Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)

內(nèi)容簡介

本書是與《Python程序設(shè)計》（蘇虹等編著，中國鐵道出版社有限公司出版）配套的實踐指導(dǎo)教材。

書中內(nèi)容與主教材相對應(yīng)，通過必要的實例及操作步驟，加深對教材內(nèi)容的理解，強化程序設(shè)計方法

和編程技能，培養(yǎng)讀者利用計算機的編程思想和方法解決實際問題的能力。全書主要內(nèi)容包括Python

語言的語法基礎(chǔ)、程序的流程控制、函數(shù)的概念及使用要點、組合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用、文件的操作、面

向?qū)ο缶幊獭D形界面設(shè)計等，還介紹了網(wǎng)絡(luò)爬蟲、科學(xué)計算與數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)可視化等內(nèi)容。

本書以PythonIDLE和PyCharm為開發(fā)工具，選擇豐富的實例進行講解，主要目的是讓讀者熟悉

Python編程的基本思想，掌握Python編程的基本技能，突出對Python數(shù)據(jù)分析與可視化編程綜合應(yīng)用

能力培養(yǎng)。

本書適合作為高等學(xué)校各專業(yè)程序設(shè)計課程的實驗教材，也可作為程序愛好者的自學(xué)讀物。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)/孫占鋒等編著.—北京：

中國鐵道出版社有限公司,2022.2

高等學(xué)校“十四五”規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-28818-1

Ⅰ.①P…Ⅱ.①孫…Ⅲ.①軟件工具-程序設(shè)計-

高等學(xué)校-教材Ⅳ.①TP311.561

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字(2022)第012990號

書名：Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)

作者：孫占鋒王鵬遠韓懌冰李萍蘇虹

策劃：韓從付編輯部電話：（010）51873202

責(zé)任編輯：劉麗麗

封面設(shè)計：劉穎

責(zé)任校對：焦桂榮

責(zé)任印制：樊啟鵬

出版發(fā)行：中國鐵道出版社有限公司（100054，北京市西城區(qū)右安門西街8號）

網(wǎng)址：/51eds/

印刷：北京聯(lián)興盛業(yè)印刷股份有限公司

版次：2022年2月第1版2022年2月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：10.75字數(shù)：247千

書號：ISBN978-7-113-28818-1

定價：32.00元

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書，如有印制質(zhì)量問題，請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換。電話：（010）63550836

打擊盜版舉報電話：（010）63549461

前言

Python語言是當(dāng)下非常熱門的一種編程語言。2021年10月，語言流行指數(shù)的編譯

器TIOBE編程語言排行榜將Python語言評選為最受歡迎的編程語言，20年來首次將其

置于Java、C和JavaScript之上。隨著Python擴展庫不斷發(fā)展壯大，Python在科研、電

子、政務(wù)、數(shù)據(jù)分析、Web、金融、圖像處理、AI技術(shù)等各方面都有強大的類庫、框架

和解決方案，以至有了“已經(jīng)沒有任何語言能夠動搖Python在今后生產(chǎn)、生活中的核心

語言地位”的說法。國家這兩年對人工智能、大數(shù)據(jù)的重視，極大地促進了Python語言

在國內(nèi)的發(fā)展。

對于非計算機專業(yè)的學(xué)生來說，用Python作為程序設(shè)計語言啟蒙是非常好的選擇。

Python語言的優(yōu)勢在于比C++/Java等傳統(tǒng)靜態(tài)語言更具有實用性，不局限在煩雜的語法

里，可以專注于程序設(shè)計思想及計算思維的訓(xùn)練。

本書的編者全部是一直工作于高等學(xué)校教學(xué)一線，承擔(dān)程序設(shè)計課程教學(xué)多年的大

學(xué)教師，有著豐富的教學(xué)和編程經(jīng)驗。程序設(shè)計課程有著理論與實踐緊密結(jié)合的特點，

程序不是看會的，而是動手編會的。學(xué)習(xí)程序設(shè)計的過程是一個學(xué)習(xí)者與教師、學(xué)習(xí)者

與教材交互的過程，這需要有一本好的教材，再遵照一定的學(xué)習(xí)規(guī)律來很好地完成。本

書的編寫參考多個高等院校程序設(shè)計課程教學(xué)大綱，與教育部高等學(xué)校大學(xué)計算機課程

教學(xué)指導(dǎo)委員會對程序設(shè)計課程的要求保持高度一致，章節(jié)結(jié)構(gòu)安排合理，內(nèi)容層次分

明，從認識、了解、掌握、應(yīng)用等幾個層次，由淺入深、循序漸進地組織內(nèi)容，有助于

學(xué)生快速掌握知識要點。書中的實例都是精心挑選和設(shè)計的，具有新穎性、代表性、典

型性，并且在Python3.9以上版本中全部調(diào)試通過。Python3.9以上版本是全國計算機等

級考試二級Python推薦使用的版本。

本書配合《Python程序設(shè)計》（蘇虹等編著，中國鐵道出版社有限公司出版），在章節(jié)

