Python程序設(shè)計(jì)案例教程（微課版）

理實(shí)一體，案例豐富 理論與實(shí)踐結(jié)合，通過(guò)實(shí)際案例提升應(yīng)用能力，覆蓋知識(shí)全面。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)，思政賦能 以任務(wù)為導(dǎo)向，融入科技報(bào)國(guó)元素，按任務(wù)流程培養(yǎng)編程能力。

資源豐富，校企協(xié)同 配套豐富數(shù)字資源，校企聯(lián)合開(kāi)發(fā)，案例緊密貼近職業(yè)需求。

前　　言

為貫徹落實(shí)黨的二十大精神和黨中央、國(guó)務(wù)院有關(guān)決策部署，按照《關(guān)于深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的意見(jiàn)》《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》《職業(yè)教育產(chǎn)教融合賦能提升行動(dòng)實(shí)施方案（2023—2025年）》以及2020年中華人民共和國(guó)教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知的有關(guān)要求和精神，堅(jiān)持以教促產(chǎn)、以產(chǎn)助教，為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家提供強(qiáng)大人力資源支撐，我們認(rèn)真總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，組織教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和編寫(xiě)教材經(jīng)驗(yàn)豐富的一線教師和企業(yè)人員撰寫(xiě)了本書(shū)。

Python是一種高級(jí)編程語(yǔ)言，是一種解釋型的、面向?qū)ο蟆⒐δ軓?qiáng)大的編程語(yǔ)言，由吉多•羅蘇姆（Guido Rossum）于20世紀(jì)90年代初創(chuàng)建。Python以其簡(jiǎn)單易讀的語(yǔ)

法、豐富強(qiáng)大的庫(kù)和強(qiáng)大的功能等特點(diǎn)廣受歡迎。Python廣泛用于Web開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分

析、人工智能、科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)化任務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。

本書(shū)對(duì)讀者的編程基礎(chǔ)零要求。本書(shū)共有8個(gè)模塊，主要包括Python基礎(chǔ)知識(shí)、基本數(shù)據(jù)類(lèi)型、列表和元組、字典和集合、流程控制、文件、函數(shù)和模塊、面向?qū)ο?/p>

基礎(chǔ)。

本書(shū)主要特色如下：

一、鹽融課程思政，突出立德樹(shù)人

緊緊圍繞《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》精神，以科技報(bào)國(guó)、為國(guó)爭(zhēng)光為思政主線，采用“雙軌浸潤(rùn)”思政融合。顯性浸潤(rùn)：每個(gè)模塊都有“匠心鑄魂領(lǐng)航”專欄，展現(xiàn)不懈奮斗、勇攀高峰的榜樣力量，帶領(lǐng)讀者領(lǐng)略信息技術(shù)行業(yè)的大國(guó)工匠和中國(guó)脊梁的風(fēng)采。隱性浸潤(rùn)：將程序員的職業(yè)道德、文化自信、科技自信等思政元素巧妙地融入教材的素材、案例等內(nèi)容中，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地開(kāi)展思政教育，充分發(fā)揮教材協(xié)同育人的功能。

二、結(jié)合企業(yè)工單，再現(xiàn)工作場(chǎng)景

本書(shū)在秉承“以學(xué)生為中心”的教育理念，將“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)”的核心策略與企業(yè)實(shí)際需求緊密結(jié)合，通過(guò)精心篩選和改編真實(shí)的企業(yè)工單，為學(xué)習(xí)者打造了一個(gè)高度仿真的工作環(huán)境。每個(gè)教學(xué)任務(wù)都圍繞一個(gè)具體、實(shí)用的企業(yè)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保每個(gè)任務(wù)都有清晰、具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓讀者在完成任務(wù)的過(guò)程中，深刻體會(huì)到編程技術(shù)在解決實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用價(jià)值。

三、教學(xué)資源豐富，體現(xiàn)融合出版

本書(shū)配套提供了豐富的數(shù)字教學(xué)資源，旨在為讀者打造一個(gè)立體化的學(xué)習(xí)環(huán)境。這些資源包括微課視頻、在線測(cè)試題、電子課件PPT以及音頻資料等。讀者只需掃描書(shū)中的二維碼，即可輕松訪問(wèn)這些教學(xué)視頻或音頻，享受隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的便利。同時(shí)，在學(xué)銀在線官網(wǎng)搜索主編姓名“石利平”，可以找到相應(yīng)的課程網(wǎng)站，獲取更多深入學(xué)習(xí)的素材和拓展資源，完成課程學(xué)習(xí)將獲得MOOC證書(shū)。

