《Python編程案例教程》（高登） 2.Python編程案例-項目二

項目二Python編程基礎(chǔ)知識項目二

俗話說“千里之行，始于足下”，在進(jìn)入Python編程世界之初，我們需要學(xué)習(xí)Python語言的基礎(chǔ)知識。只有熟練掌握了Python語言的基礎(chǔ)知識，才能在Python編程世界中走得更遠(yuǎn)。項目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握Python變量的命名規(guī)則和賦值方法。掌握Python中常見的數(shù)據(jù)類型。熟悉Python中各種運算符的使用方法。掌握Python中輸入和輸出的方法。能通過鍵盤與計算機(jī)進(jìn)行交互。思政目標(biāo)增強(qiáng)遵守規(guī)則的意識，養(yǎng)成按規(guī)矩行事的習(xí)慣。

加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化，為個人的長遠(yuǎn)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。了解中國古代人民的智慧，增強(qiáng)民族自豪感。項目二Content項目二輸出個人簡介實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和解密開發(fā)“你問我答”游戲輸出個人簡介任

務(wù)

一任務(wù)一

個人簡介一般包括姓名、性別、年齡、身高和愛好等信息，不同類型的信息須使用不同數(shù)據(jù)類型的變量來保存。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家編寫Python程序，輸出個人簡介。輸出個人簡介任務(wù)描述知識鏈接一、變量

在編寫程序時，可以直接使用數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)保存到變量中，方便以后使用。所以說，變量可以看成是一個小箱子，專門用來“盛裝”程序中的數(shù)據(jù)。每個變量都擁有一個名字，通過變量名就可以找到變量中的數(shù)據(jù)。Python中變量的命名需要遵循一定的規(guī)則，即變量名只能包括字母、數(shù)字和下劃線，且第一個字符必須是字母或下劃線，不能是數(shù)字。例如，name、_name1、name_2都是合法的變量名，但1name、2_name、&123、%name、M.Jack、?name2都是不合法的變量名。在實際開發(fā)過程中，為提高代碼的可讀性，會經(jīng)常使用以下3種命名方式。（1）小駝峰式命名。第一個單詞首字母小寫，之后的單詞首字母大寫，如myName、myFriendName等。（2）大駝峰式命名。每個單詞首字母都大寫，如MyName、MyFriendName等。（3）下劃線連接命名。用下劃線“_”連接每個單詞，如my_name、my_friend_name等。1．變量的命名規(guī)則（1）Python的變量名區(qū)分英文字母大小寫，如score和Score是兩個不同的變量。

（2）Python的關(guān)鍵字不能作為變量名使用。任務(wù)一

Python本身定義的一些具有特定功能的標(biāo)識符稱為關(guān)鍵字?？稍赑yCharm中編寫如下代碼查看關(guān)鍵字，執(zhí)行結(jié)果如圖所示。

importkeyword #導(dǎo)入keyword模塊

print(keyword.kwlist)

#查看所有關(guān)鍵字任務(wù)一

變量賦值時，Python會自動聲明變量的數(shù)據(jù)類型。賦值運算符“=”用于為變量賦值，其左側(cè)是變量名，而右側(cè)是變量指向的值。例如：a=1b=1.2c='小紅'

Python還允許同時為多個變量賦相同的值。例如：a=b=c=1作用是同時將1賦值給變量a、b和c，相當(dāng)于：任務(wù)一2．變量的賦值a=1b=1c=1也可以同時為多個變量分別賦不同的值。例如：任務(wù)一a,b,c=1,2,'hello'作用是將1、2和“hello”分別賦值給變量a、b和c。相當(dāng)于：a=1b=2c='hello'name='小藍(lán)' #定義名字變量name，賦值為“小藍(lán)”age=3 #定義年齡變量age，賦值為3cartoon='小豬佩奇' #定義動畫片變量cartoon，賦值為“小豬佩奇”#輸出小藍(lán)3歲時喜歡的動畫片print(name,age,'歲時喜歡的動畫片是',cartoon)age=5 #age重新賦值為5cartoon='機(jī)器貓' #cartoon重新賦值為“機(jī)器貓”#輸出小藍(lán)5歲時喜歡的動畫片print(name,age,'歲時喜歡的動畫片是',cartoon)age=10

