Python編程快速上手作業(yè)指導(dǎo)書

Python編程快速上手作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u32731第1章Python基礎(chǔ) 2181681.1Python安裝與配置 243411.2基本數(shù)據(jù)類型與變量 354881.3運算符與表達式 424414第2章控制流語句 5162282.1條件語句 5230592.1.1if語句 5156632.1.2elif語句 541122.1.3else語句 586422.2循環(huán)語句 643112.2.1for循環(huán) 6198482.2.2while循環(huán) 6221042.3控制流語句應(yīng)用實例 6105462.3.1判斷奇偶數(shù) 6109962.3.2計算1到100的累加和 6123342.3.3輸出九九乘法表 721677第3章函數(shù)與模塊 739943.1函數(shù)的定義與調(diào)用 7222113.2參數(shù)傳遞與返回值 715113.3模塊的使用與命名空間 725934第4章列表與元組 8206254.1列表的基本操作 8170454.2列表推導(dǎo)式 983374.3元組的使用 915411第5章字典與集合 1049885.1字典的基本操作 10282315.1.1創(chuàng)建字典 10241635.1.2訪問字典中的值 10259235.1.3修改字典 102465.1.4刪除鍵值對 10151275.1.5字典的遍歷 10190625.2字典推導(dǎo)式 10293835.3集合的使用 1119105.3.1創(chuàng)建集合 11117015.3.2添加元素 1198605.3.3刪除元素 11287035.3.4集合的交集與并集 1121291第6章字符串與正則表達式 1157906.1字符串的基本操作 11168796.1.1字符串創(chuàng)建 12278276.1.2字符串索引和切片 12320436.1.3字符串連接和重復(fù) 1252856.2字符串格式化 12169016.2.1使用百分號（%） 12131016.2.2使用`str.format()` 13137736.2.3使用fstring（Python3.6） 1396826.3正則表達式基礎(chǔ) 13162586.3.1正則表達式語法 132306.3.2re模塊 1328243第7章文件與異常處理 14149607.1文件讀寫 14238947.1.1打開文件 14208937.1.2讀取文件內(nèi)容 14178697.1.3寫入文件 14323547.1.4關(guān)閉文件 14155297.2文件與目錄操作 1549757.2.1查看文件屬性 15156747.2.2列出目錄內(nèi)容 15196387.2.3創(chuàng)建和刪除目錄 15292137.3異常處理 15222757.3.1tryexcept語句 15304477.3.2捕獲多個異常 163817.3.3else和finally子句 1624659第8章類與對象 16204868.1類的定義與實例化 1613418.2屬性與方法 1776418.3繼承與多態(tài) 177088第9章Python高級特性 18148079.1列表推導(dǎo)式與器表達式 1831509.2裝飾器 19292719.3迭代器與器 1915201第10章常用模塊與第三方庫 202982710.1時間日期模塊 201518410.2網(wǎng)絡(luò)編程模塊 201727910.3數(shù)據(jù)分析與可視化庫 201526010.4Web開發(fā)框架與應(yīng)用實例 20第1章Python基礎(chǔ)1.1Python安裝與配置本章旨在指導(dǎo)讀者完成Python環(huán)境的安裝與配置。請按照以下步驟進行操作：（1）訪問Python官方網(wǎng)站（s://.org/downloads/），適用于您操作系統(tǒng)的Python版本。（2）雙擊的安裝包，啟動安裝程序。在安裝過程中，請保證選中“AddPythontoPATH”選項，以便在命令行中直接調(diào)用Python。（3）安裝完成后，打開命令行或終端，輸入version，檢查Python是否正確安裝。（4）配置Python開發(fā)環(huán)境。推薦使用PyCharm（s://jetbrains./pycharm/）或VSCode（s://.visualstudio./）等集成開發(fā)環(huán)境，以提高開發(fā)效率。1.2基本數(shù)據(jù)類型與變量Python中，數(shù)據(jù)類型包括整數(shù)（int）、浮點數(shù)（float）、字符串（str）、列表（list）、元組（tuple）、字典（dict）和集合（set）。