《Python语言程序设计》实验教学大纲.docx

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1、Wython程序设计实验教学大纲(The Python Programming Language )课程代码：0600089实验学时：32学时先修课程：数据科学与大数据技术导论、C语言程序设计一、目的要求本实验课程的目的是：通过本课程的学习，使得学生能够熟练使用IDLE或 其他Python开发环境，熟练运用Python列表、元组、字典、集合等基本数据类型 以及相关列表推导式、切片等特性来解决实际问题，熟练掌握Python分支结构、 循环结构、函数设计以及类的设计与使用，熟练使用numpy、pandas和 matplotlib等常用的第三方库，熟练使用Python读写文本文件与二进制文件，了 解

2、Python程序的调试方法，熟练运用Python编写面向对象程序，同时使学生了解 不同领域的Python扩展模块基本用法。基本要求：通过本课程的实验训练，要求学生能运用所学理论知识进行 Python程序设计，培养其规范的编程习惯，掌握基本的操作技能和编程思想。同 时，要注意培养学生实事求是的科学态度，为学习后续课程，参加实际工作和开展 科学研究打下良好的基础。二、实验项目内容及学时分配实验一、Python安装与开发环境搭建(2学时)1 .实验目的要求(1)熟练掌握Python解释器安装与基本用法。(2)掌握IDLE环境下程序的建立和执行过程，并能简单调试程序。2 .实验主要内容(1)安装Pyt

3、hon解释器。(2)编写程序，输入人名1和人名2,在屏幕上显示如下信息：#人名1Happy New Year to you!Yours v人名2#（5）编写一程序，由键盘输入起始值和终止值，并将这两个数据传递给函数cal进 行累加与累乘，运算结束后返回和与积。01 #demo0605.py02 def cal(numlz num2):030405060708 #主程序09 Begin=int (input (起始值：)10 end=int (input (终止值：)（6）以下为输出韩国流行歌曲Nobody的一段歌词的代码,print( I want nobody nobody but you)

4、 print( I want nobody nobody but you) print( How can I be with another)print ( I donz t want any other)print ( I want nobody nobody but youprint (print (I wantnobody nobody but youprint( I want nobody nobody but you请将上述代码中的重复部分抽象（定义）成一个函数，并在主程序中调用该函 数，以使原代码更简洁一些。（7）某个公司采用公用电话传递数据，数据（明文）是4位数字，且在传递过程中

5、 是加密的，加密规则：每位数字都加上5,然后用和除以10的余数代替数字，再将 第一位和第四位交换，第二位和第三位交换。如明文是“1234”，则密文是“9876” ；明文是“2345”，则密文是“0987”。定义一个函数enc:rypt（s）,参数s为4位数字字符串，该函数根据加密规则返回密 文。在主函数中输入明文，调用加密函数，并输出密文。（实验指导教程实验八第21 题）3 .实验类别：专业基础4 .实验类型：设计5 .实验要求：必做6 .主要仪器：微型计算机实验八、Python的文件操作和异常处理(4学时)1 .实验目的要求(1)掌握文件打开和关闭方法。(2)掌握文件的读写操作。(3)熟悉常

6、用异常及处理的方法。2 .实验主要内容(1)调试完成教材例题。(2)逐一统计文本文件中的字符数。要求：统计文本文件(txtfile, txt自己创建)中的大写字母、小写字母和数 字出现的次数。(3)新建一个文本文件zen. txt,文件内容为“python之禅”的部分内容，具 体如下：Beautiful is better than ugly.Explicit is better than implicit.Simple is better than complex.Complex is better than complicated.编写程序统计该文件内容的行数及单词的个数。(4)文本文件m

7、ydata. txt中存放了一行若干个整数，各整数之间使用英文逗 号分隔，请编写程序读取该文件中的所有整数，将其升序排列后写入到一个 新的文本文件mydataOl. txt内。(5)编程实现文本文件的加密和解密功能。要求：程序对给定的文本文件执行加密运算，加密后的文件输出到另一文本 文件中。【提示】加密算法是对于文件中的每个字母，用字母表中其后第n个字母来 替代，其中n为密钥。加密后的文件可以用密钥-n来解密。例如，文件内容如果是“abcl23(”，密钥是4,则加密后的文件是“efg567,” 。(6)编写异常处理程序。要求：输入姓名和月工资计算年薪，如果输入格式不正确则抛出异常。【提示】程序

