《Python編程案例教程》（高登） 1.Python編程案例-項(xiàng)目一

Python編程案例教程項(xiàng)目一走進(jìn)Python編程世界走進(jìn)Python編程世界項(xiàng)目導(dǎo)讀Python是一門簡單易學(xué)、跨平臺(tái)、可擴(kuò)展的高級(jí)編程語言，它在Web開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)爬蟲、人工智能、數(shù)據(jù)分析、自動(dòng)化運(yùn)維、游戲開發(fā)、辦公自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。從TIOBE編程語言排行榜可以看出，Python的排名逐年上升，與Java、C、C++一起成為了全球4大流行語言。因此，學(xué)習(xí)Python是非常有必要的。本項(xiàng)目將帶領(lǐng)大家一起走進(jìn)Python編程世界。

項(xiàng)目一走進(jìn)Python編程世界學(xué)習(xí)目標(biāo)了解Python的產(chǎn)生與發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域。掌握在Windows中搭建Python開發(fā)環(huán)境的方法。熟悉Python程序的開發(fā)流程和編碼規(guī)范。掌握使用PyCharm編寫和運(yùn)行Python程序的方法。能搭建Python開發(fā)環(huán)境，并利用該環(huán)境編寫和運(yùn)行簡單的Python程序。任務(wù)一走進(jìn)Python編程世界思政目標(biāo)通過對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的了解，增強(qiáng)探索意識(shí)。

養(yǎng)成事前調(diào)研、做好準(zhǔn)備工作的習(xí)慣。貫徹互助共享的精神。任務(wù)一Content項(xiàng)目一搭建Python開發(fā)環(huán)境開發(fā)一個(gè)Python程序搭建Python開發(fā)環(huán)境任

務(wù)

一任務(wù)描述

在學(xué)習(xí)和使用Python前，需要對(duì)Python有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，了解Python的產(chǎn)生與發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域等。而開發(fā)Python程序，首先須選擇開發(fā)工具，搭建好Python開發(fā)環(huán)境。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家搭建Python開發(fā)環(huán)境。任務(wù)一一、Python的產(chǎn)生與發(fā)展1989年圣誕節(jié)期間，荷蘭人GuidovanRossum在阿姆斯特丹開發(fā)了一種新的編程語言Python，作為ABC語言的一種繼承。之所以用Python（通稱“大蟒蛇”）作為該編程語言的名字，是因?yàn)镚uido是MontyPython喜劇團(tuán)的愛好者。ABC語言是由Guido參與設(shè)計(jì)的一種教學(xué)語言，但ABC語言并沒有成功，究其原因，Guido認(rèn)為是其非開放性造成的。于是，Guido決定在Python中避免這一錯(cuò)誤。同時(shí)，他還想實(shí)現(xiàn)在ABC中閃現(xiàn)過但未曾實(shí)現(xiàn)的功能。任務(wù)一就這樣，Python在Guido手中誕生了?？梢哉f，Python是從ABC發(fā)展起來的，主要受到了Modula-3（另一種語言）的影響，并且結(jié)合了Unixshell和C的習(xí)慣。Python的發(fā)展主要經(jīng)歷了下面幾個(gè)階段。1991年，第一個(gè)Python編譯器誕生。2000年10月，Python2.0版本發(fā)布。2008年12月，Python3.0版本發(fā)布。2011年1月，Python被TIOBE編程語言排行榜評(píng)為2010年度語言。2020年1月，Python2.7正式終止支持，全面進(jìn)入Python3時(shí)代。一、Python的產(chǎn)生與發(fā)展任務(wù)一二、Python的特點(diǎn)（1）簡單易學(xué)。Python是一種代表簡單主義思想的語言。它采用強(qiáng)制縮進(jìn)的方式使得代碼具有較好的可讀性。用Python語言編寫程序時(shí)無須考慮底層的細(xì)節(jié)，這使得編程人員能夠?qū)Ｗ⒂趩栴}本身，從而找到更好的解決方法。（2）免費(fèi)開源。Python是FLOSS（免費(fèi)自由、開放源碼軟件）之一。使用者可以自由地發(fā)布這個(gè)軟件的拷貝，閱讀它的源代碼，對(duì)它做改動(dòng)，或者把它的一部分用于新的軟件。（3）類庫豐富。Python標(biāo)準(zhǔn)庫非常龐大，覆蓋了網(wǎng)絡(luò)、文件、GUI、數(shù)據(jù)庫、文本等各個(gè)方面。使用Python開發(fā)程序，許多功能不必從零編寫，直接使用現(xiàn)成的庫即可。除此之外，Python還有許多第三方庫，可供用戶直接使用。任務(wù)一（4）可擴(kuò)展。如果需要一段運(yùn)行速度很快的關(guān)鍵代碼或不想公開某些算法，就可以將部分程序用C或C++語言編寫，然后在Python程序中調(diào)用。（5）解釋性。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，Python解釋器把源代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼文件，然后再把它翻譯成計(jì)算機(jī)使用的機(jī)器語言并運(yùn)行。這使得Python的使用更加簡單，也使得Python程序更加易于移植。（6）可移植性。由于Python的開源性和解釋性，它可以移植到多個(gè)平臺(tái)上，如Linux、Windows、MacOS、Android等。（7）可嵌入性。可以把Python程序嵌入到C/C++程序中，從而為應(yīng)用程序提供腳本功能。二、Python的特點(diǎn)任務(wù)一開源是為了降低知識(shí)獲得的成本，是一種共享共治精神。但開源軟件同樣也有版權(quán)，同樣受到法律保護(hù)，只不過由于自由開源運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是發(fā)揚(yáng)自由開放精神，故它把重點(diǎn)放在了擴(kuò)大用戶的自由和權(quán)益方面，而不是對(duì)作者特權(quán)的保護(hù)方面。