以下簡要介紹這些數(shù)據(jù)類型及變量使用：（1）整數(shù)（int）：表示不帶小數(shù)點的整數(shù)。例如：1,100,50。（2）浮點數(shù)（float）：表示帶小數(shù)點的數(shù)。例如：3.14,2.5。（3）字符串（str）：表示一系列字符。例如："Hello,World!"，'Python'。（4）列表（list）：表示有序的元素序列。例如：[1,2,3]，['a','b','c']。（5）元組（tuple）：表示不可變的有序元素序列。例如：(1,2,3)，('a','b','c')。（6）字典（dict）：表示鍵值對集合。例如：{'name':'Alice','age':20}。（7）集合（set）：表示無序且元素唯一的集合。例如：{1,2,3}。在Python中，使用變量存儲數(shù)據(jù)時，無需顯式聲明數(shù)據(jù)類型，Python解釋器會自動推斷。例如：a=10整數(shù)b=3.14浮點數(shù)c="Hello"字符串d=[1,2,3]列表e=(1,2,3)元組f={'key':'value'}字典g={1,2,3}集合1.3運算符與表達式Python中的運算符分為以下幾類：（1）算術(shù)運算符：用于執(zhí)行基本的算術(shù)運算。包括加（）、減（）、乘（）、除（/）、整除（//）、取模（%）等。（2）比較運算符：用于比較兩個值的關(guān)系。包括等于（==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）和小于等于（<=）。（3）賦值運算符：用于將運算結(jié)果賦給變量。包括等于（=）、加等于（=）、減等于（=）等。（4）邏輯運算符：用于組合多個條件。包括與（and）、或（or）和非（not）。（5）位運算符：用于執(zhí)行位操作。包括按位與（&）、按位或（）、按位異或（^）等。以下為一些示例：算術(shù)運算符result1=103結(jié)果為13result2=103結(jié)果為7result3=103結(jié)果為30result4=10/3結(jié)果為3.3333result5=10//3結(jié)果為3result6=10%3結(jié)果為1比較運算符flag1=10==3結(jié)果為Falseflag2=10!=3結(jié)果為Trueflag3=10>3結(jié)果為Trueflag4=10<3結(jié)果為Falseflag5=10>=3結(jié)果為Trueflag6=10<=3結(jié)果為False賦值運算符a=10a=3a的值變?yōu)?3a=3a的值變?yōu)?0邏輯運算符flag7=TrueandFalse結(jié)果為Falseflag8=TrueorFalse結(jié)果為Trueflag9=notTrue結(jié)果為False位運算符result7=4&6結(jié)果為4result8=46結(jié)果為6result9=4^6結(jié)果為2第2章控制流語句2.1條件語句條件語句用于根據(jù)特定的條件執(zhí)行不同的代碼分支。在Python中，條件語句主要通過if、elif和else關(guān)鍵字來實現(xiàn)。2.1.1if語句if語句是最基本的條件語句，其語法如下：if條件表達式:條件為True時執(zhí)行的代碼塊2.1.2elif語句elif語句用于檢查多個條件中的第一個條件是否為True，并在找到滿足條件的分支后執(zhí)行相應(yīng)的代碼塊。其語法如下：if條件表達式1:條件表達式1為True時執(zhí)行的代碼塊elif條件表達式2:條件表達式1為False且條件表達式2為True時執(zhí)行的代碼塊2.1.3else語句else語句用于在所有if和elif條件都不滿足時執(zhí)行代碼塊。其語法如下：if條件表達式1:條件表達式1為True時執(zhí)行的代碼塊elif條件表達式2:條件表達式1為False且條件表達式2為True時執(zhí)行的代碼塊else:所有條件都不滿足時執(zhí)行的代碼塊2.2循環(huán)語句循環(huán)語句用于重復(fù)執(zhí)行相同的代碼塊，直到滿足某個條件。Python中有兩種主要的循環(huán)語句：for循環(huán)和while循環(huán)。2.2.1for循環(huán)for循環(huán)用于遍歷序列（如列表、元組、字符串）中的每個元素，并為每個元素執(zhí)行相同的代碼塊。其語法如下：for變量名in序列:對序列中的每個元素執(zhí)行的代碼塊2.2.2while循環(huán)while循環(huán)在給定的布爾條件為True時重復(fù)執(zhí)行代碼塊。其語法如下：while條件表達式:條件表達式為True時重復(fù)執(zhí)行的代碼塊2.3控制流語句應(yīng)用實例以下實例展示了如何使用條件語句和循環(huán)語句實現(xiàn)一些基本功能。