#age重新賦值為10cartoon='海賊王' #cartoon重新賦值為“海賊王”#輸出小藍(lán)10歲時喜歡的動畫片print(name,age,'歲時喜歡的動畫片是',cartoon)任務(wù)一【例】

輸出小藍(lán)在不同的年齡喜歡的動畫片。【參考代碼】任務(wù)一【運行結(jié)果】小藍(lán)3歲時喜歡的動畫片是小豬佩奇小藍(lán)5歲時喜歡的動畫片是機(jī)器貓小藍(lán)10歲時喜歡的動畫片是海賊王變量使用前必須先賦值，因為變量指向的內(nèi)存對象只有在賦值后才會被創(chuàng)建。

變量的數(shù)據(jù)類型取決于它指向的數(shù)據(jù)的類型。Python的數(shù)據(jù)類型包括數(shù)字、布爾類型、字符串、列表、元組、字典和集合等。此處簡單介紹數(shù)字、布爾類型和字符串，其余類型將在項目四中介紹。任務(wù)一二、數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型1．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類型用于存儲數(shù)值。Python支持不同的數(shù)值類型，包括int、float和complex。（1）int（整型）數(shù)值通常稱為整數(shù)。Python可以處理任意大小的整數(shù)，當(dāng)然包括負(fù)整數(shù)。整數(shù)在程序中的表示方法和數(shù)學(xué)上的寫法一致，如18、?175。

在Python中，整數(shù)也可以用八進(jìn)制或十六進(jìn)制表示。Python中八進(jìn)制數(shù)以數(shù)字0開頭，只能用數(shù)字0～7組合表達(dá)。例如，0154對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為1×82+5×81+4×80=108。十六進(jìn)制數(shù)以0x開頭，只能用數(shù)字0～9及字母A～F（或a～f）組合表達(dá)。其中，A代表數(shù)值10，B代表數(shù)值11，依此類推，F(xiàn)代表數(shù)值15。例如，0x15F對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為1×162+5×161+15×160=351。任務(wù)一（2）float（浮點型）數(shù)值也稱為浮點數(shù)，由整數(shù)和小數(shù)組成。Python中浮點數(shù)只能用十進(jìn)制形式表示，但其表示方法有以下兩種。①小數(shù)表示法，由整數(shù)部分和小數(shù)部分組成，如0.0013、?1482.5。②科學(xué)表示法，通常用來表示一些比較大或比較小的數(shù)值，表示方法是在小數(shù)表示法后加“E”或“e”及指數(shù)部分，其中，“E”或“e”表示十次方，指數(shù)部分為整數(shù)，可正可負(fù)。但要注意，“E”或“e”前面必須有數(shù)字。例如，0.0013可表示為1.3e?3，?1482.5可表示為?1.4825e3。

（3）complex（復(fù)數(shù)型）數(shù)值由實數(shù)部分和虛數(shù)部分組成，一般形式為a+bj，其中，a是復(fù)數(shù)的實數(shù)部分，b是復(fù)數(shù)的虛數(shù)部分，這里的a和b是整數(shù)或浮點數(shù)，如2.14j、2+12.1j。任務(wù)一2．布爾類型

布爾（bool）類型是一種比較特殊的類型，它只有“True”（真）和“False”（假）兩種值。在Python中，可以直接用“True”和“False”表示布爾值（注意首字母大寫），也可以通過比較和判斷得到布爾值。例如：10<30 #判斷10是否小于30，結(jié)果為True10>20 #判斷10是否大于20，結(jié)果為False

