语言基础CATALOGUE目录01Python简介02开发环境安装03Python编程基础01Python简介1.1.1Python的历史与发展诞生背景Python由GuidovanRossum于1989年圣诞节期间开始开发，目的是设计一种简单易读、功能强大的编程语言，以弥补ABC语言的不足。版本迭代社区支持Python1.0于1994年发布，随后经历了2.0（2000年）和3.0（2008年）两次重大更新，其中Python3.x版本在语法和性能上进行了显著优化，但存在与2.x版本不兼容的问题。目前，Python3.x是官方推荐的版本，持续更新和改进中。Python拥有活跃的开源社区，持续推动语言功能的扩展和生态系统的完善，如PyPI（Python包索引）提供了数十万个第三方库。1231.1.2Python的特点与优势简洁易读跨平台性丰富的标准库和第三方库动态类型系统Python采用清晰的缩进语法和接近自然语言的表达方式，降低了学习门槛，适合初学者快速上手。Python是解释型语言，支持Windows、Linux、macOS等多平台运行，通过解释器实现“一次编写，到处执行”。标准库涵盖文件操作、网络通信、数据处理等场景；还有丰富的第三方库，例如，NumPy和SciPy用于科学计算，TensorFlow和PyTorch用于深度学习，Django和Flask用于Web开发等。变量无需声明类型，运行时自动推断，提高了代码的灵活性和开发速度，但也需注意类型相关的运行时错误。1.1.3Python的应用领域Web开发Python的框架（如Django和Flask）使得开发高效、安全的Web应用变得简单。许多知名网站（如Instagram、Pinterest）的后端就是基于Python构建的。数据科学与机器学习Python是数据科学领域的首选语言，其库（如Pandas、NumPy、Matplotlib等）为数据分析、可视化提供了强大的支持。TensorFlow、PyTorch等框架推动机器学习和深度学习发展。自动化脚本Python的简洁性和易用性使其成为编写自动化脚本的理想选择，可以用于文件处理、定时任务、网络爬虫等场景，显著提升工作效率。嵌入式与物联网MicroPython等衍生版本支持在资源受限的硬件（如树莓派）上运行，适用于智能设备开发。教育与科研Python因其易学性和丰富的资源，被广泛用于编程教学和科学研究，许多高校和科研机构采用Python作为教学和实验工具。02开发环境安装1.2.1Python解释器安装及IDLE应用官网下载与版本选择访问Python官方网站(/downloads/)下载最新稳定版本，建议选择3.10+版本以获得完整功能支持。下载时需注意操作系统位数(32/64位)。01安装过程关键配置安装时务必勾选"AddPythontoPATH"选项以便全局调用，建议选择自定义安装路径避免系统盘权限问题。高级选项中推荐安装pip包管理器和Python标准库，同时勾选"Installforallusers"确保多用户环境可用。02IDLE开发环境使用Python自带的IDLE提供基础代码编辑和交互式解释功能，支持语法高亮、自动缩进和简单调试。可通过File>NewFile创建多行脚本文件，使用F5运行程序，在Shell窗口查看输出结果和错误信息。03环境验证与应用安装完成后在CMD输入`python--version`验证安装，若出现“不是内部命令”需手动添加环境变量。安装成功后可编写第一个python程序。04Python解释器安装及IDLE应用访问Python官方网站(/downloads/)下载最新稳定版本，建议选择3.10+版本以获得完整功能支持。下载时需注意操作系统位数(32/64位)。01030Python解释器安装及IDLE应用下载完成后，浏览器若提示提示"此类型的文件可能会损害您的计算机。您仍然要保留python-3.12.3-am….exe吗？"，此时，单击"保留"按钮，保留该文件即可。若无提示，即可略过此步。02030Python解释器安装及IDLE应用点击下载好的文件，勾选最下方两个选项，点击自定义安装。03030Python解释器安装及IDLE应用默认全选，点击Next。04030Python解释器安装及IDLE应用配置安装路径，配置一个简洁、方便查找的路径。所有编程相关软件及环境配置都设置一个单独的文件夹，这样方便归类查找。路径名称一般不要有中文字符、空格等。05030Python解释器安装及IDLE应用点击关闭路径长度限制，点击close，完成安装。06030Python解释器安装及IDLE应用Python安装完成后，需要检测是否安装成功:1、按win+r键打开运行框，输入cmd，点击回车，打开命令行，在命令行中输入python，点击回车，如果出现Python的版本信息，则表示Python安装成功。2、打开IDLE。单击Windows系统的开始菜单，然后依次选择“所有应用”-“Python3.12.3”-“IDLE(Python-bit)”菜单项，即可打开IDLE窗口，进行代码编写。07本书后续为了书写便利，采用如右方式进行代码展示：>>>print(“我爱中国！”)我爱中国！IDLE效果截图：Python解释器安装及IDLE应用当代码量较大，且要保存相应代码时，可以在IDLE中以文件读入方式进行编程。将刚刚在IDLE中编写的这段程序保存，我们便可以得到一个后缀为“.py”的Python文件，当我们想再次运行该程序时，可以通过IDLE的文件读取功能实现，在打开IDLE后，点击“File”-“Open..”找到你保存的Python文件，并打开它，点击“Run”—“RunModule”，就可以运行你的程序了。也可以在IDLE中直接新建一个python文件，具体操作：点击“File”-“NewFile”，在打开的对话框中(图1-10)直接编辑代码，然后保存。08python文件编辑界面1.2.2PyCharm安装及基本使用JetBrains官网提供功能完整的社区版(免费)和专业版(付费)，初学者建议使用社区版，专业版支持Django/Flask等Web框架和科学计算工具。