Python數(shù)據(jù)分析 課件 項目2 Python數(shù)據(jù)分析開發(fā)環(huán)境

項目二

Python數(shù)據(jù)分析開發(fā)環(huán)境任務(wù)1集成開發(fā)環(huán)境PyCharm任務(wù)2Python數(shù)據(jù)類型任務(wù)3程序結(jié)構(gòu)任務(wù)1集成開發(fā)環(huán)境PyCharm任務(wù)引入小白經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)雖然Python集成開發(fā)環(huán)境有很多，但是常用的也就幾種。經(jīng)過綜合考慮，小白決定下載PyCharm編輯器。Pycharm作為一款針對初學(xué)者使用的Python的編輯器，配置簡單、功能強大、使用起來省時省心。那么，什么是IDLE？如何安裝PyCharm編輯器？PyCharm編輯器怎么進(jìn)行Python編程？知識準(zhǔn)備PyCharm是由JetBrains打造的一款PythonIDE。PyCharm具備一般PythonIDE的功能，比如：調(diào)試、語法高亮、項目管理、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、自動完成、單元測試、版本控制等。PyCharm還提供了一些很好的功能用于Django開發(fā)，同時支持GoogleAppEngine，同時還支持IronPython。一、安裝PyCharm1．下載軟件/pycharm/download/#section=windows，下載時有兩個版本可以選擇：Professional(專業(yè)版，收費)Community(社區(qū)版，免費)2．安裝PyCharm雙擊pycharm-community-2021.3.exe文件，彈出AltiumDesigner17的安裝界面，如圖所示。

Pycharm官網(wǎng)下載地址

吧安裝界面安裝路徑對話框

安裝選項設(shè)置對話框

選擇安裝菜單文件

安裝過程

圖2-7“Finish”對話框安裝過程

“Finish”對話框二、配置Pycharm雙擊運行桌面上的Pycharm圖標(biāo)，進(jìn)入用戶協(xié)議界面，勾選“IconfirmthatIhavereadandacceptthetermsofthisUserAgreement”復(fù)選框，同意用戶使用協(xié)議，如圖所示。單擊“Continue（繼續(xù)）”按鈕，彈出數(shù)據(jù)共享界面DATASHARING，如圖所示，確定是否需要進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，選擇“Don'tsend”按鈕，激活Pycharm啟動界面，如圖所示。協(xié)議對話框

數(shù)據(jù)共享界面啟動界面

編輯界面“Customize（自定義）”選項卡IntelliJLight主題三、Pycharm編輯環(huán)境進(jìn)入Pycharm項目文件后，需要創(chuàng)建Python文件，才可以進(jìn)入Pycharm與Python交互代碼編譯界面。Python文件的創(chuàng)建包含以下兩種方式。1．通過菜單命令創(chuàng)建在Pycharm中創(chuàng)建一個新文件最簡便的方法，是在“File（文件）”→“New（新建）”子菜單中選擇一種適當(dāng)?shù)奈募愋?。新建文件類?/p>

