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1、Python基础案例教程第1章 Python编程基础PythonPython基础案例教程基础案例教程（微课版）（微课版）第第1 1章章 PythonPython编程基础编程基础第第1 1章章 PythonPython编程基础编程基础Python是一门非常优秀的计算机编程语言，因使用界面简洁，编写程序过程简便，学习起来容易上手，当前已成为主流的编程语言。本章主要对Python编程基础进行介绍，结合具体案例从零到有感受Python编程简单易学、功能强大的特点。通过阅读已有案例程序的注释，读懂程序代码，并尝试修改代码，实现案例新功能。引用生活的案例，分析案例流程，了解算法基础知识，为Python编程
2、的后续章节学习打好基础。教 学 内 容1.1 快速入门1.2 数据运算1.3 编程算法目录目录 CONTENTS1.1.1 开始编写程序1.1.2 遵守基本规范1.2.1 标识符和保留字1.2.2 常量和变量1.2.3 运算符和表达式1.3.1 了解算法1.3.2 算法描述1.1 1.1 快速入门快速入门本课知识点 编写Python程序，需用Python自带的编辑器IDLE。脚本式多行编程是Python的主要编程方法，它可以用文件的方式把程序代码保存下来，方便以后随时修改与调用，特别适合程序编写。Python语法简单易上手，最适合青少年高效掌握编程思维 Python语言具有简洁、易读、易操作特
3、征，可以快速呈现效果，利于激发青少年学习动力和信心；Python被称为胶水语言，具有扩展性，能够把其他语言制作的模块轻松地进行链接。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 Python其结构简单，有定义明确的语言，非常适合编程者启蒙学习。本节精选一个代码简洁、运行效果显示的案例，从零开始，一步一步示范讲解，让你了解Python完整的编程过程，从而开启你的编程之旅。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 在生活中经常使用排序，通过编写一小段Python程序，让该段程序能把乱序的数字，有序排列。如图所示，可根据需要，将一组乱序的数字“2,5,0,8,3,7,
4、4,6,9,1”，有序排列输出。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 使用Python编写排序程序要学习很多知识，本案例讲解的重点是让学习者感受Python语言简洁代码、容易上手、编程快捷的特点。从进入Python语言的编辑环境开始，分别介绍新建、输入、保存、运行等关键环节的操作过程。结合案例让学习者体验将一组乱序数字，通过编程后输出一组有序数字的过程，体验Python语言的神奇魅力。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点（1）编辑器IDLE的编程方式 编写程序代码虽然可以使用记事本、Word等字处理软件，但是不能进行程序的编译和运行。而Python编
5、辑器IDLE不仅具有记事本、Word等字处理软件的文字编辑功能，还具有程序的编译和运行功能。如图所示，编辑器IDLE编程分交互式逐行编程与脚本式多行编程两种方式。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点（2）认识案例程序的代码 在Python编辑器中编程，主要是输入程序代码。本排列案例中有4条代码，每条代码的功能解释如下所示。在Python中“#”后面的文字，就是对左侧代码的解释。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点算法分析第一步：定义一组乱序的数据；第二步：输出显示第一步所定义的数据；第三步：结这组数据执行排序操作；第四步：输出显示排序后的有序数据。1
6、.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 Python有很多版本，这是一种在不断发展与完善的语言。以Python 3.8.2版为例，其打开方式为：选择“开始”“所有程序”“Python3.8”“IDEL（Python3.8 32-bit）”命令，打开如图所示的交互式逐行编程界面。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 选择“File”“Now File”命令，新建文件，即进入如图1.4所示的脚本式多行编程界面。该界面与“记事本”软件窗口界面相类似，有“标题栏”“菜单栏”“程序编辑区”“状态栏”等几个部分组成。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本
