Python 3 基礎教程（第3版）（慕課版）

刘凡馨，中共党员，西华大学副研究馆员。主要从事数据分析、文献信息资源建设。发表论文6篇。主持省部级项目1项，主持并参与四川社科基地项目5项。主编教材20余部，首批“十四五” 职业教育国家规划教材1部，四川省“十四五”职业教育规划教材1部。

單元1

配置開發環境　1

【任務1-1】　在Windows系統中安裝

　Python　1

【任務目標】　1

【任務實施】　1

【知識點】　3

1.1　Python簡介　3

1.1.1　Python的發展　3

1.1.2　Python的特點　4

1.1.3　Python的版本　5

1.1.4　Python的應用領域　5

1.1.5　第三方集成開發工具　6

【任務1-2】　運行Python命令和程序　7

【任務目標】　7

【任務實施】　7

【知識點】　8

1.2　運行Python程序　8

1.2.1　Python程序的運行方式　8

1.2.2　Python程序的可執行文件　9

【任務1-3】　運行示例代碼　9

【任務目標】　9

【任務實施】　10

【知識點】　11

1.3　使用Python文檔　11

1.3.1　離線手冊　11

1.3.2　離線模塊文檔　12

1.3.3　在線文檔　12

小結　13

【拓展閱讀】我國第　一部信息安全相關法規　13

習題　13

單元2

Python基礎語法　16

【任務2-1】　運行詩詞輸出程序　16

【任務目標】　16

【任務實施】　17

【知識點】　17

2.1　Python基本語法元素　17

2.1.1　縮進　17

2.1.2　註釋　18

2.1.3　語句續行符號　19

2.1.4　語句分隔符號　19

2.1.5　關鍵字　19

2.1.6　標識符　20

【任務2-2】　輸入兩個數比較大小　21

【任務目標】　21

【任務實施】　21

【知識點】　21

2.2　數據輸入方法　21

2.2.1　input()函數　21

2.2.2　輸入數值　22

2.2.3　eval()函數　22

2.2.4　中斷輸入　23

【任務2-3】　將詩詞輸出到文件　23

【任務目標】　23

【任務實施】　23

【知識點】　24

2.3　數據輸出方法　24

2.3.1　print()函數　24

2.3.2　輸出到文件　25

【任務2-4】　輸入3個數排序　25

【任務目標】　25

【任務實施】　25

【知識點】　26

2.4　賦值語句　26

2.4.1　簡單賦值　26

2.4.2　序列賦值　26

2.4.3　多目標賦值　27

2.4.4　增強賦值　28

【任務2-5】　使用共享列表存儲詩人

　姓名　28

【任務目標】　28

【任務實施】　28

【知識點】　29

2.5　變量與對象的關系　29

2.5.1　變量與對象　29

2.5.2　對象回收機制　30

2.5.3　變量的共享引用　30

【綜合實例】自動累加器　31

小結　32

【拓展閱讀】《刑法》中涉及信息安全犯罪

行為的規定　33

習題　33

單元3

基本數據類型　34

【任務3-1】　測試數字的類型和取值

　範圍　34

【任務目標】　34

【任務實施】　35

【知識點】　35

3.1　數字類型　35

3.1.1　整數類型　35

3.1.2　浮點數類型　36

3.1.3　復數類型　37

3.1.4　小數類型　37

3.1.5　分數類型　38

【任務3-2】　計算“奮鬥者”號 下潛速度　39

【任務目標】　39

【任務實施】　40

【知識點】　40

3.2　數字運算和數字處理函數　40

3.2.1　數字運算　40

3.2.2　數字處理函數　44

【任務3-3】　格式化輸出《題西林壁》　45

【任務目標】　45

【任務實施】　46

【知識點】　46

3.3　字符串類型　46

3.3.1　字符串常量　46

3.3.2　字符串操作符　49

3.3.3　字符串的索引　49

3.3.4　字符串的切片　50

3.3.5　迭代字符串　51

3.3.6　字符串處理函數　51

3.3.7　字符串處理方法　52

3.3.8　字符串的格式化　58

3.3.9　字節串　61

【綜合實例】測試各種數字運算　61

小結　63

【拓展閱讀】《數據安全法》　63

習題　63

單元4

組合數據類型　65

【任務4-1】　利用集合刪除重復值　65

【任務目標】　65

【任務實施】　65

【知識點】　66

4.1　集合　66

4.1.1　創建集合對象　66

4.1.2　集合運算　67

4.1.3　集合基本操作　67

【任務4-2】　“唐宋八大家”人名排序　69

【任務目標】　69

【任務實施】　69

【知識點】　70

4.2　列表　70

4.2.1　列表基本操作　70

4.2.2　常用列表方法　72

【任務4-3】　使用元組保存“蛟龍號”