四、面向崗位應(yīng)用，強(qiáng)化動(dòng)手實(shí)踐

本書(shū)內(nèi)容設(shè)計(jì)緊密?chē)�繞崗位需求，著重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的動(dòng)手能力和職業(yè)技能。在內(nèi)容編排上，嚴(yán)格遵循了“任務(wù)單引領(lǐng)→任務(wù)實(shí)施實(shí)踐→相關(guān)知識(shí)解析→拓展任務(wù)深

化→任務(wù)評(píng)價(jià)表反饋”的邏輯順序。這一流程的精心設(shè)計(jì)，旨在緊密貼合編程人才的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，通過(guò)實(shí)踐驅(qū)動(dòng)理論學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率與效果的雙重提升。

五、雙元編寫(xiě)主體，適應(yīng)企業(yè)需求

校企合作、兄弟院校合作編寫(xiě)，本書(shū)案例源于工作實(shí)際，本書(shū)內(nèi)容與實(shí)際崗位需求無(wú)縫銜接，使學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來(lái)職業(yè)崗位需求。本書(shū)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)真實(shí)工作項(xiàng)目、典型工作案例等為載體組織內(nèi)容，可使讀者在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得實(shí)際編程經(jīng)驗(yàn)，提升程序編寫(xiě)能力。

本書(shū)編寫(xiě)人員多元化，有兩所高職院校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的一線教師，也有來(lái)自信息技術(shù)公司的技術(shù)人員。本書(shū)參編人員有石利平、田輝平、余以勝、黃華林、關(guān)曉穎、劉浪、韋妍。

