Python程序設(shè)計案例教程課件第1章

第1章Python語言概述項雪琰學(xué)習(xí)目標(biāo)了解Python的誕生、發(fā)展歷程。了解Python的特點及用途。掌握Python程序的執(zhí)行原理。掌握Python及PyCharm的安裝。學(xué)會如何使用PyCharm及IDLE新建并運行Python文件。12345學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1Python的概述

1.1.1Python語言的誕生

Python語言的誕生…風(fēng)云溫度濕度光照所處節(jié)氣“借”來東風(fēng)古有諸葛孔明夜觀天象，借來東風(fēng)。

Python語言的誕生

Python語言的誕生1989年，Guido為了打發(fā)圣誕節(jié)的無趣，決心開發(fā)一個新的腳本解釋程序，做為ABC語言的一種繼承。之所以選中Python作為該編程語言的名字，是因為他是一個叫MontyPython的喜劇團(tuán)體的愛好者。

Python語言的誕生人生苦短，Python是岸。

1.1.2Python的歷史發(fā)展

Python的歷史發(fā)展

1989年，Python誕生。1991年，Python的第一個版本發(fā)布。此時Python已經(jīng)具有了類，函數(shù)，異常處理，包含表和詞典在內(nèi)的核心數(shù)據(jù)類型，以及模塊為基礎(chǔ)的拓展系統(tǒng)。1991-1994年，Python增加了lambda、map、filterandreduce。1999年，Python的Web框架之祖——Zope1發(fā)布。2000年，加入了內(nèi)存回收機(jī)制，構(gòu)成了現(xiàn)在Python語言框架的基礎(chǔ)。2004年，Web框架Django誕生。

Python的歷史發(fā)展

2006年，Python2.5發(fā)布。 2008年，Python2.6發(fā)布。2010年，Python2.7發(fā)布。 2008年，Python3.0發(fā)布。2009年，Python3.1發(fā)布。 2011年，Python3.2發(fā)布。2012年，Python3.3發(fā)布。 2014年，Python3.4發(fā)布。2015年，Python3.5發(fā)布。 2016年，Python3.6發(fā)布。2018年，Python3.7發(fā)布。 2019年，Python3.8發(fā)布。

Python的歷史發(fā)展

Python語言的排名TOP20必備技能

1.1.3Python的版本

Python的版本

目前為止，仍然保留的版本主要基于Python2.x和Python3.x。Python3的出現(xiàn)是為了解決Python2的一些歷史問題，如：字符串的問題、對Unicode的支持等。為了不帶入過多的累贅，Python3.0在設(shè)計的時候沒有考慮向下兼容，因此基于早期Python版本設(shè)計的程序都無法在Python3.0上正常執(zhí)行。

1.1.4Python的用途

Python的用途

1.Web應(yīng)用開發(fā)基于Python的Web開發(fā)框架很多，比如耳熟能詳?shù)腄jango，還有Tornado，F(xiàn)lask。其中Python+Django架構(gòu)，應(yīng)用范圍非常廣泛，眾多大型網(wǎng)站都是用Python開發(fā)的，比如Google、Youtube、Dropbox、豆瓣、果殼網(wǎng)等。

Python的用途

Python的用途

2.科學(xué)計算Python被廣泛的運用于科學(xué)和數(shù)字計算中，例如生物信息學(xué)、物理、建筑、地理信息系統(tǒng)、圖像可視化分析、生命科學(xué)等領(lǐng)域。

Python的用途

3.人工智能Python在人工智能領(lǐng)域內(nèi)的機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等方面，都是主流的編程語言。

Python的用途

4.大數(shù)據(jù)、云計算Python是大數(shù)據(jù)、云計算領(lǐng)域最火的語言，典型的應(yīng)用為OpenStack云計算平臺。大數(shù)據(jù)分析中涉及到的分布式計算、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)庫操作等，Python中都有成熟的模塊可以完成其功能。對于Hadoop-MapReduce和Spark，都可以直接使用Python完成計算。

Python的用途

Python的用途

5.網(wǎng)絡(luò)爬蟲網(wǎng)絡(luò)爬蟲（WebCrawler）也稱網(wǎng)絡(luò)蜘蛛，是一種按照一定的規(guī)則，自動地抓取萬維網(wǎng)信息的程序或者腳本。Python是目前主流的能夠編寫網(wǎng)絡(luò)爬蟲的編程語言。