上與主教材相對應(yīng)，通過增加豐富的實例及其操作步驟，加深讀者對教材內(nèi)容的理解，

使讀者能夠掌握教材中的相關(guān)知識，熟練、靈活運用程序設(shè)計的基本思想、原理和方法

解決實際問題。

本書著重介紹核心語法，以培養(yǎng)編程能力為首要目標(biāo)，力求較全面地介紹Python程

序設(shè)計語言的知識點，力爭將本書打造成學(xué)習(xí)者由淺入深進行學(xué)習(xí)的第一本參考書。本

書內(nèi)容可使讀者掌握Python程序設(shè)計的基本方法和技能，編寫簡單的應(yīng)用程序。為了滿

足更高層次的要求，對Python在數(shù)據(jù)分析與可視化方面做了詳細介紹，突出在Python

數(shù)據(jù)分析與可視化方面綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

本書共包括20個實驗，將Python語言的內(nèi)容由淺入深、層次分明地呈現(xiàn)給讀者。

每個實驗既有邏輯清晰的語法講解，又有豐富的編程實例，非常適合編程初學(xué)者計算思

I

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

維模式的培養(yǎng)及訓(xùn)練。

本書主要內(nèi)容如下：

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境：介紹Python的開發(fā)環(huán)境IDLE、PyCharm和Anaconda的

安裝、配置和使用方法。

實驗2turtle畫圖：介紹turtle庫的使用和turtle庫中常用的畫圖方法。

實驗3Python數(shù)據(jù)類型與表達式：介紹Python中使用的各種數(shù)據(jù)類型、運算符、表

達式以及常用的系統(tǒng)函數(shù)和數(shù)據(jù)的輸入/輸出。

實驗4Python中的常用庫函數(shù)（數(shù)學(xué)函數(shù)、隨機數(shù)、時間等）：介紹各種常用庫函數(shù)

的功能和使用方法。

實驗5選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計：介紹Python語言選擇結(jié)構(gòu)的使用方法和特點。

實驗6循環(huán)結(jié)構(gòu)：介紹Python語言循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用方法和特點。

實驗7函數(shù)的定義與調(diào)用：介紹內(nèi)部函數(shù)的定義和調(diào)用方法。

實驗8函數(shù)的參數(shù)傳遞：介紹在自定義函數(shù)中參數(shù)的傳遞方法。

實驗9列表與元組：介紹Python語言中列表和元組的定義、引用、切片、列表推

導(dǎo)式和生成品推導(dǎo)式的使用等操作。

實驗10字典與集合：介紹字典與集合的概念，以及字典與集合的創(chuàng)建、元素引用、

相關(guān)運算符與內(nèi)置函數(shù)的操作、常用的方法等。

實驗11字符串：介紹字符串的創(chuàng)建、索引、編碼、運算符和內(nèi)置函數(shù)對字符串的

操作、字符串對象的常用方法等。

實驗12正則表達式：介紹正則表達式的元字符、常用的正則表達式、正則表達式

模塊等的使用方法。

實驗13錯誤和異常處理：介紹常見的程序錯誤及解決方法、異常處理的try-except

語句，以及斷言處理的assert語句和AssertionError類的使用。

實驗14文件：介紹文件的使用、讀寫操作、jieba庫的使用、CSV文件的讀寫操作

方法。

實驗15面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)：介紹類與對象的定義、創(chuàng)建和使用，還介紹屬性

和方法、繼承和多態(tài)，并給出相應(yīng)的面向?qū)ο蟮木幊虒嵗┳x者理解學(xué)習(xí)。

實驗16tkinter圖形界面設(shè)計：介紹Python中用于創(chuàng)建圖形化用戶界面的tkinter庫，

介紹如何創(chuàng)建Windows窗口、常用tkinter組件的使用以及Python事件處理方法。

實驗17網(wǎng)絡(luò)爬蟲入門：介紹相關(guān)HTTP協(xié)議知識、urllib基本應(yīng)用與爬蟲案例、

requests基本操作與爬蟲案例、BeautifulSoup基本操作與爬蟲案例。

實驗18Python科學(xué)計算與數(shù)據(jù)分析：介紹NumPy科學(xué)計算庫及其擴展庫pandas的

基本使用方法。

實驗19數(shù)據(jù)可視化：介紹matplotlib繪圖庫的基本使用。

實驗20綜合實驗：通過一個實例，介紹使用爬蟲爬取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的組

II

前言

織和清洗，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)，然后對目標(biāo)數(shù)據(jù)進行簡單的數(shù)據(jù)分析與可視化。