因作者水平有限，書(shū)中難免有不足和疏漏之處，敬請(qǐng)各位專家和讀者批評(píng)指正。

編 者

2024年12月

模塊1　Python基礎(chǔ)知識(shí)
任務(wù)1-1　Python編程環(huán)境搭建 001
1.1.1　任務(wù)單 001
1.1.2　任務(wù)實(shí)施 002
1.1.3　相關(guān)知識(shí) 009
1．認(rèn)識(shí)Python安裝目錄結(jié)構(gòu) 009
2．Python編輯器 010
1.1.4　拓展任務(wù)—搜集Jupyter
Notebook的使用技巧 013
1.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 013
任務(wù)1-2　使用IDLE和PyCharm 014
1.2.1　任務(wù)單 014
1.2.2　任務(wù)實(shí)施 015
1.2.3　相關(guān)知識(shí) 018
1．IDLE使用方法 018
2．Windows Powershell窗口運(yùn)行
py程序 020
3．Python代碼編寫(xiě)基本規(guī)范和規(guī)則 021
4．使用PyCharm 022
5．漢化PyCharm 025
1.2.4　拓展任務(wù)—深入學(xué)習(xí)PyCharm
的使用 026
1.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 026
任務(wù)1-3　輸出兩首古詩(shī) 027
1.3.1　任務(wù)單 027
1.3.2　任務(wù)實(shí)施 028
1.3.3　相關(guān)知識(shí) 029
1．print()函數(shù) 030
2．input()函數(shù) 031
3．help()函數(shù) 032
4．dir()函數(shù) 032
1.3.4　拓展任務(wù)—接收與輸出用戶
信息 033
1.3.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 033
匠心鑄魂領(lǐng)航—中國(guó)計(jì)算機(jī)的主奠基者
華羅庚教授 034
練習(xí)題 034
模塊2　基本數(shù)據(jù)類(lèi)型
任務(wù)2-1　輸出個(gè)人信息 036
2.1.1　任務(wù)單 036
2.1.2　任務(wù)實(shí)施 037
2.1.3　相關(guān)知識(shí) 038
1．變量 038
2．常量 039
3．?dāng)?shù)據(jù)類(lèi)型 039
4．賦值語(yǔ)句 040
2.1.4　拓展任務(wù)—輸出個(gè)人手機(jī)
信息 041
2.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 042
任務(wù)2-2　求兩個(gè)數(shù)的加減乘除 042
2.2.1　任務(wù)單 043
2.2.2　任務(wù)實(shí)施 043
2.2.3　相關(guān)知識(shí) 044
1．?dāng)?shù)字（Digital） 044
2．運(yùn)算符 046
3．運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí) 048
4．?dāng)?shù)學(xué)模塊math 049
5．?dāng)?shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換函數(shù) 049
2.2.4　拓展任務(wù)—求圓的周長(zhǎng)
和面積 050
2.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 050
任務(wù)2-3　輸出個(gè)人信息及向祖國(guó)表白
信息 051
2.3.1　任務(wù)單 052
2.3.2　任務(wù)實(shí)施 052
2.3.3　相關(guān)知識(shí) 054
1．字符串 054
2．字符串基本操作符 056
3．索引 056
4．常用字符串處理函數(shù) 057
5．常用字符串處理方法 058
2.3.4　拓展任務(wù)—設(shè)計(jì)學(xué)生信息
管理程序主界面 062
2.3.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 062
任務(wù)2-4　字符串切片和字符串格式化 063
2.4.1　任務(wù)單 064
2.4.2　任務(wù)實(shí)施 064
2.4.3　相關(guān)知識(shí) 065
1．切片 065
2．字符串格式化 066
2.4.4　拓展任務(wù)—格式化輸出整數(shù) 070
2.4.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 070
匠心鑄魂領(lǐng)航——追憶“最美奮斗者”
王選 071
練習(xí)題 072
模塊3　列表和元組
任務(wù)3-1　創(chuàng)建與操作祖國(guó)名勝列表 074
3.1.1　任務(wù)單 074
3.1.2　任務(wù)實(shí)施 075
3.1.3　相關(guān)知識(shí) 075
1．創(chuàng)建列表 075
2．訪問(wèn)和修改列表元素 076
3．列表的基本運(yùn)算 077
4．列表推導(dǎo)式 077
3.1.4　拓展任務(wù)—接收學(xué)生信息 078
3.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 079
任務(wù)3-2　創(chuàng)建與管理祖國(guó)名勝列表 080
3.2.1　任務(wù)單 080
3.2.2　任務(wù)實(shí)施 080
3.2.3　相關(guān)知識(shí) 081
1．添加列表元素 081
2．刪除列表元素 082
3．檢索列表元素 083
4．統(tǒng)計(jì)某元素個(gè)數(shù) 084
5．列表的復(fù)制 084
6．按位置逆序排列列表元素 085
3.2.4　拓展任務(wù)—增加學(xué)生信息
管理程序功能 085
3.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 085