Python的用途

6.游戲開發(fā)在網(wǎng)絡(luò)游戲開發(fā)中，Python也有很多應(yīng)用，Python可以用更少的代碼描述游戲業(yè)務(wù)邏輯，Python非常適合編寫1萬行以上的項目，而且能夠很好的把網(wǎng)游項目的規(guī)?？刂圃?0萬行代碼以內(nèi)。

Python的用途

7.桌面軟件桌面軟件開發(fā)也就是GUI，Python用于桌面開發(fā)的界面庫有很多，如：Kivy、PyQt、gui2py、libavg、wxPython、TkInter在圖形界面開發(fā)上很強(qiáng)大。

Python的用途

8.自動化運維在系統(tǒng)運維中，有大量工作需要重復(fù)性的運行，同時還需要做管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)布系統(tǒng)等工作，如果將這些工作自動化起來，能夠提高工作效率，Python是一門綜合性的語言，能滿足絕大部分自動化運維需求。

1.1.5Python語言的特點

Python語言的特點

簡單易學(xué)面向?qū)ο蟾呒壵Z言可移植性解釋性開源性可擴(kuò)展豐富的庫規(guī)范的代碼

Python語言的特點

1.簡單易學(xué)Python的定位是優(yōu)雅、明確、簡單，其優(yōu)勢之一就是代碼量少，邏輯一目了然。Python簡單易懂、易于讀寫，開發(fā)者可以把更多的注意力放在問題本身上，不用花費太多時間精力在程序語言、語法上。

Python語言的特點

2.免費、開源Python是免費開源的，它可以共享、復(fù)制和交換。這也幫助Python形成了強(qiáng)壯的社區(qū)，使它更加完善，技術(shù)發(fā)展更快。

Python語言的特點

3.可移植性Python程序無需修改就可以在任何支持Python的平臺上運行。由于Python是開源的，Python已經(jīng)被移植在許多平臺上。

Python語言的特點

4.解釋型語言Python是一門解釋型語言，在運行時，不需要全部編譯成二進(jìn)制代碼，可以直接從源代碼解釋一句，運行一句。在計算機(jī)內(nèi)部，由Python解釋器把源代碼轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼的中間形式，然后再把它翻譯成機(jī)器語言并運行。

Python語言的特點

編譯執(zhí)行編譯執(zhí)行是指通過編譯程序（也稱為編譯器）將源代碼（sourcecode）一次性編譯成目標(biāo)程序，再由計算機(jī)運行目標(biāo)程序的過程，其中源代碼指由高級語言編寫的代碼。

Python語言的特點

解釋執(zhí)行解釋執(zhí)行與編譯執(zhí)行主要的區(qū)別是翻譯時的解釋程序不產(chǎn)生目標(biāo)代碼，且解釋器在翻譯源代碼的同時執(zhí)行中間代碼。

Python語言的特點

5.面向?qū)ο驪ython從設(shè)計之初就已經(jīng)是一門面向?qū)ο蟮恼Z言，對于Python來說“一切皆為對象”。現(xiàn)如今面向?qū)ο笫欠浅Ａ餍械木幊谭绞?，Python支持面向過程編程，面向?qū)ο缶幊蹋瘮?shù)式編程。

Python語言的特點

6.豐富的庫Python擁有一個強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫，其提供了系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)通信、文本處理、數(shù)據(jù)庫接口、圖形系統(tǒng)、XML處理等額外的功能。

Python語言的特點

7.可拓展性Python的可擴(kuò)展性體現(xiàn)為它的模塊，Python具有腳本語言中最豐富和強(qiáng)大的類庫，這些類庫覆蓋了文件I/O、GUI、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫訪問、文本操作等絕大部分應(yīng)用場景。

Python語言的特點

8.規(guī)范的代碼Python與其他語言最大的區(qū)別就是，其代碼塊不使用大括號{}來控制類、函數(shù)以及其他邏輯判斷。Python語言是“靠縮進(jìn)控制代碼邏輯的語言”，因此要必須注意嚴(yán)格縮進(jìn)，統(tǒng)一的編碼規(guī)范可以提高程序的開發(fā)效率。

