《大數(shù)據(jù)的Python基礎(chǔ)（第2版）》教案

山東工商學(xué)院教案

學(xué)院（部）：適用學(xué)期:

課程代碼學(xué)總學(xué)時(shí)：48

課程名稱Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

學(xué)分2.5講授：32

時(shí)

課程類別必修課（是）選修課（）實(shí)驗(yàn)：16

授課專業(yè)授課班級(jí)分課堂討論：

任課教師職稱習(xí)題課：

配

所選教材《大數(shù)據(jù)的Python基礎(chǔ)（第2版）》，董付國，機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)動(dòng)：

通過本課程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠理解Python的編程模式，熟練運(yùn)

用Python列表、元組、字典、集合等基本數(shù)據(jù)類型以及相關(guān)列表推導(dǎo)式、

本課程教學(xué)

切片等特性來解決實(shí)際問題，熟練掌握Python分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、函

目的與要求

數(shù)設(shè)計(jì)以及類的設(shè)計(jì)與使用，熟練使用正則表達(dá)式處理字符串，了解數(shù)據(jù)

分析、科學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)。

Python編程模式中非常重要的一條是代碼簡(jiǎn)單化、問題簡(jiǎn)單化，應(yīng)保

證代碼具有較強(qiáng)的可讀性。在教學(xué)過程中，一定不要在Python程序中帶

有其他編程語言的痕跡，要盡量從最簡(jiǎn)單的角度去思考和解決問題、實(shí)現(xiàn)

自己的想法和思路，保證代碼的優(yōu)雅、簡(jiǎn)潔，讓代碼更加Pythonic。

在教學(xué)過程中，應(yīng)多對(duì)比Python中命令式編程與函數(shù)式編程的區(qū)別，

本課程教學(xué)讓學(xué)生體會(huì)函數(shù)式編程的簡(jiǎn)潔，了解函數(shù)式編程的原理，并在編寫代碼時(shí)

重點(diǎn)與難點(diǎn)多使用函數(shù)式編程的模式。

使用Python編程解決問題應(yīng)充分借鑒和使用成熟的標(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)展庫，

盡量避免自主編寫完整的業(yè)務(wù)邏輯，部分具體操作完全可以使用擴(kuò)展庫來

實(shí)現(xiàn)，大幅度提高開發(fā)效率。教學(xué)過程中要多演示，讓學(xué)生多練習(xí)，力求

讓大部分學(xué)生掌握書中的案例，少部分同學(xué)能夠進(jìn)行發(fā)揮和實(shí)現(xiàn)特定的任

務(wù)。

1.董付國.《Python程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，清華大學(xué)出版社，2019

2.董付國.《Python程序設(shè)計(jì)（第3版）》，清華大學(xué)出版社，2020

3.董付國.《Python數(shù)據(jù)分析、挖掘與可視化（微課版）》，人民郵電

參考書目出版社,2020

4.董付國.《Python網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》,清華大學(xué)出版社，2021

5.董付國.《Python程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集》，人民郵電出版社，2023

6.董付國.《Python數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)可視化》，清華大學(xué)出版社，2023

山東工商學(xué)院教案

1.1Python語言概述

1.2Python開發(fā)環(huán)境搭建

本次授課內(nèi)容1.3安裝擴(kuò)展庫

1.4標(biāo)準(zhǔn)庫與擴(kuò)展庫對(duì)象的導(dǎo)入與使用

1.5Python代碼布局規(guī)范

了解Python語言的特點(diǎn)

了解Python語言的應(yīng)用領(lǐng)域

熟練安裝和配置Python開發(fā)環(huán)境

本次課的

了解IDLE、JupyterNotebook-Spyder的簡(jiǎn)單使用

教學(xué)目的

熟練安裝常用的Python擴(kuò)展庫

了解Python代碼編寫規(guī)范

熟練掌握導(dǎo)入和使用Python標(biāo)準(zhǔn)庫與擴(kuò)展庫對(duì)象的方法

Windows平臺(tái)的Python安裝

安裝擴(kuò)展庫

本次課教學(xué)

