程序培训课件

编程入门与实践课程目标与价值通过本课程，您将•培养系统化的编程思维与实际动手能力•掌握当前主流编程语言的基础知识与应用•具备独立完成简单项目的技术能力•为后续深入学习奠定坚实基础培训安排与流程基础阶段掌握编程语言基础语法、数据结构和基本算法，建立编程思维进阶阶段学习面向对象编程、文件操作、错误处理等核心概念实战阶段通过实际项目案例，综合运用所学知识，提升解决问题的能力程序员的世界行业现状软件开发行业正处于蓬勃发展期，中国人才需求持续增长随着IT数字化转型加速，各行各业对程序员的需求不断扩大职业前景初级程序员平均月薪约元，年经验的中级开发者可10000-150003-5达元，高级工程师和技术主管薪资更可观20000-30000招聘标准常见编程语言简介Python简洁易学，应用广泛适用于数据分析、人工智能、Web开发和自动化脚本国内互联网企业和科研机构需求旺盛Java企业级应用首选，跨平台性强广泛应用于大型系统开发、Android应用和金融行业国内大型企业和银行需求稳定C/C++开发环境的搭建安装配置IDE•VSCode轻量级编辑器，支持多种语言•PyCharm专业Python开发环境•IntelliJ IDEAJava开发必备工具环境变量配置正确设置环境变量是程序能够运行的关键我们将手把JDK/Python手教您完成这一步骤，避免常见错误示例Hello Worldprint你好，世界！完成环境搭建后，我们将运行第一个程序，验证环境配置是否正确，并开启您的编程之旅代码基础变量与数据类型数值类型字符串类型整数文本数据int1,100,-5浮点数float

