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文档简介

普通高等院校“十四五”计算机基础系列教材

大学计算机——Python版

(第2版)

李俊生王怀超王艳华◎主编

内容简介

本书有机融合了“大学计算机基础”与“程序设计”课程的内容,涵盖了Python语言的大

部分知识点,共分7章,主要包括Python语言程序设计入门、Python语言程序设计基础、程序控

制、组合数据类型、函数、数据文件、模块和库等内容。全书由浅入深地讲解了Python的基本

语法、程序设计思想及问题求解方法,并结合大量实际案例,帮助读者更好地掌握知识点。附

录部分是计算机基础知识内容。

本书适合作为普通高等院校非计算机专业大学计算机基础相关课程的教材,也可作为相关

专业技术人员的自学参考用书。

图书在版编目(CIP)数据

大学计算机:Python版/李俊生,王怀超,王艳华主编.—北京:

中国铁道出版社有限公司,2022.8

普通高等院校“十四五”计算机基础系列教材

ISBN978-7-113-29334-5

Ⅰ.①大…Ⅱ.①李…②王…③王…Ⅲ.①软件工具-程序

设计-高等学校-教材Ⅳ.①TP311.561

中国版本图书馆CIP数据核字(2022)第111685号

书名:大学计算机——Python版

作者:李俊生王怀超王艳华

策划:魏娜编辑部电话:(010)63549501

责任编辑:贾星王占清

封面设计:刘颖

责任校对:焦桂荣

责任印制:樊启鹏

出版发行:中国铁道出版社有限公司(100054,北京市西城区右安门西街8号)

