Python数据分析 课件 项目2 Python数据分析开发环境

项目二

Python数据分析开发环境任务1集成开发环境PyCharm任务2Python数据类型任务3程序结构任务1集成开发环境PyCharm任务引入小白经过调查，发现虽然Python集成开发环境有很多，但是常用的也就几种。经过综合考虑，小白决定下载PyCharm编辑器。Pycharm作为一款针对初学者使用的Python的编辑器，配置简单、功能强大、使用起来省时省心。那么，什么是IDLE？如何安装PyCharm编辑器？PyCharm编辑器怎么进行Python编程？知识准备PyCharm是由JetBrains打造的一款PythonIDE。PyCharm具备一般PythonIDE的功能，比如：调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等。PyCharm还提供了一些很好的功能用于Django开发，同时支持GoogleAppEngine，同时还支持IronPython。一、安装PyCharm1．下载软件/pycharm/download/#section=windows，下载时有两个版本可以选择：Professional(专业版，收费)Community(社区版，免费)2．安装PyCharm双击pycharm-community-2021.3.exe文件，弹出AltiumDesigner17的安装界面，如图所示。

Pycharm官网下载地址

吧安装界面安装路径对话框

安装选项设置对话框

选择安装菜单文件

安装过程

图2-7“Finish”对话框安装过程

“Finish”对话框二、配置Pycharm双击运行桌面上的Pycharm图标，进入用户协议界面，勾选“IconfirmthatIhavereadandacceptthetermsofthisUserAgreement”复选框，同意用户使用协议，如图所示。单击“Continue（继续）”按钮，弹出数据共享界面DATASHARING，如图所示，确定是否需要进行数据共享，选择“Don'tsend”按钮，激活Pycharm启动界面，如图所示。协议对话框

数据共享界面启动界面

编辑界面“Customize（自定义）”选项卡IntelliJLight主题三、Pycharm编辑环境进入Pycharm项目文件后，需要创建Python文件，才可以进入Pycharm与Python交互代码编译界面。Python文件的创建包含以下两种方式。1．通过菜单命令创建在Pycharm中创建一个新文件最简便的方法，是在“File（文件）”→“New（新建）”子菜单中选择一种适当的文件类型。新建文件类型

“NewPythonfile（新建Python文件）”对话框2．利用右键快捷命令在项目文件上单击鼠标右键选择“New（新建）”→“PythonFile”“（Python文件）命令。工作界面案例——程序运行演示打开PyCharm，在Pythonfile01.py的命令行窗口中输入下面的程序：print('PyCharm')按下快捷键ctrl+shift+F10，“Run（运行）”面板中显示运行结果，如图所示。选择菜单栏中的“Tool（工具）”→“PythonorDebugConsole（Python控制器调试）”命令，在PyCharm中打开PythonConsole（Python终端窗口），在“Run（运行）”面板中显示命令行提示符“>>>”，如图所示。四、加载模块用Python进行数据分析时常用模块有numpy、scipy、pandas，matplotlib，使用pip3工具或Anaconda在下载、安装这些模块后，可以在ShellIDLE中抵用使用关于数组、矩阵的函数，但若在PyCharm中使用数据分析模块，需要另行安装。打开PyCharm，选择菜单栏中的“File（文件）”→“Setting（设置）”命令，打开“Setting（设置）”对话框，打开“Project:pythonProject”→“PythonInterpreter”窗口，单击“Install（安装）”按钮，弹出“AvaliablePackage（有用的安装包）”对话框。在搜索框中输入需要安装的数组矩阵模块库numpy，在列表中选择模块库numpy，如图所示。在搜索框中输入需要安装的数据导入模块库Pandas，在列表中选择模块库Pandas，如图所示。在搜索框中输入需要安装的绘图模块库Matplotlib，在列表中选择模块库Matplotlib，如图所示。在搜索框中输入需要安装的高级数学计算模块库scipy，在列表中选择模块库scipy，如图所示。单击“InstallPackage（安装安装包）”按钮，即可安装该模块。弹出如图所示的“Packagesinstalledsuccessfully”对话框五、模块导入在计算机程序的开发过程中，随着程序代码，在一个文件里代码就会越来越长，越来越不容易维护。为了编写可维护的代码，可以把很多函数分组，分别放在不同的文件里，使得每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中，一个“*.py”文件就成为一个模块（Module）。模块分为三类：Python标准库、第三方模块、应用程序自定义模块。模块的应用提高了代码的可维护性（可能性更好）；编写代码不必从零开始，当一个模块编写完毕，就可以被其他地方引用，也经常引用其他模块，包括Python内置的模块和来自第三方的模块。（1）Python导入模块一般使用import（2）from…import

