第1单元 开启Python学习之旅

第1单元

初识Python任务1.1搭建Python开发环境任务1.2制作名片任务1.3绘制简单图形学习目标知识目标技能目标素质目标

了解Python发展历程、特点和应用领域。

了解Python开发常用工具及其特点。

掌握Python语言中的变量、输入输出语句的使用方法。

了解海龟作图库的功能及导入方法。

掌握海龟作图库中常用函数的功能。

能下载及安装Python解释器，使用IDLE编写并运行简单代码。

能下载及安装PyCharm，使用该工具编写并运行简单代码。

能下载及安装Anaconda，使用该工具编写并运行简单代码。

能根据任务分析和实现步骤说明，理解海龟作图库绘图的代码并运行。

能使用海龟作图库中的函数绘制简单的图形。

培养学习者自主学习的能力。

培养学习者保护软件知识产权和自主创新意识。

培养学习者团队意识和沟通能力。教学内容任务1.1搭建Python开发环境一、任务描述Python可以安装在众多平台上，用户可以根据需要安装，但是在不同的平台上安装Python的方法是不一样的。本任务要求在Windows操作系统上安装Python解释器及常用的集成开发环境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）。二、相关知识Python已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。Python2于2000年10月16日发布，其稳定版本是Python2.7。Python3于2008年12月3日发布，不完全兼容Python2。就目前来看，Python3.x的设计理念更人性化，其全面普及和应用已经是大趋势。1.Python的发展历程二、相关知识简单解释型可扩展性面向对象免费开源易学可移植性丰富的库2.Python的特点