對(duì)企業(yè)和軟件開發(fā)者來說，共享和開源有助于自己更嫻熟地掌握相關(guān)知識(shí)、提高自己的項(xiàng)目質(zhì)量，同時(shí)也是推銷自己的最好方式。對(duì)使用者來說，共享和開源提供了一個(gè)學(xué)習(xí)和參與項(xiàng)目的途徑?？萍计栈萑蝿?wù)一三、Python的應(yīng)用領(lǐng)域Python的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，它的企業(yè)需求也在逐漸上升，從國內(nèi)的百度、阿里、騰訊，到國外的Google、YouTube、Facebook等，各公司都在大規(guī)模使用Python完成各種開發(fā)任務(wù)。1．Web開發(fā)由于Python是一種解釋型的腳本語言，且有多種Web開發(fā)框架和成熟的模板系統(tǒng)，其開發(fā)效率高，運(yùn)行速度快，所以非常適合Web開發(fā)。Python常用的Web開發(fā)框架有Django、Tornado、Flask和Twisted等。由于后臺(tái)服務(wù)器的通用性，除了狹義的網(wǎng)站之外，很多App和游戲的服務(wù)器端也同樣用Python實(shí)現(xiàn)。任務(wù)一三、Python的應(yīng)用領(lǐng)域2．網(wǎng)絡(luò)爬蟲網(wǎng)絡(luò)爬蟲是Python比較常用的一個(gè)場(chǎng)景，很多的搜索引擎都有自己的爬蟲程序，如Google爬蟲Googlebot、百度爬蟲Baiduspider、必應(yīng)爬蟲Bingbot等。Python提供了很多服務(wù)于編寫網(wǎng)絡(luò)爬蟲的庫，如urllib、requests、Selenium和BeautifulSoup等，還提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)爬蟲框架Scrapy。3．人工智能Python提供了多種庫用于人工智能。例如，用于數(shù)據(jù)分析的NumPy、Pandas和SciPy，用于機(jī)器學(xué)習(xí)的Sklearn，用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PyBrain，用于數(shù)據(jù)可視化的Matplotlib等。任務(wù)一三、Python的應(yīng)用領(lǐng)域4．?dāng)?shù)據(jù)分析Python在數(shù)據(jù)分析處理方面有很完備的生態(tài)環(huán)境。大數(shù)據(jù)分析中涉及的分布式計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)庫操作等，Python都提供了成熟的模塊可供選擇。例如，Hadoop-MapReduce和Spark等分布式計(jì)算框架，都可以直接使用Python完成計(jì)算邏輯。5．自動(dòng)化運(yùn)維Python擁有強(qiáng)大的開發(fā)能力和完整工具鏈，很適合用于自動(dòng)化運(yùn)維。系統(tǒng)運(yùn)維管理是一個(gè)工程，Python有非常豐富的服務(wù)器管理工具，包括用于配置管理的SaltStack、用于批量執(zhí)行的Fabric、用于監(jiān)控的Zenoss和Nagios、用于虛擬化管理的Python-Libvirt、用于進(jìn)程管理的Supervisor、用于云計(jì)算的OpenStack等。任務(wù)一三、Python的應(yīng)用領(lǐng)域6．游戲開發(fā)Python提供了很好的3D游戲引擎和開發(fā)庫用于游戲開發(fā)，如Panda3D、Pygame等。此外，Python還可以直接調(diào)用OpenGL實(shí)現(xiàn)3D繪制，這是高性能游戲引擎的技術(shù)基礎(chǔ)。7．辦公自動(dòng)化Python提供了多種庫用于辦公自動(dòng)化，使工作化繁為簡。例如，操作Excel的xlwings、openpyxl，操作Word的python-docx、comtypes、pywin32，操作PowerPoint的pywin32、python-pptx，處理郵件的smtplib、email，批量處理文件的os、shutil等。任務(wù)一（1）IDLE是Python自帶的IDE，具備基本的IDE的功能。安裝Python的同時(shí)會(huì)自動(dòng)安裝IDLE，它包含交互式和文本式兩種模式。四、Python的開發(fā)工具Python開發(fā)工具根據(jù)其用途不同可分為兩種，一種是Python代碼編輯器，一種是Python集成開發(fā)環(huán)境（integrateddevelopmentenvironment，IDE），使用IDE可以極大地提高Python開發(fā)人員的編程效率。下面介紹幾款Python開發(fā)常用的IDE。任務(wù)一（2）PyCharm是一款非常優(yōu)秀的PythonIDE，它帶有一整套可以幫助用戶在使用Python開發(fā)時(shí)提高效率的工具，如調(diào)試、語法高亮、Project管理、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、自動(dòng)完成、單元測(cè)試、版本控制等。四、Python的開發(fā)工具任務(wù)一（3）Spyder是一個(gè)強(qiáng)大的交互式PythonIDE，它提供高級(jí)的代碼編輯、交互測(cè)試、調(diào)試等功能，支持Windows、Linux和MacOS等操作系統(tǒng)。其最大的優(yōu)點(diǎn)是模仿Matlab的“工作空間”功能，可以很方便地觀察和修改數(shù)組的值。

