Python编程基础（第3版）（微课版）

本书全面介绍Python编程基础及其相关知识的应用，讲解如何利用Python解决部分实际问题。全书共10个单元，单元1介绍学习Python的准备工作，包括认识Python、搭建Python环境、安装PyCharm等。单元2～单元8主要介绍Python基础知识、Python数据结构、程序流程控制语句、函数、面向对象编程、文件基础和Python常用的模块/库。单元9介绍综合案例：学生测试程序设计。单元10介绍综合案例：汽车销售数据分析。除单元9、单元10外，本书其余各单元都包含单元实训和单元测试，通过练习和操作实践，读者可巩固所学的知识。 本书可用于“1+X”证书制度试点工作中的大数据应用开发（Python）职业技能等级（初级）证书相关内容的教学和培训，也可作为高校大数据技术类专业课程的教材和大数据技术爱好者的自学用书。

张治斌（北京信息职业技术学院），长期从事一线教学和教学管理工作，国家职业教育大数据技术专业教学标准研制组长、计算机应用技术专业、工业软件开发专业国家教学标准研制成员，工业和信息化部人才培养评价专家、人事部《人工智能工程技术人员标准》审定专家；北京市特色高水平软件与信息服务骨干专业群、新大陆数据智能工程师学院、数字商务专业群建设项目负责人，北京市优秀青年骨干教师、北京市技能大赛优秀工作者；主持参与省级以上教学改革、教育信息化融合创新等项目10余项；主参编教材8部，“十四五”职业教育国家规划教材2部。