不同開發(fā)環(huán)境的配置和簡(jiǎn)單使用

重點(diǎn)與難點(diǎn)

Python代碼編寫規(guī)范

導(dǎo)入與使用標(biāo)準(zhǔn)庫、擴(kuò)展庫對(duì)象

教學(xué)方法

PPT、邊講邊練

教學(xué)手段

教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配（分）

課堂教學(xué)內(nèi)容講解60

時(shí)間分配練習(xí)、答疑30

介紹Python版本歷史演變

介紹Python編程規(guī)范，重點(diǎn)講解縮進(jìn)與續(xù)行符

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)介紹Python、Anaconda3的安裝和使用

介紹擴(kuò)展庫安裝方法

介紹如何導(dǎo)入和使用標(biāo)準(zhǔn)庫、擴(kuò)展庫對(duì)象

安裝不同版本的Python

實(shí)驗(yàn)

安裝擴(kuò)展庫jieba、numpy、pandas>matplotlib>openpyxl>python-docx

習(xí)題1-7

思考題及作業(yè)題

備注

教學(xué)后記

第一節(jié)課

Python是一門跨平臺(tái)、開源、免費(fèi)的解釋型高級(jí)動(dòng)態(tài)編程語言，是一種通用編程語言。

Python目前已經(jīng)滲透到系統(tǒng)安全、數(shù)值計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析、科學(xué)計(jì)算可視化、逆向工程與軟

課

件分析、圖形圖像處理、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、網(wǎng)站開發(fā)、數(shù)據(jù)爬取與大數(shù)據(jù)處理、密碼學(xué)、

堂系統(tǒng)運(yùn)維、音樂編程、影視特效制作、計(jì)算機(jī)輔助教育、醫(yī)藥輔助設(shè)計(jì)、天文信息處理、化

重學(xué)、生物信息處理、神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)、自然語言處理、電子電路設(shè)計(jì)、電子取證、游戲設(shè)

計(jì)與策劃、移動(dòng)終端開發(fā)、樹莓派開發(fā)等幾乎所有專業(yè)和領(lǐng)域，在大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域更

點(diǎn)

是不可或缺的語言和技術(shù)。

內(nèi)除了可以解釋執(zhí)行，Python支持將源代碼偽編譯為字節(jié)碼來提高加載速度，還支持使

容用py2exe、pyinstaller>exFreeze,py2app或其他類似工具將Python程序及其所有依賴

庫打包成為各種平臺(tái)上的可執(zhí)行文件。

詳

Python支持命令式編程和函數(shù)式編程兩種模式（推薦使用后者），完全支持面向?qū)ο?/p>

解程序設(shè)計(jì)，語法簡(jiǎn)潔清晰，功能強(qiáng)大且易學(xué)易用，最重要的是擁有大量的幾乎支持所有領(lǐng)域

應(yīng)用開發(fā)的成熟擴(kuò)展庫。

常用的Python開發(fā)環(huán)境除了Python官方安裝包自帶的IDLE,還有Anaconda3、PyCharm、

Eclipse,zwPython等。相對(duì)來說，Python安裝包自帶的IDLE環(huán)境稍微簡(jiǎn)陋一些，雖然也

提供了語法高亮（使用不同的顏色顯示不同的語法元素）、交互式運(yùn)行、程序編寫與運(yùn)行以

及簡(jiǎn)單的程序調(diào)試功能，但沒有項(xiàng)目管理與版本控制等功能，這在大型軟件開發(fā)中是非常重

要的。其他Python開發(fā)環(huán)境對(duì)Python解釋器主程序進(jìn)行了不同程度的封裝和集成，使得代

碼編寫和項(xiàng)目管理更加方便一些。

FibUilOetaiqQptiomWadcwH<<p_

?Python3.6Python3.9.13(tags/v3.9.13:6de2ca5.May172022,16:36:42)[MSCv.192964bit(AMD64)]onwi32

Type"help","copyright","credits"or"license。"formoreinformation.