字符串（str）是以單引號或雙引號括起來的任意文本，如'abc'、"xyz"等。如果單引號本身也是字符串中的一個字符，那就可以用雙引號括起來；反之，如果雙引號本身也是字符串中的一個字符，那就可以用單引號括起來。例如：任務(wù)一3．字符串"I'mOK!"'Itoldmyfriend,"Pythonismyfavoritelanguage!"'如果字符串內(nèi)部既包含單引號又包含雙引號，則可以用轉(zhuǎn)義字符“\”來標(biāo)識，例如：'I\'m\"OK\"!'表示的字符串內(nèi)容是：I'm"OK"!轉(zhuǎn)義字符以“\”開頭，后跟一個字符，通常用來表示一些控制代碼和功能定義。Python中常用的轉(zhuǎn)義字符如表2-1所示。任務(wù)一轉(zhuǎn)義字符說明轉(zhuǎn)義字符說明\n回車換行\(zhòng)'單引號符（'）\b退格\"雙引號符（"）\r回車\a鳴鈴\t水平制表\f換頁符\v垂直制表\\反斜線符（\）Python還允許在引號前加r來表示引號內(nèi)部的字符串默認(rèn)不轉(zhuǎn)義。任務(wù)實施

完成本任務(wù)，須首先定義字符串類型變量name（姓名）、sex（性別）和hobby（愛好），整型變量age（年齡），浮點型變量height（身高），并分別賦初值；然后使用print()函數(shù)輸出個人簡介。實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和解密任

務(wù)

二

數(shù)據(jù)加密是通過加密算法和加密密鑰將明文轉(zhuǎn)變?yōu)槊芪?，而解密則是通過解密算法和解密密鑰將密文恢復(fù)為明文。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家編寫Python程序，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算實現(xiàn)簡單的加密和解密。任務(wù)二實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和解密任務(wù)描述知識鏈接數(shù)據(jù)的運算通過運算符來完成，運算符用于連接表達(dá)式中各種類型的數(shù)據(jù)、變量等操作數(shù)。Python支持多種類型的運算符，包括算術(shù)運算符、賦值運算符、關(guān)系運算符、邏輯運算符、成員運算符、身份運算符和位運算符等。任務(wù)二一、算術(shù)運算符Python提供了7個基本的算術(shù)運算符，其運算方式與數(shù)學(xué)中基本類似。具體符號如表2-2所示。表2-2算術(shù)運算符運算符名稱示例說明+加法運算a+b返回a和b的和?減法運算a?b返回a和b的差*乘法運算a*b返回a和b的積/除法運算a/b返回a和b的商%取模運算a%b返回a除以b的余數(shù)**冪（乘方運算）a**b返回a的b次冪//整除a//b返回a和b的商的整數(shù)部分（向下取整）。如果其中一個操作數(shù)為負(fù)數(shù)，則結(jié)果為負(fù)數(shù)。例如，3//4=0，4//3=1，?3//4=?1，4//?3=?2

賦值運算符用來給變量賦值，Python提供的賦值運算符可分為簡單賦值和復(fù)合賦值兩種。簡單賦值運算符“=”已經(jīng)在任務(wù)一中介紹了，下面著重介紹復(fù)合賦值運算符。

在Python中，經(jīng)常會有利用變量的原有值計算出新值并重新賦值給這個變量的情況。例如，下面表達(dá)式就是把變量a的值加上1后再賦值給a。a=a+1復(fù)合賦值運算符允許縮短這個表達(dá)式，使用“+=”運算符，可以將上面的表達(dá)式簡寫為：a+=1 #相當(dāng)于a=a+1

其中，復(fù)合賦值運算符中較為常用的是復(fù)合算術(shù)賦值運算符，包括+=、?=、*=、/=、%=、**=和//=共7種。例如：任務(wù)二二、賦值運算符a+=b #相當(dāng)于a=a+ba?=b #相當(dāng)于a=a?ba*=b #相當(dāng)于a=a*ba/=b #相當(dāng)于a=a/ba%=b #相當(dāng)于a=a%ba**=b

