《python數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用》 課件 史浩 第1、2章 Python語(yǔ)言概述、Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第1章Python語(yǔ)言概述Python數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用1CONTENTS1.1Python語(yǔ)言與數(shù)據(jù)分析應(yīng)用1.2Python程序開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)環(huán)境1.3Anaconda與Python1.4課后思考目錄2Python語(yǔ)言與數(shù)據(jù)分析應(yīng)用13Python是交互式語(yǔ)言Python是初學(xué)者的語(yǔ)言Python是一種解釋型語(yǔ)言Python是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言Python簡(jiǎn)介Python是一個(gè)高層次的結(jié)合了解釋性、編譯性、互動(dòng)性和面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言。Python的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的可讀性，相比其他語(yǔ)言它具有更有特色的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。4Python發(fā)展歷程Python之父——荷蘭人GuidovanRossum。1982年從阿姆斯特丹大學(xué)取得了數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位。Python雛形 1991年P(guān)ython1.0

1994年P(guān)ython2.0 2000年P(guān)ython3.0 2008年P(guān)ython3.x不向后兼容Python2.x目前：Python3.11.45可擴(kuò)展性、可擴(kuò)充性、可嵌入性解釋性可移植性豐富的庫(kù)簡(jiǎn)單易學(xué)免費(fèi)、開(kāi)源高級(jí)語(yǔ)言面向?qū)ο驪ython的特點(diǎn)6Python的應(yīng)用在當(dāng)今時(shí)代，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為許多企業(yè)決策的重要依據(jù)。為了更好地利用這些數(shù)據(jù)，許多企業(yè)的IT部門(mén)都開(kāi)始使用各種工具和技術(shù)來(lái)處理和分析大數(shù)據(jù)。72312回歸分析相關(guān)分析描述性統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)間序列分析大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用8math、random、datetime、collections、functools、urllib、itertools、string、re、os、os.path、zlib、hashlib、socket、tkinter、sqlite3、csv、json、pickle、statistics、time內(nèi)置模塊和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)jieba、moviepy、xlrd、xlwt、openpyxl、python-docx、python-pptx、pymupdf、pymssql、pypinyin、pillow、pyopengl、numpy、scipy、pandas、matplotlib、requests、beautifulsoup4、scrapy、sklearn、PyTorch、tensorflow、flask、django擴(kuò)展庫(kù)Python程序庫(kù)9查看擴(kuò)展庫(kù)cmd>piplist查看當(dāng)前安裝的庫(kù)cmd>pipshowPackage安裝指定版本的擴(kuò)展庫(kù)cmd>pipinstallPackage==版本號(hào)離線安裝擴(kuò)展庫(kù)文件whlcmd>pipinstallPackage.whl卸載擴(kuò)展庫(kù)cmd>pipuninstallPackage更新擴(kuò)展庫(kù)cmd>pipinstall-UPackage注：U為大寫(xiě)字母庫(kù)的安裝與管理10實(shí)訓(xùn)任務(wù)打開(kāi)命令提示符cmd窗口（Windows+R輸入cmd并回車(chē)），如圖1-1使用cd命令進(jìn)入安裝Python的scripts文件夾中（例如，Python安裝的D:\python311），輸入“pipinstallPackage”（比如numpy），按Enter鍵進(jìn)行安裝即可，如圖1-2所示界面，表明此庫(kù)安裝成功圖1-1圖1-2例1：庫(kù)的安裝pipinstall。