下载时需匹配操作系统版本，Windows推荐.exe安装包。01、专业版与社区版选择进入PyCharm官网地址“/pycharm/download/”1.2.2PyCharm安装及基本使用下载完成后，找到PyCharmCommunity的.exe程序，双击.exe程序进行安装。在安装过程中特别需要注意的是，在安装选项设置界面（InstallationOptions）中所有选项默认是未选中状态，建议全部勾选。02、安装安装成功后可以在桌面上找到PyCharmCommunityEdition的图标或在“开始”菜单中找到JetBrains，里面有PyCharmCommunityEdition。1.2.2PyCharm安装及基本使用点击NewProject，进入NewProject窗口，修改项目名称及项目存放位置，勾选Createawelcomescript可创建欢迎脚本。PyCharm会自动读取之前安装的Python路径，设置完成后点击Create。03、创建项目1.2.2PyCharm安装及基本使用等待自动安装配置环境，完成后如图所示，点击Run即可运行04、运行项目表示运行正常1.2.2PyCharm安装及基本使用一般情况下，我们的电脑上存在一个Python环境和PyCharm就够了，如果在日常学习生活中，遇到数据分析、多Python环境切换等场景，可通过下载安装Anaconda来便捷地获取包且对包能够进行管理，同时可以对环境统一管理。05、PyCharm界面简介03Python编程基础1.3.1人机交互输入输出函数简介Python通过内置的input()和print()函数实现基础人机交互。input()接收用户输入并返回字符串，print()支持格式化输出，可以实现复杂输出控制。输出函数print()函数主要用于把单个或多个对象输出到屏幕上。输出多个对象时，可以用逗号将要输出的对象隔开，输出时默认输出值之间由空格进行分隔。如果想要指定输出的分隔符号，则可以用sep参数进行指定。>>>print(1,2,3,4)#默认输出之间以空格分隔1234>>>print(1,2,3,4,sep=';')#用sep参数指定输出之间的分隔值时参数值是字符串1;2;3;41.3.1人机交互输出函数print()函数中，end参数省略时，执行一次输出函数后会自动输出一个换行。如果希望多个输出语句的结果在同一行中，可以设置end参数，使每条print()语句输出后用相应的参数值代替默认的回车符。print()函数中还有一个file参数用来设置输出设备，该参数省略时，输出到标准输出设备（即显示器）。修改此参数值可输出到其他设备或文件。关于文件的操作可以详见第七章。当需要更多的控制输出格式时，可以使用两种方法（2.2.5节）：（1）格式化字符串字面值。使用时，用“f”或“F”做前缀；（2）通过str.format()方法进行格式化输出。1.3.1人机交互输入函数input()函数的可以从标准输入设备（键盘）获得用户输入的一行数据，需要注意：不管输入为何种类型，该函数都会将其作为一个字符串处理。为了提高程序的用户友好性，input()函数可以包含一些提示性的文字，例如：运行时看到“请输入姓名：”的提示，此时假如从键盘输入“李明”，按回车，则输出结果为：>>>name=input("请输入姓名：")

>>>print(f'你好{name}！')请输入姓名

你好李明！1.3.2变量与命名规范变量名必须遵循字母/下划线开头、包含字母数字下划线的组合规则。行业惯例推荐snake_case命名法，常量使用全大写，私有成员添加双下划线前缀。命名规则体系Python变量采用动态类型绑定机制，同一变量名在不同时刻可指向不同类型对象。使用type()函数可实时获取变量类型，isinstance()可进行类型安全检查。动态类型系统Python保留35个关键字（如if/def/class等），这些标识符具有特殊语法含义。通过keyword模块的kwlist属性可查看完整关键字列表，避免命名冲突。关键字保护机制1.3.2变量与命名规范变量Python中把每个数据抽象为一个对象，所有的数字、序列、集合、映射、类、模块、函数、方法、布尔值等都被称为对象。每个对象有3个基本属性，如表1-3：对象属性名称具体说明类型(type)对象的数据类型type(object)函数可以返回对象object的数据类型身份标识(id)对象占用的内存地址id(object)函数可以返回对象object占用内存的首地址值(value)对象存储的值注意：对象创建后，其id绝对不会改变。使用“is”操作符可比较两个对象的id值是否相同；使用“==”操作符可比较两个对象的值是否相等。如果值相等的两个对象，他们的id不同，则说明这是两个不同的对象。1.3.2变量与命名规范变量变量可以理解为标识符或名字，提供了一种将名字与对象绑定的方法。可以使用“=”操作符给变量赋值，相当于给已经创建的对象贴一个用于访问的标签。Python不需要声明变量及其类型，直接赋值就可以创建各种类型的变量，变量类型取决于为其赋的值的类型。>>>a,b=5,3.8#a是整数类型，b是浮点数类型>>>print(type(a))>>>print(type(b))<class'int'><class'float'>1.3.2变量与命名规范变量命名规范合理设置变量名对于提高程序的可读性有重要作用，比较好的命名是使用单词及单词的组合作为变量名称，使其具有一定意义。Python变量的命名支持使用大小写字母、数字和下划线，且数字不能为首字符，一般我们使用字母开头。注意：变量名区分大小写字母，中间不能出现空格，且命名不能与保留字相同。命名：函数名和方法名：以下划线分割小写单词，如get_name。类名：首字母大写的单词级联，如BookCategory。常量名：全部大写，如PI。变量名：小写单词级联，如username。1.3.2变量与命名规范保留字保留字，也成为关键字，是Python内部预先保