Python語言的特點

9.膠水語言Python又被稱為膠水語言，它提供了豐富的API和工具，以便開發(fā)者能夠輕松使用包括C、C++等主流編程語言編寫的模塊來擴(kuò)充程序。

1.1.6Python語言規(guī)范

Python語言規(guī)范

Python語言是“靠縮進(jìn)控制代碼邏輯的語言”，因此要必須注意嚴(yán)格縮進(jìn)。在編寫代碼時，4個空格表示一個縮進(jìn)層次（PyCharm可自動縮進(jìn)）。注意：不要使用Tab，更不能將Tab和空格混用。

Python語言規(guī)范

在實際的編程中遵循良好的編碼風(fēng)格，可有效的提高代碼的可讀性，降低出錯幾率和維護(hù)的難度，同時，使用統(tǒng)一的編碼風(fēng)格，還可以降低溝通成本。

1.1.7Python程序執(zhí)行原理

Python程序執(zhí)行原理

計算機(jī)不能直接理解任何除機(jī)器語言以外的語言，所以必須要把程序員所寫的程序語言翻譯成機(jī)器語言，計算機(jī)才能執(zhí)行程序。翻譯的方式有兩種（如圖所示）：翻譯過程

Python程序執(zhí)行原理

Python屬于解釋型語言，Python自帶的解釋器為CPython，是一個用C編寫的Python解釋器，包含在Python安裝程序中。

Python解釋器首先將源代碼編譯生成中間字節(jié)碼，一般情況下，如果源文件被導(dǎo)入，則將中間字節(jié)碼保存為后綴為.pyc的文件。然后將編譯好的字節(jié)碼轉(zhuǎn)發(fā)到PVM（Pythonvirtualmachine，Python虛擬機(jī)）中加以執(zhí)行。

Python程序執(zhí)行原理

Python解釋器解釋一句，代碼執(zhí)行一句，因此Python程序執(zhí)行速度相比編譯型語言略慢，但是其跨平臺性好。Python程序在不同的操作系統(tǒng)上運行時，只需要不同的平臺上裝不同的解釋器，程序就可執(zhí)行。

案例1輸出“HelloPython！”

案例描述

輸出一句話：“HelloPython!”學(xué)習(xí)編程首先需要熟悉開發(fā)環(huán)境，下面介紹常用Python開發(fā)環(huán)境的基本使用。

相關(guān)知識

Python的開發(fā)環(huán)境很多，常見的有IDLE、PyCharm和Anaconda等。IDLE是Python自帶的開發(fā)環(huán)境，雖然有點簡陋，但是使用簡單方便，非常適合初學(xué)者。Pycharm

是目前Python語言最好用的集成開發(fā)工具。

相關(guān)知識

相關(guān)知識03

Python的安裝

PyCharm的基本使用0102

IDLE的基本使用1.2Python的安裝Pycharm的安裝

Python官網(wǎng)界面(1)訪問Python官網(wǎng)的下載頁面：/downloads/Python的安裝

下載相應(yīng)版本安裝包(2)單擊超鏈接“Windows”，進(jìn)入Windows版本軟件下載頁面，根

據(jù)操作系統(tǒng)版本選擇相應(yīng)軟件包。Python的安裝

選擇安裝方式(3)下載完成后，雙擊安裝包會啟動安裝程序，并勾選相應(yīng)的選項。Python的安裝

開始以默認(rèn)方式安裝(4)程序開始以默認(rèn)方式安裝，Python將被默認(rèn)安裝到以下路徑：C:\Users\用戶名\AppData\Local\Programs\Python\Python36。

安裝成功Python的安裝

測試是否安裝成功(5)在【開始】菜單欄中搜索“Python”，找到并單擊打開Python3.7(64bit)，用戶亦可在控制臺中進(jìn)入Python環(huán)境。Python的安裝

(6)在打開的“編輯環(huán)境變量”對話框中，通過單擊“新建”按鈕，添加關(guān)于Python的兩條絕對路徑，如下圖所示，即可完成環(huán)境變量配置。

選中Path變量添加路徑Python的安裝

IDLE的基本使用

1.啟動IDLE環(huán)境單擊系統(tǒng)的“開始”菜單，然后依次選擇“所有程序”→“Python3.6”→“IDLE(Python3.664-bit)”菜單命令，即可打開IDLE窗口。打開IDLE

IDLE窗口

IDLE的基本使用

2.編輯、執(zhí)行單條語句啟動IDLE之后默認(rèn)為交互模式，直接在Python提示符“>>>”后面輸入相應(yīng)的語句即可。按<Enter>鍵立即執(zhí)行。如果語句正確，立刻就可以看到執(zhí)行結(jié)果，否則提示錯誤。