11清華大學(xué)：/simple阿里云：/pypi/simple/中國(guó)科技大學(xué):/simple/華中理工大學(xué):/山東理工大學(xué):/豆瓣:/simple/一些常用的國(guó)內(nèi)鏡像源12Python程序開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)環(huán)境213>>>print(‘HelloPython!’)HelloPython!>>>a=2>>>b=4>>>a+b61.交互式Python程序開(kāi)發(fā)與運(yùn)行在命令提示符cmd窗口中輸入Python命令，看到>>>提示符（出現(xiàn)“>>>”即進(jìn)入Python解釋器）就可以開(kāi)始輸入代碼了，交互式代碼如下。14print(‘HelloPython!’)a=2b=4print(a+b)2.文件式Python程序開(kāi)發(fā)與運(yùn)行使用編輯器創(chuàng)建一個(gè)源文件，并輸入下面的代碼，保存為demo.py。15cd/dD:\pythonproject#切換到demo.py所在的目錄pythondemo.py#運(yùn)行代碼進(jìn)入命令提示符cmd窗口，首先切換到demo.py所在的目錄，然后輸入下面的命令就可以運(yùn)行源文件。也可以在命令提示符cmd窗口中用另外一種方法運(yùn)行Python程序，輸入：Python+程序地址+程序名.py，如下所示。pythonD:\pythonproject\demo.py2.文件式16LightlyAnacondaIDLEJupyterNotebookPyCharm集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE是IntegratedDevelopmentEnvironment的縮寫(xiě)，用于提供程序開(kāi)發(fā)環(huán)境的應(yīng)用程序，一般包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和圖形用戶界面等工具。集成了代碼編寫(xiě)功能、分析功能、編譯功能、調(diào)試功能等一體化的開(kāi)發(fā)軟件服務(wù)套件。17實(shí)訓(xùn)任務(wù)：編寫(xiě)簡(jiǎn)單程序例2：分別用交互式和文件式兩種方法，編輯并運(yùn)行print語(yǔ)句。#交互式代碼>>>print(‘HelloPython!’)HelloPython!>>>print(‘HelloWorld!’)HelloWorld!>>>print(1+2)3>>>print(2-1)1#文件式代碼print(‘HelloPython!’)print(‘HelloWorld!’)print(1+2)print(2-1)18Anaconda與Python319Anaconda的安裝打開(kāi)Anaconda的官方網(wǎng)站，如圖1-3，單擊Download，選擇操作系統(tǒng)類(lèi)型，然后選擇需要的軟件版本下載即可。打開(kāi)下載的程序文件，例如Anaconda3-2022.10-Windows-x86_64.exe，如圖1-4；單擊“Next”進(jìn)入安裝許可協(xié)議界面，如圖1-5所示。圖1-3圖1-4圖1-520Anaconda的安裝單擊“ⅠAgree”進(jìn)入安裝類(lèi)型界面，選擇相應(yīng)的安裝類(lèi)型選項(xiàng)，單擊“Next”進(jìn)入安裝路徑界面，如圖1-6所示。選擇Anaconda3的安裝路徑，單擊“Next”進(jìn)入高級(jí)安裝選項(xiàng)界面，如圖1-7所示。勾選兩個(gè)復(fù)選框,第一個(gè)是添加到環(huán)境變量,第二個(gè)是默認(rèn)使用Python3.9，單擊“Install”。安裝完成后，點(diǎn)擊“Next”進(jìn)入安裝完成界面，單擊“Finish”結(jié)束安裝，如圖1-8所示。圖1-6圖1-7圖1-821Anaconda的安裝安裝完成后，可在開(kāi)始按鈕中找到Anaconda3文件夾，查看所包含的內(nèi)容，如圖1-9所示。