“NewPythonfile（新建Python文件）”對話框2．利用右鍵快捷命令在項目文件上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇“New（新建）”→“PythonFile”“（Python文件）命令。工作界面案例——程序運行演示打開PyCharm，在Pythonfile01.py的命令行窗口中輸入下面的程序：print('PyCharm')按下快捷鍵ctrl+shift+F10，“Run（運行）”面板中顯示運行結(jié)果，如圖所示。選擇菜單欄中的“Tool（工具）”→“PythonorDebugConsole（Python控制器調(diào)試）”命令，在PyCharm中打開PythonConsole（Python終端窗口），在“Run（運行）”面板中顯示命令行提示符“>>>”，如圖所示。四、加載模塊用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時常用模塊有numpy、scipy、pandas，matplotlib，使用pip3工具或Anaconda在下載、安裝這些模塊后，可以在ShellIDLE中抵用使用關(guān)于數(shù)組、矩陣的函數(shù)，但若在PyCharm中使用數(shù)據(jù)分析模塊，需要另行安裝。打開PyCharm，選擇菜單欄中的“File（文件）”→“Setting（設(shè)置）”命令，打開“Setting（設(shè)置）”對話框，打開“Project:pythonProject”→“PythonInterpreter”窗口，單擊“Install（安裝）”按鈕，彈出“AvaliablePackage（有用的安裝包）”對話框。在搜索框中輸入需要安裝的數(shù)組矩陣模塊庫numpy，在列表中選擇模塊庫numpy，如圖所示。在搜索框中輸入需要安裝的數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊庫Pandas，在列表中選擇模塊庫Pandas，如圖所示。在搜索框中輸入需要安裝的繪圖模塊庫Matplotlib，在列表中選擇模塊庫Matplotlib，如圖所示。在搜索框中輸入需要安裝的高級數(shù)學(xué)計算模塊庫scipy，在列表中選擇模塊庫scipy，如圖所示。單擊“InstallPackage（安裝安裝包）”按鈕，即可安裝該模塊。彈出如圖所示的“Packagesinstalledsuccessfully”對話框五、模塊導(dǎo)入在計算機程序的開發(fā)過程中，隨著程序代碼，在一個文件里代碼就會越來越長，越來越不容易維護(hù)。為了編寫可維護(hù)的代碼，可以把很多函數(shù)分組，分別放在不同的文件里，使得每個文件包含的代碼就相對較少，很多編程語言都采用這種組織代碼的方式。在Python中，一個“*.py”文件就成為一個模塊（Module）。模塊分為三類：Python標(biāo)準(zhǔn)庫、第三方模塊、應(yīng)用程序自定義模塊。模塊的應(yīng)用提高了代碼的可維護(hù)性（可能性更好）；編寫代碼不必從零開始，當(dāng)一個模塊編寫完畢，就可以被其他地方引用，也經(jīng)常引用其他模塊，包括Python內(nèi)置的模塊和來自第三方的模塊。（1）Python導(dǎo)入模塊一般使用import（2）from…import

