Python编程快速上手作业指导书

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Python 编程快速上手作业指导书
第 1 章 Python 基础...................................................................................................................... 2
1 Python 安装与配置........................................................................................................ 2
2 基本数据类型与变量..................................................................................................... 3
3 运算符与表达式............................................................................................................. 4
第 2 章 控制流语句....................................................................................................................... 5
1 条件语句........................................................................................................................ 5
1.1 if 语句....................................................................................................................... 5
1.2 elif 语句.................................................................................................................... 5
1.3 else 语句.................................................................................................................... 5
2 循环语句........................................................................................................................ 6
2.1 for 循环...................................................................................................................... 6
2.2 while 循环.................................................................................................................. 6
3 控制流语句应用实例..................................................................................................... 6
3.1 判断奇偶数................................................................................................................ 6
3.2 计算 1 到 100 的累加和.............................................................................................. 6
3.3 输出九九乘法表......................................................................................................... 7
第 3 章 函数与模块....................................................................................................................... 7
1 函数的定义与调用......................................................................................................... 7
2 参数传递与返回值......................................................................................................... 7
3 模块的使用与命名空间................................................................................................. 7
第 4 章 列表与元组....................................................................................................................... 8
1 列表的基本操作............................................................................................................. 8
2 列表推导式.................................................................................................................... 9
3 元组的使用.................................................................................................................... 9
第 5 章 字典与集合..................................................................................................................... 10
1 字典的基本操作........................................................................................................... 10
1.1 创建字典.................................................................................................................. 10
1.2 访问字典中的值....................................................................................................... 10
1.3 修改字典.................................................................................................................. 10
1.4 删除键值对.............................................................................................................. 10
1.5 字典的遍历.............................................................................................................. 10
2 字典推导式.................................................................................................................. 10
3 集合的使用.................................................................................................................. 11
3.1 创建集合.................................................................................................................. 11
3.2 添加元素.................................................................................................................. 11
3.3 删除元素.................................................................................................................. 11
3.4 集合的交集与并集................................................................................................... 11
第 6 章 字符串与正则表达式..................................................................................................... 11
1 字符串的基本操作....................................................................................................... 11
1.1 字符串创建.............................................................................................................. 12

1.2 字符串索引和切片................................................................................................... 12
1.3 字符串连接和重复................................................................................................... 12
2 字符串格式化.............................................................................................................. 12
2.1 使用百分号（%）..................................................................................................... 12
2.2 使用`str.format()`............................................................................................... 13
2.3 使用 fstring（Python 3.6）................................................................................. 13
3 正则表达式基础........................................................................................................... 13
3.1 正则表达式语法....................................................................................................... 13
3.2 re 模块.................................................................................................................... 13
第 7 章 文件与异常处理............................................................................................................. 14
1 文件读写...................................................................................................................... 14
1.1 打开文件.................................................................................................................. 14
1.2 读取文件内容........................................................................................................... 14
1.3 写入文件.................................................................................................................. 14
1.4 关闭文件.................................................................................................................. 14
2 文件与目录操作........................................................................................................... 15
2.1 查看文件属性........................................................................................................... 15
2.2 列出目录内容........................................................................................................... 15
2.3 创建和删除目录....................................................................................................... 15
3 异常处理...................................................................................................................... 15
3.1 tryexcept 语句........................................................................................................ 15
3.2 捕获多个异常........................................................................................................... 16
3.3 else 和 finally 子句............................................................................................... 16
第 8 章 类与对象......................................................................................................................... 16
1 类的定义与实例化....................................................................................................... 16
2 属性与方法.................................................................................................................. 17
3 继承与多态.................................................................................................................. 17
第 9 章 Python 高级特性............................................................................................................ 18
1 列表推导式与器表达式............................................................................................... 18
2 装饰器.......................................................................................................................... 19
3 迭代器与器.................................................................................................................. 19
第 10 章 常用模块与第三方库................................................................................................... 20
1 时间日期模块............................................................................................................. 20
2 网络编程模块............................................................................................................. 20
3 数据分析与可视化库................................................................................................. 20
4 Web 开发框架与应用实例.......................................................................................... 20
第 1 章 Python 基础
1 Python 安装与配置
本章旨在指导读者完成 Python 环境的安装与配置。请按照以下步骤进行操

作：

（1）访问 Python 官方网站（s://.org/downloads/），适用于您操作系

统的 Python 版本。

（2）双击的安装包，启动安装程序。在安装过程中，请保证选中“Add

Python to PATH”选项，以便在命令行中直接调用 Python。

（3）安装完成后，打开命令行或终端，输入 version，检查 Python 是否

正确安装。

（ 4 ）配置 Python 开发环境。推荐使用

PyCharm（s://jetbrains./pycharm/）或 VS Code（s://.visualstudio./）等

集成开发环境，以提高开发效率。

1.2 基本数据类型与变量

Python 中，数据类型包括整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、

列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）和集合（set）。以下简要介绍这

些数据类型及变量使用：

（1）整数（int）：表示不带小数点的整数。例如：1, 100, 50。

（2）浮点数（float）：表示带小数点的数。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）元组（tuple）：表示不可变的有序元素序列。例如：(1, 2, 3)，