以上各部分都可以獨立教學(xué)，自成體系。讀者可根據(jù)學(xué)習(xí)時間、專業(yè)情況、設(shè)計要

求適當(dāng)選取章節(jié)進行閱讀學(xué)習(xí)。

本書由鄭州輕工業(yè)大學(xué)的孫占鋒、王鵬遠、韓懌冰、李萍、蘇虹編著。各章編著分

工如下：實驗1、2、4、7、8、16由王鵬遠編著，實驗3、9、15由蘇虹編著，實驗5、

6、10、13由李萍編著，實驗11、12、17由韓懌冰編著，實驗14、18、19、20由孫占

鋒編著。在組織編著過程中，王鵬遠負責(zé)本書的架構(gòu)計劃，蘇虹和孫占鋒負責(zé)本書的統(tǒng)

稿工作。

在本書的編寫過程中參考了許多同行的著作，在此一并感謝。同時感謝鄭州輕工業(yè)

大學(xué)和中國鐵道出版社有限公司的大力支持，感謝各位編輯的辛苦工作，正由于各位領(lǐng)

導(dǎo)的幫助和支持，才使本書得以成書付印。

由于學(xué)識所限，加之時間倉促，書中難免存在不妥和疏漏之處，懇請各位讀者批評

指正。

編者

2021年10月

III

目錄

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境1

實驗2turtle繪圖19

實驗3Python數(shù)據(jù)類型與表達式28

實驗4Python中的常用庫函數(shù)39

實驗5選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計48

實驗6循環(huán)結(jié)構(gòu)56

實驗7函數(shù)的定義與調(diào)用62

實驗8函數(shù)的參數(shù)傳遞69

實驗9列表與元組77

實驗10字典與集合85

實驗11字符串93

實驗12正則表達式97

實驗13錯誤和異常處理102

實驗14文件109

實驗15面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)115

實驗16tkinter圖形界面設(shè)計122

實驗17網(wǎng)絡(luò)爬蟲入門134

I

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

實驗18Python科學(xué)計算與數(shù)據(jù)分析141

實驗19數(shù)據(jù)可視化151

實驗20綜合實驗156

參考文獻164

II

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

實驗1

Python的開發(fā)環(huán)境

一、實驗?zāi)康?/p>

了解并掌握Python的運行環(huán)境

了解Python程序的運行機制

熟練掌握IDLE、PyCharm和Anaconda集成開發(fā)環(huán)境的使用方式

二、實驗學(xué)時

1學(xué)時

三、實驗預(yù)備知識

1．編譯型語言與解釋型語言

計算機是不能夠識別高級語言的，所以當(dāng)運行一個高級語言程序的時候，就需要一個“翻

譯機”來將高級語言轉(zhuǎn)變成計算機能讀懂的機器語言。這個過程分成兩類：一種是編譯，另

一種是解釋。

編譯型語言在程序執(zhí)行之前，先通過編譯器對程序執(zhí)行一個編譯的過程，把程序轉(zhuǎn)變成

機器語言。運行時就不需要翻譯，直接執(zhí)行就可以了。最典型的例子就是C語言。

解釋型語言就沒有這個編譯的過程，而是在程序運行的時候，通過解釋器對程序逐行做

出解釋，然后直接運行，最典型的例子是html。

通過以上分析，解釋型語言和編譯型語言各有優(yōu)點和缺點，這是因為編譯型語言在程序

運行之前就已經(jīng)對程序做出了“翻譯”，所以在運行時就少掉了“翻譯”的過程，效率較高。

但也不能一概而論，一些解釋型語言也可以通過解釋器的優(yōu)化在對程序做出翻譯時對整個程

序做出優(yōu)化，從而在效率上超過編譯型語言。

2．Python的工作原理

使用C或C++之類的編譯型語言編寫的程序，是需要從源文件轉(zhuǎn)換成計算機使用的機器

語言，經(jīng)過連接器連接之后形成為二進制可執(zhí)行文件。運行該程序的時候，就可以將二進制

程序從硬盤載入到內(nèi)存中并運行。但是對于Python而言，Python源碼不需要編譯成二進制代

碼，它可以直接從源代碼運行程序。

Python解釋器將源代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼，然后把編譯好的字節(jié)碼轉(zhuǎn)發(fā)到Python虛擬機

