Python程序设计基础教案.pdf
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1、教案学院(部):适用学期:课程名称P y t h o n 程序设计基础课程代码学时分总学时:6 4/4 8学分讲 授:课程类别必修课(是)选修课()实 验:授课专业授课班级课堂讨论:任课教师职称习题课:所选教材 P y t h o n 程序设计实例教程(IS BN 9 7 8-7-1 1 1-6 3 1 9 8-9),董付国,机械工业出版社配机 动:本课程教学目的与要求通过本课程的学习,使得学生能够理解P y t h o n 的编程模式,熟练运用P y t h o n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P y t h o n 分支结构、循环
2、结构、函数设计以及类的设计与使用,熟练使用正则表达式处理字符串,能够使用P y t h o n 处理W o r d、Ex c e l 文件,熟悉n u m p y数组运算与矩阵运算,同时使得学生掌握数据采集、数据分析、数据可视化等领域中的实际问题,同时还应培养学生的代码优化与安全编程意识。本课程教学重点与难点P y t h o n 编程模式中非常重要的一条是代码简单化、问题简单化、思路简单化,应时刻保证代码具有较强的可读性。在教学过程中,一定不要在P y t h o n 程序中带有其他编程语言的痕迹,要尽量从最简单的角度去思考和解决问题、实现自己的想法和思路,保证代码的优雅、简洁,让代码更加P
3、 y t h o n i c。使用P y t h o n 编程解决问题应充分借鉴和使用成熟的标准库和扩展库,尽量避免自主编写完整的业务逻辑,部分具体操作完全可以使用扩展库来实现,大幅度提高开发效率。例如,如果需要进行排序则直接使用内置函数或方法进行排序,切不可再使用选择法排序、冒泡法排序或堆排序等排序算法自己编写代码实现。类似地,要习惯于 使 用 p y t h o n-d o c x 处 理 W o r d 文档、o p e n p y x 1处 理 Ex c e l 文档,使 用 u r l l i b、r e q u e s t s、s c r a p y 编写网络爬虫程序,使用p a
4、n d a s 处理和分析数,使用m a t p l o t l i b对数据进行可视化,等等。教学过程中要多演示,让学生多练习,力求让大部分学生掌握书中的案例,少部分同学能够进行发挥和实现特定的任务。参考书目1 .董 付 国.Py t h o n 可 以 这 样 学 ,清 华 大 学 出 版 社,2 0 1 72 .董 付 国.Py t h o n 程 序 设 计 开 发 宝 典 ,清 华 大 学 出 版 社,2 0 1 73 .董 付 国.Py t h o n 程 序 设 计(第 3版),清 华 大 学 出 版 社,2 0 2 04 .董 付 国.Py t h o n 程 序 设 计 实
5、验 指 导 书 ,清 华 大 学 出 版 社,2 0 1 9教案本 次 授 课 内 容1.1 了解Py t h o n 语言和版本1.2 安装与配置Py t h o n 开发环境本次课的教学目的了解Py t h o n 语言版本熟 悉 IDLE、An a c o n d a 3 Py C h a r m 等 Py t h o n 开发环境基本使用本次课教学重点与难点如何选择正确的Py t h o n 版本W i n d o w s 平台的Py t h o n 安装IDLE、An a c o n d a 3 s Py C h a r m 等 Py t h o n 开发环境基本使用教学方法教学手段
6、PPT、边讲边练课堂教学时间分配教学内容时间分配(分)课 堂 教 学 设 计首先介绍Py t h o n 版本历史演变然后介绍Py t h o n 的安装和使用实验安装不同版本的Py t h o n思考题及作业题一、选择题:1二、上机实践:1、3、6备注教学后记第 一 节 课课Python是一门跨平台、开源、免费的解释型高级动态编程语言。堂Python诞生以来,不到30年的时间里,已经渗透到统计分析、移动终端开发、科学计重算可视化、系统安全、逆向工程与软件分析、图形图像处理、人工智能、机器学习、游戏设点计与策划、网站开发、数据爬取与大数据处理、密码学、系统运维、音乐编程、影视特效制作、计算机辅
7、助教育、医药辅助设计、天文信息处理、化学、生物信息处理、神经科学与心内理学、自然语言处理、电子电路设计、电子取证、树莓派等几乎所有专业和领域,在黑客领容域更是多年来一直拥有霸主地位。详Python支持命令式编程(How to d o)、函数式编程(W haitodo),完全支持面向对象解程序设计,拥有大量扩展库。-问题解决:把列表中的所有数字都加5,得到新列表。(命令式编程)x=list(range(10)-x/0,1,2,3/4,5,6,7,8,9 y=for num in x:y .append(num+5)_ y5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 num+5 for num
8、 in x-5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 问题解决:把列表中的所有数字都加5,得到新列表。(函数式编程)x=list(range(10)X0,1,2,3,4,5,6,7,8,def addS(num):return num+5 M list(map(add5,x)5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 list(map(lambda num:num+5,x)5,6,7,8,9,1 K 11,12,13,14 m H第 二 节 课 默认编程环境:IDLE 其他常用开发环境:Eclipse+PyDevpyCharmwinglDEEric PythonWinAnacon