2.3.1判斷奇偶數(shù)num=int(input("請輸入一個整數(shù)："))ifnum%2==0:print("輸入的整數(shù)是偶數(shù)。")else:print("輸入的整數(shù)是奇數(shù)。")2.3.2計算1到100的累加和sum=0foriinrange(1,101):sum=iprint("1到100的累加和為：",sum)2.3.3輸出九九乘法表foriinrange(1,10):forjinrange(1,i1):print(f"{j}×{i}={ij}",end="\t")print()第3章函數(shù)與模塊3.1函數(shù)的定義與調(diào)用函數(shù)是組織好的，可重復(fù)使用的代碼塊，用于執(zhí)行單一，或相關(guān)聯(lián)的任務(wù)。在Python中，函數(shù)通過關(guān)鍵字def進行定義。以下為函數(shù)定義的基本結(jié)構(gòu)：deffunction_name(parameters):"""函數(shù)文檔字符串（docstring），描述函數(shù)功能。"""在這里編寫函數(shù)代碼returnresult如果函數(shù)有返回值函數(shù)調(diào)用通過其名稱后跟括號進行，如下所示：result=function_name(arguments)3.2參數(shù)傳遞與返回值在Python中，參數(shù)可以通過位置和關(guān)鍵字進行傳遞。位置參數(shù)：調(diào)用函數(shù)時根據(jù)參數(shù)位置進行匹配。關(guān)鍵字參數(shù)：調(diào)用函數(shù)時通過參數(shù)名進行指定。參數(shù)傳遞分為以下幾種情況：必需參數(shù)：在定義函數(shù)時沒有默認值的參數(shù)。默認參數(shù)：在定義函數(shù)時賦予默認值的參數(shù)?？勺冮L參數(shù)：可以通過星號（）和雙星號（）收集任意數(shù)量的位置參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)。函數(shù)返回值使用return關(guān)鍵字。函數(shù)可以返回零個，一個或多個值。3.3模塊的使用與命名空間模塊是包含Python定義和語句的文件。模塊可以定義函數(shù)、類和變量，也可以包含可執(zhí)行的代碼。使用模塊的方法如下：（1）導(dǎo)入整個模塊：importmodule_name（2）導(dǎo)入模塊中的某個或某些元素：frommodule_nameimportelement_name1,element_name2（3）導(dǎo)入模塊并為其指定別名：importmodule_nameasalias每個模塊都有自己的私有符號表，稱為命名空間。這意味著模塊內(nèi)的所有名稱都獨立于其他模塊中的名稱。使用模塊可以避免名稱沖突，并有助于代碼組織。第4章列表與元組4.1列表的基本操作列表（List）是Python中一種可變的序列類型，可以包含任意類型的元素。以下是列表的基本操作：（1）創(chuàng)建列表：使用方括號創(chuàng)建列表，元素之間用逗號分隔。my_list=[1,2,3,'a','b','c']（2）訪問列表元素：通過索引訪問列表元素，索引從0開始。print(my_list[0])輸出第一個元素：1（3）修改列表元素：通過索引修改列表元素。my_list[1]=20（4）添加元素：使用append()方法在列表末尾添加元素。my_list.append('d')（5）插入元素：使用insert()方法在指定位置插入元素。my_list.insert(1,'new')（6）刪除元素：使用del語句刪除指定位置的元素，或使用remove()方法刪除指定值的元素。delmy_list[1]my_list.remove('a')（7）獲取列表長度：使用len()函數(shù)獲取列表長度。length=len(my_list)（8）列表切片：使用切片操作獲取列表的部分元素。sub_list=my_list[1:3]4.2列表推導(dǎo)式列表推導(dǎo)式（ListComprehensions）是Python中創(chuàng)建列表的一種簡潔、高效的方法。以下是列表推導(dǎo)式的使用示例：（1）基本列表推導(dǎo)式：創(chuàng)建一個包含0到9每個數(shù)字平方的列表。squares=[i2foriinrange(10)]（2）帶條件判斷的列表推導(dǎo)式：創(chuàng)建一個列表，包含0到9中的偶數(shù)。even_numbers=[iforiinrange(10)ifi%2==0]（3）多層循環(huán)的列表推導(dǎo)式：創(chuàng)建一個二維列表，用于表示9x9乘法表。