　深潛紀錄　75

【任務目標】　75

【任務實施】　75

【知識點】　76

4.3　元組　76

4.3.1　元組基本操作　76

4.3.2　元組的方法　78

【任務4-4】　使用字典存儲神舟飛船

　信息　78

【任務目標】　78

【任務實施】　78

【知識點】　79

4.4　字典　79

4.4.1　字典基本操作　80

4.4.2　字典常用方法　81

4.4.3　字典視圖　83

【任務4-5】　迭代讀取文件中的詩詞　85

【任務目標】　85

【任務實施】　85

【知識點】　85

4.5　迭代和列表解析　85

4.5.1　迭代　85

4.5.2　列表解析　87

4.5.3　zip()函數、map()函數和

　filter()函數　89

【綜合實例】數據排序　91

小結　91

【拓展閱讀】神舟飛船　92

習題　92

單元5

程序控制結構　94

【任務5-1】　計算個人綜合所得稅　94

【任務目標】　94

【任務實施】　95

【知識點】　96

5.1　分支結構　96

5.1.1　程序的基本控制結構　96

5.1.2　if語句　97

5.1.3　match語句　99

【任務5-2】　從文件中檢索指定唐詩　102

【任務目標】　102

【任務實施】　102

【知識點】　103

5.2　循環結構　103

5.2.1　for循環　103

5.2.2　while循環　106

5.2.3　break和continue語句　107

【任務5-3】　捕捉處理程序中的異常　108

【任務目標】　108

【任務實施】　108

【知識點】　109

5.3　異常處理　109

5.3.1　捕捉異常　110

5.3.2　raise語句　112

5.3.3　assert語句　114

【綜合實例】輸出數字金字塔　115

小結　115

【拓展閱讀】瞭解“百度飛槳”　116

習題　116

單元6

函數與模塊　118

【任務6-1】　定義個人綜合所得稅計算

　函數　118

【任務目標】　118

【任務實施】　119

【知識點】　120

6.1　函數　120

6.1.1　定義函數　120

6.1.2　調用函數　120

6.1.3　函數的參數　121

6.1.4　函數嵌套定義　124

6.1.5　lambda函數　124

6.1.6　遞歸函數　124

6.1.7　函數列表　125

6.1.8　程序設計方法簡介　126

【任務6-2】　測試變量作用域　126

【任務目標】　126

【任務實施】　127

【知識點】　127

6.2　變量的作用域　127

6.2.1　作用域分類　127

6.2.2　global語句　129

6.2.3　nonlocal語句　129

【任務6-3】　調用模塊中的唐詩檢索

　函數　130

【任務目標】　130

【任務實施】　130

【知識點】　132

6.3　模塊　132

6.3.1　導入模塊　132

6.3.2　導入時執行模塊　133

6.3.3　使用import語句還是from

　語句　135

6.3.4　重新載入模塊　136

6.3.5　模塊搜索路徑　136

6.3.6　嵌套導入模塊　139

6.3.7　查看模塊對象屬性　139

6.3.8　__name__屬性和命令行參數　140

6.3.9　隱藏模塊變量　141

【綜合實例】自定義楊輝三角函數　142

小結　144

【拓展閱讀】瞭解百度超級鏈

XuperChain　144

習題　144

單元7

文件和數據組織　146

【任務7-1】　從文件中讀取唐詩目錄　146

【任務目標】　146

【任務實施】　147

【知識點】　147

7.1　文件基本操作　147

7.1.1　文件類型　147

7.1.2　打開和關閉文件　148

7.1.3　讀寫文本文件　149

7.1.4　讀寫二進制文件　153

7.1.5　用文件存儲對象　153

7.1.6　目錄操作　154

【任務7-2】　讀取CSV文件中的專業

　信息　155

【任務目標】　155

【任務實施】　156

【知識點】　156

7.2　CSV文件操作　156

7.2.1　讀取CSV文件數據　156

7.2.2　將數據寫入CSV文件　158

【任務7-3】　超級電腦排序　159

【任務目標】　159

【任務實施】　160

【知識點】　161

