單元1 程序開發(fā)環(huán)境構建與數(shù)據(jù)輸入輸出（電子教案）

單元1程序開發(fā)環(huán)境構建與數(shù)據(jù)輸入輸出V11.1搭建Python開發(fā)環(huán)境與使用IDLE編寫Python程序1.1.1搭建Python開發(fā)環(huán)境1．下載與安裝Python參考電子活頁1-4介紹的方法，正確下載與安裝Python。2．測試Python是否成功安裝在Windows10操作系統(tǒng)中測試Python是否成功安裝。右鍵單擊Windows10桌面左下角的【開始】按鈕，在彈出的快捷菜單選擇【運行】菜單項，打開【運行】對話框，在“打開”文本框中輸入命令“cmd”。然后按【Enter】鍵。圖1-2【運行】對話框啟動命令行窗口，在當前的命令提示符后面輸入“python”，并且按【Enter】鍵，出現(xiàn)相關提示信息。圖1-3在命令行窗口中運行的Python解釋器說明Python安裝成功，同時也進入到交互式Python解釋器中，命令提示符變?yōu)椤?gt;>>”，等待用戶輸入Python命令。3．配置環(huán)境變量如果在命令行窗口提示符“C:\Users\Administrator>”后輸入“python”，并且按【Enter】鍵后顯示“'python'不是內部或外部命令，也不是可運行的程序或批處理文件”，原因是在當前的路徑中，找不到Python.exe可運行文件，解決方法是配置環(huán)境變量。在Windows10操作系統(tǒng)中配置環(huán)境變量，具體步驟如下：（1）在Windows的桌面上右鍵單擊【此電腦】圖標，在彈出的快捷菜單中選擇【屬性】命令，在彈出的【系統(tǒng)】對話框中單擊【高級系統(tǒng)設置】超鏈接，打開【系統(tǒng)屬性】對話框。（2）在【系統(tǒng)屬性】對話框中的【高級】選項卡中單擊【環(huán)境變量】按鈕。打開【環(huán)境變量】對話框，圖1-4【系統(tǒng)屬性】對話框在“Administrator的用戶變量”區(qū)域，單擊選擇變量“Path”，然后單擊【編輯】按鈕，打開【編輯環(huán)境變量】對話框。在該對話框中單擊【新建】按鈕，然后在編輯框中輸入變量值“D:\Python\Pyphon3.8.2\”，接著多次單擊【上移】按鈕，將該變量值移至第1行。再一次單擊【新建】按鈕，然后在編輯框中輸入變量值“D:\Python\Pyphon3.8.2\Scripts\”，接著多次單擊【上移】按鈕，將該變量值移至第2行。于是在【編輯環(huán)境變量】對話框新增兩個變量。圖1-5新增兩個變量后的【編輯環(huán)境變量】對話框在【編輯環(huán)境變量】對話框中，單擊【確定】按鈕返回【環(huán)境變量】對話框。圖1-6【環(huán)境變量】對話框然后在【環(huán)境變量】對話框【確定】按鈕，接著在【系統(tǒng)屬性】對話框單擊【確定】按鈕完成環(huán)境變量的設置。環(huán)境變量配置完成，在命令行窗口提示符后輸入“python”命令，如果Python解釋器可以成功運行，說明Python配置成功。4．創(chuàng)建所需文件夾在本地計算機D:盤創(chuàng)建文件夾“PycharmProject”。再在文件夾“PycharmProject”中創(chuàng)建存放單元1的Python程序文件的子文件夾“Unit01”。1.1.2使用IDLE編寫簡單的Python程序安裝Python后，會自動安裝一個IDLE，IDLE是一個Python自帶的簡潔的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），也可以利用PythonShell編寫Python程序并與Python進行交互。在Windows10任務欄中右鍵單擊【開始】按鈕，在彈出的【開始】快捷菜單中選擇【搜索】命令，彈出“搜索”對話框，在輸入框中輸入“Python”，顯示相應最佳匹配列表項。然后在最佳匹配列表項中選擇“IDLE(Python3.864-bit)”選項即可打開IDLE窗口。圖1-7搜索“Python”圖1-8【Python3.8.2Shell】IDLE窗口在【Python3.8.2Shell】IDLE窗口出現(xiàn)Python提示符“>>>”，表示Python已經準備好了，等待用戶輸入Python程序代碼。在Python提示符“>>>”右側輸入程序代碼時，每輸入一條語句，并按【Enter】鍵，就會運行一條語句。這里輸入一條語句：print("HappytolearnPythonProgramming")然后按【Enter】鍵，運行該語句。圖1-9在IDLE窗口輸入并運行一條語句如果需要編寫多行代碼時，可以創(chuàng)建一個文件保存這些代碼，在全部編寫完畢后，一起運行。