雙擊圖1-9中的AnacondaNavigator，若成功啟動(dòng)，則說(shuō)明真正成功地安裝了Anaconda；如果未成功，請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)檢查以上安裝步驟。啟動(dòng)頁(yè)面如圖1-10所示。圖1-9圖1-1022JupyterNotebook在“開(kāi)始”中找到Anaconda3文件夾，單擊JupyterNotebook即可啟動(dòng)Jupyter，Jupyter主界面，圖1-11所示。如果想新建一個(gè)Notebook，單擊面板右側(cè)的“New”，會(huì)出現(xiàn)如下4個(gè)選項(xiàng)。選擇“Python3”，新建完成的界面如圖1-12所示。在cell中輸入代碼后，可以點(diǎn)擊“運(yùn)行”或者可以使用鍵盤(pán)Shift+Enter運(yùn)行代碼。圖1-11圖1-1223Lightly瀏覽器輸入，點(diǎn)擊在線使用，登陸后進(jìn)入主界面，免費(fèi)版提供了500M的使用空間。點(diǎn)擊右上角“新建項(xiàng)目”，選擇Python，目前有Python3.7/3.8/3.9/3.10四個(gè)版本可選。新建項(xiàng)目后，就可以輸入代碼了，還可以生成鏈接邀請(qǐng)好友、組員等人一同協(xié)作，如圖1-14所示。圖1-1424pycharm的安裝與配置進(jìn)入PyCharm官網(wǎng)/pycharm/，根據(jù)需要下載相應(yīng)的版本。PyCharm在Windows環(huán)境下有專(zhuān)業(yè)版（收費(fèi)版）和社區(qū)版（免費(fèi)版）兩個(gè)不同的版本，以下載社區(qū)版為例。打開(kāi)下載的程序文件，例如，pycharm-community-2023.1.3.exe，顯示頁(yè)面如圖1-15所示，單擊“Next”進(jìn)入PyCharm安裝路徑頁(yè)面，如圖1-16所示。選擇PyCharm安裝路徑，單擊“Next”進(jìn)入PyCharm選項(xiàng)頁(yè)面，如圖1-17所示。圖1-15圖1-16圖1-1725pycharm的安裝與配置選擇相應(yīng)的選項(xiàng)，單擊“Next”進(jìn)入PyCharm菜單文件頁(yè)面，如圖1-18所示。使用默認(rèn)設(shè)置，單擊“Install”開(kāi)始安裝。安裝完成后,如圖1-19所示，單擊“Finish”結(jié)束安裝。圖1-18圖1-1926pycharm的安裝與配置啟動(dòng)PyCharm，雙擊桌面快捷方式，在彈出的協(xié)議窗口勾選“同意協(xié)議”，然后單擊“Continue”，進(jìn)入PyCharm歡迎界面，如圖1-20。單擊“NewProject”新建項(xiàng)目，進(jìn)入項(xiàng)目配置頁(yè)面。如下圖1-21，先更改“Location”即新項(xiàng)目文件夾的路徑和名稱(chēng)；然后單擊左下方的“Previouslyconfiguredinterpreter”，繼續(xù)單擊“Addlnterpreter”進(jìn)去找到Python位置，前提是之前已經(jīng)安裝好Python，如圖1-22，單擊“OK”；然后會(huì)返回項(xiàng)目配置頁(yè)面，單擊“Create”，完成配置Python解釋器。圖1-20圖1-21圖1-2227pycharm的安裝與配置根據(jù)個(gè)人喜好依次選擇File→Settings→Editor→ColorScheme/Font，確定主題和字體大小等。可以統(tǒng)一字符編碼設(shè)置為UTF-8。依次選擇File→Settings→Editor→FileandCodeTemplates→PythonScript設(shè)置自動(dòng)添加頭部注釋。頭部注釋包括Python解釋器的位置、字符集、作者信息、創(chuàng)建腳本的時(shí)間等；還可以依次選擇File→Settings→Keymap→EditorActions查看和自定義快捷鍵等等。28例3：配置Pycharm、安裝插件CSVEditor實(shí)訓(xùn)任務(wù)在PyCharm中打開(kāi)插件市場(chǎng)手動(dòng)獲取插件市場(chǎng)鏈接地址29課后思考430課后思考課后思考1.Python是一門(mén)怎樣的語(yǔ)言？2.列舉常用的數(shù)據(jù)分析方法。3.描述Python的特點(diǎn)。4.描述Python支持哪幾種代碼運(yùn)行方式？5.描述PythonIDE。6.簡(jiǎn)述Python安裝擴(kuò)展庫(kù)常使用的工具及其使用方法。