四、Python的開發(fā)工具任務(wù)一四、Python的開發(fā)工具

其中，PyCharm配置簡單、功能強(qiáng)大、使用方便，對(duì)初學(xué)者來說十分友好。因此，本書選擇PyCharm作為開發(fā)Python程序的工具。

集成開發(fā)環(huán)境是用于提供程序開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用程序，一般包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和圖形用戶界面等工具，集成了代碼編寫功能、分析功能、編譯功能、調(diào)試功能等。任務(wù)一任務(wù)實(shí)施一、安裝Python二、安裝PyCharm搭建Python開發(fā)環(huán)境開發(fā)第一個(gè)Python程序任

務(wù)

二任務(wù)二任務(wù)描述學(xué)習(xí)Python須理解Python程序的開發(fā)流程和編碼規(guī)范。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家使用PyCharm開發(fā)第一個(gè)Python程序。任務(wù)二知識(shí)鏈接一、Python程序的開發(fā)流程Python程序的開發(fā)從確定任務(wù)到得到結(jié)果一般要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟，如圖（1）需求分析：對(duì)要解決的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，弄清楚問題的要求，包括需要輸入什么數(shù)據(jù)，要得到什么結(jié)果，最后應(yīng)輸出什么等。（2）算法設(shè)計(jì)：對(duì)要解決的問題設(shè)計(jì)出解決問題的方法和具體步驟。（3）編寫程序：按照Python語法規(guī)定，利用文本編輯器或集成開發(fā)環(huán)境編寫Python程序，生成Python源文件（*.py）。（4）運(yùn)行程序：Python解釋器解釋并執(zhí)行源文件，得到運(yùn)行結(jié)果。（5）編寫程序文檔：如同正式的產(chǎn)品都有產(chǎn)品說明書一樣，正式提供給用戶使用的程序，也必須向用戶提供程序說明書。任務(wù)二