任務(wù)3-3　遍歷和排序?qū)W生列表 086
3.3.1　任務(wù)單 086
3.3.2　任務(wù)實(shí)施 087
3.3.3　相關(guān)知識(shí) 087
1．嵌套列表 087
2．遍歷列表 088
3．列表排序 088
3.3.4　拓展任務(wù)—排序?qū)W生信息 089
3.3.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 089
任務(wù)3-4　創(chuàng)建與使用祖國(guó)四大
名山元組 090
3.4.1　任務(wù)單 090
3.4.2　任務(wù)實(shí)施 091
3.4.3　相關(guān)知識(shí) 092
1．創(chuàng)建元組 092
2．訪問(wèn)元組元素 093
3.3.4　拓展任務(wù)—使用元組存儲(chǔ)
數(shù)據(jù)庫(kù)配置信息 093
3.4.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 094
匠心鑄魂領(lǐng)航—王永民：五筆字型
之父 095
練習(xí)題 095
模塊 4　字典和集合
任務(wù)4-1　使用字典管理勞動(dòng)之星
選票數(shù)據(jù) 098
4.1.1　任務(wù)單 098
4.1.2　任務(wù)實(shí)施 099
4.1.3　相關(guān)知識(shí) 100
1．創(chuàng)建字典 100
2．字典推導(dǎo)式 101
3．訪問(wèn)字典中的值 102
4．使用get()方法訪問(wèn)字典中的值 102
5．添加或修改字典中的鍵值對(duì) 102
6．刪除字典元素 103
7．獲取字典中的鍵、值或鍵值對(duì)
的方法 104
8．遍歷字典中的鍵、值或鍵值對(duì) 105
4.1.4　拓展任務(wù)—?jiǎng)趧?dòng)之星選票
數(shù)據(jù)可視化 105
4.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 106
任務(wù)4-2　應(yīng)用集合管理學(xué)習(xí)標(biāo)兵
和勞動(dòng)之星名單 107
4.2.1　任務(wù)單 107
4.2.2　任務(wù)實(shí)施 108
4.2.3　相關(guān)知識(shí) 108
1．集合的創(chuàng)建 108
2．集合推導(dǎo)式 109
3．集合常用運(yùn)算符 110
4．集合常用方法 110
4.2.4　拓展任務(wù)—統(tǒng)計(jì)文本文件
中獨(dú)行的行數(shù) 111
4.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 112
匠心鑄魂領(lǐng)航—為了0.1秒，她努力了
13年！ 113
練習(xí)題 113
模塊5　流程控制
任務(wù)5-1　判定空氣質(zhì)量指數(shù) 115
5.1.1　任務(wù)單 116
5.1.2　任務(wù)實(shí)施 117
5.1.3　相關(guān)知識(shí) 118
1．流程圖 118
2．程序的基本結(jié)構(gòu) 119
3．判斷條件 120
4．if語(yǔ)句通用格式 122
5．單分支if語(yǔ)句 123
6．雙分支if-else語(yǔ)句 124
7．多分支if-elif-else語(yǔ)句 124
8．if語(yǔ)句的嵌套 126
5.1.4　拓展任務(wù)—計(jì)算BMI和完善
學(xué)生信息管理程序 126
5.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 128
任務(wù)5-2　處理排行榜 129
5.2.1　任務(wù)單 129
5.2.2　任務(wù)實(shí)施 130
5.2.3　相關(guān)知識(shí) 131
1．for循環(huán) 131
2．range()函數(shù) 133
3．zip()函數(shù) 134
4．map()函數(shù) 135
5．pass語(yǔ)句 135
6．enumerate()函數(shù) 135
5.2.4　拓展任務(wù)—擴(kuò)展學(xué)生信息
管理程序功能 136
5.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 137
任務(wù)5-3　添加學(xué)生成績(jī)信息 138
5.3.1　任務(wù)單 138
5.3.2　任務(wù)實(shí)施 138
5.3.3　相關(guān)知識(shí) 140
1．while循環(huán) 140
2．break語(yǔ)句 141
3．continue語(yǔ)句 142
4．死循環(huán) 142
5.3.4　拓展任務(wù)—水仙花數(shù) 142
5.3.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 143
任務(wù)5-4　輸出學(xué)生信息 144
5.4.1　任務(wù)單 144
5.4.2　任務(wù)實(shí)施 144
5.4.3　相關(guān)知識(shí) 145
1．雙重循環(huán) 145
2．利用雙重循環(huán)輸出圖案 146
5.4.4　拓展任務(wù)—百錢(qián)買(mǎi)百雞 147
5.4.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 147
任務(wù)5-5　異常處理 148
5.5.1　任務(wù)單 148
5.5.2　任務(wù)實(shí)施 148
5.5.3　相關(guān)知識(shí) 149
1．程序的三種錯(cuò)誤 149
2．try語(yǔ)句 150
5.5.4　拓展任務(wù)—處理文件操作
異常 152
5.5.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 153
匠心鑄魂領(lǐng)航—華為制裁事件 154
練習(xí)題 154
模塊6　文件
任務(wù)6-1　操作與處理“勸學(xué).txt”
　　　　 文件 157
6.1.1　任務(wù)單 157
6.1.2　任務(wù)實(shí)施 158
6.1.3　相關(guān)知識(shí) 160
1．文件的打開(kāi)與關(guān)閉 160