31謝謝觀賞32第2章Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Python數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用33CONTENTS2.1順序執(zhí)行2.2條件語(yǔ)句2.3循環(huán)語(yǔ)句2.4課后習(xí)題目錄34順序執(zhí)行135input()print(f’’)輸入輸出語(yǔ)句介紹/字符型和數(shù)值型andasassertasyncawaitbreakclasscontinuedefdelelifelseexceptfinallyforfromglobalifimportinislambdaNonenonlocalnotorpassraisereturntrywhilewithyieldFALSETRUE關(guān)鍵字Python變量名區(qū)分大小寫(xiě)，一般使用小寫(xiě)字母命名（盡量不要使用中文字符和純數(shù)學(xué)字符，避免編碼錯(cuò)誤）2.1.1變量命名規(guī)則程序默認(rèn)是自上而下逐條執(zhí)行順序結(jié)構(gòu)程序的約定是等號(hào)右邊的值放入等號(hào)左邊的變量名中。程序是嚴(yán)格區(qū)分文本、整數(shù)和小數(shù)的2.1.2賦值語(yǔ)句知識(shí)準(zhǔn)備36a=5b=6total=a+b#將a、b的值分別取出之后相加，再放入變量total中print(total)#打印輸出total的值例1：求兩個(gè)整數(shù)的和代碼補(bǔ)全和知識(shí)拓展37條件語(yǔ)句238(1)單條件if語(yǔ)句后面要加個(gè)冒號(hào)：格式縮進(jìn) 滿足條件后的執(zhí)行語(yǔ)句要縮進(jìn)四個(gè)空格。條件表達(dá)式if后的條件是一個(gè)表達(dá)式。表達(dá)式的邏輯運(yùn)算結(jié)果布爾值（bool）分為T(mén)rue和False。多處縮進(jìn)if和else是同一層級(jí)，不需要縮進(jìn)。if和else下的執(zhí)行語(yǔ)句都需要縮進(jìn)四個(gè)空格。(2)多條件if、elif、else。知識(shí)準(zhǔn)備a=5b=6total=a+biftotal>100:print('付款')print('結(jié)束')例2：當(dāng)兩個(gè)整數(shù)和大于100就顯示“付款”兩字39知識(shí)準(zhǔn)備40a=5#可以改為int(input())b=6total=a+biftotal>100:print('大于100')eliftotal>50:print('大于50')else:print('小于50')print('結(jié)束')例3：判斷兩個(gè)數(shù)字之和的范圍知識(shí)準(zhǔn)備41score=(__________________________)ifscore>=90:print('優(yōu)秀')(__________________________)#表示多行程序(__________________________)(__________________________)(__________________________)例4：請(qǐng)?jiān)趲Юㄌ?hào)橫線上補(bǔ)全代碼代碼補(bǔ)全和知識(shí)拓展42ticket=int(input("是否購(gòu)買(mǎi)機(jī)票（0-未購(gòu)買(mǎi)1-購(gòu)買(mǎi)）"))safety=int(input("是否通過(guò)安檢（0-未通過(guò)1-通過(guò)）"))(__________________________)(__________________________)(__________________________)(__________________________)例5：根據(jù)旅客的選擇，判斷是否允許登機(jī)。代碼補(bǔ)全和知識(shí)拓展43#猜測(cè)隨機(jī)數(shù)importrandomi=random.randint(1,3)#生成1-3之間的三個(gè)整數(shù)1、2、3#----------------------------------------guess1=input("請(qǐng)第一次輸入你猜的數(shù)：")ifi==int(guess1):print('第一次猜對(duì)了')else:print('第一次猜錯(cuò)了')例6：猜測(cè)計(jì)算機(jī)隨機(jī)生成的隨機(jī)數(shù)。