（PythonVirtualMachine，PVM）中進行執(zhí)行。PVM是Python的運行引擎，是Python系統(tǒng)的

一部分，它是迭代運行字節(jié)碼指令的一個大循環(huán)，一個接一個地完成操作。圖1-1描述了

1

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

Python程序的執(zhí)行過程，當(dāng)運行Python程序的時候，Python解釋器會執(zhí)行兩個步驟。

圖1-1Python的執(zhí)行過程

第一步：把源代碼編譯成字節(jié)碼。編譯后的字節(jié)碼是特定于Python的一種表現(xiàn)形式，

它不是二進制的機器碼，需要進一步編譯才能被機器執(zhí)行，這也是Python代碼無法運行

得像C或C++一樣快的原因。如果Python進程在機器上擁有寫入權(quán)限，那么它將把程序

的字節(jié)碼保存為一個以.pyc為擴展名的文件。如果Python無法在機器上寫入字節(jié)碼，那

么字節(jié)碼將在內(nèi)存中生成并在程序結(jié)束時自動丟棄。在構(gòu)建程序的時候最好給Python賦

上在計算機上寫的權(quán)限，這樣只要源代碼沒有改變，生成的.pyc文件就可以重復(fù)利用，從

而提高執(zhí)行效率。

第二步：把編譯好的字節(jié)碼轉(zhuǎn)發(fā)到Python虛擬機中進行執(zhí)行。圖1-2描述了Python

程序的執(zhí)行原理。

圖1-2Python程序執(zhí)行原理

3．Python的運行環(huán)境

由于Python是跨平臺的，它可以在Windows、Mac和Linux/UNIX等操作系統(tǒng)上運行。在

Windows上寫Python程序，放到Linux上也是能夠運行的。

要使用Python編寫程序，首先要安裝Python軟件，并配置運行環(huán)境。安裝后操作系統(tǒng)就

會有Python的解釋器、一個命令行交互環(huán)境和一個集成開發(fā)環(huán)境。

現(xiàn)在Python用的最多的是兩個版本：Python2.X系列和Python3.X系列。Python1.X系列

在20世紀90年代非常成功，現(xiàn)在已不再維護。

從語言上來說，Python3.X比Python2.X好，當(dāng)開發(fā)一個新項目時，選擇Python3.X是

一個明智的選擇；如果要把已完成的項目維護好，且這個項目將要使用很長時間，需盡早移

植到Python3.X上。本書以Python3.X版本為運行環(huán)境進行編寫。

訪問/downloads/，下載Windows平臺下的安裝包，安裝配置Python

的運行環(huán)境。

2

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

在Windows平臺下安裝Python開發(fā)環(huán)境的步驟如下：

①訪問/downloads/，選擇Windows平臺下的安裝包，如圖1-3

所示。

圖1-3在Python官網(wǎng)中選擇Windows平臺安裝包

②單擊圖1-3中的Python3.10.0按鈕進行下載，下載后文件名為“python-

3.10.0-amd64.exe”，雙擊該文件進入Python的安裝界面，選擇安裝方式，如圖1-4所示。

在圖1-4中，有兩種安裝方式。第一種，采用默認安裝方式。第二種，自定義安裝方式，

用戶可以自行選擇軟件的安裝路徑。這兩種安裝方式均可，為配置方便，請單擊選中“Add

Python3.10toPATH”復(fù)選框。

圖1-4選擇Python安裝方式

③如果選擇第二種安裝方式，其安裝過程如圖1-5所示。

3

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

（a）安裝前，單擊選中“AddPython3.10toPATH”復(fù)選框

（b）選擇“Customizeinstallation”后的界面

（c）選擇安裝路徑，本例選擇安裝在D盤的ProgramFiles（x86）文件夾中

圖1-5Python的安裝過程

4

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

（d）Python安裝進度顯示

圖1-5Python的安裝過程（續(xù)）

④Python安裝成功后，出現(xiàn)如圖1-6所示界面。

圖1-6Python安裝成功的界面

請注意：如果在安裝準備階段沒有單擊選中圖1-4所示的“AddPython3.10toPATH”復(fù)

選框，需要手動配置環(huán)境變量，具體步驟如下：

①右擊“此電腦”圖標(biāo)，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”選項，如圖1-7所示，在打

