《Python编程实战》课件

《编程实战》课件Python PPT本课程旨在带领大家从零基础开始学习编程，掌握基本语法、数据结构Python和算法，并通过实际项目案例实战提升编程能力编程语言概述Python简单易学语法简洁易懂，与自然语言非常接近，更容易学习和理解Python功能强大拥有丰富的标准库和第三方库，可以满足各种编程需求，从简单的脚本到复杂的应用程序开发Python应用广泛在数据科学、机器学习、开发、自动化等领域都有着广泛的应用Python Web开源免费是一种开源语言，任何人都可以免费使用和分发Python开发环境搭建Python选择Python解释器首先，您需要选择一个Python解释器最常用的解释器是CPython，它是Python的官方实现您也可以选择其他解释器，例如IronPython或Jython，它们分别针对不同的平台安装Python解释器从Python官方网站https://www.python.org/下载适合您操作系统的Python解释器安装包，并按照提示进行安装配置开发环境根据您的开发需求，选择合适的集成开发环境IDE或文本编辑器，例如PyCharm、VS Code、Sublime Text等这些工具提供了代码编辑、调试、版本控制等功能，可以提高开发效率安装必要的库Python的强大之处在于丰富的第三方库您可以使用`pip`命令来安装所需的库，例如`pip installnumpy`基础语法Python缩进注释变量运算符使用缩进代替大括号来注释用于解释代码，提高代码变量用于存储数据在支持常用的算术运算符Python Python Python表示代码块，这是语可读性使用符中，不需要显式声明变量类（，，，，，，Python Python#+-*/%//法的重要特点之一缩进的空号作为单行注释的标识多行型，变量的类型由其赋值决），关系运算符（，，**==!=格数没有严格限制，但同一个注释可以用三个引号（注释定，，，），逻辑运算==代码块内必须保持一致内容）括起来符（，，），以及位and ornot运算符变量和数据类型变量数据类型数据类型转换变量是存储数据的容支持多种数据可以使用内置函数进行Python器，在中使用类型，包括整数、数据类型转换，例如Python int赋值运算符来创建浮点数、字符串、、=float`int``float`变量并为其赋值变量、布尔值、等str bool`str`名必须以字母或下划线列表、元组list开头，后面可以跟着字、字典和tuple dict母、数字或下划线变集合set量名区分大小写运算符和表达式算术运算符1支持常见的算术运算符，例如加法、减法、乘法、除Python+-*法、模运算、幂运算和地板除/%**//比较运算符2用于比较两个值的大小，例如大于、小于、等于、不等于==、大于等于和小于等于!===逻辑运算符3用于组合多个布尔表达式，例如与、或和非and ornot赋值运算符4用于将值赋给变量，例如简单赋值、加法赋值、减法赋值、乘法赋值等=+=-=*=流程控制语句条件语句1语句用于根据条件执行不同的代码块if-else循环语句2循环和循环用于重复执行代码块for while跳转语句

3、和语句用于控制程序流程break continuepass流程控制语句是编程的核心，它们允许你控制程序的执行流程条件语句用于根据不同的条件执行不同的代码块，而循环语句用Python于重复执行代码块，跳转语句则用于控制程序流程的跳转函数的定义和使用函数定义函数调用函数返回值函数是组织代码的一种方式，可以将一段使用函数名和参数列表来调用函数参数函数可以使用语句返回一个值`return`代码封装成一个独立的单元，方便重复使列表可以为空，也可以包含一个或多个参如果函数没有返回值，则默认返回用和维护定义函数使用关键字，数调用函数时，会执行函数体内的代返回值可以是任何数据类型，包`def``None`后面跟着函数名和参数列表，参数列表用码，并将返回值返回给调用者括数字、字符串、列表、字典等括号括起来，函数体用冒号和缩进表示greetAlice#Output:def addx,y:def greetname:Hello,Alice!return