PYTHON程序設(shè)計(jì) 課件 【ch01】Python簡介

Python簡介“計(jì)算機(jī)類精品系列教材Python程序設(shè)計(jì)第一章01Python的發(fā)展特點(diǎn)一、Python的發(fā)展特點(diǎn)01Python的產(chǎn)生與發(fā)展Python由荷蘭人GuidovanRossum于1989年創(chuàng)造，并用C語言編寫編譯器，即解釋器。1991年，第一個(gè)Python解釋器誕生。第一版Python已經(jīng)具有了:類（class)、函數(shù)(function)、異常處理(exception)，包括列表（list）和字典(（dictionary)）在內(nèi)的核心數(shù)據(jù)類型，以及以模塊（module）為基礎(chǔ)的拓展系統(tǒng)。Python語法很多來自C語言，同時(shí)又受到ABC語言的強(qiáng)烈影響。Python不僅繼承了C語言的一些語法規(guī)則，如使用和C語言相同的數(shù)學(xué)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符等，而且也繼承了ABC語言的一些語法規(guī)則，如強(qiáng)制縮進(jìn)表示語句的邏輯關(guān)系等。Python從一開始就特別在意可拓展性。Python不僅可以在高層直接引入.py文件，還可以在底層引用C語言的庫。Python編程就好像使用鋼構(gòu)建房一樣，程序員先規(guī)定好大的框架，然后在此框架下自由地拓展或更改。一、Python的發(fā)展特點(diǎn)01Python的產(chǎn)生與發(fā)展Python將許多機(jī)器層面上的細(xì)節(jié)隱藏，并交給解釋器處理，使程序員可以將更多的時(shí)間用于思考程序的邏輯，而不是具體地實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這一特點(diǎn)吸引了廣大的科研人員和程序員，并使Python得到了迅猛發(fā)展。在1991年第一個(gè)Python解釋器誕生后，1991-1994年，Python增加了lambda、map、filter和reduce。1999年,Python的Web框架之祖——Zope1發(fā)布。2000年,Python在Zope1基礎(chǔ)上加入了內(nèi)存回收機(jī)制，構(gòu)成了現(xiàn)在Python框架的基礎(chǔ)。2006年，Python2.5誕生。2008年，Python3.0誕生，Python3.0是一次重大的升級(jí)，為了避免產(chǎn)生歷史問題，Python3.0沒有考慮與Python2.x的兼容。截至2022年9月，Python已經(jīng)更新到3.11版本。一、Python的發(fā)展特點(diǎn)02Python的特點(diǎn)0102語法簡單和傳統(tǒng)的C/CH+、C#、Java等語言相比，Python對(duì)代碼格式的要求沒有那么嚴(yán)格，這種寬松使用戶在編寫代碼時(shí)比較舒服，初學(xué)者入門比較容易。免費(fèi)、開源開源，即開放源代碼，所有用戶都可以看到源代碼。Python的開源體現(xiàn)在以下兩方面。(1）由于Python是一種解釋型的腳本語言，所以由Python編寫的代碼都是開源的。(2）Python解釋器和模塊也是開源的，所有Python用戶都可以參與改進(jìn)Python的性能,修補(bǔ)Python的漏洞。開源并不等于免費(fèi)，開源軟件和免費(fèi)軟件是兩個(gè)概念，只不過大多數(shù)的開源軟件也是免費(fèi)軟件。Python既開源又免費(fèi)。一、Python的發(fā)展特點(diǎn)02Python的特點(diǎn)030405較強(qiáng)的封裝性Python是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言,支持面向?qū)ο缶幊痰姆庋b、繼承和多態(tài)3種特性。Python隱藏了很多底層細(xì)節(jié),如Python會(huì)自動(dòng)分配和回收內(nèi)存。跨平臺(tái)性解釋型語言一般都是跨平臺(tái)的，具有可移植性好的特點(diǎn)。Python作為一種解釋型的腳本語言，同樣具有跨平臺(tái)特性。Python腳本可以在Windows和Linux等多種平臺(tái)下運(yùn)行。