3.14,-

0.01name=张三address=复数complex3+4j北京市布尔类型逻辑值True,False常用于条件判断变量命名规范使用有意义的名称，遵循小驼峰或下划线命名法，避免使用中文和特殊字符良好的命名习惯能让代码更易读、易维护运算符与表达式基本运算符算术运算符+,-,*,/,%,**比较运算符==,!=,,,=,=逻辑运算符and,or,not赋值运算符=,+=,-=,*=,/=表达式示例#复合运算示例a=5b=3c=a+b*2#结果为11d=a+b*2#结果为16e=ab andb10#结果为True控制流程顺序结构——顺序结构特点•代码按照从上到下的顺序执行•是最简单的程序执行流程•每条语句都会被执行且仅执行一次顺序结构是程序的基本结构，也是最直观的执行方式理解顺序执行的概念对掌握更复杂的控制结构至关重要顺序结构示例#计算长方形面积的顺序结构length=5width=3area=length*widthprint长方形面积为:,area条件语句if/else单分支结构if条件:执行语句当条件满足时执行特定代码块双分支结构if条件:执行语句1else:执行语句2根据条件选择两条不同路径多分支结构if条件1:执行语句1elif条件2:执行语句2else:执行语句3处理多种可能情况实例根据学生成绩判定等级，90分以上为优秀，80-89为良好，60-79为及格，60分以下为不及格循环结构for/while循环循环for while#基本语法for变量in可迭代对象:循环体语句#示例打印1到5的数字#基本语法while条件:循环体语句#示例当用户输入退出时结束循环for i in range1,6:printi user_input=while user_input!=退出:user_input=input请输入命令for循环适用于遍历已知次数或集合元素的情况while循环适用于条件控制的循环，次数可能不确定跳转控制语句语句语句break continue立即终止当前循环，跳出循环体跳过当前循环剩余语句，进入下一次循环for iin range10:if i==5:break for iin range5:if i==printi#输出012342:continueprinti#输出0134语句return结束整个函数执行并返回值def find_targetnums,target:for i,num inenumeratenums:if num==target:return ireturn-1函数方法基础/函数定义与调用参数类型•必选参数调用时必须提供#函数定义def函数名参数1,参数2,...:函数体•默认参数有预设值，可选return返回值#函数调用结果=函数名参数1,参数2,...•可变参数接收任意数量参数•关键字参数通过键值对传递函数是实现代码复用的重要机制，能将重复使用的代码块组织起来，提高开发效率作用域与命名空间局部作用域仅在函数内部可访问的变量def calculate:result=100#局部变量return全局作用域result#result在此处不可访问在整个程序中都可访问的变量total=0#全局变量defadd_to_totalvalue:嵌套作用域global total#声明使用全局变内部函数可访问外部函数的变量量total+=valuedef outer:x=10definner:printx#可访问外层变量inner数据结构列表和元组列表元组List Tuple#创建列表scores=[85,92,78,96,88]#常用操作scores.append90#添加元素scores.remove78#删除元#创建元组coordinates=10,20student=张三,18,男#元组解包name,age,gender=studentprintf素scores.sort#排序printlenscores#长度姓名:{name},年龄:{age}元组是不可变序列，适合存储固定数据或作为字典键列表是可变序列，适合存储需要频繁修改的数据集合字典和集合字典集合Dictionary Set#创建字典student={name:李四,age:20,#创建集合fruits={苹果,香蕉,橙子,苹果}printfruitsscores:{数学:90,英语:85}}#访问和修改#输出:{苹果,香蕉,橙子}#集合操作basket={梨,草莓,printstudent[name]#输出:李四student[age]=21#香蕉}printfruitsbasket#交集:{香蕉}修改年龄student[class]=3班#添加新键值对集合是无序且不重复的元素集合，适合去重和集合运算字典通过键值对存储数据，适合需要快速查找的场景字符串处理方法切片操作查找与替换text=北京欢迎您printtext[0:2]sentence=Python编程很有趣#输出:北京printtext[-2:]#输出:printsentence.find编程#输出迎您:6new_str=sentence.replacePython,Javaprintnew_str#输出:Java编程很有趣格式化与拼接name=王五age=25intro=f{name}今年{age}岁printintro#输出:王五今年25岁parts=[欢迎,来到,北京]message=.joinpartsprintmessage#输出:欢迎来到北京文件操作与基础IO文件读写模式基本文件操作r只读模式（默认）#写入文件with openlog.txt,w,encoding=utf-8as f:f.write系统启动\n f.write用户登录:admin\n#读取文件with openlog.txt,r,encoding=utf-8as f:content=f.readw写入模式（覆盖原内容）printcontenta追加模式（末尾添加）b二进制模式（与其他模式组合）错误和异常处理基本结构try:#可能出错的代码result=10/0except ZeroDivisionError:#处理特定异常print除数不能为零！except Exceptionas e:#处理其他异常printf发生错误{e}完整结构try:result=intinput输入数字except ValueError:print输入必须是数字！else:#没有异常时执行printf输入的数字是{result}finally:#总是执行print处理完成常见异常类型•TypeError:类型错误•ValueError:值错误•IndexError:索引超出范围•KeyError:字典中不存在的键•FileNotFoundError:文件不存在模块与包导入方式常用标准库•os:操作系统接口#导入整个模块import mathprintmath.sqrt16#输出:

4.0#导入特定•datetime:日期和时间处理函数或类from datetimeimport datetimenow=datetime.now#使用别名import numpyas nparr=np.array[1,2,3]•json:JSON数据处理•random:随机数生成•re:正则表达式三方库安装:pip install包名面向对象编程（）基础OOP类与对象创建和使用对象class Student:#类变量school=北京#创建对象student1=Student张三,大学#构造函数def__init__self,18student2=Student李四,20#访问属性name,age:self.name=name#实例printstudent

1.name#输出:张三变量self.age=age#实例printStudent.school#输出:北京大学#调用方法def introduceself:return方法printstudent