x+yprintfHello,{name}!result=add2,3printresult#Output:5列表和元组列表列表是中一种常用的数据结构，用于存储有序的元素序列列表Python中的元素可以是任何数据类型，包括数字、字符串、布尔值、其他列表，甚至函数列表是可变的，这意味着你可以添加、删除或修改列表中的元素列表用方括号表示，元素之间用逗号分隔[]元组元组与列表类似，也是用于存储有序的元素序列但元组是不可变的，这意味着一旦创建元组，你就不能修改其元素元组用圆括号表示，元素之间用逗号分隔元组通常用于存储一些需要保持不变的数据，例如日期、时间、坐标等字典和集合字典集合字典是一种可变的映射类型，用于存储键值对键必须是不可变类集合是一种无序且不重复元素的集合集合可以使用大括号或{}型，例如字符串、数字或元组，而值可以是任何类型字典中的键函数创建，元素之间用逗号分隔集合支持常见的集合操set,是唯一的，可以快速查找和修改对应的值字典使用大括号表作，例如并集、交集、差集等集合可以用于去除重复元素、判断{}示，键和值之间用冒号分隔，键值对之间用逗号分隔元素是否存在等:,字符串的操作字符串长度字符串切片查找子字符串使用函数获取字使用使用、`len``find`符串的长度切或`[start:end:step]``index``count`片语法截取字符串的一函数查找子字符串部分替换子字符串使用函数`replace`替换字符串中的子字符串文件的读写操作打开文件1使用Python的内置函数`open`打开文件`open`函数接受两个参数文件名和模式模式指定文件打开的方式，例如`r`表示只读，`w`表示写入，`a`表示追加读取文件2使用`read`方法读取文件内容`read`方法可以接受一个参数，指定要读取的字节数如果没有参数，则读取整个文件可以使用`readline`方法读取一行数据，`readlines`方法读取所有行数据并存储在一个列表中写入文件3使用`write`方法写入文件内容`write`方法接受一个字符串参数，将该字符串写入文件可以使用`writelines`方法写入一个列表中的字符串关闭文件4使用`close`方法关闭文件关闭文件很重要，因为它会释放文件资源，并确保数据写入磁盘异常处理异常处理的重要性语句块自定义异常try...except finally在编写代码时，不可提供了无论是否发生异常，除了内置的异常类型Python Python`finally`Python避免地会遇到各种错误和异语句来处理异块中的代码都会被执行这在外，还可以自定义异常类型，`try...except`常例如，尝试打开不存在的常在块中放置可能引清理资源，例如关闭文件或释以更好地反映程序逻辑中的特`try`文件，或者尝试除以零这些发异常的代码如果发生异放内存时非常有用定错误情况自定义异常类应错误会导致程序崩溃，并停止常，则程序将跳转到与异常类该继承自类`Exception`执行因此，异常处理是编写型匹配的块中执`except`健壮和可维护代码的关键行如果没有匹配的块，则异常会被传`except`递给更上层的代码模块和包模块模块是Python代码的组织单元，类似于其他编程语言中的库或文件它包含函数、类、变量和其他代码片段，可以被其他程序引用和使用包包是一个包含多个模块的文件夹，用于将相关模块组织在一起它可以包含子包，形成更复杂的代码结构导入模块使用`import`语句导入模块或包，例如`import math`或`importmypackage.module`可以使用`from`语句导入特定的函数或类，例如`from mathimportpi`模块的命名空间每个模块都有自己的命名空间，用于防止命名冲突可以使用`module_name.variable`或`module_name.function`的方式访问模块中的元素面向对象编程封装继承将数据和操作数据的方法结合在允许创建新的类（子类）继承现一起，形成一个独立的单元，称有类的属性和方法，子类可以扩为对象封装可以隐藏对象的内展或重写父类的功能，减少代码部实现细节，只暴露必要的接重复，提高代码复用性口，提高代码的安全性、可维护性和可重用性多态指同一操作作用于不同的对象，可以产生不同的结果多态性可以让代码更加灵活，易于扩展和维护继承和多态继承多态继承是一种创建新类的机制，它可以从现有类（称为父类或基类）继承属性多态是指同一操作作用于不同的对象，可以产生不同的行为在Python和方法子类可以扩展父类并添加自己的属性和方法，从而实现代码复用和中，多态主要通过方法重写实现子类可以重写父类的方法，从而实现不同扩展功能的行为class