開的界面的右側(cè)選擇“高級系統(tǒng)設(shè)置”選項，打開如圖1-8所示的“系統(tǒng)屬性”對話框“高

級”選項卡。

②在“系統(tǒng)屬性”對話框單擊“環(huán)境變量”按鈕，進入“環(huán)境變量”對話框，如圖1-9

所示。先在系統(tǒng)用戶變量中找到“Path”一項，為了不破壞掉其他變量，請不要對其他內(nèi)容

做任何的操作，單擊“新建”按鈕即可。

5

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

圖1-7“此電腦”屬性界面

圖1-8“系統(tǒng)屬性”對話框“高級”選項卡圖1-9“環(huán)境變量”對話框

③在打開的“新建用戶變量”對話框中的“變量名”文本框中輸入“Python”，“變量

值”文本框處選擇“瀏覽目錄”定位到Python安裝的文件夾即可，如圖1-10所示。最后單

擊“確定”按鈕。

6

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

圖1-10“新建用戶變量”對話框

④使用【W(wǎng)in+R】組合鍵打開“運行”窗口，在“打開”文本框中輸入“python”，確

認環(huán)境變量的配置成功，如圖1-11所示。

圖1-11Python環(huán)境變量配置成功

成功安裝Python后，便可以使用Python編寫程序。Python有兩種編程方式：交互式編程

和文件式編程。交互式編程是指解釋器即時響應(yīng)用戶輸入的代碼并輸出運行結(jié)果；文件式編

程是把代碼保存在文件中，可以長期、反復(fù)使用，避免了交互式編程每次重復(fù)輸入代碼的現(xiàn)

象。交互式編程適合單條語法的練習(xí)，文件式編程是編寫程序和項目開發(fā)的主要方式。

在Windows10操作系統(tǒng)的控制臺下采用交互式編程編寫并運行，具體步驟如下：

步驟一：使用【W(wǎng)in+R】組合鍵打開“運行”對話框，如圖1-12所示，在“打開”文本

框中輸入“python”并單擊“確定”按鈕，如圖1-13所示。進入如圖1-14所示的交互環(huán)境。

圖1-12“運行”對話框圖1-13“運行”對話框中的輸入

圖1-14Python在Windows10中的交互開發(fā)環(huán)境

7

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

步驟二：在“>>>”提示符后輸入print("Hello,world")，然后按【Enter】鍵，即在下一行

輸出程序運行結(jié)果，如圖1-15所示。

圖1-15“Hello,world”在Windows10中的交互開發(fā)

程序運行后，光標(biāo)停留在下一行“>>>”后，等待下一指令的輸入。

本次實驗重點講解Python3.X在Windows10下的IDLE、PyCharm和Anaconda的安裝與

運行。

四、實驗內(nèi)容和要求

【實例1-1】成功安裝Python后，Python自帶了一款簡潔的集成開發(fā)環(huán)境IDLE，使用

IDLE可以方便地創(chuàng)建、運行、測試Python程序。在IDLE中編寫程序“Hello,world!”并運行

調(diào)試。

參考程序如下：

print("Hello,world")

在Windows10“開始”菜單選擇“所有程序”→“Python3.X”→“IDLE(Python3.X)”命

令啟動IDLE。注意：此處的X是指用戶所安裝的版本號中“3.”后中的數(shù)字。在IDLE中，

可采用交互式編程和文件式編程兩種方式。

（1）在IDLE中采用交互式編程編寫并運行

步驟一：啟動IDLE后進入（PythonShell），如圖1-16所示。

圖1-16IDLE的交互式編程模式界面圖

步驟二：直接在IDLE的提示符“>>>”后輸入print("Hello,world")，然后按【Enter】鍵，

即在下一行輸出程序運行結(jié)果，如圖1-17所示。

圖1-17Hello,world在IDLE中的交互開發(fā)

8

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

（2）在IDLE中采用文件式編程編寫并運行

步驟一：新建一個文件，從“File”菜單中選擇“NewFile”菜單項，這樣就可以在出現(xiàn)

的窗口中輸入程序的代碼了，如圖1-18所示。

圖1-18創(chuàng)建一個新的Python程序

步驟二：輸入print("Hello,world")之后，從“File”菜單中選擇“Save”保存程序，保存后

的運行環(huán)境如圖1-19所示。從菜單中選擇“Run”中的“RunModule”，運行結(jié)果如圖1-20

所示。

圖1-19保存后的Python程序

圖1-20Python程序的執(zhí)行結(jié)果

【實例1-2】PyCharm是由JetBrains打造的一款專門面向于Python的全功能集成開發(fā)環(huán)

境，擁有付費版（專業(yè)版）和免費開源版（社區(qū)版），不論是在Windows、MacOSX系統(tǒng)

中,還是在Linux系統(tǒng)中都支持快速安裝和使用。請在PyCharm官方下載地址：

/pycharm/download/PyCharm中下載Pycharm軟件，安裝該軟件并編寫程

序“Hello,world!”運行調(diào)試。

步驟一：進入PyCharm官方網(wǎng)站下載界面后，選擇“Community”版進行下載，下載后

的軟件為“pycharm-community-X.exe”（X為發(fā)行日期或版本）。

步驟二：雙擊“pycharm-community-X.exe”進入安裝界面，如圖1-21所示，再單擊“Next”

