Python从基础开发到数据分析
教学大纲
《Python程序设计》是计算机专业核心课程，是一门实践性很强的重要课程，主要学习Python语言的基本语法、语句以及结构化程序设计的基本思想和面向对象程序设计方法，学习流行的第三方库实现网页爬取、数据可视化等功能。本课程的主要目的是通过学习该课程，使学生掌握基本的程序设计原理和基本的程序设计方法，培养学生应用计算机解决和处理实际问题的思维方法与基本能力，并培养规范化的编程风格，为进一步学习打下良好的程序设计基础。并为后续课程的知识、能力、素养的实现积累知识储备和技能基础。
本课程的先修课为：Java程序设计、C程序设计等。
课程的内容主要包括：理论部分和实践部分。理论部分是Python开发的基本概念：主要包括面向对象的编程思想，涵盖数据类型、字符串、列表、元组、字典、函数、异常、类、对象、继承、多态，以及数据存储、网络编程、网页爬取等内容；实践部分是针对前面基础理论设计的案例实践，以进一步巩固理论知识。
通过本课程的理论学习和上机实践，要求学生掌握基于Python开发技术的基础知识。主要达到以下目标：
①知识目标：掌握Python开发环境的搭建和使用、字符串、列表、元组、字典、函数、异常、类、对象、继承、多态，以及数据存储、网络编程、网页爬取等知识点；
②能力目标：能够将Python列表、元组、字典、类、数据存储、网络编程等理论知识运用到实际的案例开发中；
③素质目标：培养学生诚实、守信、吃苦耐劳的思想品德；培养学生善于动脑、勤于思考的学习习惯；培养学生规范的软件代码编写习惯；培养学生良好的沟通能力和团队协作精神。
本课程总学时 46学时，其中：讲授环节 28 学时，实践环节18 学时，具体教学安排如表1所示。表1学时分配与教学方法
序号 | 课程内容 | 学时 | 教学方式 |
1 | Python语言介绍 | 2 | 讲授 |
2 | Python语法基础 | 4 | 讲授 |
3 | Python的流程控制 | 2 | 讲授 |
4 | 函数 | 2 | 讲授 |
5 | 文件的使用 | 2 | 讲授 |
6 | 面向对象程序设计 | 2 | 讲授 |
7 | Tkinter图形界面设计 | 4 | 讲授 |
8 | Python数据库应用 | 2 | 讲授 |
9 | 网络编程和多线程 | 2 | 讲授 |
10 | Python爬取网页信息 | 2 | 讲授 |
11 | 科学计算和可视化应用 | 2 | 讲授 |
12 | Python数据分析 | 2 | 讲授 |
13 | 上机1．使用选择结构编程和循环结构编程 | 2 | 实验 |
14 | 上机2．函数 | 2 | 实验 |
15 |
上机3．文件 | 2 | 实验 |
16 | 上机4．Python面向对象程序设计 | 2 | 实验 |
17 | 上机5．Tkinter图形界面设计实践 | 2 | 实验 |
18 | 上机6．Python数据库编程 | 2 | 实验 |
19 | 上机7．Python网络爬虫与信息提取 | 2 | 实验 |
20 | 上机8．Python数值计算和可视化编程 | 2 | 实验 |
22 | 上机9：malplotlib库绘制基本图形 | 2 | 实验 |
| 46 |
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第一章 Python语言介绍（共2学时，支撑教学目标1）① 了解程序设计发展历程、了解Python代码规范（0.4学时）② 熟练掌握Python开发环境IDLE、PyCharm（0.6学时）【重点】：Python开发环境、程序概念及程序设计的基本过程第二章 Python语法基础（共4学时，支撑教学目标12）① 了解Python基本数据类型使用。（0.5学时）② 掌握各类运算符的含义、优先级，掌握表达式的正确书写。（1学时）【重点】：常见的基本数据类型、输入输出、运算符和表达式【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第三章 Python的流程控制（共2学时+2上机学时，支撑教学目标12）
① 三种基本结构的控制及实现，各种流程控制语句的正确使用（1.5学时）【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习①掌握函数定义与调用方法；理解函数的调用过程；理解实参与形参（1学时）③理解函数调用过程中变量的生命周期和作用域；掌握函数的嵌套调用和递归调用。（0.5学时）【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第五章 文件的使用（共2学时+2上机学时，支撑教学目标12）② 理解掌握使用Python在磁盘上创建、读写以及关闭文件的基本操作。（1.5学时）【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第六章 面向对象程序设计（共2学时+2上机学时，支撑教学目标12）① 理解面向对象程序设计是如何合理地定义和组织类以及类之间的关系，掌握类和对象的定义。（0.5学时）【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第七章 Tkinter图形界面设计（共4学时+2上机学时，支撑教学目标12）① 掌握Tkinter 组件的使用方法。（2.5学时）② 掌握使用事件处理函数来处理当触发某个事件时所做的反应（操作）（0.5学时）【重点】：常用