9、da3(内含Jupyter和Spyder)zwPython.Python 2.7.Python 3.5Python Tools for Visual Stu.Python 3.6.0 Shell修Untitled,金,Untitled,File Edit Shell Debug Options V*File Edit Format Run Options Window HelpFile Edit Format Run Options WindovOpen.Ctrl+0Open Module.Alt+MRecent F ilei Cltsz Browser Alt4cPath BrowserSa
10、ve Ctrl+SSave As.Ctrl+Shx ft+SSave Copy As.Alt+Shift*SPrint Window Ctrl+PClose Ut+F4Exit Ctrl+QJ.(ri m p o r t m a t hp r i n t(m a t h,s q r t(9)i m p o r t m a t hp r i n t (m a t h,s q r t (9)1“P y t h o n 3,6 0 S h d lFile Edit Shell Debug Options Window HelpP yt h o n 3 7 6.0 (v 3.6.0:4 1 d f 7
11、 9 2 6 3 a ll,D e r 2”0 1 6,0 8:06:1 2)M S C v.1 9 0 0 6 4 b i t (A M D 6 4)o n W i n 3 2T yp e c o p yr i g h t ,c r e d i t s o r l i c e n s e f o r m o r ei n f o r m a t i o n.p r i n t(H e llo W o r ld!*)H e llo W o r ld!i m p o r t m a t h p r i n t (m a t h,s q r t(9)3.0 S,r Prjct lntarprtrA
12、ppcarMKC a Mwvior Prajt tawb E.r:-Python 10editorVersion ControlBuiM execution.Deployment3n9U,9M&FrxneworksTooilAuto ImportAutomatCALD*oHatkKvrai-ApplkaliomKr-Prrprocr*ngMrkup5MKhnulScv*)OpanEXRMlowOiipMthfPyUecJSPHmcref naefPyMySOlOyMPIRPyOpeoGlPyWmbO340.920.523.1.15.1134.1M30.U first GUseniPychann
13、Ptqjectsftrvt-M.main.py(first-PyCharmKle d taU b ta Scripts3 pyvenv.rfgE?dTmainly 1 1 External Libraries Scratches and ConsolesRun:main|:u i-Lib Bi ScriptsK pyvenvdg nPy 1:1 External Ubraries o Scratches end ContoiMf*m*i n.p yp r i n t C H e llo W o r ld.)=DiuzetPython Consolec:P yt h o n 3.6.8 (t a
14、 g s/v 3.6.8:3 c 6 b 4 3 6 a 5 7,D e c 2 4 2 0 1 8,0 0:1 6:4 7)L M S C v.p、p r i n t (3+5)公t ii m p o r t m a t hp r i n t(m a t h,s q r t(9)o o 3.0O?器 Special Variably教案本 次 授 课 内 容1.3 了解Python编程规范1.4 安装扩展库1.5 导入与使用标准库与扩展库中的对象本次课的教学目的了解Python编码规范掌握扩展库安装方式掌握标准库对象与扩展库对象的导入和使用本次课教学重点与难点缩进对Python代码的影响扩展
15、库安装方式标准库对象与扩展库对象的三种导入方法之间的区别教学方法教学手段PPT、边讲边练课堂教学时间分配教学内容时间分配(分)课 堂 教 学 设 计首先介绍Python编程规范,让学生重点理解代码缩进的作用,体会续行符的作用。然后重点讲解扩展库的安装方法,让学生实验在线安装、离线安装,并注意扩展库的安装位置。接下来讲解 import.、from.import.和 from.import*这几种用法的区别。实验使用pip安装Python扩展库。思考题及作业题一、选择题:2二、上机实践:2、4、5、7备注教学后记第 一 节 课、Python编码规范(1)类定义、函数定义、选择结构、循环结构、wit
16、h块,行尾的冒号表示缩进的开始。(2)每 个 import语句只导入一个模块,最好按标准库、扩展库、自定义库的顺序依次导入。课堂重点内容详解(3)最好在每个类、函数定义和一段完整的功能代码之后增加一个空行,在运算符两侧各增加一个空格,逗号后面增加一个空格。(4)尽量不要写过长的语句。如果语句过长,可以考虑拆分成多个短一些的语句,以保证代码具有较好的可读性。如果语句确实太长而超过屏幕宽度,最好使用续行符(linecontinuation character)或者使用圆括号将多行代码括起来表示是一条语句。(5)虽 然 Python运算符有明确的优先级,但对于复杂的表达式建议在适当的位置使用括号使得
17、各种运算的隶属关系和顺序更加明确、清晰。(6)以符号#开始,表示本行#之后的内容为注释。包含在一对三引号一或.心”之间且不属于任何语句的内容将被解释器认为是注释。二、导入和使用标准库对象的方法 import math math.sin(0.5)0.479425538604203#导入标准库math#求 0.5(单位是弧度)的正弦 import random n=random.random()n=random.randintClj100)n=random.randrange(l100)import os.path as path#导入标准库random#获得。,1)内的随机小数#获得 1,100