网址:/51eds/

印刷:北京联兴盛业印刷股份有限公司

版次:2022年8月第1版2022年8月第1次印刷

开本:787mm×1092mm 1/16 印张:16 字数:400千

书号:ISBN978-7-113-29334-5

定价:49.00元

版权所有侵权必究

凡购买铁道版图书,如有印制质量问题,请与本社教材图书营销部联系调换。电话:(010)63550836

打击盗版举报电话:(010)63549461

前 言

Python语言经过30多年的发展已形成了完善的计算生态,它具有简洁的语法,相比其

他高级语言更专注程序逻辑设计,有助于学生更关注计算问题,而非语言的语法本身。当前

计算机领域相关技术已经非常复杂且广泛,Python具有庞大的计算生态圈,十万多个第三

方库几乎覆盖所有技术领域。基于这个特点,Python非常适合非计算机类专业学生学习。

Python语言程序设计更关注应用问题求解,在强大的第三方库支持下,有助于学生计算思维

能力的培养,并对相关专业形成支撑。

近年来,大学计算机类基础课程改革如火如荼,其中融合大学计算机基础“宽专融”课

程体系中的第一层次(基础性课程)和第二层次(专业性课程)是一个重要的改革方向。融合后,

课程将从计算机基础、计算机操作与程序设计三个方面出发,使学生掌握和具备使用程序设

计语言解决各类实际计算问题的开发能力及计算思维能力。

为了更好地配合课堂教学,帮助学生掌握计算机基础应用和Python程序设计,编者在

多年大学计算机基础课程教学的基础上,考虑到Python语言程序设计在我国的快速发展,

结合非计算机专业对学生计算思维能力的要求,组织编写了本书。本书共分7章,内容以

Python语言为主线,涵盖了Python语言程序设计基础知识,并融合了大学计算机基础的相

关内容。书中各个章节设计了多个实际案例,以其为切入点,使学生能在实际案例背景下理

解和巩固所学的知识,理论和实际相结合,提升自身的计算思维能力和数据处理的综合应用

能力。在附录A部分增加了计算机基础知识相关内容。

本书由李俊生、王怀超、王艳华主编,具体编写分工如下:第1、2章及附录A由王艳

华编写,第3、4章由李俊生编写,第5~7章由王怀超编写。编者所在教学团队对本书提

出了许多宝贵建议,在此表示感谢。同时对在本书编写工作中给予帮助和支持的教师、编辑

及广大读者表示诚挚的谢意。

II大学计算机——Python版

本书在编写过程中,参考了国内外的相关研究成果和著作,在此感谢所涉及的所有专家、

学者和研究人员。

由于编者水平有限,书中难免有不足之处,敬请广大读者批评指正,帮助我们不断完善

本教材。

编者

2022年5月

目录

第1章 Python语言程序设计入门������������������������������������������1

1.1 Python语言简介�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1

1.2 Python语言开发环境��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3

1.2.1Python语言的安装和配置3

1.2.2Python运行环境5

1.3 Python语言程序实例�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������11

课后练习�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������22

第2章Python语言程序设计基础����������������������������������������24

2.1 数字类型�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������24

2.1.1整数24

2.1.2浮点数类型25

2.1.3复数类型25

2.2 数字类型的操作������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������26

2.2.1内置运算符26

2.2.2内置的数值运算函数29

2.2.3内置的数字类型转换函数30

2.2.4math库31

2.3 字符串类型及操作�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������34

2.3.1字符串类型34

2.3.2内置字符串运算符35

2.3.3内置字符串处理函数36

2.3.4常用内置字符串处理方法37

2.4 格式化输出�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������38

2.5 变量����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������42

2.6 赋值语句�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������43

2.7 运算符和表达式������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������45

II大学计算机——Python版

2.7.1运算符45

2.7.2表达式50

2.7.3random库50

课后练习�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������53

第3章程序控制�����������������������������������������������������55

3.1 结构化程序设计������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������55

3.1.1结构化流程图55

3.1.2程序运行的基本结构56

3.2 顺序结构�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������58

3.3 分支结构�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������59

3.3.1单分支结构:if语句59

3.3.2双分支结构62

3.3.3多分支结构64

3.3.4if语句嵌套结构69

3.3.5多重条件判断71

3.4 循环控制语句������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������73

3.4.1遍历循环(有限循环):for语句73

3.4.2条件循环(非确定次数循环):while语句74

3.4.3循环辅助语句:break和continue语句75

3.4.4pass语句76

3.5 异常处理�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������76

3.5.1异常的概念77

3.5.2常见的异常类型77

3.5.3简单的try...except语句77

3.5.4try...except...else语句78

3.5.5try...except...else...finally语句79

3.6 综合应用实例������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������81

课后练习�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������90

第4章组合数据类型�������������������������������������������������92

4.1 列表类型�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������92

4.1.1列表的创建93

目录III

4.1.2访问列表内的元素93

4.1.3修改元素的值93

4.1.4切片(分片)94

4.1.5列表拼接95

4.1.6列表运算符、函数和方法96

4.1.7列表引用98

4.1.8列表浅复制和深复制99

4.1.9综合应用101