案例——绘制三角函数图形数据分析方法包括列表法和作图法，作图法可以最醒目地表达各个物理量间的变化关系。从图线上可以简便求出实验需要的某些结果，还可以把某些复杂的函数关系，通过一定的变换用图形表示出来。下面利用作图法显示随机变量正弦函数曲线图形。任务2Python数据类型任务引入小白已经跟组员完成了Python的安装，下面需要进行编程，编程首先需要定义指定类型的数据。Python的数据类型有哪些？在Python如何应用？如何根据函数进行转换？知识准备数据类型一般指数据元。数据元，也称为数据元素，是用一组属性描述其定义、标识、表示和允许值的数据单元，在一定语境下，通常用于构建一个语义正确、独立且无歧义的特定概念语义的信息单元。一、数据类型按照数据的结构进行分类，Python中的数据主要包括：Number（数值）、String（字符串）、list（列表）、tuple（元组）、sets（集合）、dictionary（字典）。1．数值这里的数值指单个的由阿拉伯数字及一些特殊字符组成的数值，而不是由一组组的数值组成的对象。2．字符串字符主要由26个英文字母及空格等一些特殊符号组成，根据储存格式不同，分为字符常量与字符串常量。其中，所有的空格和制表符都照原样保留。（1）字符常量是用一对单引号括起来的单个字符。如‘a’。（2）字符串常量是用一对双引号引起来的零个或者多个字符序列。如“Whoareyou”。（3）字符串常量是用一对三引号括起来的零个或者多个字符序列。如“what’syourname？”。3．列表Python列表是任意对象的有序集合，列表通常由中括号[]里创建，元素之间用逗号隔开。这里的任意对象，既可以是列表嵌套列表，也可以是字符串案例——列表的创建与删除4．区间range（区间）类似于一个整数列表，是一个可迭代对象（类型是对象），range也是一种数据结构Python自动补全功能5．元组元组（tuple）与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改。元组变量通过小括号（）创建，元素之间则用逗号隔开。6．集合集合（set）是一个无序不重复元素的序列，可以使用大括号{}或者set()函数创建集合。7．字典字典是一种可变容器模型，且可存储任意类型对象，通常由“{}”创建。二、常量与变量常量和变量都是用于存储数据的容器，在定义时都需要指明数据类型，它们唯一的区别是：常量中存放的值不允许更改，而变量中所存放的值是允许更改的。常量可以看作是一种特殊的变量，只不过这种变量在定义时必须被赋值，且之后不能重新赋值或更改。以常量作为研究对象的数学称为常量数学或称初等数学，它主要包括算术、初等代数、几何等学科。常量数学主要是在形式逻辑的范围内活动的，它虽然适应了一定生产力发展的需要，但又有一定的局限性。变量的引进以及它成为数学的研究对象，加速了变量数学的主要部分即微积分的产生。1．常量常量是程序运行中值不改变的量，比如身份证号、出生年月等数值固定不变的为常量。2．变量变量是任何程序设计语言的基本元素之一，Python语言当然也不例外。在Python中变量的命名应遵循如下规则：变量名必须以字母或下划线开头，之后可以是任意的字母、数字或下划线。变量名区分字母的大小写。应选择有意义的单词作为变量名。变量名不超过31个字符，第31个字符以后的字符将被忽略。不能把变量赋值给变量，只能把常量赋值给变量，例如：a=b是错误表达。3．变量的输入输出函数（1）input函数

input函数是用来提示用户从键盘输入数据、字符串或者表达式，并接收输入值。（2）print函数print函数是用来用于打印输出。变量输入输出时，可以自定义其格式，Python的格式化符号见表。案例——输出不同格式变量在使用Python语言编制程序时，掌握常用的操作命令或技巧，可以起到事半功倍的效果。Python语言编制程序时，常用命令如表所示。Python语言中，还包括一些标点符号被赋予特殊的意义，下面介绍常用的几种键盘按键与符号，见表。键盘操作技巧表标点表4．运算符4．基本数学函数Python语言的算术运算符

三角函数及角度转换三、数值类型数值是数学中常见的数据类型，是Python程序设计运行的基础。在程序设计进程中，根据不同的需求，定义对应的数值类型，也可以将指定的数值进行转换。Python支持四种不同的数值类型：int（有符号整型）long（长整型[也可以代表八进制和十六进制]）float（浮点型）complex（复数）1．有符号整数型int（有符号整形数据）属于整形数据的一种，占用四个字节。2．长整型long（长整型数据）属于整形数据的一种，占用四个字节。长整型也可以使用小写l，但是还是建议您使用大写L，避免与数字1混淆。Python使用L来显示长整型。3．浮点型浮点型数据只采用十进制，有两种形式：十进制数形式和指数形式。（1）十进制数形式