二、相关知识3.Python的应用领域

Web开发科学计算与数据分析自动化运维网络爬虫二、相关知识3.Python的应用领域

游戏开发人工智能二、相关知识3.Python的应用领域

三、任务分析Python的开发工具较多，可以根据不同的开发需求选择。本任务主要介绍：Python解释器的下载与安装PyCharm的下载与安装Anaconda的下载与安装第三方库的下载与安装四、任务实现1.下载与安装Python解释器IDLE的应用下载与安装PyCharmPyCharm的使用下载与安装Anaconda第三方库的下载与安装1.下载与安装Python解释器（1）访问Python官网，选择【Downloads】→【Windows】。（2）单击“Windows”后跳转到Python下载页面，该页面中包含多个版本的安装包，读者可以根据自身需求下载相应的版本。1.下载与安装Python解释器（3）这里选择下载64位离线安装包，下载成功后，双击打开进行安装。1.下载与安装Python解释器（4）单击“Customizeinstallation”，进入设置可选功能的界面。1.下载与安装Python解释器（5）保持默认配置。单击【Next】按钮进入设置高级选项的界面，用户在该界面中设置Python安装路径。1.下载与安装Python解释器（6）选定Python的安装路径后，单击【Install】按钮开始安装，安装成功后如下图所示。1.下载与安装Python解释器（7）在Windows系统中打开命令提示符，在命令提示符窗口中输入“python”后显示了Python的版本信息，表明安装成功。1.下载与安装Python解释器2.IDLE的使用思考：什么是IDLE？2.IDLE的使用Python安装过程中默认自动安装了IDLE，IDLE是Python自带的集成开发环境。2.IDLE的使用在Windows系统的开始菜单的搜索栏中输入“IDLE”，然后单击IDLE（Python3.964-bit）进入IDLE界面。2.IDLE的使用我们可以在Shell界面中直接编写Python代码。例如，使用print()函数输出文字、进行算术运算等。2.IDLE的使用在交互式窗口中选择【File】→【NewFile】，创建并打开一个新的界面。IDLE除了支持交互式编写代码，还支持文件式编写代码。2.IDLE的使用在刚刚打开的界面中编写如下代码。2.IDLE的使用选择【File】→【SaveAs】将文件以“first_app”命名并保存，之后在窗口中选择【Run】-【RunMouldeF5】运行代码。2.IDLE的使用单击【RunMoudleF5】选项后，PythonShell窗口中显示了运行结果。2.IDLE的使用为方便读者学习，表1-1列出了IDLE中一些常用的快捷键。快捷键说明适用范围F1打开Python帮助文档Python文件窗口和Shell均可用Alt+P浏览历史命令（上一条）仅PythonShell窗口可用Alt+N浏览历史命令（下一条）仅PythonShell窗口可用Alt+/自动补全前面曾经出现过的单词，如果之前有多个单词具有相同前缀，可以连续按下该快捷键，在多个单词中间循环选择Python文件窗口和Shell窗口均可用Alt+3注释代码块仅Python文件窗口可用Alt+4取消代码块注释仅Python文件窗口可用Alt+g转到某一行仅Python文件窗口可用Ctrl+Z撤销一步操作Python文件窗口和Shell窗口均可用Ctrl+Shift+Z恢复上—次的撤销操作Python文件窗口和Shell窗口均可用Ctrl+S保存文件Python文件窗口和Shell窗口均可用Ctrl+]缩进代码块仅Python文件窗口可用Ctrl+[取消代码块缩进仅Python文件窗口可用Ctrl+F6重新启动PythonShell仅PythonShell窗口可用3.安装PyCharm集成开发环境PyCharm是Jetbrain公司开发的一款Python集成开发环境，由于其具有智能代码编辑器、智能提示、自动导入等功能，目前已经成为Python专业开发人员和初学者广泛使用的Python开发工具。（1）访问jetbrains官网中下载PyCharm工具的页面。3.安装PyCharm集成开发环境Professional版本Community版本提供PythonIDE的所有功能，支持Web开发。支持Django、Flask、GoogleApp引擎、Pyramid和web2py。支持JavaScript、CoffeeScript、TypeScript、CSS和Cython等。支持远程开发、Python分析器、数据库和SQL语句使用。作为轻量级的PythonIDE类型，只支持Python开发。具有免费、开源、集成Apache2的许可证的特点。智能编辑器、调试器，支持重构和错误检查，集成VCS版本控制。PyCharm包含Professional和Community两个版本。3.安装PyCharm集成开发环境(3)下载成功后，双击“pycharm-community”安装包弹出欢迎界面。（2）单击相应版本下的【DOWNLOAD】按钮开始下载PyCharm安装包，这里下载Community版本。3.安装PyCharm集成开发环境（4）单击【Next】按钮进入PyCharm选择安装路径的界面。3.安装PyCharm集成开发环境（5）确定好安装位置后，单击【Next】按钮进入安装选项界面，在该界面中用户可根据需求勾选相应功能。3.安装PyCharm集成开发环境（6）保持默认配置，单击【Next】按钮进入选择开始菜单文件夹的界面，该界面中依然保持默认配置。3.安装PyCharm集成开发环境（7）单击【Install】按钮安装PyCharm，安装完成后提示“CompletingPyCharmCommunityEditionSetup”信息。3.安装PyCharm集成开发环境4.PyCharm的使用（1）双击PyCharm快捷方式图标进入导入配置文件的界面。（2）选择不导入配置，单击“OK”按钮，进入欢迎界面，选择左侧列表中的“Customize”选项，设置颜色主题为“IntelliJLight”。4.PyCharm的使用（3）选择左侧列表的“Projects”选项回到欢迎界面，界面中包括创建新项目和打开项目，左键单击“NewProject”选项创建一个新的项目，进入创建项目界面。4.PyCharm的使用（4）单击“Create”按钮，创建新项目。在创建新项目时会出现一个小贴士窗口，可以单击“NextTip”按钮浏览，也可以选中“Don’tshowtips”，单击“Close”按钮，关闭小贴士窗口。4）4.PyCharm的使用（5）右键单击项目名称chapter01，选择“New”→“PythonFile”命令，将新建的Python文件命名为1-1hello_world。4.PyCharm的使用（6）在创建好的文件中编写如下代码。4.PyCharm的使用（7）选择“Run”→“Run…”→“1-1hello_world”菜单项，运行1-1hello_world.py文件。4.PyCharm的使用5.安装Anaconda集成开发环境Anaconda指的是一个开源的Python发行版本，其包含了conda、Python等180多个科学包及其依赖项。

