Python程序設(shè)計-鐵道出版社

28799XM68284Python程序設(shè)計扉頁.indd12022/6/1016:31:50

內(nèi)容簡介

本書以項目為導向，全面介紹了Python程序設(shè)計的相關(guān)知識及其應(yīng)用，并詳細闡述

了使用Python解決實際問題的方法。全書共9個項目，項目一主要內(nèi)容包括Python概述、

Python開發(fā)環(huán)境的搭建、JupyterNotebook的相關(guān)內(nèi)容等；項目二~八介紹了Python的

基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序的控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、文件基礎(chǔ)、常用模

塊和庫等內(nèi)容；項目九為綜合案例，介紹了鐵路數(shù)據(jù)管理與客流量分析。本書除項目九

以外均包含課后習題（選擇題和操作題），通過練習和實踐操作，可幫助讀者鞏固所學的

內(nèi)容。

本書適合作為高等職業(yè)院校計算機應(yīng)用技術(shù)、人工智能技術(shù)應(yīng)用、軟件技術(shù)、大數(shù)

據(jù)技術(shù)等計算機類和電子信息類相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為Python程序設(shè)計愛好者的自

學參考書。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

Python程序設(shè)計/孟思明，張良均，易丹主編.—北京：

中國鐵道出版社有限公司，2022.6

高等職業(yè)教育新形態(tài)一體化系列教材

ISBN978-7-113-28799-3

Ⅰ.①P…Ⅱ.①孟…②張…③易…Ⅲ.①軟件工具-

程序設(shè)計-高等職業(yè)教育-教材Ⅳ.①TP311.561

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字（2022）第008759號

書名：Python程序設(shè)計

作者：孟思明張良均易丹

策劃：張松濤

責任編輯：張松濤編輯部電話：（010）83527746

封面設(shè)計：曾程高博越

責任校對：苗丹

責任印制：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：三河市國英印務(wù)有限公司

版次：2022年6月第1版2022年6月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：15.5字數(shù)：417千

書號：ISBN978-7-113-28799-3

定價：47.00元

版權(quán)所有侵權(quán)必究

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打擊盜版舉報電話：（010）63549461

Python是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝愿呒壵Z言，因具有簡單易學、程序開發(fā)效率高、調(diào)

試維護方便、跨平臺等特點，同時更具有豐富的內(nèi)置模塊和第三方庫，越來越受到廣大

程序開發(fā)人員的喜愛，成為了人們學習編程的首選語言之一。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速普及，Python已被廣泛應(yīng)用在

Web開發(fā)、數(shù)據(jù)分析與可視化、人工智能、大數(shù)據(jù)處理、科學計算、圖形圖像處理等領(lǐng)

域。Python已成為各高職院校的人工智能技術(shù)應(yīng)用、計算機應(yīng)用技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)

用等計算機相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門基礎(chǔ)且重要的程序設(shè)計課程。

本書是從雙元制人才培養(yǎng)的需求出發(fā)，與廣東泰迪智能科技股份有限公司等企業(yè)合

作，吸收了企業(yè)實際項目開發(fā)經(jīng)驗，由高校教師與企業(yè)工程師共同編制完成的實戰(zhàn)項目

式新形態(tài)教材。

本書圍繞鐵路、新零售等行業(yè)的實戰(zhàn)項目設(shè)置和開展項目化方式的模塊化教學，

把Python的知識點和技能點融入項目開發(fā)全過程，每一項目均以設(shè)置學習目標、思維導

圖、項目描述、項目分析、知識準備、項目實施、項目總結(jié)、課后習題的方式同步推進教、

學、做，讓讀者在完成項目的過程中逐步掌握Python的基礎(chǔ)知識和基本語法，達到工學

結(jié)合的目的。

為方便教學，本書提供了PPT課件、教學大綱、教學進度表以及書中全部項目任

務(wù)的數(shù)據(jù)文件及源代碼，并提供了配套的教學視頻，讀者可到泰迪云教材（https://book.

）下載。

本書由孟思明、張良均、易丹任主編，由鄭和柳、江躍龍、曹伶麗、黃靜任副主

編。編者分別來自廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學院、廣東泰迪智能科技股份有限公司、廣州歐創(chuàng)

智能科技有限公司等。

1

Python程序設(shè)計

由于編者水平有限，加上編寫時間倉促，書中難免會出現(xiàn)一些不足和疏漏，懇請廣

大讀者批評指正。如果您有更多的寶貴意見，歡迎在泰迪學社微信公眾號（TipDataMining）

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編者

2021年11月

2

項目一認識Python.......................................................................................................1

【學習目標】..................................................................................................................1

【思維導圖】..................................................................................................................2

【項目描述】..................................................................................................................2

【項目分析】..................................................................................................................2

【知識準備】..................................................................................................................2

一、Python概述......................................................................................................................2

（一）初識Python...........................................................................................................2

（二）Python發(fā)展歷史...................................................................................................3