實(shí)訓(xùn)任務(wù)#--------------------------------guess2=input("請(qǐng)第二次輸入你猜的數(shù)：")ifi==int(guess2):print('第二次猜對(duì)了')else:print('第二次猜錯(cuò)了')#--------------------------------guess3=input("請(qǐng)第三次輸入你猜的數(shù)：")ifi==int(guess3):print('第三次猜對(duì)了')else:print('第三次猜錯(cuò)了')#--------------------------------44#人員管理系統(tǒng)#功能：添加員工、刪除員工、查詢員工、修改員工信息。print('-'*20,'歡迎進(jìn)入人員管理系統(tǒng)','-'*20)choice=input('請(qǐng)選擇功能:\n1.添加員工\n2.刪除員工\n3.查詢員工\n4.修改員工信息\n')#將choice進(jìn)行逐個(gè)比較(______________________)#表示多行程序else:print('輸入錯(cuò)誤')例7：人員管理系統(tǒng)。延伸高級(jí)任務(wù)45循環(huán)語(yǔ)句346for循環(huán)foriinrange(1,10):

語(yǔ)句1

語(yǔ)句2循環(huán)變量for后的i是一個(gè)循環(huán)變量名稱(chēng)，可以用任何合法變量名稱(chēng)來(lái)命名縮進(jìn)對(duì)齊滿足條件后的執(zhí)行語(yǔ)句要縮進(jìn)四個(gè)空格,比如語(yǔ)句1、語(yǔ)句2冒號(hào)

for語(yǔ)句后面要加個(gè)冒號(hào)：知識(shí)準(zhǔn)備47知識(shí)準(zhǔn)備4801range()函數(shù)得到有序數(shù)列03range(11)得到一串從0~10的序列05range(1,11,2)得到一串從1~10步長(zhǎng)為2的序列，即1,3,5,7,902三種類(lèi)型起點(diǎn)、終點(diǎn)、步長(zhǎng)04range(1,11)得到一串從1~10的序列知識(shí)準(zhǔn)備49total=0foriinrange(11):#得到一串從0~10的序列

total+=iprint(total)例8：用循環(huán)語(yǔ)句求從1加到10的和。代碼補(bǔ)全和知識(shí)拓展50while條件：語(yǔ)句1

語(yǔ)句2while循環(huán)循環(huán)次數(shù)是確定性的情況下常用for循環(huán)，而在循環(huán)次數(shù)預(yù)先不可知的情況下常用while循環(huán)。與for循環(huán)區(qū)別while語(yǔ)句后面要加個(gè)冒號(hào)：滿足條件后的執(zhí)行語(yǔ)句要縮進(jìn)四個(gè)空格，比如語(yǔ)句1、語(yǔ)句2。冒號(hào)與縮進(jìn)知識(shí)準(zhǔn)備51知識(shí)準(zhǔn)備5202即使循環(huán)條件沒(méi)有False條件或者序列還沒(méi)被完全遍歷完，也會(huì)停止執(zhí)行循環(huán)語(yǔ)句。在嵌套的多個(gè)循環(huán)中，break語(yǔ)句將停止并跳出最深層的循環(huán)，返回到上一層次的循環(huán)中。break01

break語(yǔ)句用在while和for循環(huán)中，被用來(lái)終止循環(huán)語(yǔ)句。break04continue語(yǔ)句僅跳出本輪次循環(huán)，比如僅跳出第5次循環(huán)，然后繼續(xù)進(jìn)行第6次循環(huán)。continue03continue語(yǔ)句也是跳出while和for循環(huán)，不過(guò)它只跳過(guò)當(dāng)前循環(huán)的剩余語(yǔ)句，然后繼續(xù)進(jìn)行下一輪循環(huán)。continue知識(shí)準(zhǔn)備53foriin"python": forjinrange(5): print(i,end="") ifi=="t": break#程序執(zhí)行結(jié)果為：pppppyyyyythhhhhooooonnnnnforiin"python": ifi=="t": continue print(i,end="")#程序執(zhí)行結(jié)果為：pyhon例9：循環(huán)輸出python字符串。知識(shí)準(zhǔn)備54breakbreak跳出循環(huán)體while-else如果while循環(huán)中執(zhí)行了跳出循環(huán)的語(yǔ)句，比如break，將不執(zhí)行else代碼塊的內(nèi)容。while-else當(dāng)while循環(huán)正常執(zhí)行完的情況下，執(zhí)行else輸出知識(shí)準(zhǔn)備55a=0while(a<5):print(a)ifa==3:breaka+=1else:print("ok")輸出：0123a=0whilea<5:print(a)ifa==10:breaka+=1else:print("ok")輸出：01234ok例10：打印輸出從0到4。知識(shí)準(zhǔn)備56foriinrange(101,200):