Tkinter 组件的使用、Python事件处理【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第八章 Python数据库应用（共2学时+2上机学时，支撑教学目标12）① 理解数据库概念以及结构化查询语言SQL（0.5学时）② 掌握Python的SQLite3数据库编程（1. 5学时）【重点】：结构化查询语言SQL以及SQLite使用方法。【难点】：SQLite创建数据库并对数据库进行操作【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第九章 网络编程（共2学时+2上机学时，支撑教学目标123）② 掌握常见的通信协议TCP的发送和接收的实现（1学时）③ 掌握常见的通信协议UDP的发送和接收的实现（0.5学时）【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第十章 Python爬取网页信息（共2学时+2上机学时，支撑教学目标123）② 掌握BeautifulSoup4库处理分析网页内容（1学时）【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第十一章科学计算和可视化应用（共2学时+2上机学时，支撑教学目标123）① 理解Numpy库的使用，使用Numpy库进行数学运算（1学时）② 掌握Matplotlib绘图可视化，初步掌握绘制条形图、饼状图、散点图（
1学时）【重点】：Numpy库、Matplotlib绘图可视化【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习第十二章 数据分析（共2学时，支撑教学目标123）① 理解系列(Series)、数据框（DataFrame）的使用（1学时）② 掌握Pandas统计功能、合并/连接和排序，初步掌握筛选和过滤功能（1学时）【难点】：Pandas统计功能、合并/连接、筛选和过滤【授课方式】：多媒体理论教学+实验操作相结合+上机练习期末上机考试60%+结课项目20%+平时作业测试20%
教学目标 | 考核方式 |
1.掌握Python开发环境的搭建和使用、Python程序设计基础、基本图形界面UI、面向对象程序设计、数据存储、网络编程等知识点 | 考查 期末上机考试 |
2.能够将基本图形界面UI、面向对象程序设计、数据存储、网络编程等理论知识运用到实际的案例开发中 | 考查 结课项目 |
3.培养学生诚实、守信、吃苦耐劳的思想品德；培养学生善于动脑、勤于思考的学习习惯；培养学生规范的软件代码编写习惯；培养学生良好的沟通能力和团队协作精神 | 考查 结课项目 |
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本书以Python 3.7为编程环境，从基本的程序设计思想入手，逐步展开Python语言教学，是一本面向广大编程学习者的程序设计类图书。本书共分为三篇：基础篇、开发篇和提高篇，共17章。其中，基础篇（第1～9章）主要讲解Python的语法基础、控制语句、函数与模块、文件、面向对象程序设计、Tkinter图形界面设计、数据库应用、网络编程和多线程等知识，并以小游戏案例作为各章的阶段性任务；开发篇（第10章和第11章）讲解函数式编程和Python文本处理；提高篇（第12～17章）介绍Python流行的第三方库，讲解Pygame游戏设计、科学计算和可视化应用、图像处理，以及数据挖掘、机器学习和数据分析工具Pandas等。本书的**特色是以游戏开发案例为导向，让学习Python语言充满乐趣。书中不仅列出了完整的源代码，而且对所有的源代码进行了非常详细的解释，做到通俗易懂、图文并茂。
基础篇
第1章Python语言介绍
1.1Python语言简介
1.2安装与配置Python环境
1.2.1安装Python
1.2.2运行Python
1.3Python开发环境简介
1.3.1IDLE的启动
1.3.2利用IDLE创建Python程序
1.3.3IDLE的常用编辑功能
1.3.4在IDLE中运行和调试Python程序