8、中的异常可能来自两个方面，一是输入工资信息时输入了非数 字格式，会抛出NameError或SyntaxError异常；二是输入工资范围不正 确，如输入了负值或数值太大，这是一个用户自定义的异常。3 .实验类别：专业基础4 .实验类型：设计6.主要仪器：微型计算机实验九、科学计算、数据分析和图表绘制(6学时)1 .实验目的要求(1)掌握科学计算的第三方库numpy。(2)掌握数据分析的第三方库pandas。(3)掌握数据可视化的第三方库matplotlib。2 .实验主要内容(1)调试完成教材例题。(2)创建numpy数组。要求：使用array。函数、empty。函数、zeros。函数、1 in

9、space()函数等创建 numpy数组。使用numpy数组的索引和切片方法访问数组元素。阅读程序并分析numpy库的运算功能，写出运行结果。01import numpy as np02al=np.array (1,2,3)03bl=np.array(1,2,3, 4,5,6, 7,8,9)04al + 1000506 bl*207 008 al09 bl1011 al+np.array(100,200,300)12 al+bl13 np.sum(bl)14 np. sum (bl, axis=0)15 np.sum(bl,axis=l)22(3)阅读下列程序并上机调试，写出相应的运行结果。

10、import pandas as pd die=城市：北京，上海，广州，深圳，重庆 人 口(万) ：2171, 2418, 1090, 1404, 3372, “GDP (万元)”:28000, 30133, 21500, 22286, 19530 df=pd. DataFrame (die, index=，ri, / r2, / r3, / r4 / r5) print (df)(4)绘制散点图。要求：绘制如图9-1所示的余弦三角函数y=cos(2x)散点图。【提示】 使用 import matplotlib. pyplot as pit 和 help (pit. scatter)命令 查看

11、绘制散点图的帮助信息。案8 Figure 1 D X(5)某工厂生产三种产品，每件产品的原料费、工资支付、管理费如表9T所 示，每个季度生产每种产品的数量如表9-2所示。表9-1成本ABC原料费/万元0.61.80.9人工费/万元1.82.41.5管理费/万元0.61.20.9表9-2产品一季度/件二季度/件三季度/件四季度/件A4000450045004000B2000260024002200C5800620060005000请使用numpy和matplotlib编程实现：输出该工厂四个季度生产A、B、C三种产品所需的成本总和。输出该工厂第一季度生产A、B、C三种产品所需的总成本。分别输出该

12、工厂每个季度生产所有产品的原料费总成本、人工费总成本和管理 费总成本，并把这些数据以二维数组的形式许、写入文件cost_product. csv中， 元素之间用英文逗号分隔。绘制折线图，显示四个季度A、B、C三种产品的产量变化趋势，横轴标签设置 为“季度”，纵轴标签设置为“产量”。折线图如下：(6)现有一个Excel文件score, xlsx,文件中存放了 6名同学的成绩，如下图 所示。ABC89号01学102 O 01X3 4 5 6 o o o O o o o O 1X 1X 1X 1X名靖过新蓉醺敏姓郭杨如黄肆赵喷男男男女女女DEF语文数学J英语92 858291938686807894

13、9087769591868282GT就绪二1LSheetl /Sheet2 J Sh8et3 /匕田 ) | |画面凹100%霸score.xlsx请使用pandas和matplotlib编程实现:利用pandas库中read_excel ()函数读取score, xlsx中的数据存放 到 DataFrame 对象 df 中。为df对象新增一列“总分”，值为前三列成绩之和。将df对象依据“总分”列的值从高到低进行排列。根据全部学生的3门课程的相关数据，绘制3门课程的成绩柱状图， 并 且设置绘图区的相关元素(图的标题、x轴标签和y轴标签及y轴的取值范围 等)。3 .实验类别：专业基础4 .实验类