按鈕。

9

Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

圖1-21PyCharm的安裝界面

步驟三：單擊“Browse…”按鈕選擇安裝路徑，如圖1-22所示，再單擊“Next”按鈕。

圖1-22PyCharm安裝路徑的選擇

步驟四：進入PyCharm安裝選項界面，請根據(jù)個人需要選擇安裝，如圖1-23所示，再

單擊“Next”按鈕。

圖1-23PyCharm安裝選項界面

10

實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

createdesktopshortcut：創(chuàng)建桌面快捷方式。

updatepathvariable(restartneeded)：更新路徑變量（需要重新啟動）。

updatecontextmenu：更新上下文菜單，“addopenfolderasproject”即添加打開文件夾作為

項目。全新安裝，所以沒有選擇。

createassociations：創(chuàng)建關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián).py文件，雙擊都是以PyCharm打開。

步驟五：在圖1-24所示的選擇開始菜單文件界面中，采用默認方式安裝，單擊“Install”

按鈕，進行安裝，如圖1-25所示。

圖1-24PyCharm選擇開始菜單文件界面圖1-25PyCharm安裝過程

步驟六：安裝成功后，如圖1-26所示，單擊“Finish”按鈕。

步驟七：重啟計算機后，在桌面上雙擊PyCharm的圖標(biāo)（見圖1-27），打開PyCharm

集成開發(fā)環(huán)境。

圖1-26PyCharm安裝成功圖1-27PyCharm的圖標(biāo)

步驟八：在PyCharm中，選擇“File”→“CreateNewProject”，進入創(chuàng)建新項目對話框，

如圖1-28所示。Location是選擇新建項目保存的位置和項目名。選擇保存文件后，單擊“Create”

按鈕。

步驟九：選擇“File”→“New…”，在彈出的“New”快捷菜單中，選擇“PythonFile”，

如圖1-29所示，在彈出的對話框中輸入文件名。

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Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

圖1-28PyCharm中創(chuàng)建新項目

步驟十：在hello.py中輸入print("Hello,world")，如圖1-30所示。

圖1-29PyCharm中PythonFile的創(chuàng)建圖1-30在PyCharm中編寫程序

步驟十一：Python代碼編寫完成后，選擇“Run‘hello’”可執(zhí)行程序（注：單引號為文

件名），在圖1-31的下端可以看到程序的運行結(jié)果。

圖1-31PyCharm程序編輯窗口

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實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

【實例1-3】Anaconda是由Anaconda公司為了方便使用Python進行數(shù)據(jù)科學(xué)研究而建

立的一組軟件包，涵蓋了數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域常見的Python庫，并且自帶了專門用來解決軟件環(huán)

境依賴問題的conda包管理系統(tǒng)。Anaconda下載地址:https://www.continuum.io/downloads，

Linux、Mac、Windows均支持。下載并安裝Anaconda軟件，在該軟件編程程序“Hello,world!”

運行調(diào)試。

步驟一：進入Anaconda官方網(wǎng)站下載界面后，選擇“AnacondaIndividualEdition”進行

下載，下載后的軟件為“Anaconda3-X-Y.exe”（X為發(fā)行日期或版本，Y為操作系統(tǒng)信息）。

步驟二：雙擊“Anaconda3-X-Y.exe”進入安裝界面，如圖1-32所示，再單擊“Next”

按鈕。

圖1-32Anaconda安裝界面

步驟三：如圖1-33所示，在Anaconda的“LicenseAgreement”中單擊“IAgree”按鈕。

圖1-33Anaconda的“LicenseAgreement”

步驟四：如圖1-34所示，在Anaconda的“SelectInstallationType”中選擇相應(yīng)項后，單

擊“Next”按鈕。

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Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

圖1-34Anaconda的“SelectInstallationType”

步驟五：如圖1-35所示，在Anaconda的“ChooseInstallLocation”中單擊“Browse…”

按鈕，選擇安裝路徑，然后單擊“Next”按鈕。

圖1-35Anaconda的“ChooseInstallLocation”

步驟六：如圖1-36所示，Anaconda的安裝過程需要幾分鐘的時間。

圖1-36Anaconda的安裝過程

步驟七：如圖1-37所示，單擊“Next”按鈕。

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實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

圖1-37Anaconda安裝過程中的“Anaconda+JetBrains”

步驟八：Anaconda成功安裝，出現(xiàn)如圖1-38所示的界面，單擊“Finish”按鈕。

圖1-38Anaconda成功安裝

步驟九：在Windows10的“開始”菜單中單擊“Anaconda3(64-bit)”→“spyder(Anaconda)”，

進入如圖1-39所示的界面。

圖1-39運行Anaconda

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Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