（三）Python特性...........................................................................................................3

二、搭建Python開發(fā)環(huán)境.....................................................................................................3

（一）在Windows系統(tǒng)平臺安裝Python與配置環(huán)境變量.........................................4

（二）開啟Python之旅..................................................................................................7

（三）Python的Anaconda發(fā)行版.................................................................................8

（四）在Windows系統(tǒng)中安裝Anaconda.....................................................................8

三、JupyterNotebook的常用功能.......................................................................................10

（一）啟動JupyterNotebook........................................................................................10

（二）新建一個Notebook.............................................................................................10

（三）JupyterNotebook的界面及其構(gòu)成....................................................................11

（四）JupyterNotebook的導出功能............................................................................12

【項目實施】................................................................................................................12

任務(wù)查詢車次信息............................................................................................................12

【項目總結(jié)】................................................................................................................13

【課后習題】................................................................................................................14

項目二Python基礎(chǔ)知識——鐵路客流量統(tǒng)計.............................................................15

【學習目標】................................................................................................................15

【思維導圖】................................................................................................................16

【項目描述】................................................................................................................17

【項目分析】................................................................................................................17

【知識準備】................................................................................................................17

一、Python基礎(chǔ)語法............................................................................................................17

（一）輸入與輸出.........................................................................................................17

I

Python程序設(shè)計

（二）代碼注釋.............................................................................................................18

（三）多行語句.............................................................................................................19

（四）縮進代碼.............................................................................................................20

（五）命名標識符與保留字符.....................................................................................20

（六）調(diào)試Python代碼................................................................................................21

二、創(chuàng)建Python的變量.......................................................................................................22

（一）Python變量.........................................................................................................22

（二）相互轉(zhuǎn)化數(shù)值型變量.........................................................................................24

（三）字符型數(shù)據(jù)的創(chuàng)建與基本操作.........................................................................27

三、使用Python的運算符...................................................................................................34

（一）常用操作運算符.................................................................................................34

（二）運算符優(yōu)先級.....................................................................................................41

【項目實施】................................................................................................................42

任務(wù)統(tǒng)計鐵路旅客客流量................................................................................................42

【項目總結(jié)】................................................................................................................45

【課后習題】................................................................................................................45

項目三Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——鐵路客流數(shù)據(jù)管理..........................................................47

【學習目標】................................................................................................................47

【思維導圖】................................................................................................................48

【項目描述】................................................................................................................49

【項目分析】................................................................................................................49

【知識準備】................................................................................................................49

一、Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成................................................................................................49

（一）認識數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型.............................................................................................49

（二）區(qū)分可變數(shù)據(jù)類型與不可變數(shù)據(jù)類型.............................................................50

二、創(chuàng)建列表并進行基本操作............................................................................................50

（一）列表的概念與特性.............................................................................................51

（二）創(chuàng)建列表.............................................................................................................51

（三）列表的基礎(chǔ)操作.................................................................................................52

（四）列表常用方法和函數(shù).........................................................................................55

三、創(chuàng)建元組并進行基本操作............................................................................................59

（一）區(qū)分元組和列表.................................................................................................59

（二）創(chuàng)建元組.............................................................................................................60

（三）元組常用方法和函數(shù).........................................................................................61

四、創(chuàng)建字典并進行基本操作............................................................................................62

（一）字典的概念與特性.............................................................................................63

II

目錄

（二）解析字典的鍵與值.............................................................................................63

（三）創(chuàng)建字典.............................................................................................................63

（四）提取字典元素.....................................................................................................64

（五）字典常用方法和函數(shù).........................................................................................65

五、創(chuàng)建集合并進行基本操作............................................................................................68

（一）集合的概念與特性.............................................................................................68

（二）創(chuàng)建集合.............................................................................................................68

（三）集合運算.............................................................................................................69

（四）集合常用方法和函數(shù).........................................................................................72

【項目實施】................................................................................................................73

任務(wù)管理鐵路客流數(shù)據(jù)....................................................................................................73

【項目總結(jié)】................................................................................................................75

【課后習題】................................................................................................................75

項目四程序的控制結(jié)構(gòu)——鐵路旅客會員等級劃分....................................................77

【學習目標】................................................................................................................77

【思維導圖】................................................................................................................78

【項目描述】................................................................................................................78

【項目分析】................................................................................................................78

【知識準備】................................................................................................................79

一、條件語句........................................................................................................................79

（一）if語句的基本結(jié)構(gòu)..............................................................................................79

（二）實現(xiàn)多路分支（else、elif）..............................................................................79

二、循環(huán)語句........................................................................................................................80

（一）編寫for循環(huán)語句...............................................................................................80

（二）編寫while循環(huán)語句...........................................................................................82

（三）運用break、continue和pass語句....................................................................83

（四）嵌套循環(huán).............................................................................................................84

（五）組合條件與循環(huán).................................................................................................85

（六）多變量迭代.........................................................................................................86