（2）指数形式浮点型变量还可分为两类：单精度型和双精度型。4．复数类型Python还支持复数，把形如a+bi（a,b均为实数）的数称为复数，其中a称为实部，b称为虚部，i称为虚数单位。复数的四则运算规定为：加法法则：（a+bi）+（c+di）=（a+c）+（b+d）i；减法法则：（a+bi）-（c+di）=（a-c）+（b-d）i；乘法法则：（a+bi）·（c+di）=（ac-bd）+（bc+ad）i；除法法则：（a+bi）/（c+di）=[（ac+bd）/（c²+d²）]+[（bc-ad）/（c²+d²）]i。四、数据迭代输出迭代是Python最强大的功能之一，是访问集合元素的一种方式。从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。数据迭代函数及其调用格式见表。案例——输出区间元素五、数据类型转换一般而言，在Python中数据的存储与计算都是以双精度进行的，但有多种显示形式。在默认情况下，若数据为整数，就以整数表示；若数据为实数，则以保留小数点后4位的精度近似表示。数据类型的转换，你只需要将数据类型作为函数名即可。以下几个内置的函数可以执行数据类型之间的转换，见表。案例——控制数字显示格式示例案例——将元组/列表转换为字典格式实例——列表与元组的创建与转换案例——元组创建演示任务3程序结构任务引入进行第一次小组开会，检查编程结果时，小白发现有的组员中虽然运行即如果无误的，但重复程序过多。唯物主义世界观要求人们在认识和实践中从实际出发，实事求是。小白提醒组员练习使用程序结构，不断完善程序。那么，Python的程序结构有哪些？分别能实现什么功能？知识准备程序结构，就是程序的流程控制结构。对于一般的程序设计语言来说，程序结构大致可分为图2-26所示的顺序结构、循环结构与分支结构三种，Python程序设计语言也不例外。一、表达式语句在Python程序中，广泛使用表达式与表达式语句。用户还可以通过交互式指令协调Python程序的执行，通过使用不同的交互式指令不同程度地响应程序运行过程中出现的各种提示。1．表达式对于Python的数值运算，数字表达式是由常量、数值变量、数值函数或数值矩阵用运算符连接而成的数学关系式。案例——计算表达式2．表达式语句单个表达式就是表达式语句。3．逻辑表达式逻辑表达式的一般形式为：表达式逻辑运算符表达式4．赋值语句将表达式的值赋值给变量构成赋值表达式。5．人机交互语句input命令是用来提示用户从键盘输入数据、字符串或者表达式，并接收输入值。二、顺序结构顺序结构是最简单最易学的一种程序结构，它由多个Python语句顺序构成，各语句之间用分号“；”隔开，若不加分号，则必须分行编写，程序执行时也是由上至下顺序进行的。案例——输入一个三位数x，分别求出x的个位数字，十位数字，百位数字的值三、选择结构这种程序结构也叫分支结构，即根据表达式值的情况来选择执行哪些语句。在编写较复杂的算法的时候一般都会用到此结构。其中较常用的是if-else结构，if-else结构也是复杂结构中最常用的一种分支结构，python分支结构分为单分支结构、二分支结构、多分支结构，它有以下三种形式：（1）单分支结构：根据判断条件结果判断而选择不同向前运行路径的运行方式，如图所示。（2）二分支结构：根据判断条件结果选择不同向前路径的运行方式，如图所示。案例——来判断体检中心测试者体重是否合适.根据公式（身高-108）*2=体重，可以有10斤左右的浮动。（3）多分支结构：对不同分支分级处理的问题，需要注意条件间的包含关系，如图所示。案例——编写一个求

值的函数，并用它来求

的值。四、循环结构在利用Python进行数值实验或工程计算时，用得最多的便是循环结构了。在循环结构中，被重复执行的语句组称为循环体，常用的循环结构有两种：for循环与while循环。下面分别简要介绍相应的用法。1．for循环在for循环中，循环次数一般情况下是已知的，除非用其他语句提前终止循环。循环次数<sequence>可以遍历任何可迭代对象，如一个列表或者一个字符串。（1）如果需要遍历数字序列，可以使用range函数，生成数字数列，作为有限的循环次数。（2）如果迭代对象是列表或者字典，直接用列表或者字典，此时迭代变量i表示列表或者字典中的元素。案例——利用for语句实现1至100的累加2．while循环若我们不知道所需要的循环到底要执行多少次，那么就可以选择while-end循环案例——利用while语句实现1至100的累加五、条件表达式在程序设计时，经常会根据表达式的结果，有条件的进行赋值。可以使用循环结构的紧凑形式进行设计，这种方式适用于简单表达式，是程序结构的简化形式案例——创建列表六、程序的流程控制在利用Python编程解决实际问题时