步驟十：在運行環(huán)境中，選擇“Projects”→“NewProjects”，如圖1-40所示，在圖1-41

中對新項目的名稱、存儲位置等進行設(shè)置。設(shè)置完成后單擊“Create”按鈕。

圖1-40在Anaconda中創(chuàng)建新項目

圖1-41Anaconda中新項目的設(shè)置

步驟十一：右擊項目名稱，在彈出的快捷菜單中選擇“New”→“Pythonfile”，出現(xiàn)如

圖1-42所示的對話框，在該對話框中輸入創(chuàng)建Python文件的名稱。

圖1-42Anaconda中Python文件名的設(shè)置

步驟十二：在圖1-43的編輯區(qū)域輸入print("Hello,world!")。

步驟十三：右擊Python文件名，在彈出的快捷菜單中選擇“Run”，可以在運行環(huán)境的

右下窗口中看到輸出結(jié)果，如圖1-44所示。

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實驗1Python的開發(fā)環(huán)境

圖1-43Anaconda中編寫程序

圖1-44Anaconda運行界面

【實例1-4】根據(jù)參考資料編寫程序，從鍵盤輸入兩個數(shù)，輸出這兩個數(shù)的和。

參考資料：

①輸入函數(shù)input()，如：

r=input("請輸入圓的半徑：")

表示在對話框中，提示信息為“請輸入圓的半徑：”，然后將輸入的信息轉(zhuǎn)換字符串類型。

②eval()函數(shù)，如：

eval("3+2")

對于eval，它會將第一個expression字符串參數(shù)的引號去掉，然后對引號中的式子進行解

析和計算，即計算3+2。

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Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

③輸出語句print()，如：

a=2

print(a)

輸出語句輸出結(jié)果為2。

參考程序如下：

num1=input("請輸入第一個數(shù)：")

num2=input("請輸入第二個數(shù)：")

sum=eval(num1)+eval(num2)

print(sum)

從鍵盤上輸入10和20，運行結(jié)果如圖1-45所示。

圖1-45實例1-4運行結(jié)果

請思考，將語句sum=eval(num1)+eval(num2)修改為sum=eval(num1+num2)，分別輸入10

和20后，能否正確執(zhí)行？運行結(jié)果是什么？

五、實驗作業(yè)

【作業(yè)1-1】編寫程序，輸出“慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年！”，分別在IDLE、PyCharm

和Anaconda集成開發(fā)環(huán)境中運行。

【作業(yè)1-2】編寫程序，輸入圓的半徑，計算并輸出圓的周長和面積。

【作業(yè)1-3】編寫程序，從鍵盤輸入兩個數(shù)字，計算并輸出這兩個數(shù)的乘積。

【作業(yè)1-4】編寫程序，計算并輸出底面積為3，高為5的圓柱體的體積。

【作業(yè)1-5】編寫程序，輸出如下圖形（*、#和&每行各10個）。

**********

##########

&&&&&&&&&&

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實驗2turtle繪圖

實驗2

turtle繪圖

一、實驗?zāi)康?/p>

了解Python中的標(biāo)準庫以及標(biāo)準庫中函數(shù)庫的導(dǎo)入方法

了解Python中turtle庫的基本原理

熟練Python中turtle庫中的常用函數(shù)，并能夠繪制簡單的圖形

二、實驗學(xué)時

1學(xué)時

三、實驗預(yù)備知識

1．Python中的標(biāo)準庫與標(biāo)準庫中函數(shù)庫的導(dǎo)入

Python標(biāo)準庫非常龐大，所提供的組件涉及范圍十分廣泛。這個庫包含了多個以C語言

編寫的內(nèi)置模塊，Python程序員必須依靠它們來實現(xiàn)系統(tǒng)級功能。Windows版本的Python安

裝程序通常包含整個標(biāo)準庫（如turtle、os、sys、random、time、math等），往往還包含許多

額外組件。

在編寫程序時，確定所需要使用的函數(shù)庫后可使用保留字import導(dǎo)入。使用import導(dǎo)入

函數(shù)庫有兩種方式。

第一種方式：

import<庫名>

此時，程序可調(diào)用庫名中的所有庫函數(shù)，使用庫函數(shù)的格式如下：

<庫名>.<函數(shù)名>(<函數(shù)參數(shù)>)

第二種方式：

from<庫名>import<函數(shù)名,函數(shù)名,函數(shù)名,…,函數(shù)名>

from<庫名>import*

其中*是通配符，表示所有的函數(shù)。

2．Python的turtle庫概述

turtle（海龜）庫是Python語言的繪制圖像的函數(shù)庫，其繪制原理是有一只海龜在窗體正

中心，在畫布上游走，走過的軌跡形成了繪制的圖形，海龜由程序控制，可以自由改變顏色、

方向、寬度等。

turtle繪圖中，以像素為單位。turtle的空間坐標(biāo)系如圖2-1所示，海龜坐標(biāo)系如圖2-2

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Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