V2【任務1-1】輸出“HappytolearnPythonProgramming”的信息【任務描述】（1）在Python的IDLE編程環(huán)境中編寫Python程序1-1.py，使用print()函數(shù)輸出“HappytolearnPythonProgramming”的信息。（2）在Python的程序編輯窗口運行程序1-1.py，輸出信息。（3）在Windows的【命令】窗口運行程序1-1.py，輸出信息。【任務實施】（1）打開IDLE窗口在Windows10任務欄中單擊【開始】按鈕，在彈出的【開始】菜單中選擇【Python3.8】文件夾中的【IDLE(Python3.864-bit)】命令，打開IDLE主窗口。（2）在Python的IDLE主窗口中，選擇【File】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【NewFile】命令，打開一個【untitled】新窗口。在該窗口中，可以直接編寫Python代碼，并且輸入一行代碼后按【Enter】鍵，將自動換到下一行，等待繼續(xù)輸入代碼。圖1-10新建的Python文件窗口（3）在代碼編輯區(qū)中，輸入以下代碼：print("HappytolearnPythonProgramming")（4）在Python的程序編輯窗口中，選擇【File】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【Save】命令，將該程序保存到“D:\PycharmProject\Unit01”文件夾中，命名為“1-1.py”，其中“py”為Python文件的擴展名。保存完成后程序文件“1-1.py”的代碼可以在程序編輯窗口中瀏覽。圖1-11程序文件“1-1.py”保存完成后的IDLE主窗口（5）運行Python程序。在Python的程序編輯窗口中，選擇【Run】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【RunModule】命令，然后可以看到程序“1-1.py”的運行結果。圖1-12程序文件“1-1.py”的運行結果（6）在Windows的命令提示符窗口運行程序文件“1-1.py”。打開Windows的命令提示符窗口，然后在提示符后面輸入以下命令：PythonD:\PycharmProject\Unit01\1-1.py按【Enter】鍵即可運行程序文件“1-1.py”，在命令提示符窗口可以看到程序“1-1.py”的運行結果。圖1-13Windows命令提示符窗口中程序文件“1-1.py”的運行結果V31.2測試PyCharm開發(fā)環(huán)境與編寫簡單的Python程序1.2.1測試PyCharm開發(fā)環(huán)境參考電子活頁1-4和電子活頁1-5的安裝方法，將Python和PyCharm成功安裝后，可以測試PyCharm開發(fā)環(huán)境。1．第1次運行PyCharm（1）單擊Windows桌面的PyCharm快捷方式圖標，啟動PyCharm編程軟件，彈出【ImportPyCharmSettingsFrom…】對話框。在【ImportPyCharmSettingsFrom…】對話框中選擇“Donotimportsettings”單選項，即選擇不導入開發(fā)環(huán)境配置文件。圖1-14【ImportPyCharmSettingsFrom】對話框（2）單擊【OK】按鈕，進入協(xié)議閱讀界面，拖曳協(xié)議文本框的滾動條到文本框最下面，表示已閱讀完協(xié)議內容，然后選擇“IconfirmthathavereadandacceptthetermsofthisUserAgreement”單選項，這時【Continue】按鈕變?yōu)榭捎脿顟B(tài)。圖1-15閱讀并同意協(xié)議界面（3）單擊【Continue】按鈕，進入“SetUItheme”界面，這里選擇右側的“Light”單選項。圖1-16“SetUItheme”界面（4）在“SetUItheme”界面左下角單擊【SkipRemainingandSetDefaults】按鈕，省略后面的各項設置，使用系統(tǒng)默認設計的開發(fā)環(huán)境進行配置，此時將進入PyCharm的歡迎界面。圖1-17PyCharm的歡迎界面2．創(chuàng)建第1個PyCharm項目Test在PyCharm歡迎界面，單擊【CreateNewProject】按鈕，創(chuàng)建一個新的PyCharm項目，PyCharm會自動為新項目文件設置一個存儲位置，為了更好地管理項目文件，在存儲路徑輸入框中輸入自行設置的存儲路徑“D:\PycharmProject\Test”。