4.2 元组类型��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������104

4.2.1元组的创建104

4.2.2访问元组内的元素104

4.2.3修改元组元素的值105

4.2.4切片(分片)105

4.2.5元组拼接106

4.2.6元组运算符、函数和方法106

4.2.7元组引用107

4.3 字典类型��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������108

4.3.1字典的创建108

4.3.2访问字典内的元素109

4.3.3修改字典的值111

4.3.4删除字典元素111

4.3.5字典运算符、函数和方法112

4.3.6字典的遍历115

4.3.7综合应用116

4.4 集合类型��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������119

4.4.1集合的创建119

4.4.2集合运算符号、函数和方法119

4.4.3集合的遍历123

4.4.4综合应用123

4.5 推导式�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������126

4.5.1无过滤条件的推导式126

IV大学计算机——Python版

4.5.2有过滤条件的推导式127

4.5.3嵌套推导式127

课后练习��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������128

第5章函数��������������������������������������������������������130

5.1 函数的作用��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������130

5.2 函数的定义与调用����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������133

5.2.1函数的定义133

5.2.2函数的调用136

5.3 参数传递��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������139

5.3.1形参和实参139

5.3.2可变对象与不可变对象141

5.3.3位置参数144

5.3.4关键字参数145

5.3.5默认参数146

5.3.6可变参数147

5.3.7参数组合150

5.4 lambda()函数��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������150

5.5 函数嵌套与递归���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������151

5.5.1函数的嵌套调用151

5.5.2递归153

5.6 变量作用域��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������157

5.6.1不同变量作用域157

5.6.2变量名解析159

5.6.3global关键字160

5.7 综合应用��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������161

课后练习��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������167

第6章数据文件����������������������������������������������������169

6.1文件概述��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������169

6.1.1文件的概念169

6.1.2文件的分类170

6.1.3文件操作流程171

目录V

6.2文件操作��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������172

6.2.1打开文件173

6.2.2读文件175

6.2.3写文件179

6.3文件系统操作���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������182

6.4典型CSV文件应用�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������185

6.4.1CSV文件格式185

6.4.2CSV文件数据的处理186

6.5综合应用��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������188

课后练习��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������194

第7章 模块和库����������������������������������������������������195

7.1模块和库的概念���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������195

7.1.1模块、包和库195

7.1.2模块和包的使用196

7.2标准库�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������198

7.2.1time模块198

7.2.2datetime模块204

7.2.3random模块209

7.3第三方库��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������212

7.3.1pip安装212

7.3.2jieba库214

7.3.3PIL库216

7.3.4numpy库221

7.3.5matplotlib库225

课后练习��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������228

附录A 计算机基础知识����������������������������������������������229

A.1初识计算机�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������229

A.1.1计算机的发展229

A.1.2计算机的特点232

A.1.3计算机系统232

A.2信息与计算文化��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������235

VI大学计算机——Python版

A.2.1信息235

A.2.2计算文化235

A.3数值在计算机中的表示����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������236

A.3.1计算机中的数制236

A.3.2进制间的相互转换236

A.3.3数的原码、反码和补码239

A.4计算机信息编码��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������240

A.4.1BCD编码240

A.4.2字符编码240

A.4.3汉字编码241

参考文献�����������������������������������������������������������243

第1章

Python语言程序设计入门

Python语言是一种简单易学、功能强大的编程语言,适用于快速的应用程序开发。与传

统流行的编程语言(如C、Java等)相比,Python语言的设计概念是使用尽量少的代码,完

成其他语言的相同工作,提升代码的可读性。如今,Python语言已被广泛应用于系统管理任

务的处理和Web编程。Python语言已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。2004年以后,