所示。turtle角度坐標(biāo)體系，如圖2-3所示，采用絕對度數(shù)。turtle的色彩體系使用RGB。RGB

指紅、綠、藍3個通道的顏色組合，可覆蓋視力所能感知的所有顏色。RGB每色取值范圍0~255

整數(shù)或0~1小數(shù)。常用顏色的RGB值如表2-1所示。

圖2-1turtle的空間坐標(biāo)系圖2-2turtle的海龜坐標(biāo)系

圖2-3turtle的角度坐標(biāo)系

表2-1常用顏色的英文字符串和RGB值表

中文名字符串RGB整數(shù)值

白色white255,255,255

黃色yellow255,255,0

青色cyan0.255.255

藍色blue0,0,255

黑色black0,0,0

金色gold255,215,0

粉紅色pink255,192,203

棕色brown165,42,42

紫色purple160,32,240

深綠色darkgreen0,100,0

番茄色tomato255,99,71

洋紅magenta255,0,255

3．turtle繪圖窗體函數(shù)

turtle.setup(width,height,startx,starty)

函數(shù)功能：設(shè)置窗體大小。

參數(shù)含義：

width,height：輸入寬和高為整數(shù)時，表示像素；為小數(shù)時，表示占據(jù)計算機屏幕的比例。

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實驗2turtle繪圖

(startx,starty)：這一坐標(biāo)表示矩形窗口左上角頂點的位置。如果為空，則窗口位于屏幕

中心。

4個參數(shù)中后兩個參數(shù)非必選參數(shù)。如turtle.setup(800,400,0,0)在計算機顯示器中顯示如

圖2-4所示。

去掉最后兩個參數(shù)，修改為turtle.setup(800,400)，在計算機顯示器中的顯示如圖2-5所示。

圖2-4turtle.setup(800,400,0,0)的顯示示意圖圖2-5turtle.setup(800,400)的顯示示意圖

4．畫筆控制

在畫布上，默認有一個坐標(biāo)原點為畫布中心的坐標(biāo)軸。坐標(biāo)原點上有一只面朝x軸正方

向的小海龜。這里描述小海龜時使用了兩個詞語：坐標(biāo)原點（位置），面朝x軸正方向（方

向）。turtle繪圖中，就是使用位置方向描述小海龜（畫筆）的狀態(tài)。

（1）turtle.penup()和turtle.pendown()

①turtle.penup()，簡寫形式：turtle.pu()或者turtle.up()

功能：表示抬起畫筆，海龜在飛行，無參數(shù)。

②turtle.pendown()，簡寫形式：turtle.pd()或者turtle.down()

功能：表示畫筆落下，海龜在爬行，無參數(shù)。

（2）turttle.pensize(width)

別名：turtle.width(width)

功能：表示畫筆的寬度。

參數(shù)：width設(shè)置畫筆線條的寬度，當(dāng)無參數(shù)或者為None時返回當(dāng)前畫筆寬度。

（3）turtle.right(degree)和turtle.left(degree)

功能：順時針或逆時針移動degree度。

參數(shù)：degree為角度值。

（4）turtle.seth(angle)

其他形式：turtle.setheading(angle)

功能：改變海龜行進方向但不前進。

參數(shù)：angle為絕對方向角度值。

（5）turtle.pencolor(color)

功能：為畫筆設(shè)置顏色。

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Python程序設(shè)計實踐指導(dǎo)第四版

參數(shù)：color為顏色字符串或者RGB值。

該函數(shù)的使用形式為：

turtle.pencolor(colorstring)或turtle.pencolor((r,g,b))

當(dāng)為colorstring時，使用表示顏色的字符串；當(dāng)為(r,g,b)時，表示使用顏色對應(yīng)的RGB值。

（6）turtle.hideturtle()和turtle.showturtle()

這兩個函數(shù)均為無參函數(shù)，turtle.hideturtle()功能是隱藏畫筆的turtle形狀，turtle.showturtle()

的功能是顯示畫筆的turtle形狀。

（7）turtle.goto(x,y)

功能：移動畫筆到畫布中的特定位置(x,y)處，如果當(dāng)前畫筆處于落筆狀態(tài)則從當(dāng)前位置

繪制線條到(x,y)處。

參數(shù)：x為畫布中特定位置的橫坐標(biāo)，y為畫布中特定位置的縱坐標(biāo)。

（8）turtle.home()

功能：移動畫筆至坐標(biāo)系原點，畫筆方向為初始方向。

參數(shù)：無。