運(yùn)行程序后能得到運(yùn)行結(jié)果并不能說明程序是正確的，還需要對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析，分析其是否合理。而且不能只看到某一次結(jié)果正確，就認(rèn)為程序沒有問題，需要多設(shè)計(jì)幾組數(shù)據(jù)，檢查程序?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)的運(yùn)行情況。任務(wù)二二、Python的編碼規(guī)范任何一種編程語言都有一些約定俗成的編碼規(guī)范，Python也不例外。下面介紹一些常見的Python編碼規(guī)范。1．注釋一個(gè)好的、有使用價(jià)值的源程序都應(yīng)加上必要的注釋，以提高程序的可讀性。Python允許有多種注釋方式，常用的包括單行注釋和多行注釋兩種。（1）以“#”開始，以換行符結(jié)束的單行注釋。這種注釋可單獨(dú)占一行，也可出現(xiàn)在一行中其他內(nèi)容的右側(cè)。例如：print('你真是太厲害了，一次就猜中了！') #輸出猜對(duì)了任務(wù)二"""-----猜數(shù)字游戲-----編寫者：凌藍(lán)編寫時(shí)間：20210805"""'''如果要修改此部分代碼，請(qǐng)?zhí)砑尤缦伦⑨屝薷恼撸盒薷臅r(shí)間：'''（2）以三重引號(hào)（單引號(hào)或雙引號(hào)）開始，同樣以三重引號(hào)結(jié)束的多行注釋。例如：任務(wù)二2．縮進(jìn)Python最獨(dú)特的一點(diǎn)就是依靠代碼塊的縮進(jìn)來體現(xiàn)代碼之間的邏輯關(guān)系。例如，對(duì)于選擇結(jié)構(gòu)來說，行尾的冒號(hào)及下一行的縮進(jìn)表示一個(gè)代碼塊的開始，而縮進(jìn)結(jié)束則表示一個(gè)代碼塊的結(jié)束。在Python中最好使用4個(gè)空格進(jìn)行懸掛式縮進(jìn)，且同一級(jí)別的代碼塊的縮進(jìn)量必須相同。例如：a=1 #a賦值為1b=2 #b賦值為2ifa>b: #如果a大于bprint(a) #輸出a的值else: #如果a小于等于bprint(b) #輸出b的值

在Python中使用縮進(jìn)時(shí)不提倡使用“Tab”鍵，更不要“Tab”鍵和空格混用。任務(wù)二

PythoPython建議每行代碼的長度不要超過120個(gè)字符。對(duì)于過長的代碼，建議進(jìn)行換行。換行有以下兩種方式。（1）可以在行尾使用續(xù)行符“\”來表示下面緊接的一行仍屬于當(dāng)前語句。例如：n建有以3．語句換行message='你真是太厲害了，一次就猜中了！'\'再猜一次，我不相信你還能猜到我在想什么。'等價(jià)于message='你真是太厲害了，一次就猜中了！再猜一次，我不相信你還能猜到我在想什么。'任務(wù)二（2）根據(jù)Python會(huì)將圓括號(hào)中的行隱式連接起來這個(gè)特點(diǎn)，可以使用圓括號(hào)包含多行內(nèi)容。例如，上述語句又可用以下形式表示。message=('你真是太厲害了，一次就猜中了！''再猜一次，我不相信你還能猜到我在想什么。')需要注意的是，在[]、{}或()中的語句，無須再使用圓括號(hào)進(jìn)行換行。例如：

stu=['Mary','Jone','Jack','Tom','Lily','Sary']任務(wù)二4．空格與空行

使用必要的空格與空行可增強(qiáng)代碼的可讀性。一般來說，運(yùn)算符兩側(cè)、函數(shù)參數(shù)之間、逗號(hào)后面建議使用空格進(jìn)行分隔。而不同功能的代碼塊之間、不同的函數(shù)定義及不同的類定義之間則建議增加一個(gè)空行以提高程序的可讀性。開發(fā)第一個(gè)Python程序任務(wù)二任務(wù)實(shí)施步驟1步驟一

啟動(dòng)PyCharm，在打開的“歡迎訪問PyCharm”對(duì)話框中選擇“新建項(xiàng)目”選項(xiàng)。步驟二

顯示“新建項(xiàng)目”界面，在“位置”編輯框中設(shè)置項(xiàng)目保存的路徑并將項(xiàng)目命名為“項(xiàng)目一”；

在“使用此工具新建環(huán)境”下拉列表中選擇默認(rèn)的“Virtualenv”選項(xiàng)；在“基本解釋器”中選擇Python安裝目錄下的python.exe；取消勾選“創(chuàng)建main.py歡迎腳本”復(fù)選框，然后單擊“創(chuàng)建”按鈕，如圖1-16所示。步驟三

打開PyCharm工作窗口，在左側(cè)顯示創(chuàng)建的“項(xiàng)目一”項(xiàng)目，同時(shí)打開“每日小技巧”對(duì)話框，單擊“關(guān)閉”按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。步驟四

右擊項(xiàng)目名“項(xiàng)目一”，在彈出的快捷菜單中選擇“新建”→“Python文件”選項(xiàng)，新建一個(gè)Python文件。任務(wù)二任務(wù)實(shí)施步驟1步驟五