multiplication_table=[[ijforjinrange(1,10)]foriinrange(1,10)]4.3元組的使用元組（Tuple）是Python中一種不可變的序列類型，可以包含任意類型的元素。以下是元組的使用方法：（1）創(chuàng)建元組：使用圓括號()創(chuàng)建元組，元素之間用逗號分隔。my_tuple=(1,2,3,'a','b','c')（2）訪問元組元素：通過索引訪問元組元素，索引從0開始。print(my_tuple[0])輸出第一個元素：1（3）元組不可變性：無法修改元組中的元素。錯誤示例my_tuple[1]=20（4）元組拆包：可以將元組中的元素分別賦值給多個變量。a,b,c=my_tuple[0:3]（5）元組與列表轉(zhuǎn)換：使用list()和tuple()函數(shù)實現(xiàn)元組與列表之間的轉(zhuǎn)換。list_from_tuple=list(my_tuple)tuple_from_list=tuple(list_from_tuple)第5章字典與集合5.1字典的基本操作字典是Python中一種非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于存儲鍵值對。以下是字典的基本操作：5.1.1創(chuàng)建字典創(chuàng)建一個空字典：empty_dict={}創(chuàng)建一個有初始鍵值對的字典：person_info={'name':'Alice','age':25}5.1.2訪問字典中的值通過鍵來訪問對應(yīng)的值：name=person_info['name']結(jié)果為'Alice'5.1.3修改字典添加新的鍵值對：person_info['gender']='Female'修改已存在的鍵值對：person_info['age']=265.1.4刪除鍵值對使用`del`關(guān)鍵字刪除鍵值對：delperson_info['gender']5.1.5字典的遍歷使用`for`循環(huán)遍歷字典的所有鍵：forkeyinperson_info:print(key,person_info[key])使用`items()`方法遍歷字典的所有鍵值對：forkey,valueinperson_info.items():print(key,value)5.2字典推導(dǎo)式字典推導(dǎo)式是Python中創(chuàng)建字典的一種簡潔方式，其格式如下：{key_expression:value_expressionforexpressioniniterable}下面是一個使用字典推導(dǎo)式的例子：給定一個字符串列表，計算每個字符出現(xiàn)的次數(shù)words=['apple','banana','cherry']char_count={char:len(list(filter(lambdaword:charinword,words)))forcharin'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'}5.3集合的使用集合（set）是一個無序且元素唯一的容器。以下是集合的一些基本操作：5.3.1創(chuàng)建集合創(chuàng)建一個空集合：empty_set=set()創(chuàng)建一個包含初始元素的集合：fruits={'apple','banana','cherry'}5.3.2添加元素使用`add`方法添加元素：fruits.add('orange')5.3.3刪除元素使用`remove`方法刪除指定元素：fruits.remove('banana')5.3.4集合的交集與并集交集：set1={1,2,3}set2={3,4,5}intersection=set1&set2結(jié)果為{3}并集：union=set1set2結(jié)果為{1,2,3,4,5}第6章字符串與正則表達式6.1字符串的基本操作本節(jié)將介紹Python中字符串的基本操作，包括字符串的創(chuàng)建、索引、切片、連接和重復(fù)等。6.1.1字符串創(chuàng)建字符串可以使用單引號、雙引號或三引號創(chuàng)建。str1='Hello,world!'str2="Pythonisgreat"str3='''Thisisamultilinestring'''6.1.2字符串索引和切片字符串索引用于訪問單個字符，切片用于獲取字符串的子串。s='Hello,world!'print(s[0])輸出第一個字符'H'print(s[1])輸出最后一個字符'!'print(s[0:5])輸出子串'Hello'print(s[7:])輸出子串'world!'6.1.3字符串連接和重復(fù)字符串可以使用加號（）進行連接，使用星號（）進行重復(fù)。