14、型：设计5 .实验要求：必做6 .主要仪器：微型计算机实验十、爬取和分析网页中的数据(2学时)L实验目的要求(1)熟悉网页爬取的基础知识。(2)掌握 urllib、requests 和 BeautifulSoup 等库的应用。(3)掌握数据爬取成功后保存文件(包括图片)的方法。7 .实验主要内容(1)调试完成教材例题。(2)爬取中国票房网(www. cbooo. cn) 2018年度票房排行榜前25名的电 影相关数据，并使用matplotlib库进行图形展示，排行榜页面链接如下：http：/www. cbooo. cn/year?year=2018o(3)爬取铜陵学院教务处2020年所有的教学

15、公告标题，并按照发布时间升序排 列。(4)对全国各省的地区生产总值进行爬取，并可视化展示。爬取网站： http：/data, stats, gov. cn/,可视化过程：数据处理+matplotlib绘图。8 .实验类别：专业基础9 .实验类型：设计10 实验要求：必做11 主要仪器：微型计算机三、考核方式1、实验成绩：预习10%、操作过程40%、实验报告40%、实验记录10%2、无期中抽考、有实验的课程最终成绩;平时成绩X0. 1+实验成绩*0.2+期末 考试成绩X 0.7。3、有期中抽考、有实验的课程最终成绩=平时成绩X0.1+实验成绩X0.2+抽考 成绩X0. 1+期末考试成绩X0. 6

16、o4、考试课按百分制统计课程最终成绩。4 .实验类型：验证5 .实验要求：必做6 .主要仪器：微型计算机实验二、Python数据类型、运算符(2学时)7 .实验目的要求(1)熟练掌握Python数据类型。(2)熟练运用Python运算符(3)掌握代码缩进、注释、数据类型、运算符等基础知识。8 .实验主要内容(1)调试完成教材例题。(2)分析下面各语句的输出结果并写在横线上。01 0.2+0.4=0.602 round(0.2+0.4,1)=0.603 5/204 5/205 9*0.506 -10%-307 -3*208 4.0+309 12 and 34(3)阅读并解析程序，写出运行结果。要

17、求：两个变量的值互换。若X值为3, y值为4,则互换后X的值为y的值为3o01#demo0203 .py02 x=eval (input (请输入 x 的值：”)03 y=eval (input (“请输入 y 的值：”)04 print (输入值：x=, x, y=, y)05 t=x06 x=y07 y=t08 print (互换后：x=，x, ，y)(4)输入一个三位数的整数，对输入的三位数进行处理和变换，输出这个三 位数每一位上数字的和以及这个三位数的反序输出。例如，输入：382,输 出：和为13,反序为283。(5)计算圆椎体体积并输出结果，结果保留2位小数。要求：交互式输入圆椎体的

18、底面半径和高。(6)编写程序，计算并输出方程的实数根。要求：输入一元二次方程ax2+bx+c=0的参数a、b、c,计算并输出方程的 实数根(结果保留两位小数)。若方程没有实数根，输出“方程没有实数 根”。9 .实验类别：基础10 实验类型：设计11 实验要求：必做12 主要仪器：微型计算机实验三、Python字符串的操作(2学时)L实验目的要求(1)掌握字符串操作常用方法。(2)掌握输入输出语句。13 实验主要内容(1)调试完成教材例题。(2)分析代码运行结果并写在横线上。要求：阅读下面的语句，分析其功能。代码如下：01 first_name=nchrisn02 last_name=nWils

19、onn03 fu 1 l_name=first_name+n n4-last_name04 print(nHello, n+full_name.title()+n!n+n *3+HNice to meet you.n)05 06 language=Hpythonn07 print (language . upper ()08 09 print(language)10 product_num= n201906C15MHprint(product_num6)11 print(product_num-1)12 print(product_num4:6)13 print(product_num:4)1

20、9 20 print(product_num-3:-1)21 22 print(m in product_num)(3)分析代码运行结果。要求：阅读下面的程序代码，分析其功能。01 name=nEvanH02 money=45.7803(哈编程噗嘲度父句子反转功能。04 print(n%10s paid $%-6.If for %d apples.n%(name,money,number)05 06 print (n 0 : *A10 paid $ 1: 100,则执行第7行break语句退出循环，故此循环 执行100次，x分别取1100的每个整数。第8行判断如果x是偶数，则第9行的conti