#相當(dāng)于a=a**ba//=b

#相當(dāng)于a=a//b任務(wù)二如果b是包含若干項的表達(dá)式，則相當(dāng)于它有括號，例如：

、a*=b?3 #相當(dāng)于a=a*(b?3)

關(guān)系運算符又稱比較運算符，用于比較運算符兩側(cè)數(shù)據(jù)的值，比較的結(jié)果是一個布爾值，即True或False。Python提供的關(guān)系運算符如表2-3所示。任務(wù)二三、關(guān)系運算符表2-3關(guān)系運算符運算符名稱示例說明==等于a==b判斷a和b的值是否相等，如果是則結(jié)果為True，否則為False!=不等于a!=b判斷a和b的值是否不相等，如果不相等則結(jié)果為True，否則為False>大于a>b判斷a的值是否大于b的值，如果是則結(jié)果為True，否則為False<小于a<b判斷a的值是否小于b的值，如果是則結(jié)果為True，否則為False>=大于等于a>=b判斷a的值是否大于等于b的值，如果是則結(jié)果為True，否則為False<=小于等于a<=b判斷a的值是否小于等于b的值，如果是則結(jié)果為True，否則為False使用關(guān)系運算符時須注意以下幾點。（1）等于、不等于、大于等于、小于等于運算符（==、!=、＞=、＜=）的表示方法與數(shù)學(xué)中的表示方法不同（=、≠、≥、≤）。（2）關(guān)系運算符兩側(cè)的值可以是數(shù)值、字符串等數(shù)據(jù)類型，但應(yīng)為同一類型。（3）字符串?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行比較運算時，按照其內(nèi)容的ASCII碼值進(jìn)行比較。在比較兩個字符串時，先比較第一個字符，其中ASCII碼值較大的字符所在字符串較大，如果第一個字符相同，再比較第二個字符……。例如，'abce'>'abcdef'為True，是因為逐個比較前三個字符，其ASCII碼值相同，在比較第四個字符時，“e”的ASCII碼值大于“d”的ASCII碼值，因此，該表達(dá)式的值為True。（注意：不是比較字符串長短）任務(wù)二Python的邏輯運算符包括and（與）、or（或）、not（非）3種，如表2-4所示。與C/C++、Java等語言不同的是，Python中邏輯運算的返回值不一定是布爾值。任務(wù)二四、邏輯運算符表2-4邏輯運算符運算符名稱示例說明and與aandb如果a的值為False，無須計算b的值，返回a的值；否則返回b的值or或aorb如果a的值為True，無須計算b的值，返回a的值；否則返回b的值not非nota如果a的值為True，返回值為False；如果a的值為False，返回值為True邏輯、成員和身份運算符

【參考代碼】任務(wù)二【例2-2】

關(guān)系運算符和邏輯運算符示例。a=5 #定義變量a，賦值為5b=6 #定義變量b，賦值為6#輸出邏輯表達(dá)式的值print('a=',a,',b=',b)print('a-5andb<3=',a-5andb<3)print('a<6andb+3=',a<6andb+3)print('a-5orb<3=',a-5orb<3)print('a<6orb+3=',a<6orb+3)print('nota=',nota)【程序說明】計算“a?5andb<3”表達(dá)式時，先計算“a?5”得到的值為0，即為False，因此無須計算“b<3”的值，表達(dá)式的值即為0。計算“a<6andb+3”表達(dá)式時，先計算“a<6”得到的值為True，因此，需計算表達(dá)式“b+3”的值，且整個表達(dá)式的值為“b+3”的值，即為9。任務(wù)二【運行結(jié)果】