擴(kuò)展性強(qiáng)Python的擴(kuò)展性體現(xiàn)在它具有豐富的第三方庫。Python具有腳本語言中非常豐富和強(qiáng)大的類庫，這些類庫覆蓋了文件IO、GUI、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫訪問、文本操作等絕大部分應(yīng)用場景。02Python開發(fā)環(huán)境的搭建二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建01Python的下載與安裝在開發(fā)Python代碼之前，首先需要通過Python網(wǎng)站下載與安裝Python解釋器，具體步驟如下。打開Python官網(wǎng),在頁面中選擇“Download”下的最新版本號(hào),本書采用Python3.9.6作為示例進(jìn)行講解，如圖1-1所示。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建01Python的下載與安裝在新頁面中單擊“Windowsinstaller(64-bit)”鏈接即可下載Python3.9.6，如圖1-2所示。下載Python3.9.6后，雙擊Python-3.9.6-amd64.exe文件，并在彈出界面中勾選“AddPython3.9toPATH”復(fù)選框，如圖1-3(a)所示。之后，選擇界面中的“InstallNow”選項(xiàng)開始并完成安裝,如圖1-3(b)所示。Python是一種解釋型的腳本編程語言，支持以下兩種代碼運(yùn)行方式:①交互式編程：在命令行窗口直接輸入代碼,按下回車鍵就可以運(yùn)行代碼并查看結(jié)果，執(zhí)行完一行代碼后可以繼續(xù)輸入下一行代碼，再次按下回車鍵查看結(jié)果。②編寫源文件：將所有的代碼放在源文件中，讓編輯器逐行讀取并執(zhí)行源文件中的代碼，即批量執(zhí)行代碼。這是最常見的代碼運(yùn)行方式。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建01Python的下載與安裝二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建01Python的下載與安裝0102交互式編程PyCharm啟動(dòng)后，在界面下方單擊“PythonConsole”按鈕，看到>>>提示符即可輸入代碼。具體操作將在下一節(jié)進(jìn)行講解。注意：在交互式編程環(huán)境中可以輸入任何復(fù)雜的表達(dá)式，可以將其看成一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算器。但是復(fù)雜代碼的實(shí)現(xiàn)或項(xiàng)目的開發(fā)一般不選擇該方法。編寫源文件Python源文件的后綴為.py，是一種純文本文件，可以用任何文本編輯器打開它。選中源文件并右擊，選擇“打開方式”命令，通常Windows系統(tǒng)下用記事本打開并查看代碼，或者選擇PyCharm來運(yùn)行代碼。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建02PyCharm的下載與安裝安裝Python3.9.6解釋器后，雖然Python3.9.6自帶一個(gè)IDLE代碼編輯器，但在代碼編輯輔助功能方面還不夠完善。PyCharm是由JetBrains公司研發(fā)，用于開發(fā)Python代碼的IDE工具，本書代碼均在PyCharm開發(fā)環(huán)境下編寫并運(yùn)行。下面介紹PyCharm的下載與安裝。首先，打開PyCharm官網(wǎng)，在頁面中單擊“DOWNLOAD”按鈕，進(jìn)入下載頁面，如圖1-4所示，下載PyCharm。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建02PyCharm的下載與安裝PyCharm有Professional(專業(yè)版)和Community(社區(qū)版)兩個(gè)版本，其中專業(yè)版是收費(fèi)的，社區(qū)版是免費(fèi)的，對(duì)初學(xué)者來說，下載社區(qū)版即可。下載PyCharm后，雙擊下載文件，進(jìn)入PyCharm的安裝界面，如圖1-5所示。單擊“Next”按鈕，彈出選擇安裝位置界面，如圖1-6所示。