圖1-18設置PyCharm項目文件的存儲路徑也可以通過單擊輸入框右鍘的存儲路徑選擇按鈕，打開【SelectBaseDirectory】對話框，在該對話框選擇已有的文件夾或者新建文件夾。然后單擊【OK】按鈕，返回【NewProject】對話框即可。圖1-19【SelectBaseDirectory】對話框在【NewProject】對話框中單擊“ProjectInterpreter:NewVirtualenvenvironment”左側的【展開】按鈕，在其下方展開相關內容，將“Location”“Baseinterpreter”等相關設置都正確設置好。圖1-20“NewVirtualenvenvironment”相關設置項各項相關設置都完成后，單擊【Create】按鈕，完成PyCharm項目Test的創(chuàng)建，將進入如PyCharm主窗口。圖1-21PyCharm主窗口PyCharm啟動時顯示【TipoftheDay】對話框，該對話框中顯示相關功能提示或幫助信息。如果想關閉【TipoftheDay】功能，可以取消“Showtipsonstartup”復選框的選中狀態(tài)，然后單擊【Close】按鈕即可。圖1-22【TipoftheDay】對話框3．PyCharm的個性化設置在PyCharm主窗口單擊菜單【File】，在彈出的下拉菜單中單擊【Settings】命令，打開【Settings】對話框，在對話框左側選擇并展開“Editor”項。圖1-23展示【Settings】對話框的“Editor”項（1）設置使用“Ctrl+滾輪”能改變字體大小。在“Editor”項下單擊“General”項，在對話框右側“Mouse”區(qū)域選中復選框“Changefontsize(Zoom)withCtrl+MouseWheel”，即可實現(xiàn)使用“Ctrl+滾輪”改變字體大小。（2）設置Python能自動引入包。在【Settings】對話框左側依次展開“Editor”-“General”，然后選擇“AutoImport”項，在對話框右側的“Python”區(qū)域選中“showimportpopup”復選框，即可實現(xiàn)Python自動引入包的功能。（3）設置顯示“行號”與“空白字符”。在【Settings】對話框左側展開“General”，然后選擇“Appearance”項，在對話框右側依次選中“Showlinenumbers”“Showmethodseparators”“Showwhitespaces”復選框。圖1-24在【Settings】對話框設置顯示“行號”與“空白字符”所需的設置完成后，單擊【Apply】或【OK】按鈕即可。（3）設置程序代碼的字體與大小。在【Settings】對話框左側展開“Editor”項，然后選擇“Font”項，在對話框右側分別設置Font和Size即可。圖1-25在“Editor”-“Font”區(qū)域設置程序代碼的字體與大?。?）查看與設置Python解析器。在【Settings】對話框左側展開“Project:Test”選項，然后選擇“ProjectInterpreter”選項，在對話框右側可以看到當前的Python解析器為“Python3.8”。如果“ProjectInterpreter”列表中有多個版本的Python解析器，可以在該列表框選擇合適的版本。改變Python解析器的版本后，單擊【OK】按鈕即可。圖1-26查看與設置Python解析器（5）顯示【TipoftheDay】對話框。在PyCharm主窗口選擇【Help】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【Tipoftheday】菜單項，即可顯示【TipoftheDay】對話框。4．顯示工具欄按鈕在默認狀態(tài)下，工具欄按鈕“Toolbar”處于隱藏狀態(tài)，顯示工具欄按鈕的方法如下：在PyCharm主窗口選擇【View】菜單，在彈出的下拉菜單中指向【Appearance】，在其子菜單中選擇【Toolbar】菜單項即可。圖1-27在級聯(lián)菜單中選擇【Toolbar】菜單項5．認識工具欄按鈕PyCharm主窗口顯示的工具欄，從左至右各按鈕依次為【打開】、【保存】、【同步】、【后退】、【向前】、【當前文件名】、【運行】、【調試】、【覆蓋運行】、【停止】、【位置】、【查找】。圖1-28工具欄按鈕“Toolbar”6．設置模板內容在程序開發(fā)時，需要在代碼中添加一些項目開發(fā)信息，例如開發(fā)者、開發(fā)時間、項目或文件名稱、開發(fā)工具、中文編碼等。在【Settings】對話框左側展開“Editor”項，然后選擇“FileandCodeTemplates”選項，在對話框右側選擇“PythonScript”，然后對模板內容進行編輯。