7、课知识点 输入代码 Python中的输入代码的方式同“记事本”软件输入相似。如图所示操作，输入以下代码。输入的代码时要在英文半角状态下，需注意代码中英文字母的大小写。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 保存文件 按图所示操作，选择保存路径后，以“案例1 排序好简便.py”为程序名保存文件。Python脚本式多行编程所编写的文件扩展名为“*.py”，文件名的命名同记事本、Word等软件命名一样，可以由中文、英文、数字等组成。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 运行程序 程序编写完成后，需运行程序的。按图所示操作，查看“案例1 排序好简便.py”程序
8、的执行结果。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 调试程序 在Python 编程时，有时不小心输入错误代码，运行程序时Python就会自动提示出错的位置与原因。如图所示，如prin(s)少写一个“t”，系统就会出现提示，指出程序出错的位置。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点在计算机中安装Python学习Python语言编程，需下载并安装Python。安装过程与一般软件安排方式相似，可需根据安装界面提示进行操作即可。需注意的是，初学者如果不会对编程环境进行专业设置，可按图所示操作，将“Add Python 3.8 to PATH”复选框勾选上，Pyt
9、hon就会自动设置安装。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点 设置Python编程环境 Python可对编辑器IDLE的编程环境进行设置。选择“Options”“Configure IDLE”命令，按图所示操作，可以设置编程环境中的字体、字号、颜色等参数。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点计算机的所有操作都是按照人们预先编好的程序进行。若需计算机编程解决问题时，就必须把具体问题转化为计算机可以执行的程序。在问题提出之后，从分析问题、设计算法、编写程序，一直到运行调试程序，整个过程称为程序设计，简称编程。例如：让本排序案例再添加一个从大小到排序的功能
10、，程序编写流程如图所示。1.1.1 1.1.1 开始编写程序开始编写程序本课知识点编写程序总会出现这样那样的问题，需要进行修改与调试。修改调试程序无论是交互式逐行编程还是脚本式多行编程，在输入命令后，如果出现红色英文提示，说明给Python下达了错误的命令，Python就反馈提示信息。如图所示，此时需根据提示进行修改，直到修改正确，这个过程称之为修改调试程序。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 Python代码讲究优雅、简洁。在编写Python代码时，遵循良好的编码规范，可以有效地提高代码的可读性，降低出错机率和维护难度。同时，符合编程规范的程序也有助于别人阅读与再次修
11、改开发。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 （1）行编写程序如同写文章一样，一段程序是由多条不同功能的代码组成的。在Python程序中，为了使编写的程序便于阅读需要标注行号。在调试程序时根据行号，能快速定位错误语句位置。按图所示操作，设置显示编辑器IDLE中每句代码的行号。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 一般一条语句为一行，但有时也可以将多条语句写成一行。将多条语句写成一行时，每条语句后面使用“;”隔开。以下程序与“案例1 排序好简便”执行的效果是一样的。但在编程时，这种表示不利于后期的阅读与修改，所以一般不推荐这样写。1.1.2 1.1.2
12、 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点在编程中还有一些语句，为了某种功能的实现，须分多行写。如下程序就是为了输出特定的显示效果，一条显示输出语句写成了3行。所以在具体编程时，也要根据实际需要，不可机械地理解一条语句必须写成一行。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点（2）缩进写文章时，一般每段之前要空两格，我们将这种形式称为缩进。在Python编程中，一些条件语句、循环语句的结构体内，所写的代码必须缩进。缩进可以使用空格键，也可以使用Tab键。图所示，使用代码缩进的注意事项。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 缩进是Python的一个特性，同一层级的代
13、码要求相同缩进，下一层级的代码相对于上一层级的代码再进行缩进。如果应该缩进的地方，没有缩进，执行程序时会自动报错。如下所示（条件语句代码虽还没有学习，此处只需要简单理解即可）。正因为缩进这个特性，使得写出来的代码条理清晰，可读性强。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点想一想，如果将程序可判断的数值范围改为100，如何修改程序呢？其实只要认真读懂程序与程序的注释，只需将代码中10改为100，即可。此外为了便于读懂程序，还可以将变量y改为num，将变量x改为random_num，参考代码如下所示。1.1.2 1.1.2