?>print(3?5)

8

?>print(sum(iMp(int,str(12345))))

IS

IDLE(Python3.964-bit)>>>(■portrath

?>nath.gcd(24,36,48)

OPython3,9(64-brt)>>>math.factorial(123)

121463043670253296757662432418812958554s42170884833823153289181618292358923621676688311569606264

0202170735835221294?477825910915704116514721860295199062616467307339974198149529600800000000&3。？

Python3.9Manuals(64-bit)

>>>"operatoradd

Python3.9ModuleDocs(64-bit)>>>list(map(add,range(l,6),r?nge(ll416)))

[12,14,16,18,20]

Python3.10?>

Q般近皤加

Python3.11

RESTARTrE7\Python39\test7py^

n請(qǐng)輸入一個(gè)3位自然數(shù)：123

1,2,3,Atest.py-E:\Python39\testpy(3.9.13)

■企業(yè)微倍

?>fFileEditFormatRunOptionsWindowHelp

企業(yè)微信運(yùn)行結(jié)果num=input('請(qǐng)箱入T、3位；)

籟近添加程序代碼rprint(*m叩(int,num),sep=1,1)

a在這里輸入你要搜索的內(nèi)容

~jupyterUntitled9gteMckgM2nwut?s*go(，uwsavM)

“EMv?wInsertCanKameinpgetsHelp

Anaconda3(64-bit)

AnacondaNavigator(Anaconda})

Upload「New?]C

AnacondaPowenhettPrompt(A._

AnacondaPrompt(Anaconda3)Python

J叩ytetNotebook(AnacondaJ)

Other

ResetSpydctSettings(AnacondaJ)2

TextFile

Spyder(Anaconda})Folder

TerminalsUnavailable回

1Kandkam

5daysago

2monthsago

P在這里就入你要搜索的內(nèi)容

回

戰(zhàn)Spyder(Python3.9)

FileEditSearchSourceRunDebugConsolesProjectsToolsViewHelp

.spyaer-py3

C:\Users\dfg\.spyder-py3\temp.py

□Console1/AX

□temp,pyX3

In[4]:print('HelloWorld!')

1defmain():HelloWorld!

2foriinrange(10):

3print(i,end=',')In[5]:runfile('C:/Users/

4dfg/,spyder-py3/temp.py',wdir='C:/

main()Users/dfg/.spyder-py3')

e,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

2In[6]:

4

IPythonconsoleHistory

VLSPPython:ready6conda:base(Python3.9.12)Line5,Col7UTF-8CRLFRVMea10%

第二節(jié)課

pip命令示例說明

pipfreeze[>packages.txt]列出已安裝模塊及其版本號(hào)，可以使用重定向符〉

把獷展庫信息保存到文件packages,txt中

pipinstallSomePackage[==version]在線安裝SomePackage模反，可以使用方括號(hào)內(nèi)的

形式指定擴(kuò)展庫版本

pipinstallSomePackage.whl通過whl文件離線安裝擴(kuò)展齊

pipinstall-rpackages,txt讀取文件packages,txt中的擴(kuò)展庫信息，并安裝這

些擴(kuò)展庫

pipinstall-upgradeSomePackage升級(jí)SomePackage模塊

pipuninstallSomePackage[==version]卸我SomePackage模塊

國內(nèi)鏡像服務(wù)器地址:

鏡像地址所屬單位

/simple/清華大學(xué)

/pypi/simple/阿里云

/simple/豆瓣網(wǎng)

/simple/中國科技大學(xué)

/華中理工大學(xué)

/山東理工大學(xué)

導(dǎo)入與使用標(biāo)準(zhǔn)庫、擴(kuò)展庫對(duì)象的方式：

1.4.1import模塊名[as別名]

>>>importmath#導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫math

>>>math.factorial(6)#計(jì)算6的階乘

720

>?math.gcd(48,39)#返回兩個(gè)整數(shù)的最大公約數(shù)