1.introducef我叫{self.name}，{self.age}岁封装与访问控制class BankAccount:def__init__self,owner,balance:self.owner=owner self.__balance=balance#私有属性def depositself,amount:self.__balance+=amount defget_balanceself:return self.__balance继承与多态继承关系class Person:def__init__self,name,age:self.name=nameself.age=age def introduceself:return f我是{self.name}，{self.age}岁class StudentPerson:#继承Person类def__init__self,name,age,student_id:super.__init__name,age#调用父类构造函数self.student_id=student_id#方法重写def introduceself:return f{super.introduce}，学号是{self.student_id}多态示例#多态使用示例def print_introperson:#不管传入的是Person还是Student对象#都会调用其对应的introduce方法printperson.introducep=Person王五,30s=Student赵六,18,20220001print_introp#调用Person的introduceprint_intros#调用Student的introduce编码规范与代码风格规范要点代码注释规范PEP8•缩进使用4个空格def calculate_arealength,width:计算长方形面积参数:length•行长度不超过79个字符float:长度width float:宽度返回:float:面积return•函数和类之间空两行length*width•导入模块按标准库、第三方库、本地模块分组•变量名使用小写下划线命名法snake_case•类名使用驼峰命名法CamelCase常用开发工具推荐调试技巧日志分析使用断点暂停程序执行，检查变量状态，单使用logging模块记录程序运行状态，帮助追步执行跟踪程序流程踪问题VSCode和PyCharm等IDE提供图形化调试界面，大大简化调试过程importlogginglogging.basicConfiglevel=logging.INFOlogging.info程序启动错误追踪利用异常堆栈跟踪定位错误源头，阅读错误信息找出问题所在行使用print或日志输出中间变量值，验证程序逻辑版本控制入门（）Git基本命令Gitgit init初始化仓库git add.添加所有更改到暂存区git commit-m信息提交更改git push推送到远程仓库git pull拉取远程更新git branch查看/创建分支git merge合并分支软件开发流程概述需求分析设计阶段收集并分析用户需求，明确软件应该做什确定软件架构、界面和数据结构等技术细么节维护更新编码实现修复，添加新功能，持续改进软件根据设计文档编写代码，实现软件功能bug部署上线测试验证将软件部署到生产环境，提供给最终用户进行单元测试、集成测试和系统测试，确保质量瀑布流模型是一种传统的线性开发模式，每个阶段完成后才进入下一阶段；而敏捷开发采用迭代增量方式，强调团队协作和快速响应变化项目设计与需求分析用例图基础建模简介UML用例图描述了系统与外部参与者之间的交互关系，帮助确定系统的功统一建模语言UML提供了一套标准符号来可视化系统设计能边界•类图描述系统中的类及其关系•参与者系统外部的角色（用户、管理员等）•序列图展示对象之间的交互时序•用例系统提供的功能•状态图描述对象状态的变化•关系参与者与用例之间的交互流程图与伪代码流程图基本元素伪代码示例•起止框表示流程的开始和结束算法查找最大值输入数组arr输出最大值max开始设max=arr