s1='Hello's2='World's3=s1','s2'!'print(s3)輸出'Hello,World!'s4='abc'3print(s4)輸出'abcabcabc'6.2字符串格式化字符串格式化用于將變量插入到字符串中。Python提供了幾種字符串格式化方法，如使用百分號（%）、`str.format()`和fstring。6.2.1使用百分號（%）name='Alice'age=30print('Mynameis%sandIam%dyearsold.'%(name,age))6.2.2使用`str.format()`name='Alice'age=30print('Mynameis{}andIam{}yearsold.'.format(name,age))6.2.3使用fstring（Python3.6）name='Alice'age=30print(f'Mynameis{name}andIam{age}yearsold.')6.3正則表達式基礎(chǔ)正則表達式是用于處理字符串的強大工具，主要用于字符串搜索、替換和驗證等場景。6.3.1正則表達式語法以下是一些常用的正則表達式語法：`.`：匹配除換行符以外的任意字符`[abc]`：匹配方括號內(nèi)的任意字符（a、b或c）`[^abc]`：匹配不在方括號內(nèi)的任意字符`\d`：匹配數(shù)字（09）`\D`：匹配非數(shù)字`\w`：匹配字母、數(shù)字或下劃線（azAZ09_）`\W`：匹配非字母、數(shù)字或下劃線`{n}`：匹配前面字符或表達式恰好出現(xiàn)n次`{n,}`：匹配前面字符或表達式至少出現(xiàn)n次`{n,m}`：匹配前面字符或表達式至少出現(xiàn)n次且最多出現(xiàn)m次6.3.2re模塊Python的re模塊提供了正則表達式的相關(guān)功能，包括搜索、匹配、替換等。importrepattern=r'\d'匹配一個或多個數(shù)字text='Thereare12applesand20oranges.'match=re.search(pattern,text)ifmatch:print('Found:',match.group())第7章文件與異常處理7.1文件讀寫7.1.1打開文件在Python中，使用內(nèi)置函數(shù)open()來打開文件。該函數(shù)接受至少兩個參數(shù)：文件路徑和模式（例如，'r'表示只讀模式，'w'表示寫入模式）。示例：file=open('example.txt','r')7.1.2讀取文件內(nèi)容讀取文件內(nèi)容有多種方式，如read()、readline()和readlines()。示例：讀取整個文件內(nèi)容content=file.read()讀取一行內(nèi)容line=file.readline()讀取所有行，返回列表lines=file.readlines()7.1.3寫入文件寫入文件時，需要將模式設(shè)置為寫入模式（'w'），如果需要追加內(nèi)容，則使用追加模式（'a'）。示例：file=open('example.txt','w')file.write('Hello,world!\n')file.close()7.1.4關(guān)閉文件文件使用完畢后，應(yīng)調(diào)用close()方法關(guān)閉文件，釋放資源。示例：file.close()7.2文件與目錄操作7.2.1查看文件屬性可以使用os模塊查看文件屬性。示例：importosfilename='example.txt'ifos.path.exists(filename):print('文件大?。?,os.path.getsize(filename))7.2.2列出目錄內(nèi)容使用os模塊的listdir()函數(shù)可以列出目錄中的內(nèi)容。示例：importosdirectory='.'forentryinos.listdir(directory):print(entry)7.2.3創(chuàng)建和刪除目錄使用os模塊可以創(chuàng)建和刪除目錄。示例：importos創(chuàng)建目錄os.makedirs('new_directory')刪除目錄os.rmdir('new_directory')7.3異常處理7.3.1tryexcept語句當程序中可能發(fā)生錯誤時，可以使用tryexcept語句捕獲和處理異常。示例：try:file=open('example.txt','r')exceptFileNotFoundError:print('文件不存在')7.3.2捕獲多個異常在一個tryexcept語句中，可以同時捕獲多個異常。示例：try:file=open('example.txt','r')except(FileNotFoundError,PermissionError):print('文件操作發(fā)生異常')7.3.3else和finally子句在tryexcept語句中，可以使用else和finally子句。