IDLE的基本使用

注意：PythonShell一次只能執(zhí)行一條完整語句。

IDLE的基本使用

3.編輯、執(zhí)行多條語句當(dāng)需要編寫多行代碼時，可以單獨創(chuàng)建一個文件保存這些代碼，在全部編寫完成后一起執(zhí)行。

IDLE的基本使用

（1）創(chuàng)建文件在IDLE主窗口的菜單欄上，執(zhí)行“File”→“NewFile”菜單命令，打開一個新窗口，在該窗口中，可以直接編寫Python代碼。新創(chuàng)建的Python文件窗口

IDLE的基本使用

（2）編輯代碼在代碼編輯區(qū)輸入一行代碼后再按<Enter>鍵，將自動換到下一行，能編寫多行代碼。比如，輸出Python之禪

編輯多行后的Python文件窗口

IDLE的基本使用

（3）保存文件執(zhí)行“File”→“SaveFile”菜單命令或者按<Ctrl+S>快捷鍵保存文件。

IDLE的基本使用

（4）運行程序執(zhí)行“Run”→“RunModule”菜單命令或者按<F5>快捷鍵運行程序，運行程序后，將打開PythonShell窗口顯示運行結(jié)果。運行結(jié)果

PyCharm的基本使用

1.啟動PyCharm單擊系統(tǒng)的“開始”菜單，然后依次選擇“所有程序”→“JetBrains”→“JetBrainsPyCharmCommunityEdition2019.3”菜單命令，進(jìn)入啟動PyCharm界面。啟動PyCharm

PyCharm的基本使用

第一次啟動PyCharm時，可以為PyCharm選擇配色，如下圖所示。一般選擇“SkipRemainingandSetDefaults”保留默認(rèn)配色接著進(jìn)入歡迎界面。選擇配色歡迎界面

PyCharm的基本使用

2.創(chuàng)建新的項目第一次啟動進(jìn)入歡迎界面后，選擇“CreateNewProject”創(chuàng)建新的項目，接著為項目選擇路徑，選擇項目的存放路徑，單擊“Create”按鈕創(chuàng)建成功。創(chuàng)建項目選擇項目路徑

PyCharm的基本使用

后續(xù)再啟動PyCharm環(huán)境后，直接通過執(zhí)行“File”→“NewProject”菜單命令創(chuàng)建項目，如下圖所示。創(chuàng)建項目

PyCharm的基本使用

3.創(chuàng)建Python文件在新創(chuàng)建的項目中，右擊項目名稱，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“New”→“PythonFile”命令，創(chuàng)建Python文件，以Python之禪為例，Python文件命名為“zenofpython”。創(chuàng)建Python文件為Python文件命名

PyCharm的基本使用

4.編輯代碼創(chuàng)建好Python文件后，生成一個以.py結(jié)尾的文件，在代碼編輯區(qū)輸代碼，如下圖所示。編輯代碼

PyCharm的基本使用

5.選擇Python解釋器在運行之前，可以再檢查下Python解釋器是否設(shè)置好。執(zhí)行“File”→“Settings”菜單命令，打開“Settings”對話框，在左側(cè)窗格中選擇“ProjectInterpreter”，右側(cè)“ProjectInterpreter”中一般會默認(rèn)列出機(jī)器內(nèi)已安裝好的Python解釋器。

PyCharm的基本使用

“設(shè)置”對話框添加Python解釋器若顯示沒有解釋器，此時需要單擊“Add…”手動添加解釋器，如下圖所示，打開“AddPythonInterpreter”對話框。

PyCharm的基本使用

在“AddPythonInterpreter”對話框中，從左側(cè)窗格中選擇“SystemInterpreter”，右側(cè)如果沒有列出Python解釋器，則單擊“...”按鈕從本地選擇已存在的Python解釋器，即python.exe文件，單擊“OK”按鈕完成解釋器的選擇。選擇“python.exe”完成手動選擇Python解釋器

PyCharm的基本使用

6.運行代碼右擊代碼編輯區(qū)，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“Run‘zenofpython’”命令，即可運行代碼，如下圖所示。運行Python文件

PyCharm的基本使用

運行結(jié)果如下圖所示。運行結(jié)果

案例實現(xiàn)

1.使用IDLE環(huán)境在IDLE環(huán)境中