Python數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用 課件 第1章Python基礎(chǔ)應(yīng)用

1云南財經(jīng)大學(xué)信息學(xué)院

Python數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用第一章目錄

1.1數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)1.2Python語言概述1.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置1.4Python基本語法規(guī)則（1）知識目標(biāo)：了解什么是數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)分析的基本流程；了解Python語言的發(fā)展及特點、開發(fā)環(huán)境的配置；掌握Python程序的編寫方法及基本語法規(guī)則。（2）技能目標(biāo)：理解數(shù)據(jù)分析的基本流程；掌握Python語言解釋器的安裝方法、Anaconda開發(fā)環(huán)境的安裝方法及Python第三方庫的安裝與使用；掌握Python程序的編寫方法。（3）素質(zhì)目標(biāo)：具備一定的計算思維能力和程序設(shè)計能力。3學(xué)習(xí)目標(biāo)天氣數(shù)據(jù)分析每天我們都會關(guān)注天氣信息，增減衣物、安排出行等。商家利用天氣數(shù)據(jù)分析消費者的購物行為和出行習(xí)慣，從而制定更具針對性的營銷策略。通過分析土壤溫度、降雨量等數(shù)據(jù)，農(nóng)民可以更準(zhǔn)確地決定種植何種作物、何時播種或灌溉。政府部門通過分析天氣數(shù)據(jù)來預(yù)測自然災(zāi)害對社會經(jīng)濟的影響，從而制定更加精準(zhǔn)的防災(zāi)減災(zāi)政策。隨著科技的進步和數(shù)據(jù)采集與分析能力的提升，天氣數(shù)據(jù)分析將在未來發(fā)揮更為重要的作用。那么如何來進行天氣數(shù)據(jù)分析？4本章導(dǎo)讀什么是數(shù)據(jù)分析？數(shù)據(jù)分析是指用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析方法對收集來的大量數(shù)據(jù)進行分析，將它們加以匯總和理解并消化，以求最大化地開發(fā)數(shù)據(jù)的功能，發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用。數(shù)據(jù)分析是為了提取有用信息和形成結(jié)論而對數(shù)據(jù)加以詳細(xì)研究和概括總結(jié)的過程。51.1數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)在統(tǒng)計應(yīng)用中，數(shù)據(jù)分析可分為描述性統(tǒng)計、探索性數(shù)據(jù)分析（EDA）和驗證性數(shù)據(jù)分析（CDA）。EDA側(cè)重于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的新特征，而CDA則側(cè)重于確認(rèn)或偽造現(xiàn)有假設(shè)。預(yù)測分析側(cè)重于應(yīng)用統(tǒng)計模型進行預(yù)測或分類，而文本數(shù)據(jù)分析主要是從文本源中提取信息并對其進行分類，如詞頻分析、語義分析、主題分析、情感分析、文本聚類等。61.1數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析基本流程（1）數(shù)據(jù)采集或獲?。?）數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲（3）數(shù)據(jù)建模和分析（4）數(shù)據(jù)可視化分析（5）數(shù)據(jù)報表和總結(jié)71.1數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)為什么選用Python進行數(shù)據(jù)分析？Python入門簡單，代碼可讀性強Python是開源的，它擁有非常多優(yōu)秀的庫Python與開源大數(shù)據(jù)平臺Hadoop具有很好的兼容性Python不受數(shù)據(jù)規(guī)模的約束，能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)Python能夠繪制各種前沿的數(shù)據(jù)圖表Python在海量數(shù)據(jù)采集方面也有獨特的優(yōu)勢81.1數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)GuidovanRossumPython語言創(chuàng)立者2000年，Python2.x2008年，Python3.x目前，絕大部分Python函數(shù)庫和Python程序員都采用3.0版本系列語法和解釋器91.2Python語言概述Python語言的特點簡單易學(xué)速度快免費、開源可移植性解釋性面向?qū)ο罂蓴U展性可嵌入性豐富的庫101.2Python語言概述Python語言解釋器的安裝到Python主頁下載并安裝Python基本開發(fā)和運行環(huán)境，網(wǎng)址：/downloads/

根據(jù)操作系統(tǒng)不同選擇不同版本

下載相應(yīng)的Python3.0系列版本程序111.3

Python語言開發(fā)環(huán)境配置啟動Windows命令行工具，輸入python調(diào)用IDLE來啟動Python圖形化運行環(huán)境按照語法格式編寫代碼，編寫可以用任何文本編輯器，保存為文件打開IDLE，點擊Ctrl+N打開一個新窗口，輸入語句并保存，使用快鍵建F5即可運行該程序121.3