2．讀文件 161
3．移動(dòng)文件指針的位置 162
4．遍歷文件 162
5．寫(xiě)文件 163
6.1.4　拓展任務(wù)—?jiǎng)趧?dòng)之星
選票統(tǒng)計(jì) 164
6.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 164
任務(wù)6-2　處理“score.csv”文件 165
6.2.1　任務(wù)單 165
6.2.2　任務(wù)實(shí)施 166
6.2.3　相關(guān)知識(shí) 167
1．CSV文件 167
2．?dāng)?shù)據(jù)寫(xiě)入CSV文件 167
3．讀取CSV文件數(shù)據(jù) 168
6.2.4　拓展任務(wù)—學(xué)生數(shù)據(jù)存入
CSV文件 169
6.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 170
匠心鑄魂領(lǐng)航—計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域院士
高慶獅 171
練習(xí)題 171
模塊7　函數(shù)和模塊
任務(wù)7-1　輸出習(xí)近平總書(shū)記對(duì)青年
　　　　 的寄語(yǔ) 173
7.1.1　任務(wù)單 173
7.1.2　任務(wù)實(shí)施 174
7.1.3　相關(guān)知識(shí) 175
1．函數(shù)的定義 175
2．函數(shù)的調(diào)用 176
3．形參 176
4．函數(shù)的返回值 177
5．變量的作用域 178
6．__name__ 180
7.1.4　拓展任務(wù)—使用函數(shù)顯示
學(xué)生信息管理程序主界面 181
7.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 181
任務(wù)7-2　輸出手機(jī)相關(guān)信息 182
7.2.1　任務(wù)單 183
7.2.2　任務(wù)實(shí)施 184
7.2.3　相關(guān)知識(shí) 184
1．位置實(shí)參 184
2．關(guān)鍵字實(shí)參 185
3．有默認(rèn)值的參數(shù) 185
4．傳遞任意數(shù)量的位置實(shí)參 186
5．傳遞任意數(shù)量的關(guān)鍵字實(shí)參 186
6．解包裹傳遞 187
7．參數(shù)的混合傳遞 188
8．參數(shù)傳遞的兩種模式 188
7.2.4　拓展任務(wù)—利用函數(shù)判定
水仙花數(shù) 189
7.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 190
任務(wù)7-3　排序?qū)W生成績(jī) 191
7.3.1　任務(wù)單 191
7.3.2　任務(wù)實(shí)施 191
7.3.3　相關(guān)知識(shí) 192
1．匿名函數(shù)lambda 192
2．遞歸函數(shù) 193
7.3.4　拓展任務(wù)—使用遞歸函數(shù)求
解斐波那契數(shù)列 193
7.3.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 194
任務(wù)7-4　繪制政府報(bào)告詞云圖 195
7.4.1　任務(wù)單 195
7.4.2　任務(wù)實(shí)施 196
7.4.3　相關(guān)知識(shí) 198
1．初識(shí)模塊 198
2．導(dǎo)入模塊 199
3．pyinstaller模塊 200
4．中文分詞模塊jieba 201
5．詞云生成模塊Wordcloud 202
6．海龜繪圖模塊turtle 203
7．random模塊 211
8．time模塊 213
7.4.4　拓展任務(wù)—使用turtle繪制
太極標(biāo)志和太陽(yáng)花 215
7.4.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 216
匠心鑄魂領(lǐng)航—讓人工智能領(lǐng)域的中國(guó)
聲音愈發(fā)響亮！ 217
練習(xí)題 217
模塊8　面向?qū)ο蠡�礎(chǔ)
任務(wù)8-1　創(chuàng)建與使用類(lèi) 219
8.1.1　任務(wù)單 219
8.1.2　任務(wù)實(shí)施 220
8.1.3　相關(guān)知識(shí) 221
1．面向?qū)ο笙嚓P(guān)基本概念 221
2．類(lèi)的創(chuàng)建 221
3．對(duì)象的創(chuàng)建和使用 222
4．構(gòu)造方法 222
5．析構(gòu)方法 223
6．成員變量 224
7．實(shí)例方法 225
8.1.4　拓展任務(wù)—完善類(lèi)
MobilePhone 225
8.1.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 225
任務(wù)8-2　方法的創(chuàng)建與調(diào)用 226
8.2.1　任務(wù)單 226
8.2.2　任務(wù)實(shí)施 227
8.2.3　相關(guān)知識(shí) 227
1．方法概述 227
2．類(lèi)方法 228
3．靜態(tài)方法 228
4．抽象方法 228
8.2.4　拓展任務(wù)—?jiǎng)?chuàng)建與使用
班級(jí)類(lèi) 230
8.2.5　任務(wù)評(píng)價(jià)表 230
匠心鑄魂領(lǐng)航——信息技術(shù)從業(yè)人員職業(yè)
道德規(guī)范 231
練習(xí)題 231
附錄　PyCharm中常用的快捷鍵
參考文獻(xiàn)

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28. 新時(shí)代元陽(yáng)梯田 云南現(xiàn)代化高原立體灌區(qū) 前世 今生 未來(lái) [云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 ]
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