1.3.5在PyCharm中运行和调试Python程序
1.4Python的基本输入与输出
1.4.1Python的基本输入
1.4.2Python的基本输出
1.5Python代码规范
1.6使用帮助
1.7习题
第2章Python语法基础
2.1Python数据类型
2.1.1数值类型
2.1.2字符串
2.1.3布尔类型
2.1.4空值
2.1.5Python的数值类型转换
2.2变量和常量
2.2.1变量
2.2.2常量
2.3运算符与表达式
2.3.1运算符
2.3.2表达式
2.4序列数据结构
2.4.1列表
2.4.2元组
2.4.3字典
2.4.4集合
2.5习题
目录
Python程序设计——从基础开发到数据分析（第2版）微课版
第3章Python控制语句
3.1选择结构
3.1.1if语句
3.1.2if…else语句
3.1.3if…elif…else语句
3.1.4pass语句
3.2循环结构
3.2.1while语句
3.2.2for语句
3.2.3continue语句和break语句
3.2.4循环嵌套
3.2.5列表生成式
3.3常用算法及应用实例
3.3.1累加与累乘
3.3.2求最大数和最小数
3.3.3枚举法
3.3.4递推与迭代
3.4程序的异常处理
3.5游戏初步——猜单词游戏
3.6习题
第4章Python函数与模块
4.1函数的定义和使用
4.1.1函数的定义
4.1.2函数的使用
4.1.3Lambda表达式
4.1.4函数的返回值
4.2函数的参数
4.2.1函数形参和实参的区别
4.2.2参数的传递
4.2.3函数参数的类型
4.2.4变量的作用域
4.3闭包和函数的递归调用
4.3.1闭包
4.3.2函数的递归调用
4.4内置函数
4.4.1数学运算函数
4.4.2集合操作函数
4.4.3字符串函数
4.4.4反射函数
4.4.5I/O函数
4.5模块
4.5.1import模块
4.5.2定义自己的模块
4.5.3time模块
4.5.4calendar模块
4.5.5datetime模块
4.5.6random模块
4.5.7math模块和cmath模块
4.5.8包
4.6游戏初步
4.7函数和字典综合应用案例——通讯录程序
4.8习题
第5章Python文件的使用
5.1文件
5.2文件的访问
5.2.1打开文件
5.2.2读取文本文件
5.2.3写文本文件
5.2.4文件内的移动
5.2.5文件的关闭
5.2.6二进制文件的读/写
5.3文件夹的操作
5.3.1当前工作目录
5.3.2目录的操作
5.3.3文件的操作
5.4常用格式文件的操作
5.4.1操作CSV格式文件
5.4.2操作Excel文档
5.5文件应用案例——游戏地图的存储
5.5.1将地图写入文件
5.5.2从地图文件读取信息
5.6文件应用案例——词频统计
5.7习题
第6章面向对象程序设计
6.1面向对象程序设计基础
6.2类和对象
6.2.1定义和使用类
6.2.2构造函数
6.2.3析构函数
6.2.4实例属性和类属性
6.2.5私有成员与公有成员
6.2.6方法
6.3类的继承和多态
6.3.1类的继承
6.3.2类的多继承
6.3.3方法的重写
6.3.4多态
6.3.5运算符的重载
6.4面向对象应用案例——扑克牌类设计
6.4.1关键技术——random模块
6.4.2程序设计的思路
6.5习题
第7章Tkinter图形界面设计
7.1Python图形开发库
7.1.1创建Windows窗口
7.1.2几何布局管理
7.2常用Tkinter组件的使用
7.2.1Tkinter组件
7.2.2标准属性
7.2.3Label组件
7.2.4Button组件
7.2.5Entry组件和Text组件
7.2.6Listbox组件
7.2.7Radiobutton组件和Checkbutton组件
7.2.8Menu组件
7.2.9对话框
7.2.10消息窗口
7.2.11Frame组件
7.2.12Scrollbar组件
7.3图形的绘制
7.3.1Canvas组件
7.3.2Canvas上的图形对象
7.4Tkinter字体
7.4.1通过元组表示字体
7.4.2通过Font对象表示字体
7.5Python事件处理
7.5.1事件类型
7.5.2事件绑定
7.5.3事件处理函数
7.6图形界面程序设计的应用
7.6.1开发猜数字游戏
7.6.2扑克牌发牌程序的窗体图形版
7.6.3关灯游戏
7.6.4游戏开发拓展——推箱子游戏
7.7习题
第8章Python数据库应用
8.1数据库基础
8.1.1数据库的概念
8.1.2关系型数据库
8.1.3数据库和Python接口程序
8.2结构化查询语言
8.2.1数据表的建立和删除
8.2.2查询语句
8.2.3添加记录语句
8.2.4更新语句
8.2.5删除记录语句
8.3SQLite数据库简介