案例——繪制三角函數(shù)圖形數(shù)據(jù)分析方法包括列表法和作圖法，作圖法可以最醒目地表達(dá)各個物理量間的變化關(guān)系。從圖線上可以簡便求出實驗需要的某些結(jié)果，還可以把某些復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，通過一定的變換用圖形表示出來。下面利用作圖法顯示隨機變量正弦函數(shù)曲線圖形。任務(wù)2Python數(shù)據(jù)類型任務(wù)引入小白已經(jīng)跟組員完成了Python的安裝，下面需要進(jìn)行編程，編程首先需要定義指定類型的數(shù)據(jù)。Python的數(shù)據(jù)類型有哪些？在Python如何應(yīng)用？如何根據(jù)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換？知識準(zhǔn)備數(shù)據(jù)類型一般指數(shù)據(jù)元。數(shù)據(jù)元，也稱為數(shù)據(jù)元素，是用一組屬性描述其定義、標(biāo)識、表示和允許值的數(shù)據(jù)單元，在一定語境下，通常用于構(gòu)建一個語義正確、獨立且無歧義的特定概念語義的信息單元。一、數(shù)據(jù)類型按照數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，Python中的數(shù)據(jù)主要包括：Number（數(shù)值）、String（字符串）、list（列表）、tuple（元組）、sets（集合）、dictionary（字典）。1．?dāng)?shù)值這里的數(shù)值指單個的由阿拉伯?dāng)?shù)字及一些特殊字符組成的數(shù)值，而不是由一組組的數(shù)值組成的對象。2．字符串字符主要由26個英文字母及空格等一些特殊符號組成，根據(jù)儲存格式不同，分為字符常量與字符串常量。其中，所有的空格和制表符都照原樣保留。（1）字符常量是用一對單引號括起來的單個字符。如‘a(chǎn)’。（2）字符串常量是用一對雙引號引起來的零個或者多個字符序列。如“Whoareyou”。（3）字符串常量是用一對三引號括起來的零個或者多個字符序列。如“what’syourname？”。3．列表Python列表是任意對象的有序集合，列表通常由中括號[]里創(chuàng)建，元素之間用逗號隔開。這里的任意對象，既可以是列表嵌套列表，也可以是字符串案例——列表的創(chuàng)建與刪除4．區(qū)間range（區(qū)間）類似于一個整數(shù)列表，是一個可迭代對象（類型是對象），range也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Python自動補全功能5．元組元組（tuple）與列表類似，不同之處在于元組的元素不能修改。元組變量通過小括號（）創(chuàng)建，元素之間則用逗號隔開。6．集合集合（set）是一個無序不重復(fù)元素的序列，可以使用大括號{}或者set()函數(shù)創(chuàng)建集合。7．字典字典是一種可變?nèi)萜髂Ｐ?，且可存儲任意類型對象，通常由“{}”創(chuàng)建。二、常量與變量常量和變量都是用于存儲數(shù)據(jù)的容器，在定義時都需要指明數(shù)據(jù)類型，它們唯一的區(qū)別是：常量中存放的值不允許更改，而變量中所存放的值是允許更改的。常量可以看作是一種特殊的變量，只不過這種變量在定義時必須被賦值，且之后不能重新賦值或更改。以常量作為研究對象的數(shù)學(xué)稱為常量數(shù)學(xué)或稱初等數(shù)學(xué)，它主要包括算術(shù)、初等代數(shù)、幾何等學(xué)科。常量數(shù)學(xué)主要是在形式邏輯的范圍內(nèi)活動的，它雖然適應(yīng)了一定生產(chǎn)力發(fā)展的需要，但又有一定的局限性。變量的引進(jìn)以及它成為數(shù)學(xué)的研究對象，加速了變量數(shù)學(xué)的主要部分即微積分的產(chǎn)生。1．常量常量是程序運行中值不改變的量，比如身份證號、出生年月等數(shù)值固定不變的為常量。2．變量變量是任何程序設(shè)計語言的基本元素之一，Python語言當(dāng)然也不例外。在Python中變量的命名應(yīng)遵循如下規(guī)則：變量名必須以字母或下劃線開頭，之后可以是任意的字母、數(shù)字或下劃線。變量名區(qū)分字母的大小寫。應(yīng)選擇有意義的單詞作為變量名。變量名不超過31個字符，第31個字符以后的字符將被忽略。不能把變量賦值給變量，只能把常量賦值給變量，例如：a=b是錯誤表達(dá)。3．變量的輸入輸出函數(shù)（1）input函數(shù)

input函數(shù)是用來提示用戶從鍵盤輸入數(shù)據(jù)、字符串或者表達(dá)式，并接收輸入值。（2）print函數(shù)print函數(shù)是用來用于打印輸出。變量輸入輸出時，可以自定義其格式，Python的格式化符號見表。案例——輸出不同格式變量在使用Python語言編制程序時，掌握常用的操作命令或技巧，可以起到事半功倍的效果。Python語言編制程序時，常用命令如表所示。Python語言中，還包括一些標(biāo)點符號被賦予特殊的意義，下面介紹常用的幾種鍵盤按鍵與符號，見表。鍵盤操作技巧表標(biāo)點表4．運算符4．基本數(shù)學(xué)函數(shù)Python語言的算術(shù)運算符