Animal:class CatAnimal:def__init__self,name:def speakself:self.name=name print喵喵def speakself:cat=Cat咪咪print动物的声音cat.speak#输出:喵喵class DogAnimal:animals=[dog,cat]def speakself:for animalin animals:print汪汪animal.speak#输出:汪汪,喵喵dog=Dog旺财dog.speak#输出:汪汪魔术方法初始化1方法，用于在创建对象时自动执行，初始化对象属性__init__字符串表示2方法，用于定义对象的字符串表示形式，方便打印和调试__str__运算符重载3例如，，等方法，用于自定义对象的运算符__add____sub____mul__行为，使代码更简洁直观属性访问4和方法，用于控制对对象属性的访问权限__getattribute____setattr__高级数据结构树图堆树是一种非线性数据结图是一种更通用的数据堆是一种特殊的树，它构，它模拟了现实世界结构，它可以表示任意满足堆属性父节点的中的树状结构它由节两个节点之间的关系值总是大于或小于子节点组成，每个节点可以它由顶点和边组成，每点的值堆的应用主要有零个或多个子节点个边连接两个顶点图集中在优先队列、排序树的应用非常广泛，例的应用也非常广泛，例算法等方面如文件系统、数据库索如社交网络、路线规引、语法树等划、网络拓扑等生成器和迭代器生成器迭代器生成器是一种特殊的函数，它使用关键字返回一个值，而迭代器是一种对象，它实现了和方法，`yield``__iter__``__next__`不是直接返回整个结果生成器可以有效地处理大量数据，因为它用于依次访问一个序列中的元素迭代器可以用于遍历各种数据结只在需要时生成数据，而不是一次性生成所有数据构，例如列表、元组、字典等装饰器定义语法应用装饰器是一种在不修改使用装饰器名语法常用场景包括日志记`@`原函数代码的情况下，将装饰器应用于函数录、性能分析、权限控添加额外功能的方式，制、缓存等可以理解为对函数进行装饰“”上下文管理器简化资源管理语句12with上下文管理器简化了资源（如使用语句可以自动进入with文件、数据库连接）的管理，和退出上下文，无需手动调用确保资源在使用后正确关闭和方`__enter__``__exit__`法示例3打开文件时，使用语句自动关闭文件，避免资源泄漏with正则表达式元字符模式匹配文本替换元字符是用来匹配特定模式的特殊字符，例正则表达式用于匹配文本中的特定模式例正则表达式还可以用来替换文本中的特定模如匹配任意单个字符，匹配零个或如，可以使用正则表达式来验证电子邮件地式例如，可以使用正则表达式来替换所有`.``*`多个前一个字符，匹配一个或多个前一址、提取电话号码或查找特定单词出现的空格、将所有小写字母转换为大写字`+`个字符母或将所有数字转换为星号时间和日期处理日期和时间对象Python提供了`datetime`模块，其中包含用于处理日期和时间的类，例如`datetime`、`date`和`time`这些类提供了丰富的功能，例如创建日期和时间对象、格式化日期和时间、计算日期和时间差等时间戳时间戳是表示特定时间的数值，通常以自Unix纪元1970年1月1日00:00:00UTC以来的秒数表示`time`模块提供`time`函数获取当前时间戳，以及`ctime`函数将时间戳转换为可读的字符串时间间隔`datetime`模块提供`timedelta`类用于表示时间间隔`timedelta`对象可以用于计算日期和时间之间的差值，或在日期和时间上加减时间间隔格式化日期和时间可以使用`strftime`函数将日期和时间对象格式化为指定的字符串格式可以使用`strptime`函数将字符串解析为日期和时间对象网络编程基础网络编程概述网络模型网络编程是指使用编程语言来创建应用程序，这些应用程序可以网络模型是网络通信的抽象框架，定义了网络通信的各个层次和协议，例如通过网络进行通信它是现代软件开发中不可或缺的一部分，涉模型•TCP/IP及各种应用场景，例如•Web应用程序开发模型•OSI•网络游戏开发这些模型规范了网络通信的流程，确保不同系统之间的互操作性•分布式系统构建•数据传输和同步编程Socket概念类型12编程是一种网络编程主要分为两种类型Socket