单元1 准备工作 1 1.1 认识Python 2 1.1.1 初识Python 2 1.1.2 Python的发展史 2 1.1.3 Python的特性 2 1.2 搭建Python环境 3 1.2.1 在Windows系统平台安装Python 3 1.2.2 配置PATH环境变量 6 【任务1-1】开启Python之旅 9 1.3 安装PyCharm 11 1.3.1 常用的Python IDE 11 1.3.2 认识PyCharm 12 1.3.3 安装和使用PyCharm 12 【任务1-2】创建应声虫程序 21 单元小结 24 单元实训 输入和输出 24 单元测试 24 单元2 Python基础知识 26 2.1 Python的基础语法 27 2.1.1 认识计算机语言 27 2.1.2 声明Python编码 27 2.1.3 加入代码注释 28 2.1.4 使用多行语句 29 2.1.5 缩进代码 30 2.1.6 标识符与关键字 30 2.1.7 调试Python代码 31 2.2 创建变量并提取里面的数值 32 2.2.1 Python变量 32 2.2.2 数值型变量的相互转换 35 2.2.3 字符型数据的创建与基本操作 37 【任务2-1】提取账单中的单价信息 42 2.3 Python的运算符 43 2.3.1 常用操作运算符 44 2.3.2 运算符优先级 51 【任务2-2】计算圆形的各参数 53 【任务2-3】使用字符串索引计算n天后是星期几 54 单元小结 55 单元实训 计算旅游预算并提取地点信息 56 单元测试 56 单元3 Python数据结构 59 3.1 认识Python数据结构的组成 60 3.1.1 认识数据结构类型 60 3.1.2 区分可变数据类型与不可变数据类型 61 3.2 创建列表并进行增、删、改、查等操作 61 3.2.1 创建列表 62 3.2.2 列表的基本操作 63 3.2.3 列表常用方法和函数 66 【任务3-1】实现某超市营业额数据的存储、查询与修改 71 3.3 创建元组并进行取值操作 72 3.3.1 创建元组 72 3.3.2 元组常用方法和函数 74 【任务3-2】实现学生成绩管理 76 3.4 创建字典并进行增、删、改、查等操作 76 3.4.1 解析字典的键与值 77 3.4.2 创建字典 77 3.4.3 提取字典元素 78 3.4.4 字典常用方法和函数 79 【任务3-3】创建简单的货物库存查询程序 83 3.5 创建集合并进行集合运算 85 3.5.1 创建集合 85 3.5.2 集合运算 86 3.5.3 集合常用方法和函数 89 【任务3-4】实现学生选课信息查询 90 单元小结 92 单元实训 构建并管理旅游日志数据结构 92 单元测试 92 单元4 程序流程控制语句 95 4.1 Python的选择结构 96 4.1.1 if语句的基本结构 96 4.1.2 实现多路分支 97 【任务4-1】实现考试成绩等级划分 98 【任务4-2】设计和实现模拟QQ登录程序 99 4.2 Python的循环结构 100 4.2.1 编写for循环语句 100 4.2.2 编写while循环语句 102 4.2.3 运用break、continue与pass语句 103 4.2.4 嵌套循环 104 【任务4-3】实现一组数的连加与连乘 105 【任务4-4】输出斐波那契数列并求和 106 4.3 Python的选择结构和循环结构进阶用法 108 4.3.1 变量迭代 108 4.3.2 组合选择结构与循环结构 109 4.3.3 列表解析 110 【任务4-5】使用冒泡排序法排序 111 【任务4-6】输出数字金字塔 111 4.4 异常处理 114 4.4.1 异常的概念和类型 114 4.4.2 捕获异常 116 4.4.3 抛出异常 119 【任务4-7】寻找和为目标值的数字对 120 单元小结 121 单元实训 实现旅游日志输入验证与活动展示 122 单元测试 122 单元5 函数 125 5.1 自定义函数 126 5.1.1 认识自定义函数 126 5.1.2 设置函数参数 127 5.1.3 函数返回值 129 5.1.4 调用自定义函数 129 5.1.5 嵌套函数 131 5.1.6 区分局部变量和全局变量 132 【任务5-1】构建计算用餐总价格的函数 134 【任务5-2】构建求方差函数 135 5.2 匿名函数 137 5.2.1 创建并使用匿名函数 137 5.2.2 其他常用高阶内置函数 138 【任务5-3】多种方式实现数据累加 140 5.3 存储并导入函数模块 141 5.3.1 存储并导入整个模块 141 5.3.2 导入函数 142 5.3.3 指定别名 143 【任务5-4】实现求方差函数存储与导入 143 单元小结 145 单元实训 实现预算计算、活动展示和输入验证的功能模块化 145 单元测试 146 单元6 面向对象编程 149 6.1 认识面向对象编程 150 6.1.1 面向对象编程及相关内容 150 6.1.2 体会面向对象实例 152 6.1.3 面向对象的优点 152 6.1.4 何时使用面向对象编程 153 6.2 类 153 6.2.1 定义和使用类 153 6.2.2 绑定self参数 154 6.2.3 类的专有方法 155 【任务6-1】创建Car类 156 6.3 对象 157 6.3.1 创建对象 158 6.3.2 删除对象 158 6.3.3 对象的属性和方法 159 【任务6-2】创建Car对象 162 6.4 迭代对象 164 6.4.1 生成迭代器 164 6.4.2 返回迭代器 166 【任务6-3】迭代Car类 169 6.5 类的继承、重写、封装、多态 171 6.5.1 继承父类属性和方法 171 6.5.2 其他方法 175 【任务6-4】创建Land_Rover子类 176 单元小结 177 单元实训 构建面向对象的旅游日志应用 177 单元测试 178 单元7 文件基础 181 7.1 认识文件 182 7.1.1 文件的概念和类型 182 7.1.2 文件命名 183 7.2 读写TXT文件 183 7.2.1 读取整个文件 183 7.2.2 使用with语句读取文件 185 7.2.3 设置工作路径 186 7.2.4 创建含有文件数据的列表 188 7.2.5 将数据写入TXT文件 191 【任务7-1】读取content.txt文件中的数据 193 7.3 读写CSV文件 194 7.3.1 读取CSV文件 194 7.3.2 将数据写入CSV文件 196 【任务7-2】存储身高体重数据集 196 单元小结 198 单元实训 实现旅游日志的数据保存与加载 199 单元测试 199 单元8 Python常用的模块/库 203 8.1 os模块 204 8.1.1 认识os模块 204 8.1.2 使用os模块 205 【任务8-1】实现文件的增、删、查、改操作 207 8.2 math模块 208 8.2.1 认识math模块 208 8.2.2 运用三角函数 210 8.2.3 运用幂函数与对数函数 211 【任务8-2】实现三角函数、幂函数与对数函数的数学计算 212 8.3 random模块 213 8.3.1 认识random模块 213 8.3.2 生成随机浮点数 214 8.3.3 生成随机整数 214 8.3.4 从序列中生成随机元素 215 【任务8-3】实现抽奖游戏 216 8.4 re模块 217 8.4.1 认识re模块 217 8.4.2 re模块常用函数 218 8.4.3 正则表达式语法 220 【任务8-4】匹配字符串信息 223 8.5 其他常用模块/库 225 8.5.1 turtle模块 226 8.5.2 datetime模块 226 8.5.3 jieba库 228 8.5.4 PyInstaller库 229 8.5.5 NumPy库 229 单元小结 231 单元实训 处理旅游日志的日期验证与数据操作 231 单元测试 231 单元9 综合案例：学生测试程序设计 234 9.1 了解学生测试程序设计的背景与方法 235 9.1.1 分析学生测试的背景 235 9.1.2 学生测试程序设计的思路和步骤 236 9.2 实现试卷的划分 237 9.2.1 获取学习币值 237 9.2.2 抽取试卷 239 9.3 构建测试程序 240 9.3.1 读取试卷 240 9.3.2 获取标准答案 243 9.3.3 计算成绩 244 单元小结 247 单元10 综合案例：汽车销售数据 分析 248 10.1 汽车销售数据分析的背景与方法 249 10.1.1 分析汽车销售的背景 249 10.1.2 汽车销售数据分析的思路和步骤 250 10.2 探索与处理汽车销售数据 250 10.2.1 探索性数据分析 251 10.2.2 数据清洗 252 10.2.3 时间维度拆解 252 10.3 分析市场消费趋势及数据可视化 252 10.3.1 上半年汽车销量和同比增长率分析 252 10.3.2 上半年各车级别的销量分布分析 253 10.3.3 上半年各车系的销量趋势分析 254 10.4 结论与策略建议 255 单元小结 256