三角函數(shù)及角度轉(zhuǎn)換三、數(shù)值類型數(shù)值是數(shù)學(xué)中常見的數(shù)據(jù)類型，是Python程序設(shè)計運行的基礎(chǔ)。在程序設(shè)計進(jìn)程中，根據(jù)不同的需求，定義對應(yīng)的數(shù)值類型，也可以將指定的數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。Python支持四種不同的數(shù)值類型：int（有符號整型）long（長整型[也可以代表八進(jìn)制和十六進(jìn)制]）float（浮點型）complex（復(fù)數(shù)）1．有符號整數(shù)型int（有符號整形數(shù)據(jù)）屬于整形數(shù)據(jù)的一種，占用四個字節(jié)。2．長整型long（長整型數(shù)據(jù)）屬于整形數(shù)據(jù)的一種，占用四個字節(jié)。長整型也可以使用小寫l，但是還是建議您使用大寫L，避免與數(shù)字1混淆。Python使用L來顯示長整型。3．浮點型浮點型數(shù)據(jù)只采用十進(jìn)制，有兩種形式：十進(jìn)制數(shù)形式和指數(shù)形式。（1）十進(jìn)制數(shù)形式

（2）指數(shù)形式浮點型變量還可分為兩類：單精度型和雙精度型。4．復(fù)數(shù)類型Python還支持復(fù)數(shù)，把形如a+bi（a,b均為實數(shù)）的數(shù)稱為復(fù)數(shù)，其中a稱為實部，b稱為虛部，i稱為虛數(shù)單位。復(fù)數(shù)的四則運算規(guī)定為：加法法則：（a+bi）+（c+di）=（a+c）+（b+d）i；減法法則：（a+bi）-（c+di）=（a-c）+（b-d）i；乘法法則：（a+bi）·（c+di）=（ac-bd）+（bc+ad）i；除法法則：（a+bi）/（c+di）=[（ac+bd）/（c2+d2）]+[（bc-ad）/（c2+d2）]i。四、數(shù)據(jù)迭代輸出迭代是Python最強大的功能之一，是訪問集合元素的一種方式。從集合的第一個元素開始訪問，直到所有的元素被訪問完結(jié)束。數(shù)據(jù)迭代函數(shù)及其調(diào)用格式見表。案例——輸出區(qū)間元素五、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換一般而言，在Python中數(shù)據(jù)的存儲與計算都是以雙精度進(jìn)行的，但有多種顯示形式。在默認(rèn)情況下，若數(shù)據(jù)為整數(shù)，就以整數(shù)表示；若數(shù)據(jù)為實數(shù)，則以保留小數(shù)點后4位的精度近似表示。數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，你只需要將數(shù)據(jù)類型作為函數(shù)名即可。以下幾個內(nèi)置的函數(shù)可以執(zhí)行數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換，見表。案例——控制數(shù)字顯示格式示例案例——將元組/列表轉(zhuǎn)換為字典格式實例——列表與元組的創(chuàng)建與轉(zhuǎn)換案例——元組創(chuàng)建演示任務(wù)3程序結(jié)構(gòu)任務(wù)引入進(jìn)行第一次小組開會，檢查編程結(jié)果時，小白發(fā)現(xiàn)有的組員中雖然運行即如果無誤的，但重復(fù)程序過多。唯物主義世界觀要求人們在認(rèn)識和實踐中從實際出發(fā)，實事求是。小白提醒組員練習(xí)使用程序結(jié)構(gòu)，不斷完善程序。那么，Python的程序結(jié)構(gòu)有哪些？分別能實現(xiàn)什么功能？知識準(zhǔn)備程序結(jié)構(gòu)，就是程序的流程控制結(jié)構(gòu)。對于一般的程序設(shè)計語言來說，程序結(jié)構(gòu)大致可分為圖2-26所示的順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)與分支結(jié)構(gòu)三種，Python程序設(shè)計語言也不例外。一、表達(dá)式語句在Python程序中，廣泛使用表達(dá)式與表達(dá)式語句。用戶還可以通過交互式指令協(xié)調(diào)Python程序的執(zhí)行，通過使用不同的交互式指令不同程度地響應(yīng)程序運行過程中出現(xiàn)的各種提示。1．表達(dá)式對于Python的數(shù)值運算，數(shù)字表達(dá)式是由常量、數(shù)值變量、數(shù)值函數(shù)或數(shù)值矩陣用運算符連接而成的數(shù)學(xué)關(guān)系式。案例——計算表達(dá)式2．表達(dá)式語句單個表達(dá)式就是表達(dá)式語句。3．邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式的一般形式為：表達(dá)式邏輯運算符表達(dá)式4．賦值語句將表達(dá)式的值賦值給變量構(gòu)成賦值表達(dá)式。5．人機交互語句input命令是用來提示用戶從鍵盤輸入數(shù)據(jù)、字符串或者表達(dá)式，并接收輸入值。二、順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)是最簡單最易學(xué)的一種程序結(jié)構(gòu)，它由多個Python語句順序構(gòu)成，各語句之間用分號“；”隔開，若不加分號，則必須分行編寫，程序執(zhí)行時也是由上至下順序進(jìn)行的。案例——輸入一個三位數(shù)x，分別求出x的個位數(shù)字，十位數(shù)字，百位數(shù)字的值三、選擇結(jié)構(gòu)這種程序結(jié)構(gòu)也叫分支結(jié)構(gòu)，即根據(jù)表達(dá)式值的情況來選擇執(zhí)行哪些語句。在編寫較復(fù)雜的算法的時候一般都會用到此結(jié)構(gòu)。其中較常用的是if-else結(jié)構(gòu)，if-else結(jié)構(gòu)也是復(fù)雜結(jié)構(gòu)中最常用的一種分支結(jié)構(gòu)，python分支結(jié)構(gòu)分為單分支結(jié)構(gòu)、二分支結(jié)構(gòu)、多分支結(jié)構(gòu)，它有以下三種形式：（1）單分支結(jié)構(gòu)：根據(jù)判斷條件結(jié)果判斷而選擇不同向前運行路徑的運行方式，如圖所示。（2）二分支結(jié)構(gòu)：根據(jù)判斷條件結(jié)果選擇不同向前路徑的運行方式，如圖所示。案例——來判斷體檢中心測試者體重是否合適.根據(jù)公式（身高-108）*2=體重，可以有10斤左右的浮動。（3）多分支結(jié)構(gòu)：對不同分支分級處理的問題，需要注意條件間的包含關(guān)系，如圖所示。案例——編寫一個求

