1、 Python 程序设计 教学大纲 安徽大学 计算机科学与技术 学院 2015 年 10 月 课程性质与设置目的要求 （ 前言 ） Python 程序设计 课程是 计算机科学与技术学院各专业的 专业选修 课程。Python 是一门开源的高级动态编程语言，支持命令式编程、函数式编程、面向对象程序 设计，语法简洁清晰，并且拥有大量功能丰富而强大的标准库和扩展库 。本课程将从 Python 语言的实现机制入手，结合示例程序和上机实验，较为系统地介绍 Python 语言的主要特征和编程技术。 设置本课程的目的是： 使学习者在全面了解 Python 技术历史、现状与发展趋势的基础上，系统掌握 Pytho
2、n 基本概念、编程思想以及程序设计技术，具备熟练的 Python 编程技能和面向对象软件设计技术思想，完成本课程的学习后能够熟练地综合应用 Python 技术和面向对象的思想编写程序解决现实生活中的问题，最终提高程序设计水平和计算机应用能力，从而能胜任企业软件研发以及科研院所的研发、教学任务。 学习本课程的要求是：学习者应 理解 Python 的编程模式，熟练运用 Python列表、元组、字 典、集合等基本数据类型以及相关列表推导式、切片等特性来解决实际问题，熟练掌握 Python 分支结构、循环结构、函数设计以及类的设计与使用，熟练使用正则表达式处理字符串，同时掌握不同领域的 Python
3、扩展模块 ，并能够解决实际问题 。 先修课程要求： 无 本课程计划 34 学时， 2 学分。 选用教材： 董付国 . Python 程序设计 (第 2 版 ).北京：清华大学出版社， 2016.5. 考核方法： 考查 教学进程安排表： 周 次 学 时 数 教 学 主 要 内 容 教学 环节 备 注 1 3 Python 的安装与使用 Python 扩展库的管理 Python 中的数据类型 讲课 2 3 Python 中的内置函数、基本输入输出 Python 代码编写规范 Python 文件名和程序运行 讲课 3 3 Python 中的列表使用 讲课 4 3 Python 中的 元组、 字典 及
4、集合的 使用 讲课 5 3 选择和循环结构 讲课 6 3 字符串和正则表达式 讲课 7 3 函数的设计与使用 讲课 8 3 类的定义与使用 类的方法和属性 讲课 9 3 文本文件的基本操作 二进制文件操作 文件操作 和目录操作 讲课 10 3 异常处理结构与程序调试 GUI 编程 讲课 11 3+1 网络程序设计 多线程编程 课程随堂测试 讲课 +测试 第一章 基础知识 一、学习目的 Python 语言的发展过程、安装及简单使用； Python 程序设计中的基本知识； Python代码的编写规范； Python 文件名的要求； Python 程序的运行方式；编写自己的包以及基本示例 。本章 计
5、划 6学时。 二、课程内容 1.0 Python 是一种怎样的语言 Python是一门跨平台、开源、免费的解释型高级动态编程语言，同 时也支持伪编译将 Python源程序转换为字节码来优化程序和提高运行速度。 Python支持命令式编程、函数式编程，完全支持面向对象程序设计，语法简洁清晰，并且拥有大量的几乎支持所有领域应用开发的成熟扩展库。 1.1 如何选择 Python版本 多版本共存与切换简便方法：更改系统环境变量 path 查看已安装版本的方法 有时候可能需要同时安装多个不同的版本，并根据不同的开发需求在两个版本之间进行切换。 1.2 Python 安装与简单使用 默认编程环境： IDL
6、E 1.3 使用 pip 管理第三方包 Python2中需要 单独安装 下载地址： https:/pypi.python.org/pypi/pip 安装方法： cmd=python get-pip.py 用法示例 Python3安装包中已默认包含 pip 1.4.1 Python 的对象模型 对象是 python语言中最基本的概念，在 python中处理的每样东西都是对象。 python中有许多内置对象可供编程者使用，内置对象可直接使用，如数字、字符串、列表、 del等；非内置对象需要导入模块才能使用，如正弦函数 sin(x)，随机数产生函数 random( )等。 常用内置对象 1.4.2
7、Python 变量 在 Python中，不需要事先声明变量名及其类型，直接赋值即可创建各种类型的对象变量。 虽然不需要在使用之前显式地声明变量及其类型，但是 Python仍属于强类型编程语言。 Python还是一种动态类型语言 Python采用的是基于值的内存管理方式 Python具有自动内存管理功能 在定义变量名的时候，需要注意的问题。 1.4.3 数字 数字是 python中最常用的对象，属于不可变对象。 可以表示任意大小的数字。 1.4.4 字符串 用单引号、双引号或三引号括起来的符号系列称为 字符串 单引号、双引号、三单引号、三双引号可以互相嵌套，用来表示复杂字符串。 1. 字符串合并
8、 2. 字符串格式化 3. 转义字符 1.4.5 操作符和表达式 Python中很多运算符有多重含义，在程序中运算符的具体含义取决于操作数的类型。 在 Python中，单个任何类型的对象或常数属于合法表达式。 1.4.6 常用内置函数 内置函数不需要导入任何模块即可使用 执行下面的命令可以列出所有内置函数 dir(_builtins_) 1.4.7 对象的删除 在 Python中具有自动内存管理功能。 可以使用 del命令来显式删除对象并解除与值之间的指向关系。 1.4.8 基本输入输出 用 Python进行程序设计，输入是通过 input( )函数来实现的。 尽管形式一样， Python 2