8.3.1SQLite数据库
8.3.2SQLite3的数据类型
8.3.3SQLite3的函数
8.3.4SQLite3的模块
8.4Python的SQLite3数据库编程
8.4.1访问数据库的步骤
8.4.2创建数据库和表
8.4.3数据库的插入、更新和删除操作
8.4.4数据库表的查询操作
8.4.5数据库使用实例
8.5Python数据库应用案例——智力问答游戏
8.6习题
第9章网络编程和多线程
9.1网络编程基础
9.1.1TCP/IP
9.1.2IP
9.1.3TCP和UDP
9.1.4端口
9.1.5Socket
9.2TCP编程
9.2.1TCP客户端编程
9.2.2TCP服务器端编程
9.3UDP编程
9.4多线程编程
9.4.1进程和线程
9.4.2创建线程
9.4.3线程的同步
9.4.4定时器
9.5网络编程案例——网络五子棋游戏
9.5.1服务器端程序设计
9.5.2客户端程序设计
9.6习题
开发篇
第10章函数式编程
10.1高阶函数
10.2Python函数式编程常用的函数
10.3迭代器
10.4普通编程方式与函数式编程的对比
10.5习题
第11章Python文本处理
11.1字符串的基本处理
11.2正则表达式
11.2.1正则表达式的语法
11.2.2re模块
11.2.3正则表达式的实际应用案例
11.3Python中文分词
11.3.1安装和使用jieba
11.3.2jieba添加自定义词典
11.4习题
提高篇
第12章基于Pygame的游戏设计
12.1Pygame基础知识
12.2Pygame的使用
12.2.1Pygame开发游戏的主要流程
12.2.2Pygame的图像与图形绘制
12.2.3Pygame中键盘和鼠标事件的处理
12.2.4Pygame中字体的使用
12.2.5Pygame中声音的播放
12.2.6Pygame中精灵的使用
12.3基于Pygame设计贪吃蛇游戏
12.4习题
第13章Python爬取网页信息
13.1HTTP相关知识
13.2urllib库
13.2.1urllib库简介
13.2.2urllib库的基本使用
13.3BeautifulSoup库
13.3.1BeautifulSoup库概述
13.3.2BeautifulSoup库的四大对象
13.3.3BeautifulSoup库操作解析文档树
13.4网络爬虫实战——用Python爬取新浪国内新闻
13.5习题
第14章科学计算和可视化应用
14.1Numpy库的使用
14.1.1Numpy数组
14.1.2Numpy数组的算术运算
14.1.3Numpy数组的形状操作
14.1.4Numpy中的矩阵对象
14.1.5文件存取
14.2Matplotlib绘图可视化
14.2.1Matplotlib.pyplot模块——快速绘图
14.2.2绘制条形图、饼状图和散点图
14.2.3交互式标注
14.3习题
第15章Python图像处理
15.1Python图像处理类库
15.2PIL中Image类的使用
15.2.1Image类的属性
15.2.2转换图像格式
15.2.3创建缩略图
15.2.4复制和粘贴图像区域
15.2.5调整尺寸和旋转
15.2.6转换成灰度图像
15.2.7对像素进行操作
15.3PIL中ImageFilter和ImageEnhance类的使用
15.3.1ImageFilter类
15.3.2ImageEnhance类
15.4PIL中ImageDraw类的使用
15.4.1ImageDraw类的基础知识
15.4.2ImageDraw类的方法
15.5用Python生成验证码图片
15.6习题
第16章数据挖掘和机器学习
16.1sklearn库的安装
16.2sklearn库的应用
16.2.1训练数据集——鸢尾花
16.2.2sklearn库的聚类
16.2.3sklearn库的分类
16.2.4sklearn库的回归
16.2.5鸢尾花的分类
16.3习题
第17章Python数据分析
17.1Pandas
17.1.1Series
17.1.2DataFrame
17.2Pandas统计功能
17.2.1基本统计
17.2.2分组统计
17.3Pandas合并、连接和排序
17.3.1合并和连接
17.3.2排序和排名
17.4Pandas筛选和过滤功能
17.4.1筛选
17.4.2按筛选条件进行汇总
17.4.3过滤
17.5Pandas数据的导入和导出
17.5.1导入CSV文件
17.5.2读取其他格式的数据
17.5.3导出Excel文件
17.5.4导出CSV文件
17.6习题
附录A全国计算机等级考试二级Python语言程序设计考试大纲(2021年版)
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