14、 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 注释 注释是对程序代码起到说明与解释的作用，做好代码的注释，是规范编程的一个好习惯。注释在程序运行时不会被执行。（已修改）在Python中的注释，分为单行注释和多行注释。单行注释 在Python中，使用“#”作为单行注释的符号。从符号“#”开始直到换行为止，其后面所有的内容都作为注释的内容。多行注释 在Python中，并没有单独的多行注释标记，而是将包含在一对三引号（）或者（”）之间。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 编写规范 在编写Python代码时，遵循良好的编码规范，可以有效地提高代码的可读性，降低出错几率和维护难度。如图所
15、示，编写规范要注意的事项。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 编写规范的具体应用过程也是一个熟能生巧的过程，以下仅举例2个对比实例，在后续的章节中还可以进一步学习。1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点 掌握编程学习方法1.1.2 1.1.2 遵守基本规范遵守基本规范本课知识点养成良好编程习惯1.2 1.2 数据运算数据运算本课知识点 任何一种程序设计语言，都离不开数据运算，数据运算是编程代码的基础组成部分。使用Python编写程序，需要处理各种数据，对数据进行运算，并将处理的结果输出。Python数据运算涉及到标识符和保留字、常量与变量、运算符与表
16、达式等。标识符类似于人的名字，它主要用来标识后面所学习到的变量、函数、类、模块和对象的名称。保留字是Python语言中已经被赋予特定意义的单词，这些单词不可以作为变量、函数、类、模块和对象的名称。1.2.1 1.2.1 标识符和保留字标识符和保留字本课知识点 （2）保留字 保留字是Python语言中一些已经被赋予特定意义的单词。在Python中所有保留字是区分字母大小写的。例如“for”是保留字，但“FOR”可以做标识符。Python语言中的保留字如表所示。（1）标识符 Python语言标识符命名规则如下：标识符的组成 由字母、下划线“_”和数字组成。第一个字符不能是数字。字母一般为AZ和az
17、。即1area和area%是非法的标识符。区分字母的大小写 如area与Area是两个不同的标识符。不能使用保留字 在Python中保留字有特殊的用处，不可以做标识符。1.2.1 1.2.1 标识符和保留字标识符和保留字本课知识点 已知三角形面积等于三角形的底乘以三角形的高再除以2。编写程序，让计算机接收输入的任意一个三角形底与三角形高的长度数值，最后输出该三角形的面积。1.2.1 1.2.1 标识符和保留字标识符和保留字本课知识点查看保留字Python中的保留字可以在IDLE中输入两行代码进行查看，具体操作如图所示。1.2.1 1.2.1 标识符和保留字标识符和保留字本课知识点 标识符与保留
18、字的应用 在Python中标识符与保留字的应用需注意以下技巧。保留字区分大小写 在Python中保留字大小写是固定的，如“False”是保留字，而“false”不是保留字，是标识符。标识符可以作为变量名，而保留字不可以。标识符命名规范 下面分别列出正确的标识符命名与非法的标识符命名。1.2.2 1.2.2 常量和变量常量和变量本课知识点 已知大圆的半径比小圆的半径大20，请输入小圆的半径数值，计算圆环面积。要求编写程序，输入小圆的半径，并根据已知条件，计算并输出圆环的面积（=3.14）。1.2.2 1.2.2 常量和变量常量和变量本课知识点 在程序运行过程中，值不发生变化的数据为常量，所有的常
19、数都是常量，例如、常数e的值等。计算圆环的面积，通常只需知道大圆的面积与小圆的面积，两者相减即可求出圆环的面积。本案例通过编写程序，输入小圆的半径r，再根据已知条件，大圆的半径为r+20，再根据圆面积公式，即可求出圆环的面积。案例中，小圆半径r，大圆的半径r+20，大圆与小圆的面积s1、s2，圆环面积s均为变量。而值是不变的，是3.14，即是常量。1.2.2 1.2.2 常量和变量常量和变量本课知识点 （1）常量 在程序运行过程中，常量里存放的数据不发生改变，也就是常量一旦初始化后，就不能修改的固定值。常量属于标识符，因此在命名时需符合标识符的命名标准，一般要求全部大写字母或者第一个字母大写，
20、这样阅读程序时，一看便知其是一个常量。如：PI=3.14或Pi=3.142。（2）变量 Python语言没有专门定义变量的语句，而是通过给变量赋值的方式完成变量的定义。如s2=Pi*r*r；r=r+20；s1=Pi*r*r；s=s1-s2，都会因输入的小圆半径r的值变化而发生变化。变量属于标识符，因此在给变量命名时要符合标识符的命名规则，并且最好所有字母全部小写，与常量有所区别。1.2.2 1.2.2 常量和变量常量和变量本课知识点 赋值符号“”应用 Python常量与变量的赋值都是通过“=”实现，如：num=123、name=Python、xb=True、PI=3.14159。在Python