Python语言的使用率呈线性增长。2011年1月,它被TIOBE编程语言排行榜评为“2010年

度语言”。2022年4月,Python位居TIOBE编程语言排行榜第一名。

由于Python语言的简洁性、易读性及可扩展性,在国外用Python语言做科学计算的研究

机构日益增多,一些知名大学已经采用Python语言来教授程序设计课程。例如,卡耐基梅隆

大学的编程基础、麻省理工学院的计算机科学及编程导论就使用Python语言讲授。众多开源

的科学计算软件包都提供了Python语言的调用接口,例如,著名的计算机视觉库OpenCV、

三维可视化库VTK、医学图像处理库ITK。而Python语言专用的科学计算扩展库就更多了,

例如,十分经典的科学计算扩展库:NumPy、SciPy和matplotlib,它们分别为Python语言提

供了快速数组处理、数值运算以及绘图功能。因此,Python语言及其众多的扩展库所构成的

开发环境十分适合工程技术、科研人员处理实验数据、制作图表,以及科学计算应用程序开发。

本章重点知识

Python语言的发展历程

Python语言的特点

Python语言的安装和配置

Python语言的开发环境

使用Python语言完成简单程序设计的过程

1.1 Python语言简介

Python语言是由荷兰人吉多·范罗苏姆(GuidovanRossum)(见

图1.1)在20世纪80年代末和90年代初,于荷兰国家数学和计算机

科学研究所设计出来的。1989年圣诞节期间,在阿姆斯特丹,Guido

为了打发圣诞节的无趣,决心开发一个新的脚本解释程序,作为ABC

语言的一种继承。Python语言的名字来源于一部BBC电视剧——

蒙提·派森的飞行马戏团(MontyPython'sFlyingCircus)。就这样,

图1.1吉多·范罗苏姆

2大学计算机——Python版

Python在Guido手中诞生了,Python语言结合了UNIXShell和C的习惯,是一种面向对象

的解释型计算机程序设计语言。1991年,Python语言第一版公开发行。

Python语言具有丰富和强大的库。它常被昵称为“胶水语言”,能够把用其他语言制作

的各种模块(尤其是C/C++)很轻松地连接在一起。常见的一种应用情形是,使用Python快

速生成程序的原型(有时甚至是程序的最终界面),然后对其中有特别要求的部分,用更合

适的语言改写。比如3D游戏中的图形渲染模块,性能要求特别高,就可以用C/C++重写,

而后封装为Python可以调用的扩展类库。需要注意的是,在使用扩展类库时可能需要考虑平

台问题,某些库不提供跨平台的实现。

Python语言的设计具有更强的可读性和更有特色的语法结构。Python语言是交互式语言,

可以在一个提示符后,直接互动执行程序。Python语言是面向对象语言,一切数据都是对象,

提供了面向对象编程语言的所有元素。其语言的特点总结如下:

(1)易于阅读和学习:Python语言的关键字相对较少,结构简单,语法定义明确,代码

定义清晰,学习起来比较容易。阅读一个良好的Python语言程序就感觉像是在读英语一样。

Python语言的这种伪代码特质是它最大的优点之一,所以Python语言是特别适合初学者的语言。

(2)易于维护:Python语言的成功在于它的源代码是相当容易维护的。

(3)拥有一个强大的标准库:Python语言的核心只包含数字、字符串、列表、字典、

文件等常见类型和函数,而由Python标准库提供了系统管理、网络通信、文本处理、数据库

接口、图形系统、XML处理等额外的功能。在Python社区提供了大量的第三方模块,使用

方式与标准库类似。它的功能覆盖科学计算、Web开发、数据库接口、图形系统多个领域。

(4)支持互动模式:互动模式的支持,用户可以从终端输入执行代码并获得结果,这样

可以使得用户进行互动的测试和调试代码片段。

(5)可移植性:Python语言是FLOSS(自由/开放源码软件)之一。简单地说,用

户可以自由地发布这个软件的副本、阅读它的源代码、对它进行改动、把它的一部分用于

新的自由软件中。由于它的开源本质,Python语言已经被移植在许多平台上(经过改动使

它能够工作在不同平台上)。如果能避免使用依赖于系统的特性,那么所有Python语言

程序无须修改就可以在下述任何平台上运行,这些平台包括Linux、Windows、FreeBSD、

Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、PalmOS、

QNX、VMS、Psion、AcomRISCOS、VxWorks、PlayStation、SharpZaurus、WindowsCE甚至

还有PocketPC、Symbian以及Google基于Linux开发的Android平台。

(6)可扩展性和可嵌入性:如果需要一段运行很快的关键代码,或者是想要编写一些不

愿开放的算法,用户可以使用C或C++完成那部分程序,然后从Python程序中调用。当然

也可以将Python语言嵌入到C/C++程序,让程序的用户获得“脚本化”的能力。

(7)方便连接数据库:Python语言提供所有主要的商业数据库的接口。

(8)支持GUI编程:Python语言支持GUI(GraphicalUserInterface,图形用户界面),

如Tkinter、wxPython、Jython等。

Python语言既支持面向过程的函数编程也支持面向对象的抽象编程。在面向过程的语言

中,程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在面向对象的语言中,程序是由

数据和功能组合而成的,由对象构建起来的。与其他主要的语言如C++和Java相比,Python

语言以一种非常强大又简单的方式实现面向对象编程。

第1章 Python语言程序设计入门3

Python2发布于2000年底,它包括了更多的程序性功能,如能自动化地管理内存的循环

检测垃圾收集器,增加了对Unicode的支持以实现字符的标准化,并采用列表综合的方式以

在现有列表基础上创建列表。随着Python2的不断发展,更多的功能被添加进来。

Python3被视为Python的未来,是目前正在开发中的语言版本。作为一项重大改革,

Python3于2008年末发布,以解决和修正以前语言版本的内在设计缺陷。Python3开发的重

点是清理代码库并删除冗余,清晰地表明只能用一种方式来执行给定的任务。对Python3的

主要修改包括将print语句更改为内置函数,改进整数分割的方式,并对Unicode提供更多的

支持。起初,Python3的推进很缓慢,因为该语言不能向后兼容Python2,这就需要人们决

定使用哪个版本的语言。此外,许多封装库只适用于Python2,但是由于Python3背后的开

发团队重申了终止对Python2的支持,促使更多的库被移植到Python3上来。从对Python3

提供支持的Python包的数量可以看出,Python3已被越来越多的人使用,在撰写本文时,支

持它的包就已经包括了339个最受欢迎的Python包。

1.2 Python语言开发环境

1.2.1 Python语言的安装和配置

Python语言是一种跨平台语言,因此在不同操作系统平台安装的方式多少有些不同,本

节以Python3.6.5版本为例,介绍在Windows下如何使用Python语言发布的官方程序安装和

配置Python环境。具体步骤如下:

(1)Python语言解释器是一个轻量级的小软件,可以在Python语言网站上下载,

Python解释器主网站()免费下载页面,如图1.2所示。对应计算机的

不同操作系统,选择相应的文件下载。Python语言最新的3.x系列解释器会逐步发展,对于

初学者,建议采用3.5或之后的版本。

图1.2Python解释器主网站下载页面

(2)在已下载的文件夹中找到Python语言安装文件python-

3.6.5.exe,如图1.3所示。

图1.3python-3.6.5安装文件

4大学计算机——Python版

(3)双击安装文件,弹出图1.4所示的安装对话框。选中“AddPython3.6toPATH”复

选框,单击“InstallNow”选项,出现图1.5所示的对话框,程序开始自动安装,图中进度条

表示程序安装的进度。安装完成后出现成功安装对话框,如图1.6所示。初学者可以查看在

线指南(OnlineTutorial)和文档(Documentation),单击“Close”按钮,结束安装过程。

图1.4Python安装程序引导过程的启动页面

图1.5Python安装程序页面

图1.6安装成功

第1章 Python语言程序设计入门5

安装完成后,单击“开始”菜单,在搜索框里输入cmd,打开Windows的cmd窗口,随

后在命令行输入“python”,出现图1.7所示的界面,证明安装成功。

图1.7Python命令行窗口

1.2.2 Python运行环境

Python安装包在系统中安装后,选择“开始”→“所有程序”→“Python3.6(32-bit)”命令,

打开Python程序的安装目录,如图1.8所示。由Python自带的开发环境分别是命令行交互式

窗口和Python集成开发环境IDLE(IntegratedDevelopmentEnvironment)。Python3.6(32-bit)

命令打开Python命令行交互式窗口;IDLE(Python3.632-bit)命令打开Python集成开发环境;

Python3.6Manuals(32-bit)命令打开Python手册;Python3.6ModuleDocs(32-bit)命令,

可以看到本机已安装的各种Python包的信息。

图1.8Python安装文件目录

1.命令行交互式窗口

命令行交互式是指Python解释器即时响应用户输入的每条语句,输出结果。命令行交互

式一般用于调试少量代码。在命令行交互式Python环境下,编写的代码不能保存到文件中。

在命令提示符(>>>)后输入Python语句,然后按【Enter】键就可以运行程序代码。

选择“开始”菜单→“所有程序”→Python3.6→Python3.6(32-bit)命令打开交互式

窗口,如图1.9所示。窗口上方显示安装程序版本信息,接着提示用户可以进行的其他操作。

在提示符后输入如下程序代码:

print("HelloPython!")