程序運行結(jié)果如圖2-4所示。計算“a?5orb<3”表達(dá)式時，先計算“a?5”得到的值為0，即為False，因此，需計算“b<3”的值，且整個表達(dá)式的值為“b<3”的值，即為False。計算“a<6orb+3”表達(dá)式時，先計算“a<6”得到的值為True，無須計算“b+3”的值，表達(dá)式的值為True。計算“nota”表達(dá)式時，由于a的值為5，即為True，因此，表達(dá)式的值為False。任務(wù)二在Python中，當(dāng)參與邏輯運算的數(shù)值為0時，則將它看作邏輯“假”，而將所有非0的數(shù)值都看作邏輯“真”。

成員運算符用于判斷一個元素是否在某個序列中，如字符串、列表、元組等。Python提供的成員運算符如表2-5所示。任務(wù)二五、成員運算符表2-5成員運算符運算符示例說明inainb如果a在b序列中，則返回True，否則返回Falsenotinanotinb如果a不在b序列中，則返回True，否則返回False【參考代碼】snack1='薯片' #定義零食變量snack1，賦值為“薯片”snack2='棒棒糖' #定義零食變量snack2，賦值為“棒棒糖”#定義購物清單列表snackListsnackList=['可樂','蘋果','薯片','奧利奧','雞腿']#判斷薯片是否在購物清單中print('薯片在購物清單中？',snack1insnackList)#判斷棒棒糖是否在購物清單中print('棒棒糖在購物清單中？',snack2insnackList)#判斷棒棒糖是否不在購物清單中print('棒棒糖不在購物清單中？',snack2notinsnackList)任務(wù)二【例2-3】

判斷指定零食是否在購物清單中。任務(wù)二【運行結(jié)果】

程序運行結(jié)果如圖2-5所示。

圖2-5例2-3程序運行結(jié)果

關(guān)系運算符中的“==”是比較兩個變量的值是否相等。身份運算符用來判斷兩個變量是否指向同一個內(nèi)存對象。Python提供的身份運算符如表2-6所示。任務(wù)二六、身份運算符表2-6身份運算符運算符示例說明isaisb如果a和b引用的是同一個對象則返回True，否則返回Falseisnotaisnotb如果a和b引用的不是同一個對象則返回True，否則返回False任務(wù)二【例2-4】

判斷三個整型變量是否為同一個對象?！緟⒖即a】int1=500 #定義變量int1，賦值為500int2=500 #定義變量int2，賦值為500int3=520 #定義變量int3，賦值為520print('int1和int2引用的是同一對象？',int1isint2)print('int1和int3引用的是同一對象？',int1isint3)print('int1的內(nèi)存地址：',id(int1),'\nint2的內(nèi)存地址：',id(int2),'\nint3的內(nèi)存地址：',id(int3))int1=520 #修改int1的值為520print('修改值后的int1和int3引用的是同一對象？',int1isint3)print('修改值后的int1內(nèi)存地址：',id(int1))任務(wù)二【運行結(jié)果】

程序運行結(jié)果如圖2-6所示。

圖2-6例2-4程序運行結(jié)果【程序說明】

id()函數(shù)返回對象的唯一標(biāo)識符，即對象的內(nèi)存地址。任務(wù)二Python為了優(yōu)化速度，使用了小整數(shù)對象池，避免為整數(shù)頻繁申請和銷毀內(nèi)存空間。Python中的小整數(shù)是指在[-5,256]區(qū)間的整數(shù)，這些整數(shù)對象是提前創(chuàng)建好的，不會被回收。在一個Python程序中，所有相同的小整數(shù)都是同一個對象。當(dāng)數(shù)值不在小整數(shù)對象池內(nèi)時，會自動創(chuàng)建新的對象。但是，此時會有一個大整數(shù)池，即處于同一個代碼塊（一個代碼塊就是一個.py文件）的相同的大整數(shù)是同一個對象。