項目開發(fā)信息的通用編輯格式為：${<variable_name>}。參照編輯格式輸入以下代碼：#開發(fā)人員：${USER}#開發(fā)時間：${DATE}#文件名稱：${NAME}.py#開發(fā)工具：${PRODUCT_NAME}#coding:UTF-8選中代碼輸入框下面的“EnableLiveTemplates”復選框，激活模板，單擊【OK】按鈕確認應用模板。圖1-29在“FileandCodeTemplates”區(qū)域設置模板內容1.2.2編寫簡單的Python程序1．新建Python程序文件（1）在PyCharm主窗口右鍵單擊已建好的PyCharm項目“Test”，在彈出的快捷菜單中選擇【New】-【PythonFile】菜單項。圖1-30在PyCharm項目的快捷菜單中選擇【PythonFile】菜單項（2）在打開的【NewPythonfile】對話框中輸入Python文件名“test01”，然后雙擊“Pythonfile”選項，完成Python程序文件的新建任務。圖1-31【NewPythonfile】對話框剛才編寫的模板內容自動添加到代碼窗口。圖1-32新建的“test01.py”文件及自動添加的模板內容2．編寫Python程序代碼在新建文件“test01.py”的代碼編輯區(qū)域已有模板注釋內容下面輸入一行代碼：print("HappytolearnPythonProgramming")圖1-33創(chuàng)建的Python文件與輸入的代碼3．保存Python程序文件在PyCharm主窗口選擇【File】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【SaveAll】菜單項，保存新編寫程序或者對代碼的修改。也可以直接單擊工具欄【保存】按鈕，保存程序文件。4．運行Python程序在PyCharm主窗口選擇【Run】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【Run】菜單項。圖1-34在【Run】的下拉菜單選擇【Run】菜單項在彈出的【Run】對話框中選擇“test01”選項，如圖1-35所示，程序“test01.py”開始運行。圖1-35在【Run】對話框中選擇“test01”選項如果編寫的代碼沒有錯誤，將顯示程序“test01.py”正確的運行結果。圖1-36Python程序“test01.py”的運行結果5．關閉PyCharm項目在PyCharm主窗口選擇【File】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【CloseProject】菜單項，關閉當前PyCharm項目。此時PyCharm主窗口也被一同關閉，同時顯示【WelcometoPyCharm】對話框。圖1-37【WelcometoPyCharm】對話框6．打開PyCharm項目在【WelcometoPyCharm】對話框中單擊【Open】按鈕，打開【OpenFileorProject】對話框，在該對話框中選擇需要打開的PyCharm項目，這里選擇的PyCharm項目為“Test”。圖1-38在【OpenFileorProject】對話框選擇PyCharm項目或文件然后單擊【OK】按鈕即可打開所選項目，同時顯示PyCharm主窗口。7．打開編輯Python程序文件對于當前已打開的PyCharm項目中的Python程序文件，直接在PyCharm主窗口左側程序文件列表中雙擊對應的程序文件名稱，即可打開程序代碼進行編輯。對于當前處于關閉狀態(tài)的PyCharm項目，可以在【File】下拉菜單中選擇【Open】命令，在彈出的【OpenFileorProject】對話框先打開對應項目，然后再打開Python程序文件。V4【任務1-2】輸出“你好，請登錄”的提示信息【任務描述】（1）在PyCharm集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建項目Unit01。（2）在項目Unit01中創(chuàng)建Python程序文件1-2.py。（3）在Python程序文件1-2.py中輸入代碼：print("你好，請登錄")。（4）在PyCharm集成開發(fā)環(huán)境中運行程序文件1-2.py，輸出信息：你好，請登錄?！救蝿諏嵤?．創(chuàng)建PyCharm項目Unit01（1）成功啟動PyCharm后，在其主窗口選擇【File】菜單，在彈出的下拉菜單中選擇【NewProject】命令，打開【CreateProject】對話框，在該對話框的“Location”輸入框中輸入“D:\PycharmProject\Uni