9、.x 和 Python 3.x 对该函数的解释略有不同。 1.4.9 模块的使用 Python默认安装仅包含部分基本或核心模块，但用户可以安装大量的扩展模块， pip是管理模块的重要工具 import 模块名 1.5 Python 代码规范 （ 1）缩进 （ 2）注释 （ 3）每个 import只导入一个模块 （ 4）如果一行语句太长，可 以在行尾加上 来换行分成多行，但是更建议使用括号来包含多行内容。 （ 5）必要的空格与空行 （ 6）适当使用异常处理结构进行容错，后面将详细讲解。 （ 7）软件应具有较强的可测试性，测试与开发齐头并进。 1.6 Python 文件名 1.7 Python 脚
10、本的“ _name_”属性 1.8 编写自己的包与模块 包可以看做处于同一目录中的模块。 1.9 Python 快速入门 问题 1：用户输入一个三位自然数，计算并输出其佰位、十位和个位上的数字。 问题 2：已知三角形的两边长及其夹角，求第三边长。 问题 3：任意输入三个 英文单词，按字典顺序输出。 三、重点、难点提示 （一） Python中的对象 （二） Python代码的编写规范 四、思考与练习 安装 Python 开发包 ，并 练习使用 pip 管理扩展库 编程实现教材上的示例 习题 1.10 第二章 Python数据结构 一、学习目的 Python 中的数据结构，包括列表、元祖、字典、集
11、合以及其他基本数据结构 。 本章计划 6 学时。 二、课程内容 2.1 列表 列表是 Python中内置可变序列，是若干元素的有序集合，列表中的每一个数据称为元素，列表的所有元素放在一对中括号“ ”和“ ”中 ，并使用逗号分隔开； 当列表元素增加或删除时，列表对象自动进行扩展或收缩内存，保证元素之间没有缝隙； 在 Python 中，一个列表中的数据类型可以各不相同，可以同时分别为整数、实数、字符串等基本类型，甚至是列表、元素、字典、集合以及其他自定义类型的对象。 列表创建与删除 列表元素的增加 列表元素的删除 列表元素访问与计数 成员资格判断 切片操作 列表排序 用于序列操作的常用内置函数 列
12、表推导式 2.2 元组 元组和列表类似，但属于不可变序列，元组一旦创建，用任何方法都不可以修改其元素。 元组的定义方式和列表相 同，但定义时所有元素是放在一对圆括号“（”和“）”中，而不是方括号中。 元组创建与删除 元组与列表的区别 序列解包 生成器推导式 2.3 字典 字典是键值对的无序可变集合。 定义字典时，每个元素的键和值用冒号分隔，元素之间用逗号分隔，所有的元素放在一对大括号“”和“”中。 字典中的每个元素包含两部分：键和值，向字典添加一个键的同时，必须为该键增添一个值。 字典中的键可以为任意不可变数据，比如整数、实数、复数、字符串、元组等等。 字典中的键不允许重复。 globals(
13、)返回包含当前作用域内所有全局变量和 值的字典 locals()返回包含当前作用域内所有局部变量和值的字典 字典创建与删除 字典元素的读取 字典元素的添加与修改 字典应用案例 有序字典 字典推导式 2.4 集合 集合是无序可变集合，使用一对大括号界定，元素不可重复。 集合的创建与删除 集合操作 集合推导式 2.5 再谈内置方法 sorted() 2.6 其他数据结构 在 Python中，除了基本序列之外，还有其他一些常用的数据结构，如堆、栈、队列、树、图等等。有些结构 Python已经提供，而有些则需要自己利用基本数据结构来实现。 堆 队列 栈 链表 二叉树 有向图 三、重点、难点提示 （一）
14、 Python中的 常见数据 结构 及其使用差异 （二） Python运算符的多重含义 四、思考与练习 编程实现教材上的示例 习题 2.3 / 2.5 / 2.9 / 2.10 第 三 章 选择与循环 一、学习目的 Python 中的运算符和条件表达式；选择结构和循环结构的基本使用 。本章计划 3 学时。 二、课程内容 3.1 条件表达式 算术运算符： +、 -、 *、 /、 /、 %、 * 关系运算符： 、 =、 !=，可以连续使用 测试运算符： in、 not in、 is、 is not 逻辑运算符： and、 or、 not，注意短路求值 位运算符： 、 &、 |、 、 3.2 选择结
15、构 单分支选择结构 双分支结构 多分支结构 选择结构的嵌套 选择结构应用 3.3 循环结构 for 循环与 while循环 Python提供了两种基本的循环结构语句 while语句、 for语句。 while循环一般用于循环次数难以提前确定的情况，也可以用于循环次数确定的情况； for 循环一般用于循环次数可以提前确定的情况，尤其是用于枚举序列或迭代对象中的元素； 一般优先考虑使用 for循环。 相同或不 同的循环结构之间都可以互相嵌套，实现更为复杂的逻辑。 循环结构的优化 为了优化程序以获得更高的效率和运行速度，在编写循环语句时，应尽量减少循环内部不必要的计算，将与循环变量无关的代码尽可能地提取到循环之外。对于使用多重循环嵌套的情况，应尽量减少内层循环中不必要的计算，尽可能地向外提。 3.4 break 和 continue语句 break 语句在 while 循环和 for循环中都可以使用，一般放在 if 选择结构中，一旦break语句被执行，将使得整个循环提前结束。 continue语句的作用是终止当前循环，并忽略 continue之后的语句，然后回到循环的顶端，提前进入下一次循环。 除非 break语句让代码更简单或更清晰，否则不要轻易使用。 3.5 案例精选 三、重点、难点提示 （一） Python的关系运算符和条件表达式 （二） Python中的代码缩进