Python語言開發(fā)環(huán)境配置Anaconda開發(fā)環(huán)境的安裝Anaconda是一種更加高效、智能的Python集成開發(fā)環(huán)境。Anaconda集成了很多和數(shù)據(jù)科學(xué)、機器學(xué)習(xí)相關(guān)的Python第三方開源庫，更友好和方便；Anaconda提供了包管理與環(huán)境管理的功能，可以很方便的解決多版本Python并存、切換以及各種第三方包安裝問題。131.3

Python語言開發(fā)環(huán)境配置從開始菜單啟動Spyder或者Jupyter，就可以編寫自己的Python程序了。141.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置Python有一套很有用的標(biāo)準(zhǔn)庫(standardlibrary)。標(biāo)準(zhǔn)庫會隨著Python解釋器一起安裝在你的電腦中的。它是Python的一個組成部分。這些標(biāo)準(zhǔn)庫是Python為程序員準(zhǔn)備好的利器，可以讓編程事半功倍。同時Python社區(qū)提供了大量的第三方模塊，使用方式與標(biāo)準(zhǔn)庫類似。它們的功能無所不包，覆蓋科學(xué)計算、Web開發(fā)、數(shù)據(jù)庫接口、圖形系統(tǒng)多個領(lǐng)域，并且大多成熟而穩(wěn)定。151.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置Pythonpip的安裝與使用pip是Python包管理工具，該工具提供了對Python包的查找、下載、安裝、卸載的功能。在命令行（控制臺）中輸入以下命令來判斷是否已安裝：pip–version未安裝，則可以使用以下方法來安裝：$curlhttps://bootstrap.pypa.io/get-pip.py–oget-pip.py#下載安裝腳本$sudopython3get-pip.py#運行安裝腳本161.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置Pyinstaller庫的安裝與使用Pyinstaller是一個十分有用的第三方庫，它能夠在Windows、Linux、MacOSX等操作系統(tǒng)下將Python源文件打包，通過對源文件打包，Python程序可以在沒有安裝Python的環(huán)境中運行，也可以作為一個獨立文件方便傳遞和管理。Pyinstaller需要在命令行下用pip工具安裝：pipinstallpyinstaller171.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置編寫自己的Python程序?qū)嵗?.1編寫并運行第一個hello程序使用Python輸出"HelloWorld！"的代碼為：print("Hello,World!")找到并運行Python3.12的IDLE，在“>>>”提示符后輸入代碼：print("Hello,World!")，然后回車，就可以得到運行結(jié)果。181.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置Python程序運行方式運行Python程序有兩種方式，交互式和文件式。交互式即Python解釋器即時響應(yīng)用戶輸入的每條代碼，給出輸出結(jié)果。文件式則需要將Python代碼寫在一個或多個文件中，通常可以按照Python的語法格式編寫代碼，并保存成.py格式的文件，然后由Python解釋器批量執(zhí)行文件中的代碼。191.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置實例1.2長方形面積的計算在IDLE中選擇“File”|“NewFile”，在打開的窗口中輸入以下代碼：a=4b=7s=a*bprint(“s=”,s)選擇“File”|“Save”，保存文件，選擇“Run”|“RunModule”，得到運行結(jié)果201.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置實例1.3繪制一個五角星importturtleimporttimeturtle.pensize(4)turtle.pencolor("yellow")#畫筆黃色turtle.fillcolor("red")#內(nèi)部填充紅色#繪制五角星#turtle.begin_fill()for_inrange(5):#重復(fù)執(zhí)行5次

turtle.forward(200)#向前移動200步

turtle.right(144)#向右移動144度，注意這里的參數(shù)一定不能變turtle.end_fill()#結(jié)束填充紅色time.sleep(1)211.3Python語言開發(fā)環(huán)境配置本節(jié)以GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）計算為例，介紹Python程序的結(jié)構(gòu)及基本語法規(guī)則。實例1.4GDP計算：2023年，中國GDP約17.89萬億美元，增速為5.20%,美國GDP約27.36萬億美元,增速為2.5%，按此增長率多少年后中國的GDP能超過美國的GDP值。如果中國GDP增速可以達到7%呢？gdpChina=17.89e12gdpAmerica=27.36e12Growth_rate=float(input("請輸入中國GDP增速："))#可以輸入不同的中國GDP增速y=2023while(gdpChina<=gdpAmerica):#判斷中國的GDP是否超過美國的GDP了？