按【Enter】键后显示输出结果“HelloPython!”。

当程序执行完毕之后,显示提示符和光标,等待用户后续操作。

6大学计算机——Python版

图1.9Python交互式窗口

2.IDLE窗口

IDLE是Guido使用Python和Tkinter创建的一个IDE,并且是Python默认的IDE。

IDLE提供了一个功能完善的代码编辑器,还提供了一个PythonShell解释器和调试器,允许

在代码编辑器完成编码后,在Shell中实验运行并且用调试器调试。初学者可以利用IDLE创

建、运行、测试和调试Python程序。IDLE是和Python一起安装的。IDLE是一个简单有效

的集成开发环境,无论命令行或文件,都有助于快速编写和调试代码,是小规模Python软件

项目的主要编写工具。本书所有程序都可以通过IDLE编写并运行。IDLE是GUI形式,命

令行交互式窗口是命令提示符形式。

IDLE窗口的使用主要包含以下几方面:

1)Shell交互式解释器

选择“开始”→“所有程序”→Python3.6→IDLE(Python3.632-bit)命令,打开图1.10

所示IDLE的Shell交互式解释器窗口。窗口中指出了当前运行Python的版本信息,“>>>”

是PythonShell的提示符,提示在此输入Python语句。

图1.10IDLE的Shell交互式解释器窗口

同样在提示符后输入如下程序代码。

print("HelloPython")

按【Enter】键后,在下一行打印输出了字符串HelloPython,并另起一行显示了提示符,

提示可以继续输入。可以看到,在字符串HelloPython前没有提示符,这是因为该字符串是

解释器产生的。因此,根据是否有提示符,可以分辨出哪些内容是用户输入的,哪些内容是

解释器产生的。

第1章 Python语言程序设计入门7

与命令行窗口不同的是,IDLE增加了多个菜单项,如File、Edit、Shell、Debug、

Options、Window和Help,分别包含相应的菜单命令。

在交互式运行方式下,IDLE还提供了很多组合键来帮助用户更方便地编写代码,以节省

时间,见表1.1。

表1.1 常用的IDLE组合键

组合键功能

Alt+P上一条命令

Alt+N下一条命令

Tab提供与已输入字母匹配的关键字列表

Ctrl+N打开一个新的代码编辑器窗口

Ctrl+S保存当前文件

Ctrl+O打开一个文件

Ctrl+Z撤销最后一次操作

F5运行当前程序

Alt+3将选中的代码变为注释

Alt+4将选中的代码取消注释

Ctrl+[减缩进

Ctrl+]加缩进

Alt+/出现过的单词自动补齐,多按几次可以循环选择

F1获取Python帮助文档

2)代码编辑器

交互式执行程序,一旦执行之后,代码就需要从头开始输入,因此对于较多行代码程序

并不适用。要想永久保存代码,需要将代码保存到文件中,这时需要使用IDLE的代码编辑器。

接下来以HelloPython程序为例,说明如何使用IDLE的代码编辑器。

(1)新建、运行与保存文件。在Shell窗口选择File→NewFile(或者按组合键【Ctrl+N】)

命令,打开一个新窗口,如图1.11所示。这个新窗口不是以命令行方式运行程序,它是一个

具备Python语法高亮辅助的编辑器,可以进行代码编辑。窗口有7个菜单项:File、Edit、

Format、Run、Options、Window和Help,单击后分别包含相应的子菜单命令。

图1.11新建的代码编辑器窗口

8大学计算机——Python版

在代码窗口内输入如下程序代码:

print("HelloPython")