值的函數(shù)，并用它來求

的值。四、循環(huán)結(jié)構(gòu)在利用Python進(jìn)行數(shù)值實驗或工程計算時，用得最多的便是循環(huán)結(jié)構(gòu)了。在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，被重復(fù)執(zhí)行的語句組稱為循環(huán)體，常用的循環(huán)結(jié)構(gòu)有兩種：for循環(huán)與while循環(huán)。下面分別簡要介紹相應(yīng)的用法。1．for循環(huán)在for循環(huán)中，循環(huán)次數(shù)一般情況下是已知的，除非用其他語句提前終止循環(huán)。循環(huán)次數(shù)<sequence>可以遍歷任何可迭代對象，如一個列表或者一個字符串。（1）如果需要遍歷數(shù)字序列，可以使用range函數(shù)，生成數(shù)字?jǐn)?shù)列，作為有限的循環(huán)次數(shù)。（2）如果迭代對象是列表或者字典，直接用列表或者字典，此時迭代變量i表示列表或者字典中的元素。案例——利用for語句實現(xiàn)1至100的累加2．while循環(huán)若我們不知道所需要的循環(huán)到底要執(zhí)行多少次，那么就可以選擇while-end循環(huán)案例——利用while語句實現(xiàn)1至100的累加五、條件表達(dá)式在程序設(shè)計時，經(jīng)常會根據(jù)表達(dá)式的結(jié)果，有條件的進(jìn)行賦值?？梢允褂醚h(huán)結(jié)構(gòu)的緊湊形式進(jìn)行設(shè)計，這種方式適用于簡單表達(dá)式，是程序結(jié)構(gòu)的簡化形式案例——創(chuàng)建列表六、程序的流程控制在利用Python編程解決實際問題時