y=y+1#如果沒有超過，則年份增加1年

gdpChina=gdpChina*(1+Growth_rate)gdpAmerica=gdpAmerica*(1+0.026)print(y,"年中國的GDP能超過美國的GDP")print("中國的GDP為：",gdpChina,"美國的GDP為：",gdpAmerica)221.4Python基本語法規(guī)則縮進與對齊Python程序代碼通過縮進和對齊表示代碼間的邏輯關(guān)系,相同縮進的代碼視為同一代碼塊?？s進指代碼開頭的空格，一次縮進為4個空格（按一下tab鍵）。處于同一邏輯關(guān)系或?qū)哟渭墑e相同的代碼具有相同的縮進，即對齊?？s進和對齊增強了代碼的可讀性，使代碼層次分明，邏輯關(guān)系清晰。如實例1.4中第6到第8行代碼從屬于第5行代碼，他們構(gòu)成代碼的縮進結(jié)構(gòu)。231.4Python基本語法規(guī)則注釋注釋是對代碼進行解釋或說明的文字信息，它能夠增強程序的可讀性，幫助理解代碼，注釋不會被編譯和執(zhí)行。注釋分為單行注釋和多行注釋，單行注釋以#開頭。多行注釋以′′′(3個單引號或者雙引號)開頭和結(jié)尾。單行注釋用法：#這是一個單行注釋print("helloworld!")#放置在語句之后的注釋多行注釋用法：'''這是一個多行注釋，使用單引號這是一個多行注釋，使用單引號

'''241.4Python基本語法規(guī)則變量變量指其值會發(fā)生變化的量，變量的名字叫做變量名。變量名是標(biāo)識符的一種，必須要遵守Python標(biāo)識符命名規(guī)則，標(biāo)識符由字母、數(shù)字、下劃線“_”組成，但不能以數(shù)字開頭，如abc、ab_1、Abc_2_1等。以下劃線開頭的標(biāo)識符有特殊含義，應(yīng)避免使用以下劃線開頭的標(biāo)識符。標(biāo)識符不能和Python保留字或函數(shù)名相同。Python標(biāo)識符是嚴(yán)格區(qū)分大小寫的。標(biāo)識符命名應(yīng)既要簡短又具有描述性。251.4Python基本語法規(guī)則賦值Python變量的賦值是指將數(shù)據(jù)放入變量的過程。變量無須聲明數(shù)據(jù)類型就可以直接賦值，變量的類型和值在賦值那一刻被初始化。變量賦值通過賦值號“=”來執(zhí)行，它的作用是將“=”右邊的值分配給“=”左邊的變量。Python還可以同時給多個變量賦同一個值。261.4Python基本語法規(guī)則幾個變量賦值的例子>>>y=2023>>>Growth_rate=0.052>>>s=”Helloworld!”>>>y=y+1>>>gdpAmerica=gdpAmerica*(1+0.026)>>>a=b=c=1>>>m+=1>>>n*=10271.4Python基本語法規(guī)則Python賦值運算符281.4Python基本語法規(guī)則運算符描述示例=將右側(cè)數(shù)值或表達式的值賦給左側(cè)變量c=5表示將數(shù)值5賦給c+=將右側(cè)的值加到左側(cè)的變量上，并將結(jié)果賦給左側(cè)的變量。c+=3等價于c=c+3-=從左側(cè)的變量中減去右側(cè)的值，并將結(jié)果賦給左側(cè)的變量。c-=3

等價于

c=c-3*=將左側(cè)的變量乘以右側(cè)的值，并將結(jié)果賦給左側(cè)的變量。c*=5

等價于

c=c*5/=將左側(cè)的變量除以右側(cè)的值，并將結(jié)果賦給左側(cè)的變量。c/=2

等價于

c=c/2%=計算左側(cè)的變量除以右側(cè)值的余數(shù)，并將結(jié)果賦給左側(cè)的變量。c%=5

等價于

c=c%5**=執(zhí)行指數(shù)(冪)計算，并將結(jié)果賦給左側(cè)的變量c**=3

等價于

c=c**3//=執(zhí)行整數(shù)除法，將左側(cè)的變量除以右側(cè)的值并向下取整，然后將結(jié)果賦給左側(cè)的變量。c//=6

等價于

c=c//6保留字保留字指被編程語言內(nèi)部定義并使用的標(biāo)識符，被賦予了特殊的意義。這些標(biāo)識符不能再作為例如變量名、函數(shù)名或任何其他用戶定義的名字。每個保留字都有其特定的用途和規(guī)則。每一種程序設(shè)計語言都有保留字。291.4Python基本語法規(guī)則輸入input()用于獲得用戶輸入的值，無論用戶輸入什么內(nèi)容，input()的返回值始終是字符型。書寫格式為：<變量>=input(<提示信息>)例如：>>>input("請輸入一個數(shù)字：")>>>請輸入一個數(shù)字：96.56’96.56’>>>input("請輸入一串字符：")>>>請輸入一串字符：Helloworld!’Helloworld!’由此可見，不論用戶輸入的是字符還是數(shù)字，最終都變成一串字符（兩邊有單引號定界）