同理，Python中相同的單個字符也是同一個對象，處于同一個代碼塊的相同的浮點數(shù)，以及具有相同元素的字符串和元組都是同一個對象。任務(wù)二

所謂位運算是指進(jìn)行二進(jìn)制位的運算。例如，將一個存儲單元中的各二進(jìn)制位左移或右移一位。Python提供的位運算符包括按位與、按位或、按位異或、按位取反、左移和右移共6種，如表2-7所示。運算符名稱示例說明&按位與a&ba和b對應(yīng)的兩個二進(jìn)制位均為1時，結(jié)果才為1，否則為0|按位或a|ba和b對應(yīng)的兩個二進(jìn)制位有一個為1時，結(jié)果就為1，否則為0^按位異或a^ba和b對應(yīng)的兩個二進(jìn)制位不同時，結(jié)果為1，否則為0~按位取反~a先求a的補碼，然后將補碼的每個二進(jìn)制位取反，最后再求補碼<<左移a<<ba的二進(jìn)制位全部左移b位，移出位刪掉，移進(jìn)的位補零>>右移a>>ba的二進(jìn)制位全部右移b位，移出位刪掉，移進(jìn)的位補零表2-7位運算符七、位運算符任務(wù)二

假設(shè)變量a=10，b=23，即二進(jìn)制形式a=00001010，b=00010111。用變量a和b執(zhí)行表2-7中的位運算符，結(jié)果如圖2-7所示。（a）按位與a&b（b）按位或a|b（c）按位異或a^b

（d）按位取反~a（e）按位左移a<<2（f）按位右移a>>2圖2-7位運算符任務(wù)二Python中操作數(shù)按位取反的結(jié)果是?(a+1)，其中a為操作數(shù)。例如，10按位取反為?11，?10按位取反為9。

在計算機(jī)系統(tǒng)中，為了便于對數(shù)值進(jìn)行處理，數(shù)值一律是用補碼表示（存儲）的。其中，正數(shù)的補碼與原碼相同，符號位為0；負(fù)數(shù)的補碼的符號位為1，其余位為該數(shù)絕對值的原碼按位取反加1。例如，+10的補碼為00001010；對于?10來說，其符號位為1，由于+10的原碼為0001010（7位），則該數(shù)取反后為1110101，然后再加1，結(jié)果為1110110，即?10的補碼為11110110。任務(wù)二Python中運算符的優(yōu)先級如表2-8所示。優(yōu)先級順序運算符優(yōu)先級順序運算符1**8>、<、>=、<=2~、+（正號）、?（負(fù)號）9==、!=3*、/、%、//10=、+=、?=、*=、/=、%=、**=、//=4+（加法）、?（減法）11is、isnot八、運算符優(yōu)先級表2-8運算符優(yōu)先級5<<、>>12in、notin6&13and、or、not7^、|

任務(wù)實施

完成本任務(wù)，可先定義整型變量a和b，將a左移b位，然后加b，最后乘以b，完成數(shù)據(jù)的加密；再將加密后的a整除b，然后減b，最后右移b位，還原a的原始值，完成數(shù)據(jù)的解密。開發(fā)“你問我答”游戲任

務(wù)

三

“你問我答”游戲想要實現(xiàn)的功能是計算機(jī)輸出問題，用戶輸入答案，然后計算機(jī)判斷答案是否正確并輸出。此程序的關(guān)鍵是用戶與計算機(jī)的交互，即輸入與輸出。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家編寫Python程序，開發(fā)“你問我答”游戲。任務(wù)三開發(fā)“你問我答”游戲任務(wù)描述知識鏈接一、輸入

Python提供了input()函數(shù)用于獲取用戶從鍵盤輸入的字符串，其基本格式如下。input([prompt])輸入和輸出

其中，prompt表示輸入提示，是一個字符串，[]表示可選。input()函數(shù)讓程序暫停運行，等待用戶輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)獲取用戶輸入后，返回一個字符串（不包含末尾的換行符）。例如：

name=input('請輸入名字：') #name為字符串