('a', 'b', 'c')。

（6）字典（dict）：表示键值对集合。例如：{'name': 'Alice', 'age':

20}。

（7）集合（set）：表示无序且元素唯一的集合。例如：{1, 2, 3}。

在 Python 中，使用变量存储数据时，无需显式声明数据类型，Python 解释

器会自动推断。例如：

a = 10 整数

b = 3.14 浮点数

c = "Hello" 字符串

d = [1, 2, 3] 列表

e = (1, 2, 3) 元组

f = {'key': 'value'} 字典

g = {1, 2, 3} 集合

1.3 运算符与表达式

Python 中的运算符分为以下几类：

（1）算术运算符：用于执行基本的算术运算。包括加（）、减（）、乘

（）、除（/）、整除（//）、取模（%）等。

（2）比较运算符：用于比较两个值的关系。包括等于（==）、不等于（!

=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）和小于等于（<=）。

（3）赋值运算符：用于将运算结果赋给变量。包括等于（=）、加等于

（=）、减等于（=）等。

（4）逻辑运算符：用于组合多个条件。包括与（and）、或（or）和非

（not）。

（5）位运算符：用于执行位操作。包括按位与（&）、按位或（）、按位异

或（^）等。

以下为一些示例：

算术运算符

result1 = 10 3 结果为 13

result2 = 10 3 结果为 7

result3 = 10 3 结果为 30

result4 = 10 / 3 结果为 3.3333

result5 = 10 // 3 结果为 3

result6 = 10 % 3 结果为 1

比较运算符

flag1 = 10 == 3 结果为 False

flag2 = 10 != 3 结果为 True

flag3 = 10 > 3 结果为 True

flag4 = 10 < 3 结果为 False

flag5 = 10 >= 3 结果为 True

flag6 = 10 <= 3 结果为 False

赋值运算符

a = 10

a = 3 a 的值变为13

a = 3 a 的值变为10

逻辑运算符

flag7 = True and False 结果为 False

flag8 = True or False 结果为 True

flag9 = not True 结果为 False

位运算符

result7 = 4 & 6 结果为 4

result8 = 4 6 结果为 6

result9 = 4 ^ 6 结果为 2

第 2 章控制流语句

2.1 条件语句

条件语句用于根据特定的条件执行不同的代码分支。在 Python 中，条件语

句主要通过 if、elif 和 else 关键字来实现。

2.1.1 if 语句

if 语句是最基本的条件语句，其语法如下：

if 条件表达式:

条件为True 时执行的代码块

2.1.2 elif 语句

elif 语句用于检查多个条件中的第一个条件是否为 True，并在找到满足条

件的分支后执行相应的代码块。其语法如下：

if 条件表达式 1:

条件表达式 1 为True 时执行的代码块

elif 条件表达式 2:

条件表达式 1 为 False 且条件表达式 2 为True 时执行的代码块

2.1.3 else 语句

else 语句用于在所有 if 和 elif 条件都不满足时执行代码块。其语法如下：

if 条件表达式 1:

条件表达式 1 为True 时执行的代码块

elif 条件表达式 2:

条件表达式 1 为 False 且条件表达式 2 为True 时执行的代码块

else:

所有条件都不满足时执行的代码块

2.2 循环语句

循环语句用于重复执行相同的代码块，直到满足某个条件。Python 中有两

种主要的循环语句：for 循环和 while 循环。

2.2.1 for 循环

for 循环用于遍历序列（如列表、元组、字符串）中的每个元素，并为每个

元素执行相同的代码块。其语法如下：

for 变量名 in 序列:

对序列中的每个元素执行的代码块

2.2.2 while 循环

while 循环在给定的布尔条件为True 时重复执行代码块。其语法如下：

while 条件表达式:

条件表达式为True 时重复执行的代码块

2.3 控制流语句应用实例

以下实例展示了如何使用条件语句和循环语句实现一些基本功能。

2.3.1 判断奇偶数

num = int(input("请输入一个整数："))

if num % 2 == 0:

print("输入的整数是偶数。")

else:

print("输入的整数是奇数。")

2.3.2 计算 1 到 100 的累加和

sum = 0

for i in range(1, 101):

sum = i

print("1 到 100 的累加和为：", sum)

2.3.3 输出九九乘法表

for i in range(1, 10):

for j in range(1, i 1):

print(f"{j}×{i}={i j}", end="\t")

print()

第 3 章函数与模块

3.1 函数的定义与调用

函数是组织好的，可重复使用的代码块，用于执行单一，或相关联的任务。

在 Python 中，函数通过关键字 def 进行定义。以下为函数定义的基本结构：

def function_name(parameters):

"""

函数文档字符串（docstring），描述函数功能。

"""

在这里编写函数代码

return result 如果函数有返回值

函数调用通过其名称后跟括号进行，如下所示：

result = function_name(arguments)