18、 区间上的随机整数#返回 1,100)区间中的随机整数#导入标准库os.path,并设置别名为path path.isfile(rC:windowsnotepad.exe)True import numpy as np a=np.array(l,2,3,4)aarray(l,2,3,4)print(a)1 2 3 4 from math import sin sin(3)0.1411200080598672 from math import sin as f f(3)0.1411200080598672 from os.path import isfile#导入扩展库nu叩y,并设置别名为np
19、#通过模块的别名来访问其中的对象#只导入模块中的指定对象,访问速度略快#给导入的对象起个别名 isfile(rC:windowsnotepad.exe)True from math import*#导入标准库math中所有对象 sin(3)#求正弦值0.1411200080598672 gcd(36,18)#最大公约数18 pi#常数 i tPython编码规范(1)严格使用缩进来体现代码的逻辑从属关系。Python对代码缩进是硬性要求,这一点必须时刻注意。在函数定义、类定义、选择结构、循环结构、with语句等结构中,对应的函数体或语句块都必须有相应的缩进,并且一般以4 个空格为一个缩进单位。
20、(2)每 个 import语句只导入一个模块,最好按标准库、扩展库、自定义库的顺序依次导入。尽量避免导入整个库,最好只导入确实需要使用的对象。(3)最好在每个类、函数定义和一段完整的功能代码之后增加一个空行,在运算符两侧各增加一个空格,逗号后面增加一个空格。(4)尽量不要写过长的语句。如果语句过长,可以考虑拆分成多个短一些的语句,以保证代码具有较好的可读性。如果语句确实太长而超过屏幕宽度,最好使用续行符“,或者使用圆括号把多行代码括起来表示是一条语句。(5)书写复杂的表达式时,建议在适当的位置加上括号,这样可以使得各种运算的隶属关系和顺序更加明确。(6)对关键代码和重要的业务逻辑代码进行必要的
21、注释。在 Python中有两种常用的注释形式:#和三引号。井号#用于单行注释,三引号常用于大段说明性文本的注释。安装Python扩展库pip在线安装(命令提示符环境,建议切换至Python安装目录中的scripts文件夹执行)pip 离线安装:https:www.lfd.uci.edu/gohlke/pythonlibs/exe安装,不是每个扩展库都支持conda在线安装如果机器上安装了多个Python开发环境,那么在一个环境下安装的扩展库无法在另一个环境下使用,需要分别安装。pip命令示例 说明pip download SomePackage=version下载扩展库的指定版本,不安装pip
22、 freeze requirements.txt以 requirements的格式列出已安装模块pip list列出当前已安装的所有模块pip install SomePackage=version在线安装SomePackage模块的指定版本pip install SomePackage.whl通过whl文件离线安装扩展库pip install packagel package?.依 次(在线)安装package、package2等扩展模块pip install-r requirements.txt安装requirements.txt文件中指定的扩展库pip install-upgrade S
23、omePackage升级SomePackage模块pip uninstall SomePackage=version卸载SomePackage模块的指定版本第 二 节 课1.5.1 import模 块 名 as别名 import math#导入标准库 math math.gcd(56,64)#计算最大公约数8 import random#导入标准库 random n=random.random()#获得0,1)内的随机小数 n=random.randint(l100)#获得1,100区间上的随机整数 n=random.randrangeClj 100)#返回1,100)区间中的随机整数 imp
24、ort os.path as path#导入标准库 os.path,设置别名为 path path,isfile(rC:windowsnotepad.exe)True import numpy as np#导入扩展库numpy,设置别名为np a=np.array(l,2,3,4)#通过模块的别名来访问其中的对象 aarray(l,2,3,4)print(a)1 2 3 4 1.5.2 from模 块 名 import对象名a s 别名 from random import sample sample(range(100),10)#在指定范围内选择不重复元素24,33,59,19,79,71,
25、86,55,68,10 from os.path import isfile isfile(r*C:windowsnotepad.exe)True from math import sin as f#给导入的对象起个别名 f(3)0.14112000805986721.5.3 from 模块名 import*from math import*#导入标准库math中所有对象 sin(3)#求正弦值0.1411200080598672 sqrt(9)#平方根3.0 pi#常数 i t3.141592653589793 e#常数e2.718281828459045 log2(8)#计算以2 为底的对
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