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建02PyCharm的下載與安裝繼續(xù)單擊“Next”按鈕，彈出安裝選項(xiàng)界面，如圖1-7所示。在此界面中，可以進(jìn)行一些基本設(shè)置，如勾選“PyCharmCommunityEdition”復(fù)選框后，會(huì)創(chuàng)建桌面快捷方式；勾選“.py”復(fù)選框后，雙擊計(jì)算機(jī)中的.py文件，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)使用PyCharm打開。繼續(xù)單擊“Next”按鈕，彈出選擇開始菜單界面，如圖1-8所示。在此界面中單擊“Install”按鈕完成PyCharm的安裝。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用1.新建項(xiàng)目在圖1-9所示的界面中，單擊“NewProject”按鈕，新建一個(gè)PyCharm項(xiàng)目，彈出如圖1-10所示的新建項(xiàng)目界面，并在“Location:”后面的文本框中輸入項(xiàng)目所在文件夾路徑，通常選擇默認(rèn)路徑。單擊“Create”按鈕,生成新的項(xiàng)目，彈出如圖1-11所示的PyCharm開發(fā)界面。注意：路徑中不能包含中文，不能以數(shù)字開頭，必須是一個(gè)空的文件夾。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用2.打開項(xiàng)目在PyCharm開發(fā)界面中，可以選擇“File”→"Open…”命令，彈出如圖1-12所示的對(duì)話框,通過選擇項(xiàng)目所在的文件夾可以打開一個(gè)PyCharm項(xiàng)目。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用此外，也可以通過PyCharm開發(fā)界面的“File”→"Settings…”命令，設(shè)置PyCharm的基本參數(shù)，如設(shè)置PyCharm的主題，如圖1-13所示。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用3.代碼運(yùn)行安裝好Python和PyCharm后,就可以編寫并運(yùn)行第一個(gè)程序了。在編寫第一個(gè)程序之前，先在PyCharm開發(fā)界面中，選擇“File”→“NewProject”命令，創(chuàng)建一個(gè)名為chapter1的文件夾，用來存儲(chǔ)創(chuàng)建的項(xiàng)目文件。隨后選擇“File”→“New”命令，創(chuàng)建文件。最后選擇“PythonFile”命令，如圖1-14所示，并將該文件命名為“hello_world”，按回車鍵即可生成文件。文件擴(kuò)展名.py表示文件中的代碼是由Python編寫的，如圖1-15所示。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用在代碼編輯窗口中編寫Python代碼，如圖1-16所示。編寫好程序后，在菜單欄中選擇“Run”→“Run'hello_world'”命令，或者單擊代碼編輯窗口左側(cè)的運(yùn)行按鈕，或者單擊工具欄中的運(yùn)行按鈕，如圖1-17所示。也可以使用快捷鍵“Shift+F10”直接運(yùn)行程序。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用隨后，在PyCharm開發(fā)界面下方會(huì)出現(xiàn)一個(gè)運(yùn)行窗口，輸出Python代碼運(yùn)行的結(jié)果，如圖1-18所示。若程序有語法錯(cuò)誤，則在運(yùn)行窗口中會(huì)顯示出錯(cuò)信息。單擊窗口下方的“Problems”按鈕，即可查看詳細(xì)錯(cuò)誤，如圖1-19所示。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用此外，還可以使用Python控制臺(tái)運(yùn)行代碼，這種方式主要用于簡單程序的交互執(zhí)行和代碼的驗(yàn)證及測試。輸入一條語句或表達(dá)式后立即運(yùn)行，會(huì)在下一行顯示運(yùn)行結(jié)果。