3

>>>importnumpyasnp#導(dǎo)入擴(kuò)展庫numpy,設(shè)置別名為np

>>>np?sin([0,np.pi/4,np.pi/2,np.pi])

#計(jì)算多個(gè)角度的正弦值

array([0.000000006+00^7.07106781e-01,1.000000006+00,

1.22464680e-16])

>>>importos.pathaspath#導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫os.path,設(shè)置別名為path

>>>path.isfile(r*C:\Windows\notepad.exe')

#檢查指定的路徑是否為文件

#字符串前面加字母r表示原始字符串

#不對(duì)其中的任何字符進(jìn)行轉(zhuǎn)義

True

1.4.2from模塊名import對(duì)象名[as別名]

>>>fromrandomimportchoice,randint

>>>choice('abcdefg')#從字符串中隨機(jī)選擇一個(gè)字符

'f'

>>>randintCl,100)#在1到100之間生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)

55

>>>fromos.pathimportgetsize

>>>getsize(r'C:\Windows\notepad.exe')#查看文件大小，單位為字節(jié)

179712

>>>frommathimportpiasPI#導(dǎo)入圓周率常量，設(shè)置別名為PI

>>>print(PI)

3.141592653589793

1.4.3from模塊名import*

>>>fromrandomimport*#導(dǎo)入random模塊中的所有對(duì)象

?>x=[1,2,3,4,5,6]

>>>shuffle(x)#隨機(jī)打亂順序

>>>x

[1,6,4,5,2,3]

>>>choice(x)#隨機(jī)選擇一個(gè)元素

5

>>>sample(x,3)#隨機(jī)選擇3個(gè)不重復(fù)的元素

2,4]

>>>choices('abed'jk=8)#從字符串,abed,中隨機(jī)選擇8個(gè)字符

[d,b,'d',d,"Ld,'a",'C']

>>>random()#返回介于[0,1）區(qū)間的隨機(jī)數(shù)

0.338414031817863

1.5Python代碼布局規(guī)范

（1）嚴(yán)格使用縮進(jìn)來體現(xiàn)代碼的邏輯從屬關(guān)系。Python對(duì)代碼縮進(jìn)是硬性要求，這一點(diǎn)必

須時(shí)刻注意。在函數(shù)定義、類定義、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、異常處理結(jié)構(gòu)和with語句等結(jié)構(gòu)中，

對(duì)應(yīng)的函數(shù)體或語句塊都必須有相應(yīng)的縮進(jìn)。一般以4個(gè)空格為一個(gè)縮進(jìn)單位，并且相同級(jí)別

的代碼塊應(yīng)具有相同的縮進(jìn)量。

（2）在每個(gè)類、函數(shù)定義或一段完整的功能代碼之后增加一個(gè)空行，在運(yùn)算符兩側(cè)各增加

一個(gè)空格，逗號(hào)后面增加一個(gè)空格，讓代碼適當(dāng)松散一點(diǎn)，不要過于密集。

（3）盡量不要寫過長(zhǎng)的語句。如果語句確實(shí)太長(zhǎng)而超過屏幕寬度，最好使用續(xù)行符“\"，或

者使用圓括號(hào)把多行代碼括起來表示是一條語句。

（4）書寫復(fù)雜的表達(dá)式時(shí)，在適當(dāng)?shù)奈恢眉由侠ㄌ?hào)，這樣可以使得各種運(yùn)算的隸屬關(guān)系和

計(jì)算順序更加明確。

（5）對(duì)關(guān)鍵代碼和重要的業(yè)務(wù)邏輯代碼進(jìn)行必要的注釋。在Python中有兩種常用的注釋形

式：#和三引號(hào)。井號(hào)#用于單行注釋，三引號(hào)常用于大段說明性文本的注釋。

（6）每個(gè)import語句只導(dǎo)入一個(gè)模塊，最好按標(biāo)準(zhǔn)庫、擴(kuò)展庫、自定義庫的順序。

山東工商學(xué)院教案

2.1Python常用內(nèi)置對(duì)象

本次授課內(nèi)容

2.2Python運(yùn)算符與表達(dá)式

熟練掌握常用內(nèi)置類型

了解常量與變量的概念

本次課的了解Python動(dòng)態(tài)類型的特點(diǎn)