Socket模型，它允许程序通过网络进流式套接字（）和数据报TCP行通信可以理解为套接字（）是一种Socket UDPTCP应用程序与网络之间的接口，面向连接的协议，它提供可靠它提供了一种抽象层，使得应的、有序的数据传输，而UDP用程序无需关心网络底层的细是一种无连接的协议，它提供节，只需通过发快速、不可靠的数据传输Socket API送和接收数据即可应用3编程在各种网络应用程序中都有广泛的应用，例如网络聊Socket天、文件传输、服务器和客户端Web和HTTP HTTPSHTTP HTTPS超文本传输协议是用于从服务器传输网页到您的浏安全超文本传输协议是的安全版本使HTTP WebHTTPS HTTPHTTPS览器的一种协议是无状态的，这意味着服务器不会记住用加密来保护数据，使其在传输过程中更安全HTTP SSL/TLS之前的请求通常以明文形式传输数据，这使得它容易受还可以用于验证网站的身份，以防止中间人攻击HTTPHTTPS到攻击框架Web-Flask轻量级框架微型框架强大而灵活Web是一个轻量级的框被认为是一个微型框架，因为它不包非常适合构建小型到中型的应Flask Python Web FlaskFlask Web架，以其简洁、灵活和易于学习而闻名它含其他框架可能包含的许多特性，例如数据用程序，它提供了一个坚实的基础，并允许提供了一个强大的基础来构建各种类型的库抽象层或用户身份验证工具这意味着你你根据自己的需求进行定制它与各种其他应用程序，从简单的到可以选择使用哪些工具和库来构建你的应用库和工具良好集成，使其成为一个功能强大Web RESTfulAPI复杂的单页应用程序程序，从而最大程度地提高灵活性的框架选择Web框架Web-Django全栈框架遵循架构MVC是一款功能强大的基于Django DjangoModel-View-框架，它提供了一架构模式，将PythonWebController MVC整套工具和库，用于构建完整的应用程序逻辑、数据表示和用户应用程序涵盖了界面清晰地分离，提高代码的可Web Django从路由、模板引擎、数据库读性、可维护性和可扩展性URL访问到用户认证等各个方面，帮助开发者快速构建功能丰富的网站和应用程序丰富的功能内置了丰富的功能，包括对象关系映射、模板引擎、表单Django ORM处理、缓存机制、安全机制等，简化了开发过程，提高了开发效率数据库编程学习如何使用掌握语法和常用操了解中常用的Python SQLPython连接和操作各种数据作，包括查询、插入、数据库库，例如库，包括关系型数据库更新和删除数据、、SQLite MySQLdb和数等，并学会RDBMS NoSQLpsycopg2据库使用它们与数据库进行交互数据库SQLite轻量级嵌入式数据库简单易用的12API是一种轻量级的嵌入式的模块提供了SQLite Pythonsqlite3数据库系统，它以其简单性、与数据库交互的简单SQLite易用性和跨平台特性而闻名它提供了连接数据库、API它通常与等编程语言执行语句、查询数据、更Python SQL集成，用于存储和管理应用程新数据和管理表的常用方法，序中的数据的优势在使得使用数据库变得SQLite SQLite于其不需要单独的服务器进非常方便程，它直接嵌入到应用程序中，使得数据库的部署和维护数据完整性和事务3变得更加容易提供了数据完整性和事务支持，以确保数据的安全性和一致性SQLite它使用属性（原子性、一致性、隔离性和持久性）来确保数据在ACID各种情况下保持一致和可靠数据库MySQL概述特点应用场景MySQL是一款开源关系型数据库管理系•开源免费MySQL广泛应用于各种场景，包括:统，广泛应用于各种应RDBMS Web•高性能和可扩展性•电子商务网站用、移动应用和嵌入式系统它以其可靠•支持多种平台和操作系统社交媒体平台性、性能和易用性而闻名，并提供丰富的••提供强大的查询语言SQL功能和工具来管理数据•博客和内容管理系统•拥有活跃的社区和丰富的文档资源•数据分析和报表系统•游戏服务器标准库Python内置函数模块文档提供了大量的标准库包含了标准库拥有完Python