[0]对于i从1到arr.length-1如果•处理框表示执行操作arr[i]max max=arr[i]结束如果结束循环返回max结束•判断框表示条件分支•输入/输出框表示数据的输入输出•连接线表示流程方向绘制工具推荐Visio、Draw.io、ProcessOn等在线工具单元测试基础测试用例编写原则单元测试框架Python•测试函数的每个分支和边界条件unittest Python标准库•一个测试用例只测试一个功能点pytest功能更强大的第三方库•测试用例应当独立，不依赖其他测试nose2简化测试的扩展框架•测试应覆盖正常输入和异常输入测试用例示例import unittestdef adda,b:return a+bclass TestAddunittest.TestCase:def test_positive_numbersself:self.assertEqualadd1,2,3deftest_negative_numbersself:self.assertEqualadd-1,-1,-2if__name__==__main__:unittest.main项目实操一电商商品管理商品数据结构设计功能实现class Product:def__init__self,id,name,price,stock:self.id=id#商品ID def add_productid,name,price,stock:添加新商品if id in products:return False,商品IDself.name=name#商品名称self.price=price#价格self.stock=stock#库存数量已存在products[id]=Productid,name,price,stock returnTrue,添加成功def update_productid,self.create_time=datetime.now#创建时间#使用字典存储商品集合products={}#键为商品ID，值为Product对象**kwargs:更新商品信息if idnot inproducts:return False,商品不存在for key,valuein kwargs.items:if hasattrproducts[id],key:setattrproducts[id],key,valuereturn True,更新成功项目实操二学生成绩管理系统数据录入模块数据查询统计模块def add_student_score:添加学生成绩student_id=input输入学号:name=input输入姓def query_studentstudent_id:查询单个学生成绩if student_idin students:return名:#录入各科成绩scores={}for subjectin[数学,语文,英语]:while True:s tu de nts[student_id]return Nonedefcalculate_stats:计算统计数据stats={}for subjectin[数try:score=floatinputf输入{subject}成绩:if0=score=100:学,语文,英语]:scores=[s[scores][subject]for sin students.values ifsubject inscores[subject]=score breakprint成绩必须在0-100之间s[scores]]stats[subject]={平均分:sumscores/lenscores,最高分:maxscores,最低分:except ValueError:print请输入有效数字minscores}return stats数据可视化入门基础增强可视化Matplotlib Seabornimportmatplotlib.pyplot asplt#准备数据subjects=[数学,语文,英语,物理,化学]scores=[85,92,78,import seabornas snsimportpandas as pd#创建数据框data=pd.DataFrame{学科:subjects*3,分数:90,86]#创建柱状图plt.figurefigsize=10,6plt.barsubjects,scores,color=skyblueplt.xlabel学科scores+[75,80,65,70,80]+[90,85,80,88,75],班级:[班级A]*5+[班级B]*5+[班级C]*plt.ylabel分数plt.title学科成绩柱状图plt.savefigscores.pngplt.show5}#绘制分组柱状图plt.figurefigsize=12,8sns.barplotx=学科,y=分数,hue=班级,data=dataplt.title各班级学科成绩对比plt.show数据库基础MySQL数据库连接基本操作SQLimport mysql.connector#建立连接conn=#创建表cursor.executeCREATE TABLEIF NOTEXISTSmysql.connector.connect host=localhost,studentsid INTAUTO_INCREMENT PRIMARYKEY,nameuser=root,password=password,VARCHAR50NOT NULL,age INT,gradedatabase=schoolcursor=conn.cursor VARCHAR10#插入数据cursor.executeINSERT INTOstudentsname,age,grade VALUES%s,%s,%s,张三,18,高一conn.commit查询数据#查询所有学生cursor.executeSELECT*FROM studentsstudents=cursor.fetchallfor studentinstudents:printstudent#条件查询cursor.executeSELECT*FROM studentsWHERE age%s ORDERBY age,16,results=cursor.fetchall#关闭连接cursor.closeconn.close文件处理进阶大文件处理文件压缩与解压#逐行读取大文件，避免内存溢出def process_large_filefilename:with openfilename,import zipfile#压缩文件def compress_fileszip_name,file_list:withr,encoding=utf-8as f:for linein f:#逐行读取#处理每一行z ipfile.ZipFilezip_name,w aszipf:for filein file_list:process_lineline.strip#文件分块读取def read_in_chunksfile_path,zipf.writefile#解压文件def extract_zipzip_name,extract_path:withchunk_size=1024:with openfile_path,rb asf:while True:zipfile.ZipFilezip_name,r aszipf:zipf.extractallextract_pathchunk=f.readchunk_size ifnot chunk:breakyield chunk网络编程简介基本原理简易聊天室客户端SocketSocket是网络编程的基础，提供了计算机之间通信的端点TCP Socket保证可靠的数据传#客户端代码client=socket.socketsocket.AF_INET,输，而UDP Socket则提供快速但不可靠的数据传输socket.SOCK_STREAMclient.connectlocalhost,8888#发送消息client.send你好，服务器!.encodeutf-8#接收响应response=#创建TCP服务器import socketserver=socket.socketsocket.AF_INET,client.recv1024printf服务器回复:{response.decodeutf-8}#关闭socket.SOCK_STREAMserver.bindlocalhost,连接client.close8888server.listen5print服务器启动，等待连接...