然后选择File→Save(或者按组合键【Ctrl+S】)命令,弹出“另存为”窗口,选择保

存文件的位置,并给文件命名,保存类型为默认的Pythonfiles。此处将程序保存为hello.py文件,

如图1.12所示。

Python文件的扩展名是.py。

图1.12hello.py程序文件

运行程序的方式有两种:一种是在菜单中选择Run→RunModule命令,另一种是按【F5】

快捷键,根据个人习惯选择不同的运行方式。运行该程序后,弹出Shell窗口,程序运行结

果显示在IDLE窗口中,如图1.13所示。此种编辑及运行的方式也称为文件式,本书范例均

采用文件式编写和运行。

文件式Python程序不需要输入提示符“>>>”。

图1.13hello.py程序运行结果

(2)打开文件。如果想要运行已经存在的Python文件,选择File→Open命令(或者

按【Ctrl+O】组合键),弹出“打开”窗口,找到要运行的Python程序,会弹出该程序的

Python程序代码的编辑器窗口,此时可以修改程序,保存后运行,即可在Shell窗口中显示

运行结果。

(3)语法高亮显示。IDLE使用不同的颜色来区分显示不同的代码,称为语法高亮显示。

默认情况下,Python关键字用橘黄色显示,字符串用绿色显示,注释用红色显示,生成的结

果用蓝色显示。若不喜欢这些颜色搭配,可以在IDLE中设置自己喜欢的颜色,设置方法:

选择Options→ConfigureIDLE命令,弹出Settings窗口,打开Highlighting选项卡,即可进

行修改。

第1章 Python语言程序设计入门9

通过Settings窗口,还可以设置代码窗口字体属性、窗口基本属性等。

(4)获取帮助命令。Python提供了很多内置函数和模块,要想把这些全部记住显然不

是一件简单的事情,因此IDLE提供了获取帮助的命令help(),如图1.14所示。

图1.14help()查询界面

输入help()后,会看到图1.14所示的一段蓝色文本,告诉用户如何通过help()进行查询。

在最后一行的help>后输入想要查询的内容并按【Enter】键,可以得到帮助。这里以print为

例,查询结果如图1.15所示。

图1.15print语句解释界面

查询所得内容详细地介绍了print语句的使用格式和注意事项以及一些特殊情况。如果英

语足够好,help()命令会是编程的得力助手。当不需要再查询时,输入quit即退出查询界面,

返回到Shell命令输入状态。

查询帮助是直接在help()方法的括号中输入参数,如help('print'),也可以得到print语句

的使用帮助。

(5)Python的其他常用IDE。IDLE是Python软件包自带的一个集成开发环境,对于初

学者来说是一个简单易学的首选工具。还有其他的开发环境供程序开发者选择使用,下面简

单介绍。

PyCharm:由著名的JetBrains公司开发,具备一般IDE的功能,如调试、语法高亮、

项目管理、智能提示等,还提供了一些高级的功能,如Python重构、集成版本控制、

集成单元测试,并且支持Django开发,同时支持GoogleApp引擎等。

Vim:Vim是高级文本编辑器,旨在提供实际的UNIX编辑器Vi功能,支持更多更完

善的特性集。

10大学计算机——Python版

Emacs:GNUEmacs是可扩展、自定义的文本编辑器,它包含更多的功能。Emacs的

核心是EmacsLisp解析器,支持文本编辑,支持unicode编码。

Eclipse+Pydev:就目前而言,Eclipse+Pydev的组合是最优秀的开源IDE,但是Pydev

插件不是免费的。Eclipse是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台,

Eclipse结合Pydev插件即可进行Python项目开发。

Spyder:Spyder(就是原来著名的Pydee)是一个强大的交互式Python语言开发环境,

属于python(x,y)的一部分,完整的python(x,y)有400多兆字节(MB),它集成了科

学计算常用的Python第三方库。它提供高级的代码编辑、交互测试、调试等特性,

支持包括Windows、Linux和OSX操作系统。

3)调试器

IDLE提供了调试器,分析被调试的程序,并跟踪程序的执行流程,找出代码中隐藏的错误。

选择Debug→Debugger命令,打开DebugControl调试器窗口,如图1.16所示。打开的同时

会在PythonShell窗口中输出[DEBUGON]以显示调试器为开启状态。关闭调试器

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