PythonPython内置函数，涵盖了各种多个模块，每个模块提善的文档，包含了每个常见的操作，例如数学供了一组特定的功能，模块、函数、类的详细运算、字符串处理、数例如模块用于操作说明和使用示例，方便os据结构操作、文件处操作系统、模开发者快速上手datetime理、网络编程等块用于处理日期和时间等第三方库扩展功能社区支持第三方库提供了丰富的功能，可第三方库通常拥有庞大的社区支以帮助你完成各种任务，例如网持，这意味着你可以在遇到问题络编程、数据分析、机器学习等时轻松找到帮助，并获得其他开等你可以利用这些库来节省时发者的经验和解决方案间，提高效率，并扩展你的应用程序的功能Python易于安装提供了方便的包管理工具，例如，可以轻松地安装和管理第三Python pip方库你可以使用命令来安装所需的库pip install和Numpy PandasNumPyPandas是中用于科学计算的核心库它提供了高效的多是一个用于数据分析和处理的库它提供了强大NumPy PythonPandas Python维数组对象，以及用于数组操作的各种函数的数据结构，如和，以及用于数据清洗、转换DataFrame Series和分析的工具和Matplotlib SeabornMatplotlibSeaborn中最基础的绘图库，提供丰基于的高级绘图库，提供Python Matplotlib富的绘图类型和定制选项，适合创建简洁美观的默认样式，简化了数据可各种静态和动态图表视化过程，尤其擅长绘制统计图和热力图机器学习库-Scikit-learn简介核心功能Scikit-learn是一个强大的Python库，提供全面的机器学习算•分类逻辑回归、支持向量机、决策树、随机森林等法，涵盖分类、回归、聚类、降维和模型选择等多个领域它以•回归线性回归、岭回归、支持向量回归等易用性著称，即使是新手也能快速上手•聚类K-means、DBSCAN、层次聚类等•降维主成分分析PCA、线性判别分析LDA等•模型选择交叉验证、网格搜索等数据分析和可视化数据清洗和预处理探索性数据分析12EDA数据清洗和预处理是数据分析旨在了解数据的结构、模EDA和可视化的关键步骤它涉及式和趋势它通常使用统计方处理缺失值、异常值和数据类法、图表和可视化技术来识别型转换等问题，以确保数据的数据中的关键特征和洞察力质量和一致性数据可视化3数据可视化使用图表、图形和地图等视觉元素来呈现数据并传达见解它可以帮助我们发现数据中的模式和趋势，以及识别异常值和相关性项目实战天气查询系统-需求分析1用户输入城市名，系统返回该城市当天的天气信息，包括温度、湿度、风速、天气状况等系统设计2使用的第三方库获取天气数据，并使用库解析数据，最终将结果展示给用户Python`requests``json`代码实现3编写代码，实现用户界面、数据获取、数据解析、结果展示等功能Python测试和优化4测试代码功能，优化代码效率和用户体验这个项目实战将带领大家学习如何利用开发一个实用的天气查询系统，掌握数据获取、数据处理、用户界面设计等技能，并通过实际案例学习的应用场景PythonPython项目实战股票分析系统-数据获取利用Python的金融数据库库，如yfinance或pandas-datareader，从金融网站或API获取历史股票数据数据清洗和预处理对获取的数据进行清洗和预处理，包括处理缺失值、异常值，以及进行数据转换等操作技术指标分析计算各种技术指标，如移动平均线、RSI、MACD等，用于分析股票的趋势和动量策略开发基于技术指标和市场分析，开发量化交易策略，例如趋势跟踪策略、均值回归策略等回测和优化使用历史数据对策略进行回测，评估策略的有效性和盈利能力，并对策略进行优化可视化使用matplotlib或seaborn库将分析结果可视化，例如绘制股票价格走势图、技术指标图表等项目实战爬虫程序开发-数据采集数据存储爬虫程序可以通过发送HTTP请求获取网页内容，并使用Python库（如Beautiful Soup、Scrapy）解析网页结构，提取所需数据清洗后的数据可以存储在各种格式，例如CSV、JSON或数据库，方便后续分析或应用123数据清洗爬取的数据可能包含冗余信息、错误数据或格式不一致的问题，需要进行清洗处理，以确保数据质量总结和展望编程技能实践项目Python通过本课程的学习，你已经掌握我们一起完成了天气查询系统、了编程的基本技能，包股票分析系统和爬虫程序开发等Python括语法、数据类型、控制流程、实践项目，这些项目让你能够将函数、类、模块和包等所学知识应用到实际问题中未来方向的应用范围十分广泛，你可以根据自己的兴趣和职业目标，进一步Python学习数据分析、机器学习、人工智能、开发等领域Web。