21、nue语句将结束本次循 环，开始下次循环。因此，每个偶数将被忽略；而对于奇数，将执行其后 的第10行语句累加和。01 # while True 循环02 sum=003 x=004 while True:05x=x+l06if x100:07break08if x%2=0:09continue10sum+=x11 print(sum)（6）编程输出一个m行n列的字符矩形。要求：输入行数m、列数n、组成矩形的字符，输出字符矩形。提示：输入 部分代码如下。【提示】利用两层循环嵌套输出图案。01 #输出字符矩形02 m=int （input （请输入矩形的行数：”）03 n=int （input （

22、请输入矩形的列数：”）04 ch=input （”请输入构成矩形的字符：”）（7）在1100之间（包含1和100）产生三个随机整数：a, b, c,求a, b, c的最 大公约数和最小公倍数。（8）利用“牛顿迭代法”求出1n之间的所有整数的算数平方根，并与math库 中sqrt（）函数的结果进行比较。3 .实验类别：专业基础4 .实验类型：设计5 .实验要求：必做6 .主要仪器：微型计算机实验五、列表与元组（4学时）1 .实验目的要求（1）掌握列表、元组的定义和访问方法。（2）掌握列表、元组的常用操作。2 .实验主要内容（1）调试完成教材例题。（2）列表中的数据统计的实现。要求：定义一个列表，

23、存储一个班级所有学生某科目考试的成绩等级，编写 程序，统计输出各级别的人数，并按各级别人数的倒序输出。输出结果如下。良好：9 及格：7 优秀：5 不及格：3【提示】程序数据代码如下。01 demo0402.py02 ls_score=及格”，”优秀“，“良好“，“优秀“，“及格“，“不及格“，“良好“，“及格“，“良好“，“不及格“，“良好“，“良好“，“良好“，“及格“，“及格“，“优秀“，“优秀“良好，“不及格“良好”，“及格”良好“，“及格“，“优秀”03 d=首先定义一个空字典d,然后采用for循环从ls_score列表中逐一取出 每个元素，即成绩等级，并判断这个元素是否在d中，这里使

24、用了 d. getO 函数。字典的get()函数用于从字典中获取键对应的值，如果键不在字典中， 给出默认值。第5行，d. get (score,。)将成绩等级score作为键检索字典， 如果该键在字典中，则返回该键的值，即该等级的次数，再加1,表示该等 级又出现了 一次；如果该键不在字典中，则返回0,再加1,并将1赋值给 dscore,相当于在字典中增加一个新元素，其键为score,值为1。字典 添加元素与修改元素的方法相同，都是dietskey=value的形式。参考代码如下。04 for score in ls_score:05dscore=d.get(score,0)+1(3)编写程序，

25、计算和、平均值、方差。要求：输入一组10个整数，存放在列表numbers中，计算这组数的和、 平均值、方差。(4)编写程序，生成一个包含20个两位随机整数的列表，将其前十个元素升序 排列，后十个元素降序排列后输出。(参考实验教程实验六第14题提示)(5)假设已有列表lst=( triange，“shape ), ( red , “color),(square , shape ), ( yellow , color ), ( green”,“color”)，(“circle，“shape),其中每个元素都是一个元组。元组中 第一个元素表示值，第二个元素表示标签。试编写程序，完成以下功能：将列表1

26、st中的元素按照标签排序后输出。将所有的颜色值从列表1st中提取出来，存入lst_colors,并将列表输出。(6)学校举办朗诵比赛，邀请了 10位评委为每一名参赛选手的表现打分。假设 列表lst_score=9,10,8,9,10,7,6,8,7,8,存放了某一位参赛选手的所有评委 评分。试编写程序，根据以下规则计算该参赛选手的最终得分：去掉一个最高分。去掉一个最低分。最终得分为剩下8个数的平均分。3 .实验类别：专业基础4 .实验类型：设计5 .实验要求：必做6 .主要仪器：微型计算机实验六、字典与集合(4学时)1 .实验目的要求(1)掌握字典、集合的定义和访问方法。(2)掌握字典、集合的