3.2 参数传递与返回值

在 Python 中，参数可以通过位置和关键字进行传递。

位置参数：调用函数时根据参数位置进行匹配。

关键字参数：调用函数时通过参数名进行指定。

参数传递分为以下几种情况：

必需参数：在定义函数时没有默认值的参数。

默认参数：在定义函数时赋予默认值的参数。

可变长参数：可以通过星号（）和双星号（）收集任意数量的位置参数和

关键字参数。

函数返回值使用 return 关键字。函数可以返回零个，一个或多个值。

3.3 模块的使用与命名空间

模块是包含Python 定义和语句的文件。模块可以定义函数、类和变量，也可

以包含可执行的代码。

使用模块的方法如下：

（1）导入整个模块：

import module_name

（2）导入模块中的某个或某些元素：

from module_name import element_name1, element_name2

（3）导入模块并为其指定别名：

import module_name as alias

每个模块都有自己的私有符号表，称为命名空间。这意味着模块内的所有名

称都独立于其他模块中的名称。使用模块可以避免名称冲突，并有助于代码组织

第 4 章列表与元组

4.1 列表的基本操作

列表（List）是Python 中一种可变的序列类型，可以包含任意类型的元素。

以下是列表的基本操作：

（1）创建列表：使用方括号创建列表，元素之间用逗号分隔。

my_list = [1, 2, 3, 'a', 'b', 'c']

（2）访问列表元素：通过索引访问列表元素，索引从0 开始。

print(my_list[0]) 输出第一个元素：1

（3）修改列表元素：通过索引修改列表元素。

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）删除元素：使用 del 语句删除指定位置的元素，或使用 remove()方

法删除指定值的元素。

del my_list[1]

my_list.remove('a')

（7）获取列表长度：使用 len()函数获取列表长度。

length = len(my_list)

（8）列表切片：使用切片操作获取列表的部分元素。

sub_list = my_list[1:3]

4.2 列表推导式

列表推导式（List Comprehensions）是Python 中创建列表的一种简洁、高

效的方法。以下是列表推导式的使用示例：

（1）基本列表推导式：创建一个包含0到9每个数字平方的列表。

squares = [i2 for i in range(10)]

（2）带条件判断的列表推导式：创建一个列表，包含0 到 9 中的偶数。

even_numbers = [i for i in range(10) if i % 2 == 0]

（3）多层循环的列表推导式：创建一个二维列表，用于表示9x9 乘法表。

multiplication_table = [[ij for j in range(1, 10)] for i in

range(1, 10)]

4.3 元组的使用

元组（Tuple）是Python 中一种不可变的序列类型，可以包含任意类型的

元素。以下是元组的使用方法：

（1）创建元组：使用圆括号()创建元组，元素之间用逗号分隔。

my_tuple = (1, 2, 3, 'a', 'b', 'c')

（2）访问元组元素：通过索引访问元组元素，索引从0 开始。

print(my_tuple[0]) 输出第一个元素：1

（3）元组不可变性：无法修改元组中的元素。

错误示例

my_tuple[1] = 20

（4）元组拆包：可以将元组中的元素分别赋值给多个变量。

a, b, c = my_tuple[0:3]

（5）元组与列表转换：使用 list()和 tuple()函数实现元组与列表之间

的转换。

list_from_tuple = list(my_tuple)

tuple_from_list = tuple(list_from_tuple)

第 5 章字典与集合

5.1 字典的基本操作

字典是Python 中一种非常重要的数据结构，它用于存储键值对。以下是字

典的基本操作：

5.1.1 创建字典

创建一个空字典：

empty_dict = {}

创建一个有初始键值对的字典：

person_info = {'name': 'Alice', 'age': 25}

5.1.2 访问字典中的值

通过键来访问对应的值：

name = person_info['name'] 结果为 'Alice'

5.1.3 修改字典

添加新的键值对：

person_info['gender'] = 'Female'

修改已存在的键值对：

person_info['age'] = 26

5.1.4 删除键值对

使用 `del` 关键字删除键值对：

del person_info['gender']

5.1.5 字典的遍历

使用 `for` 循环遍历字典的所有键：

for key in person_info:

print(key, person_info[key])

使用 `items()` 方法遍历字典的所有键值对：

for key, value in person_info.items():

print(key, value)

5.2 字典推导式

字典推导式是Python 中创建字典的一种简洁方式，其格式如下：

{key_expression: value_expression for expression in iterable}

下面是一个使用字典推导式的例子：

给定一个字符串列表，计算每个字符出现的次数

words = ['apple', 'banana', 'cherry']

char_count = {char: len(list(filter(lambda word: char in word,

words))) for char in 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'}

5.3 集合的使用

集合（set）是一个无序且元素唯一的容器。以下是集合的一些基本操作：

5.3.1 创建集合

创建一个空集合：

empty_set = set()

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摘要：

Python编程快速上手作业指导书第1章Python基础......................................................................................................................21.1Python安装与配置........................................................................................................21.2基本数据类型与变量.........................

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