7.3　數據組織的維度　161

7.3.1　數據維度的基本概念　161

7.3.2　一維數據的處理　162

7.3.3　二維數據的處理　163

7.3.4　數據排序　164

7.3.5　數據查找　166

【綜合實例】登錄密碼驗證　167

小結　169

【拓展閱讀】瞭解阿裡雲人臉人體分析

技術　169

習題　169

單元8

Python標準庫　171

【任務8-1】　繪制五角星　171

【任務目標】　171

【任務實施】　171

【知識點】　172

8.1　繪圖工具——turtle庫　172

8.1.1　窗體函數　173

8.1.2　畫筆控制函數　175

8.1.3　畫筆運動函數　178

8.1.4　形狀函數　182

8.1.5　輸入輸出函數　184

8.1.6　事件處理函數　185

【任務8-2】　生成隨機驗證碼　187

【任務目標】　187

【任務實施】　187

【知識點】　188

8.2　隨機數工具——random庫　188

8.2.1　隨機數種子函數　188

8.2.2　整數隨機數函數　188

8.2.3　浮點數隨機數函數　189

8.2.4　序列隨機函數　190

【任務8-3】　計算浮點數運算時間　191

【任務目標】　191

【任務實施】　191

【知識點】　192

8.3　時間工具：time庫　192

8.3.1　time庫概述　192

8.3.2　時間處理函數　193

8.3.3　時間格式化函數　194

8.3.4　計時函數　196

【綜合實例】實現計時動畫　196

小結　198

【拓展閱讀】瞭解Python　Django庫　199

習題　199

單元9

第三方庫　201

【任務9-1】　安裝和卸載第三方庫　201

【任務目標】　201

【任務實施】　201

【知識點】　202

9.1　瞭解第三方庫　202

9.1.1　使用pip安裝第三方庫　202

9.1.2　第三方庫簡介　204

【任務9-2】　打包Python程序　208

【任務目標】　208

【任務實施】　208

【知識點】　208

9.2　打包工具——PyInstaller　208

9.2.1　PyInstaller庫簡介　208

9.2.2　使用PyInstaller庫　209

【任務9-3】　生成《紅樓夢》人名詞雲　211

【任務目標】　211

【任務實施】　211

【知識點】　212

9.3　分詞工具——jieba　212

9.3.1　jieba庫概述　212

9.3.2　使用分詞功能　213

9.3.3　使用詞典　214

9.3.4　返回詞性　214

9.3.5　返回詞語位置　215

9.3.6　關鍵詞提取　216

【任務9-4】　使用NumPy實現圖像

　處理　217

【任務目標】　217

【任務實施】　217

【知識點】　218

9.4　數據計算工具——NumPy　218

9.4.1　數據類型　218

9.4.2　創建數組　219

9.4.3　數組的形狀　221

9.4.4　索引、切片和迭代　222

9.4.5　數組運算　223

【綜合實例】創建變換顏色的圖像　225

小結　226

【拓展閱讀】瞭解詞雲庫wordcloud　226

習題　226

單元10

面向對象　228

【任務10-1】　用類處理詩詞　228

【任務目標】　228

【任務實施】　228

【知識點】　229

10.1　Python類基礎　229

10.1.1　理解Python的面向對象　229

10.1.2　定義和使用類　231

10.1.3　對象的屬性　232

10.1.4　對象的方法　234

10.1.5　特殊屬性和特殊方法　235

10.1.6　“偽私有”屬性和方法　236

10.1.7　對象的初始化　237

10.1.8　靜態方法　237

【任務10-2】　用類表示圓和橢圓　238

【任務目標】　238

【任務實施】　238

【知識點】　239

10.2　類的繼承　239

10.2.1　簡單繼承　239

10.2.2　擴展子類　240

10.2.3　多重繼承　241

10.2.4　調用超類的初始化函數　242

10.2.5　使用模塊中的類　242

【綜合實例】用類處理學生列表　243

小結　244

【拓展閱讀】瞭解OpenCV-

　Python庫　244

習題　245