27、常用操作。2 .实验主要内容(1)调试完成教材例题。(2)编写程序，完成字典操作。要求：建立字典diet,包含以下内容:数学：L04,语文：中01,英语 W02,物理L02,地理：Q03o向字典中添加键值对化学：L03。修改数学对应的值为L01。删除地理对应的键值对。输出字典diet的全部信息。(3)编写程序，实现以下功能：创建空字典dic_student。由用户依次录入五个学生的姓名、年龄、身高和体重，存入字典 dic_student,将姓名作为键，年龄、身高和体重作为值。输出字典dijstudent的内容，格式为：王建18岁172cm80kg张云19岁165cm55kg张秋雨18岁178c

28、m70kg刘欢20岁169cm70kg张宇19岁170cm68kg【提示】值是可变的，因此年龄、身高和体重可以用列表来表示。(4)词频统计。已知一段英文短文(自己定义)，编写程序，实现以下功 能：对短文中每个单词出现的次数进行统计，并将结果输出。输出出现次数排在前十名的单词。【提示】在统计之前需要对文本进行预处理，如去除标点符号、统一大小写。 可以通过字符串的split。方法对文本中的单词进行提取，生成一个 列表。遍历列表，对列表中的元素进行统计，统计结果存放在字典中，键表 示单词，值表示次数。（5）编写程序，输入两段文字，自动找出两段文字中相同的文字。【提示】把输入的两段文字转换为集合，然后

29、运用集合的交集运算即可 输出相同的文字。（6）编写程序，完成以下功能：设计一个空字典，用以存放用户的通信录（包括姓名和电话号码）。程序运行后，输出以下提示信息：a.新增联系人b.查询联系人c.删除联系人d.退出程序根据用户的选择，进入下一步操作。a.如果用户选择“新增联系人”选项，则程序输出提示信息，要求用户 输入联系人的姓名和联系电话。程序对字典进行添加操作。重复步骤。b.如果用户选择“查询联系人”选项，则程序输出提示信息，要求用 户输入联系人的姓名，程序根据姓名在字典中进行查询。若联系人存在，则 输出该联系人的姓名和电话号码，否则提示该联系人不存在。重复步骤。c.如果用户选择“删除联系人”

30、选项，则程序输出提示信息，要求用 户输入需删除的联系人的姓名，然后根据用户输入的姓名在字典中进行查 询。若该联系人不存在，则输出相应的提示。若存在，则对字典进行删除操 作。重复步骤。如果用户选择“退出程序”选项，则结束程序的运行。3 .实验类别：专业基础4 .实验类型：设计5 .实验要求：必做6 .主要仪器：微型计算机实验七、函数的定义与编程(2学时)1 .实验目的要求(1)掌握函数的定义、调用及参数传递。(2)掌握常用内置函数的应用。2 .实验主要内容(1)调试完成教材部分例题。(2)编写函数求两点之间的曼哈顿距离。要求：主程序代码如下，调用函数ManhattanDistance求曼哈顿距离

31、。01 #主程序02 xl,(input (“输入A点坐标，以逗号分隔：”)03 x2,(input (输入B点坐标，以逗号分隔：”)04 distance=ManhattanDistance(xlz yl,x2,y2)05 print (点(,)到点(,)的曼哈顿距离为： ” . format (xl A yl, x2, y2, distance)【提示】给出平面上两个点的坐标，平面上点A(xl,yl)与点B(x2,y2)的曼 哈顿距离为：|xl-x2| + |yl-y2|。(3)编写函数，计算某班级学生考试的平均分，结果保留2位小数。要求：班级共10人，计算平均分时可以根据全部人数或者实际

32、参加考试人 数计算。完成avgScoreO函数。01#demo0603 .py02 def avgScore(scores,n=10):0307 #主程序08 scores=90,88,76,45,77,95,66,88,9109 print (按班级人数计算的平均值： : . 2f n . format (avgScore (scores)10 print (按考试人数计算的平均值:2f ” format (avgScore (scores, len (scores)(4)、编写函数，利用可变参数计算一组数的最大值。【提示】部分代码如下，请补全代码。01 #demo0604.py02 def maxnum(*nums):030405060708 #主程序09 print(maxnum(-1,34,-9,56)10 print(maxnum(1,4,6,95,3,78)