21、中，每个常量与变量在使用之前都必须赋值，常量与变量只有在赋值之后才会被创建。使用“=”可以给常量与变量赋值，=左边是常量名或变量名，=右边是常量或变量的值，如图所示。1.2.2 1.2.2 常量和变量常量和变量本课知识点在Python中，标识符包含常量与变量。常量与变量有很多相似的地方，具体情况如图所示。1.2.3 1.2.3 运算符和表达式运算符和表达式本课知识点计算机编程时需对数据进行各种运算，数据运算就需要用到加减乘除等多种运算符。在Python中，将数据和运算符连接到一起的式子称为表达式。（1）算术运算符算术运算符也即数学运算符，用来对数字进行数学运算，比如加减乘除。表1.2列出了 P
22、ython支持的算术运算符。1.2.3 1.2.3 运算符和表达式运算符和表达式本课知识点 （2）常用表达式的运算优先级Python中运算符主要有算术运算符、逻辑运算符、关系运算符、赋值运算符、位运算符五种。表1.3列出了这些运算符的优先级顺序，顺序号越小优先级越高。1.2.3 1.2.3 运算符和表达式运算符和表达式本课知识点海伦公式是利用三角形的三条边长来求取三角形面积，如图1.28所示。你能编写程序，从键盘输入三条边的边长，计算出ABC的面积吗？1.2.3 1.2.3 运算符和表达式运算符和表达式本课知识点 1比较运算符比较运算符用来进行比较运算，比如大于、小于、等于。所有比较运算符返回
23、1表示真，返回0表示假，分别用True和False表示。设x=5，y=8，表1.4列出了 Python 比较运算符应用的结果。1.2.3 1.2.3 运算符和表达式运算符和表达式本课知识点 2逻辑运算符逻辑运算符可以用来进行逻辑运算，比如“与”“或”“非”。设x=1，y=0，表1.5列出了 Python逻辑运算符应用的结果。1.3 1.3 编程算法编程算法本课知识点计算机能完成各种任务，需要靠人给它指令。通常完成一个任务要许多条指令，这些指令按一定规则放在一起就构成一个程序。算法对于程序设计至关重要，编程首先要确定算法。当了解什么是算法后，还要考虑如何准确地、具体地描述算法。1.3.1 1.3
24、.1 了解算法了解算法本课知识点在生活和学习中，经常会用到算法知识，只是很少意识到。如日常生活，新生报到的流程、去银行自动取款机存取款，去商场选购货物到付款等，在去完成这些事情时，发生的一系列活动实际上就包含着算法。因此，从广义上讲，算法是为解决一类特定问题而采取的确定的、有限的步骤。打扫地面卫生是一项基本生活技能，如何快速高效的扫干净地面也是一门学问。如图所示，所示是人工扫地的流程，请通过人工扫地流程，了解什么是算法，以及算法应具有哪些特征，同时掌握算法的描述方法。1.3.1 1.3.1 了解算法了解算法本课知识点（1）算法是指解决问题或完成任务的一系列步骤。解决的问题不仅仅指传统意义上的计
25、算任务，也可以是完成各种事务的处理。如洗一件衣服、烧制一道菜等，完成这些事情的任务流程都可以看作算法。但这些算法的执行者往往是人，而不是计算机。设计算法是解决问题的核心，解决问题的过程，也是实现算法的过程。（2）扫地机器扫地机器的机身为无线机器，以圆盘型为主。使用充电电池运作，操作方式以遥控器、或是机器上的操作面板。一般能设定时间预约打扫，自行充电。前方有设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依每间房间可进行不同的设定，而走不同的路线，并规划清扫地区。1.3.1 1.3.1 了解算法了解算法本课知识点1算法的重要性智能时代，算法已经广泛应用各个领域，专家通过分析行业的
26、运行规律，界定问题，有针对性建立模型、设计算法，并应用信息技术实现算法，从而创造出新的产品，催生出新的产业。如高层楼房电梯按照一定的算法响应用户请求，合理停靠到相应的楼层；铁路12306网络订票系统按照一定的算法设置订票模式，高效服务用户。还有目前的智慧交通、智慧医疗等都离不开算法的应用。学习一些算法知识，了解算法的基本设计方法，可以深入理解身边数字化工具的特征，能够利用算法思想解决实际问题，提高学习和生活效率，更好地融入信息社会。1.3.1 1.3.1 了解算法了解算法本课知识点算法三要素如图所示，用计算机编程解决问题，本质上是以“数据运算”的方式来实现的。各种“运算”顺序的调控需要借助“控
27、制转移”来实现。1.3.2 1.3.2 算法描述算法描述本课知识点在了解什么是算法后，还需要准确、具体地将它描述出来，才能便于编写成程序供计算机执行。算法描述就是将解决问题的步骤，用一种可理解的形式表示出来。常用的描述算法的方法有自然语言、流程图和伪代码等。（1）算法的表述了解自然语言、流程图、伪代码描述算法的特点及方法。对于同一个问题，可以用多种表达方法描述，不同的方法也会有优劣之分。但如果要让计算机解决问题，不管用哪种方法，必须明确地告诉计算机要处理的具体对象和每一步准确的处理过程，否则计算机就无法处理。因此，算法描述要求尽可能精确、详尽。（2）自然语言与伪代码表示算法自然语言是指人们日常使用的语言，可以是汉语、英语或其他语言。用自然语言表示的优点是通俗易懂，缺点是文字冗长，容易出现“歧义性”。1.3.1 1.3.1 了解算法了解算法本课知识点1流程图使用流程图描述算法形象、直观，更容易理解。在画流程图时，需要用特定的图形符号加上说明，来表示程序的执行步骤。流程图的基本图形及其功能如表所示。THANKS FOR WATCHING