示例：try:file=open('example.txt','r')exceptFileNotFoundError:print('文件不存在')else:print('文件成功打開')file.close()finally:print('無論是否發(fā)生異常，都會執(zhí)行')注意：在實際編程中，建議盡量將文件關(guān)閉操作放在finally子句中，保證文件總是能夠正確關(guān)閉。第8章類與對象8.1類的定義與實例化類（Class）是面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）的基礎(chǔ)，它是對具有相同特征和行為的對象的抽象描述。在Python中，使用class關(guān)鍵字來定義類。類定義包含屬性（也稱為成員變量）和方法的聲明。以下是定義一個簡單類的示例：classPerson:def__init__(self,name,age):=nameself.age=age在上面的例子中，Person是一個類，其中包含一個名為`__init__`的特殊方法，該方法在創(chuàng)建類的實例時自動執(zhí)行。`self`關(guān)鍵字表示類的實例本身。要實例化一個類，需要使用類名并傳遞相應(yīng)的參數(shù)：person1=Person("Alice",30)person2=Person("Bob",25)8.2屬性與方法屬性是類中定義的數(shù)據(jù)，而方法是類中定義的函數(shù)。在Python中，屬性通常在`__init__`方法中初始化，而方法用于定義類的行為。以下是一個具有屬性和方法的類的示例：classCircle:def__init__(self,radius):self.radius=radiusdefarea(self):return3.14159self.radiusself.radiusdefcircumference(self):return23.14159self.radius在上面的Circle類中，radius是屬性，而area和circumference是方法。使用屬性和方法：circle=Circle(5)print(circle.radius)輸出:5print(circle.area())輸出:78.53975print(circle.circumference())輸出:31.41598.3繼承與多態(tài)繼承是面向?qū)ο缶幊痰囊粋€核心概念，允許我們從一個基類（父類）創(chuàng)建一個派生類（子類）。派生類繼承了基類的所有屬性和方法，并可以添加新的屬性和方法或覆蓋基類的方法。以下是繼承的示例：classAnimal:defspeak(self):passclassDog(Animal):defspeak(self):return"Bark"classCat(Animal):defspeak(self):return"Meow"在上面的例子中，Dog和Cat是派生自Animal的類，它們都覆蓋了speak方法。多態(tài)是指一個接口可以有多種實現(xiàn)。在Python中，多態(tài)可以通過繼承實現(xiàn)。以下是一個多態(tài)的示例：defanimal_speak(animal):returnanimal.speak()dog=Dog()cat=Cat()print(animal_speak(dog))輸出:Barkprint(animal_speak(cat))輸出:Meow在上面的多態(tài)示例中，animal_speak函數(shù)接受任何Animal類型的對象，并調(diào)用它的speak方法，這取決于傳入的對象是Dog還是Cat。第9章Python高級特性9.1列表推導(dǎo)式與器表達式列表推導(dǎo)式是Python中創(chuàng)建列表的一種簡潔而強大的方法。通過列表推導(dǎo)式，可以輕松地創(chuàng)建復(fù)雜的列表，并且代碼的可讀性更強。器表達式則用于創(chuàng)建迭代器而不是一次性整個列表，從而節(jié)省內(nèi)存。列表推導(dǎo)式的基本格式如下：[expressionforelementiniterableifcondition]器表達式的基本格式如下：(expressionforelementiniterableifcondition)在使用列表推導(dǎo)式和器表達式時，需要注意以下幾點：保證在推導(dǎo)式中使用適當且簡潔的條件表達式。當處理大數(shù)據(jù)集時，優(yōu)先使用器表達式以節(jié)省內(nèi)存。9.2裝飾器裝飾器是Python中一個非常實用的功能，它允許程序員修改或增強其他函數(shù)的行為，而不需要修改原始函數(shù)的代碼。裝飾器本質(zhì)上是一個函數(shù)，它接收一個