开发初探Web微框架全栈框架Flask Django轻量级框架，适合小型应用和功能丰富的框架，提供、认证、Web APIWeb ORM开发管理后台等from flaskimport Flask,#创建模型classjsonifyapp=Articlemodels.Model:titleFlask__name__@app.route/=api/hellodef hello:models.CharFieldmax_length=return jsonify{message:100content=你好，世界！}if__name__==models.TextField pub_date__main__:=app.rundebug=True models.DateTimeFieldauto_now_add=True def__str__self:returnself.title调用与数据交互API库基础调用第三方示例Requests APIimportrequests#发送GET请求response=requests.get https://api.example.com/data,#调用天气APIdef get_weathercity:api_key=your_api_key url=params={key:value}printf状态码:{response.status_code}printf响应内容:fhttps://api.weatherapi.com/v1/current.json params={key:api_key,{response.json}#发送POST请求data={username:test,password:q:city,lang:zh}response=requests.geturl,params=params123456}response=requests.post https://api.example.com/login,if response.status_code==200:data=response.json returnjson=dataprintresponse.json{温度:data[current][temp_c],天气:data[current][condition][text]}return None前端基础了解基础样式HTML CSS!DOCTYPE htmlhtmlhead title我的网页/title/*样式表*/body{font-family:Arial,sans-serif;/head bodyh1欢迎访问/h1p这是一个段落/p background-color:#f0f0f0;}h1{color:#333;text-align:/body/html center;}.container{width:80%;margin:0auto;}交互JavaScript//点击事件处理document.getElementByIdmyButton.addEventListenerclick,function{alert按钮被点击了！;};//与Python数据交互fetch/api/data.thenresponse=response.json.thendata={console.logdata;document.getElementByIdresult.textContent=data.message;};自动化办公脚本文件处理自动发送邮件Excelimport pandasaspd#读取Excel文件df=pd.read_excel销售数据.xlsx#数据处理summary=import smtplibfromemail.mime.text importMIMETextfrom email.mime.multipart importdf.groupby产品类别.agg{销售额:sum,数量:sum}#数据分析summary[平均价格]=MIMEMultipartdef send_emailto_list,subject,content,attachment=None:#邮件配置msg=summary[销售额]/summary[数量]#保存结果summary.to_excel销售汇总.xlsx MIMEMultipartmsg[From]=your_email@example.com msg[To]=,.jointo_listmsg[Subject]=subject#添加正文msg.attachMIMETextcontent,html,utf-8#发送邮件smtp=smtplib.SMTPsmtp.example.com,25smtp.loginusername,passwordsmtp.sendmailmsg[From],to_list,msg.as_string smtp.quit多线程与多进程多线程编程多进程编程import threadingdeftaskname:printf线程{name}开始运from multiprocessingimport Processdefprocess_taskname:行#执行任务printf线程{name}完成#创建多个线程printf进程{name}开始运行#执行计算密集型任务threads=[]for iin range5:t=printf进程{name}完成#创建多个进程processes=[]for iinthreading.Threadtarget=task,args=fT{i},range3:p=Processtarget=process_task,threads.appendt t.start#等待所有线程完成for tin args=fP{i},processes.appendp p.start#等待所有threads:t.join进程完成for pin processes:p.join图片批量处理示例from PILimport Imageimportosfrom multiprocessingimport Pooldefresize_imagefile_path:with Image.openfile_path asimg:#调整大小img_resized=img.resize800,600#保存new_path=fresized_{os.path.basenamefile_path}img_resized.savenew_pathreturn new_path#并行处理多张图片pool=Poolprocesses=4results=pool.mapresize_image,image_filespool.closepool.join生产环境的部署依赖管理容器化Docker#生成依赖列表pip freezerequirements.txt#安装依赖pip install-r requirements.txt#虚拟环境创建python-m venv#Dockerfile示例FROM python:

3.9-slimWORKDIR/appCOPY requirements.txt.RUN pipinstall--no-cache-dir-rmyenv#激活虚拟环境#Windows:myenv\Scripts\activate#Linux/Mac:source myenv/bin/activate requirements.txtCOPY..EXPOSE5000CMD[python,app.py]#构建镜像#docker build-t myapp:v

1.性能优化基础代码优化技巧性能分析工具•选择合适的数据结构（列表vs字典）cProfile:内置性能分析器•避免不必要的循环和计算•使用生成器减少内存占用import cProfilecProfile.runmy_function•利用内置函数提高性能memory_profiler:内存占用分析from memory_profiler importprofile@profiledef my_function:#代码逻辑优化案例#优化前def find_pairsnumbers,target:result=[]for iinrangelennumbers:for jin rangei+1,lennumbers:ifnumbers[i]+numbers[j]==target:result.appendnumbers[i],numbers[j]return result#优化后deffind_pairs_optimizednumbers,target:seen=set result=[]for numin numbers:complement=target-num ifcomplement inseen:result.appendcomplement,num seen.addnum returnresult代码复用与模块化工具类库设计模块化项目结构#utils.pyclass DateUtil:@staticmethod defformat_datedate_obj,format=%Y-%m-%d:格式化日my_project/├──main.py#入口文件├──config.py#配置文件├──utils/#工具模块│期return date_obj.strftimeformat@staticmethod defparse_datedate_str,format=%Y-├──__init__.py│├──file_utils.py│└──date_utils.py├──models/#数据模型│├──%m-%d:解析日期字符串from datetimeimport datetimereturn__init__.py│├──user.py│└──product.py├──services/#业务逻辑│├──__init__.py│└──datetime.strptimedate_str,format classStringUtil:@staticmethod defis_emptys:检user_service.py└──tests/#测试用例├──__init__.py└──test_utils.py查字符串是否为空return sis Noneor lens.strip==0编程常见坑与防范可变默认参数#错误示例defadd_itemitem,items=[]:items.appenditem returnitems printadd_itemA#[A]printadd_itemB#[A,B]而非预期的[B]#正确做法defadd_itemitem,items=None:if itemsis None:items=[]items.appenditemreturn items循环变量引用#错误示例funcs=[]for iin range3:funcs.appendlambda:i forf infuncs:printf#全部输出2，而非预期的0,1,2#正确做法funcs=[]foriinrange3:funcs.appendlambda x=i:x forfinfuncs:printf#输出0,1,2浅拷贝与深拷贝import copy#原始对象original=[[1,2,3],[4,5,6]]#浅拷贝shallow=original.copy#或listoriginalshallow

[0]

[0]=99#original也会被修改#深拷贝deep=copy.deepcopyoriginaldeep

[0]

[0]=100#original不会被修改学习资源与社区推荐推荐书籍与官方文档在线教学平台•《Python编程从入门到实践》•慕课网、极客时间•《流畅的Python》•实验楼、廖雪峰官网•《Python Cookbook》•中国大学MOOC•Python官方文档（可中文查阅）•Coursera、Udemy（英文资源）•各框架官方教程（Django、Flask等）•B站优质编程教学视频开发者社区•GitHub-代码托管与开源项目•Stack Overflow-编程问答社区•CSDN、掘金-国内技术社区•知乎编程话题•Python中文社区（CPyUG）职业发展路径初级开发者（年）0-2•掌握基础编程技能•能独立完成简单功能模块•熟悉团队开发流程•学会阅读和理解他人代码中级开发者（年）2-5•精通一门或多门编程语言•能主导中小型项目开发•具备系统设计能力•解决复杂技术问题•指导初级开发者高级开发者（年）5+•架构设计与技术选型能力•跨团队协作与技术决策•把控项目质量与进度•技术难题攻关•团队建设与人才培养面试常见问题技术面试题型求职经验分享•算法题排序、查找、动态规划等面试前做好充分准备，整理自己的项目经历，突出解决过的技术难题面试中保持诚实，遇到不会的问题可以表达思考过程技术能力很重要，•数据结构链表、树、哈希表使用但沟通能力和学习态度同样关键•编程语言特性Python闭包、装饰器等•系统设计高并发、分布式架构设计—某互联网公司高级工程师•项目经验技术选型、难题解决思路刷题平台推荐力扣（LeetCode）、牛客网学员互动与反馈日常班会与学习交流常见问题答疑我们鼓励学员在班会中分享学习心得，展示自己的项目进展，互相提供•如何解决环境配置问题？建设性反馈这不仅能巩固知识，还能锻炼表达能力•学习编程需要什么数学基础？•如何规划学习路线？•如何获取实际项目经验？•自学与培训班如何选择？提升建议与后续学习培养编程习惯持续学习方向•坚持每日编码，哪怕只有30分钟•深入学习算法与数据结构•阅读优质开源代码，学习最佳实践•掌握软件架构设计原则•记录学习笔记，总结解决问题的思路•学习云计算与DevOps实践•参与开源项目，从提交小修复开始•研究特定领域应用（如数据科学、Web安全）•与同行交流，分享知识和经验•关注新技术发展趋势课程总结与展望编程基础实用技能掌握语法结构、数据类型和控制流程，学会调试、测试、版本控制等开发工具建立系统性编程思维的使用，提高开发效率未来发展项目实践探索人工智能、大数据、区块链等新兴通过实际项目锻炼综合应用能力，积累技术领域，拓展职业发展空间解决问题的经验编程学习是一个持续的过程，需要不断实践和探索希望本课程为您打开编程世界的大门，激发您对技术的热情，培养终身学习的习惯技术在不断发展，唯有保持好奇心和学习欲望，才能在这个充满机遇的领域获得长足发展。