在PyCharm開發(fā)界面下方單擊“PythonConsole”按鈕，即可出現(xiàn)如圖1-20所示的Python窗口。左側(cè)區(qū)域?yàn)榘粹o選擇區(qū)，由上到下依次為清空控制臺(tái)、停止運(yùn)行、開始運(yùn)行、開始調(diào)試按鈕。中間區(qū)域?yàn)榇a輸入?yún)^(qū)，用“>>>”作為提示符，指示Python表達(dá)式或語句，按回車鍵即可得到運(yùn)算結(jié)果。右側(cè)區(qū)域?yàn)镻ython控制臺(tái)中所有變量的顯示區(qū)。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用4.代碼調(diào)試新建一個(gè)名為add.py的文件,在代碼編輯窗口輸入以下程序。在調(diào)試代碼之前，通常需要設(shè)置斷點(diǎn)。斷點(diǎn)一般設(shè)置在循環(huán)和條件判斷的表達(dá)式或程序的關(guān)鍵點(diǎn)處。設(shè)置斷點(diǎn)的方法如下：(1)將光標(biāo)移動(dòng)到需要設(shè)置斷點(diǎn)的行，按快捷鍵“CtrI+F8”。(2)直接單擊代碼編輯處左側(cè)邊緣。若要取消斷點(diǎn)，重復(fù)上述操作即可。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用設(shè)置好斷點(diǎn)后，即可開始調(diào)試，單擊工具欄上的調(diào)試按鈕或按快捷鍵“CtrI+F9”。調(diào)試開始后，當(dāng)前正在執(zhí)行的代碼會(huì)顯示為高亮區(qū)域。調(diào)試的程序運(yùn)行到高亮區(qū)域上一行即被斷點(diǎn)攔停。調(diào)試得到的結(jié)果如圖1-21所示。調(diào)試開始后，界面下方將彈出調(diào)試結(jié)果顯示框，并且提供了“Variables”窗口，調(diào)試步驟中涉及的變量均可在該窗口中進(jìn)行查看（見圖1-21)。同時(shí)，在調(diào)試過程中，可以通過跟蹤按鈕區(qū)的按鈕進(jìn)行跟蹤,各個(gè)跟蹤按鈕的功能如下。二、Python開發(fā)環(huán)境的搭建03PyCharm的使用：或按F8鍵,表示跨過當(dāng)前語句。：或按F7鍵,表示步入當(dāng)前調(diào)用的代碼內(nèi)部。：或按快捷鍵“Alt+Shift+F7”，表示跳入當(dāng)前調(diào)用的代碼繼續(xù)調(diào)試。：或按快捷鍵“Alt+Shift+F7”,表示強(qiáng)制跳入當(dāng)前調(diào)用的代碼。：或按快捷鍵“Shift+F8”，表示跳出當(dāng)前跳入的調(diào)用代碼。：或按快捷鍵“Alt+F9”，表示跳轉(zhuǎn)到當(dāng)前光標(biāo)所在位置處的代碼。03Python語法特點(diǎn)三、Python語法特點(diǎn)在編程語言中，注釋對(duì)理解、讀取代碼等來說非常重要。注釋就是用自然語言在程序中進(jìn)行說明，注釋的內(nèi)容會(huì)被Python解釋器忽略。編寫注釋的主要目的是闡述代碼的作用、代碼運(yùn)行過程等，尤其是當(dāng)程序越來越復(fù)雜時(shí)，通過注釋來對(duì)代碼進(jìn)行說明，當(dāng)再次調(diào)用代碼時(shí)將節(jié)約很多時(shí)間。除此之外，注釋有助于調(diào)試程序。當(dāng)程序報(bào)錯(cuò)時(shí)，如果覺得某段代碼有問題，則可以將其注釋起來再運(yùn)行，若程序正常運(yùn)行，則說明錯(cuò)誤是由這段代碼引起的。在調(diào)試過程中，使用注釋可以縮小錯(cuò)誤范圍，提高調(diào)試效率。Python中的注釋主要分為兩種，第一種是單行注釋，第二種是多行注釋。01注釋規(guī)則三、Python語法特點(diǎn)1.單行注釋在Python中，單行注釋用“#”來標(biāo)識(shí)。從“#”開始至本行結(jié)束，所有的內(nèi)容都會(huì)被解釋器忽略。運(yùn)行結(jié)果：即第一行內(nèi)容被解釋器忽略。注意：如果要對(duì)多行語句進(jìn)行注釋，則可以全選中后使用快捷鍵“Ctr1+”，再按一次會(huì)取消選中部分的注釋。01注釋規(guī)則三、Python語法特點(diǎn)2.多行注釋在Python中，多行注釋用