教學(xué)目的了解Python強(qiáng)類型語言的特點(diǎn)

熟悉變量命名規(guī)則

熟練掌握常用運(yùn)算符

本次課教學(xué)Python動(dòng)態(tài)類型、強(qiáng)類型語言的特點(diǎn)

重點(diǎn)與難點(diǎn)運(yùn)算符作用于不同類型對(duì)象時(shí)的含義和功能

教學(xué)方法

PPT、邊講邊練

教學(xué)手段

教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配（分）

課堂教學(xué)

內(nèi)容講解60

時(shí)間分配

練習(xí)、答疑30

介紹常用內(nèi)置類型和內(nèi)置對(duì)象

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)詳細(xì)講解常用運(yùn)算符的語法與功能

實(shí)驗(yàn)教材例題代碼

習(xí)題1-11

思考題及作業(yè)題

備注

教學(xué)后記

第一節(jié)課

2.1Python常用內(nèi)置對(duì)象

對(duì)以類型類型名稱示例簡(jiǎn)要說明

int88888888888888

數(shù)字float9.8.3.14.6.626e-34數(shù))大小沒仃限制.IL內(nèi)置支外乂數(shù)及其必徵

complex5+6j.5j

Readabilitycounts.,

使川單叫號(hào)、雙引號(hào)、?刁1號(hào)作為定界符.不同定界符之間可

"I'maPythonteacher."

字符串str以互相嵌食；前面加字母r或R表示原始字符串.任何字符都不

"Tomsai,"let'sgo.

進(jìn)行傳義

r'C:\Windows\notepad.exe'

字節(jié)中)yteso'helloworld'以字母b引導(dǎo)

課[79,89,99]所“無然放在-對(duì)方括號(hào)中?元素之間使用逗號(hào)分麻其中的

列及l(fā)ist

fa,{31,(1.2).[*c,,2],{65:*}]元素可以是任意類型

所”元索放在對(duì)嬲括弓中,無東之何敏川過號(hào)分部?中紙中

元組tuple(b0,0)(0.)

堂只有?個(gè)元素時(shí)后面的逗號(hào)不能省略

{‘red':(1.0,0).'green,:(0,1,0),所有元素放在?時(shí)人括號(hào)中，元素之間使用逗號(hào)分隔.元素形

字典diet

'blue':(0,0.1)}式為“鍵:值”,其中“鍵”不允許由父并IL必須不可變

所有元素放在?對(duì)大括》?中,元素之間使用過號(hào)分網(wǎng)?元素不

集合set{'bread','beer','orange')

重允許小山1必須為不可變類型3

回

點(diǎn)

回

內(nèi)

2.1.1常量與變量

常量是指不能改變的字面值，例如一個(gè)數(shù)字9.8,一個(gè)字符串“Hell。world.”,一個(gè)元組

容

(1,0,0),都是常量。

在Python中，變量的值和類型都是隨時(shí)可以發(fā)生改變的。從這個(gè)角度來講，Python屬于動(dòng)

詳

態(tài)類型編程語言.雖然Python變量的類型是隨時(shí)可以發(fā)生變化的，但每個(gè)變量在任意時(shí)刻

的類型都是確定的。從這個(gè)角度來講，Python屬于強(qiáng)類型編程語言。

解

在Python中，不需要事先聲明變量名及其類型，使用賦值語句可以直接創(chuàng)建任意類型的變

量，變量的類型取決于等號(hào)右側(cè)表達(dá)式值的類型。賦值語句的執(zhí)行過程是：首先把等號(hào)右側(cè)

表達(dá)式的值計(jì)算出來，然后在內(nèi)存中尋找一個(gè)位置把值存放進(jìn)去，最后創(chuàng)建變量并指向這個(gè)