#當(dāng)我們?cè)谂袛嗝恳粋€(gè)數(shù)x是否是素?cái)?shù)的時(shí)候，#我們只需要計(jì)算這個(gè)數(shù)能不能被[2,x/2]之間的數(shù)整除即可

forjinrange(2,i//2):ifi%j==0:(_____________)elifj==i//2-1:print(i)else:(_____________)例11：統(tǒng)計(jì)101~200中素?cái)?shù)的個(gè)數(shù)。代碼補(bǔ)全和知識(shí)拓展57values=["a","b","c"]#循環(huán)打印值forvalueinvalues:print(value)#循環(huán)打印索引index=0forvalueinvalues:print(index)index+=1#同時(shí)循環(huán)打印索引和值forindex,valueinenumerate(values):print(index,value)#另外一種做法是forindexinrange(len(values)):value=values[index]print(index,value)例12：enumerate()函數(shù)也常與for循環(huán)一起使用。代碼補(bǔ)全和知識(shí)拓展58total=0foriinrange(1,11):total+=iprint("total={}".format(total))例13：從1到10累加求和。實(shí)訓(xùn)任務(wù)1.請(qǐng)對(duì)以上每個(gè)累加步驟進(jìn)行打印輸出。2.分別求1…1000中的偶數(shù)之和、奇數(shù)之和。59#設(shè)大雞x只,中雞y只,小雞z只##則有:#x+y+z=100#100只雞數(shù)100#5*x+3*y+z*1//3=100#100元錢(qián)數(shù)100#x,y,z∈N雞數(shù)x,y,z都是自然數(shù),不有為負(fù)數(shù),這也是一個(gè)條件。###取其中的一種雞,大雞,X有幾種可能,也就是推出可能的循環(huán)取值次數(shù),最多有100//5=20。#遍歷range(21)計(jì)數(shù)應(yīng)該取21,表示0至20;中雞的取值最多只能100//3=33取33,range(34)forxinrange(21):foryinrange(34):z=100-x-y(_______________)例14：百錢(qián)買(mǎi)百雞問(wèn)題。延伸高級(jí)任務(wù)60課后習(xí)題461課后習(xí)題習(xí)題11.求整數(shù)1~100的累加值，但要求跳過(guò)所有個(gè)位為3的數(shù)。習(xí)題22.有?分?jǐn)?shù)序列：2/1,3/2,5/3,8/5,13/8,21/13…求出這個(gè)數(shù)列的第20個(gè)分?jǐn)?shù)。習(xí)題3雞兔同籠問(wèn)題。雞兔同籠，是中國(guó)古代著名典型趣題之一，大約在1500年前，《孫子算經(jīng)》中就記載了這個(gè)有趣的問(wèn)題?！敖裼酗敉猛\，上有三十五頭，下有九十四足，問(wèn)雉兔各幾何？”也就是從籠中雞兔的頭總數(shù)和腳總數(shù)，去求出雞兔各有幾只。即：籠子里放有雞和兔。請(qǐng)循環(huán)輸入雞和兔的頭總數(shù)heads以及腳的總數(shù)feet，程序?qū)⒀h(huán)輸出雞的只數(shù)chicks和兔的只數(shù)rabbits。程序必須能正確從以下輸入中運(yùn)行得到相應(yīng)的輸出結(jié)果才算正確。課后習(xí)題62謝謝觀賞63標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)標(biāo)題文本預(yù)設(shè)課后習(xí)題642312標(biāo)題文本預(yù)設(shè)此部分內(nèi)容作為文字排版占位顯示

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