（七）創(chuàng)建列表解析.....................................................................................................87

三、異常處理........................................................................................................................87

【項目實施】................................................................................................................92

任務(wù)劃分鐵路旅客會員等級............................................................................................92

【項目總結(jié)】................................................................................................................94

【課后習題】................................................................................................................95

III

Python程序設(shè)計

項目五函數(shù)——構(gòu)建新零售銷售數(shù)據(jù)程序...................................................................96

【學習目標】................................................................................................................96

【思維導圖】................................................................................................................97

【項目描述】................................................................................................................97

【項目分析】................................................................................................................98

【知識準備】................................................................................................................98

一、自定義函數(shù)....................................................................................................................98

（一）認識自定義函數(shù).................................................................................................98

（二）設(shè)置函數(shù)參數(shù).....................................................................................................99

（三）返回值...............................................................................................................101

（四）調(diào)用自定義函數(shù)...............................................................................................102

（五）遞歸和嵌套函數(shù)...............................................................................................104

（六）區(qū)分局部變量和全局變量...............................................................................105

二、匿名函數(shù)......................................................................................................................107

（一）創(chuàng)建并使用匿名函數(shù).......................................................................................107

（二）其他常用高階函數(shù)...........................................................................................108

三、存儲與導入函數(shù)模塊..................................................................................................109

（一）存儲并導入整個模塊.......................................................................................109

（二）導入函數(shù)...........................................................................................................110

（三）指定別名...........................................................................................................111

【項目實施】..............................................................................................................112

任務(wù)統(tǒng)計新零售設(shè)備商品銷售數(shù)據(jù)..............................................................................112

【項目總結(jié)】..............................................................................................................114

【課后習題】..............................................................................................................114

項目六面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計——實現(xiàn)新零售銷售數(shù)據(jù)程序復用...................................116

【學習目標】..............................................................................................................116

【思維導圖】..............................................................................................................117

【項目描述】..............................................................................................................118

【項目分析】..............................................................................................................118

【知識準備】..............................................................................................................118

一、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計概述..............................................................................................118

（一）面向?qū)ο缶幊碳跋嚓P(guān)內(nèi)容...............................................................................118

（二）面向?qū)ο髮嵗?..................................................................................................120

（三）面向?qū)ο蟮膬?yōu)點...............................................................................................120

（四）何時使用面向?qū)ο缶幊?..................................................................................120

二、類和對象......................................................................................................................121

（一）定義和使用類...................................................................................................121

IV

目錄

（二）綁定self.............................................................................................................122

（三）創(chuàng)建對象...........................................................................................................122

（四）刪除對象...........................................................................................................123

三、屬性和方法..................................................................................................................123

（一）類的專有方法...................................................................................................124

（二）對象的屬性和方法...........................................................................................125

四、類的特性......................................................................................................................128

（一）繼承父類屬性和方法.......................................................................................128

（二）其他特性...........................................................................................................131

五、對象的迭代..................................................................................................................132

（一）生成迭代器.......................................................................................................132

（二）返回迭代器.......................................................................................................134

【項目實施】..............................................................................................................136

任務(wù)分析新零售銷售數(shù)據(jù)..............................................................................................136

【項目總結(jié)】..............................................................................................................139

【課后習題】..............................................................................................................140

項目七文件基礎(chǔ)——持久化存儲校園卡消費數(shù)據(jù)......................................................142

【學習目標】....................................................................................................142

【思維導圖】....................................................................................................143

【項目描述】....................................................................................................144

【項目分析】....................................................................................................144

【知識準備】....................................................................................................144

一、文件的概念..................................................................................................................144

（一）文件的概念和類型...........................................................................................144

（二）文件命名...........................................................................................................146

二、文件的讀寫..................................................................................................................146

（一）讀取.txt文件中的數(shù)據(jù)....................................................................................146

（二）保存數(shù)據(jù)為TXT格式文件..............................................................................150

（三）讀寫CSV文件..................................................................................................152

（四）讀寫JSON格式的文件....................................................................................154

三、文件的管理..................................................................................................................156

（一）使用os模塊進行文件管理..............................................................................156

（二）使用shutil模塊進行文件管理.........................................................................158

【項目實施】..............................................................................................................161

任務(wù)持久化存儲校園卡消費數(shù)據(jù)..................................................................................161

【項目總結(jié)】..............................................................................................................163

【課后習題】..............................................................................................................163

V

Python程序設(shè)計

項目八常用模塊和庫——校園卡消費行為分析.........................................................165

【學習目標】..............................................................................................................165

【思維導圖】..............................................................................................................166

【項目描述】..............................................................................................................166

【項目分析】..............................................................................................................167

【知識準備】..............................................................................................................167

一、Python的內(nèi)置模塊......................................................................................................167

（一）math...................................................................................................................167

（二）random...............................................................................................................169

（三）datetime..............................................................................................................171

（四）re........................................................................................................................176

二、Python的第三方庫..............................................................