內(nèi)存地址。

2.1.1常量與變量

>>>x=3

>>>y=x#y和x指向同?個(gè)內(nèi)存地址

>>>id(x)#查看變量X指向的值的內(nèi)存地址

1394437216

>>>id(y)#此時(shí)y和x指向的地址相同

1394437216

>>>x+=6#x指向新的值

>>>X

9

>>>y

3

>>>id(x)#x指向的地址發(fā)生變化

1394437408

>>>id(y)#y仍然指向原來的值

1394437216

2.1.2數(shù)字

>?importmath

>?math,factorial(64)#計(jì)算64的階乘

1268869321858841641034333893351614808028655161745451921988018943752147042304000

00000000000

?>3**0.5#計(jì)算3的平方根，**是塞運(yùn)算符

1.7320508075688772

?>_**2#一個(gè)下劃線表示上一個(gè)正確的輸出

2.9999999999999996

?>math.isclose(_,3)#比較兩個(gè)實(shí)數(shù)是否足夠接近

True

2.1.3字符串

字符串是包含若干字符的容器結(jié)構(gòu)，使用單引號(hào)、雙引號(hào)、三單引號(hào)或三雙引號(hào)作為定界符，

其中三引號(hào)里的字符串可以換行，并且不同的定界符之間可以互相嵌套。

在Python中，沒有字符常量和變量的概念，只有字符串常量和變量，單個(gè)字符也是字符串。

Python3.x代碼默認(rèn)使用UTF8編碼格式，全面支持中文，甚至可以使用中文作為變量名。

在使用內(nèi)置函數(shù)len()統(tǒng)計(jì)字符串長(zhǎng)度時(shí)，中文和英文字母都作為一個(gè)字符對(duì)待。在使用for

循環(huán)或類似技術(shù)遍歷字符串時(shí)，每次遍歷其中的一個(gè)字符，中文字符和英文字符也一樣對(duì)待。

除了支持序列通用操作(包括雙向索引、比較大小、計(jì)算長(zhǎng)度、切片、成員測(cè)試等)，字符

串類型自身還提供了大量方法，例如字符串格式化、查找、替換、排版等等。但由于字符串

屬于不可變序列，不能直接對(duì)字符串對(duì)象進(jìn)行元素增加、修改與刪除等操作，切片操作也只

能訪問其中的元素而無法使用切片來修改字符串中的字符。另外，字符串對(duì)象提供的

replace。和translate。方法以及大量排版方法也不是對(duì)原字符串直接進(jìn)行修改替換，而

是返回一個(gè)新字符串作為結(jié)果。

?>x='Helloworld."#使用單引號(hào)作為定界符

?>x="Pythonisagreatlanguage.z/#使用雙引號(hào)作為定界符

>>>x='''Tomsaid,"Let'sg。."'‘'#不同定界符之間可以互相嵌套

?>print(x)

Tomsaid,"Let'sgo."

?>'good'+'morning'#連接字符串

'goodmorning'

?>'='*30#字符串重復(fù)

，_______________________________，

?>len('人生苦短,我用Python!')

14

2.1.4列表、元組、字典、集合

?>x」ist=[1,2,3]#倉犍列表對(duì)象

?>x_tuple=(1,2,3)#創(chuàng)建元組對(duì)象

>>>x_dict={'a':97,'b':98,'c':99}#創(chuàng)建字典對(duì)象，元素形式為“鍵:值”

?>x_set={1,2,3)#創(chuàng)建集合對(duì)象

?>print(x_list[lj)#使用下標(biāo)訪問指定位置的元素

#元素下標(biāo)從0開始

2

?>print(x_tuple[l])#元組也支持使用序號(hào)作為下標(biāo)

#1表示第二個(gè)元素的下標(biāo)

2

?>print(x_dict['a'])#訪問特定“鍵”對(duì)應(yīng)的“值”

#字典對(duì)象的下標(biāo)是“鍵”

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?>x_set[l]#集合中的元素是無序的

#集合不支持使用下標(biāo)隨機(jī)訪問

Trace