因为包含了大量的科学包，Anaconda的下载文件比较大。（1）登录Anaconda官网，进入Anaconda的下载页面，拖动下拉滚动条，找到“AnacondaInstallers”进行下载。/archive//5.安装Anaconda集成开发环境（2）下载完成后，左键双击安装包，进入欢迎安装页，单击“Next”按钮，进入协议许可界面。5.安装Anaconda集成开发环境（3）单击“IAgree”按钮，进入选择安装类型界面，这里选择为所有用户安装。单击“Next”按钮，进入安装路径选择界面，单击“Browse…”按钮选择安装路径。5.安装Anaconda集成开发环境（4）单击“Next”按钮，进入高级安装选项设置界面。单击“Install”按钮，进入安装进度界面，直至安装完成。5.安装Anaconda集成开发环境（5）单击“Next”按钮，进入安装完成界面。单击“Finish”按钮完成安装，该界面的两个选项分别为：Anaconda个人版教程，Anaconda入门。两个选项可以不勾选。5.安装Anaconda集成开发环境

（6）Anaconda安装成功后，在开始菜单中出现如图所示的Anaconda各组件。Anaconda包括conda和AnacondaNavigator两种方式管理包和环境。conda指的是通过命令提示符窗口执行Anaconda管理命令来管理，而AnacondaNavigator则是可视化的管理界面。5.安装Anaconda集成开发环境（7）Anaconda关联的Python解释器包含大量的第三方库，将PyCharm的Python解释器设置成Anaconda关联的Python解释器，可避免经常安装第三方库的困扰。

创建新项目时，在“Baseinterpreter”中选择Anaconda安装路径下的python.exe5.安装Anaconda集成开发环境如果项目已经创建，选择“File”→“Settings…”，选择项目名称下的“PythonInterpreter”，在右侧窗口中单击按钮，在弹出的菜单中选择“Add”，选择“Existingenvironment”，在“Interpreter”中选择Anaconda安装路径下的python.exe，单击“OK”按钮，完成更改设置6.第三方库的下载与安装

程序开发中不仅需要使用大量的标准库，而且会根据业务需要使用第三方库。在使用第三方库之前，需要使用包管理工具pip下载和安装第三方库。第三方库的下载与安装有以下几种方法：(1)在命令提示符窗口中下载和安装第三方库。打开Windows的命令提示符窗口，执行pipinstallrequests，即可下载和安装第三方库Requests6.第三方库的下载与安装(2)在PyCharm中下载和安装第三方库。打开PyCharm，选择“View”→“ToolWindows”→“Terminal”命令，打开Terminal工具，输入pipinstallcoloradd命令，按“Enter”键，开始下载并安装coloradd库。当在Terminal工具中看到“Successfullyinstalledcoloradd-版本号”时，表明coloradd库安装成功。6.第三方库的下载与安装(3)在Anaconda中下载和安装第三方库。打开AnacondaPrompt工具，执行pipinstallwordcloud，即可下载和安装第三方库wordcloud任务1.2制作名片一、任务描述名片，又称卡片，中国古代称为名刺，是标示姓名及其所属组织或公司和联系方法等的纸片。使用名片是新朋友互相认识、自我介绍的最快有效的方法。交换名片是商业交往的第一个标准官式动作。本任务要求学习者根据输入信息，完成在控制台中输出一张名片的操作。二、相关知识变量的命名应遵循以下规则。（1）由字母、数字和下画线组成，且不能以数字开头。（2）具有字母大小写敏感性。（3）变量命名需通俗易懂、见名知意。（4）如果变量名由两个或两个以上单词构成，单词与单词之间用下画线连接。1.变量变量名=数据Python程序运行过程中可能会产生一些临时数据，程序会将这些数据保存在内存单元中，并使用不同的标识符来标识各个内存单元。这些具有不同标识符、存储临时数据的内存单元被称为变量，标识内存单元的符号则称为变量名，内存单元中存储的数据就是变量的值。二、相关知识2.输入输出语句Python提供了用于实现输入和输出功能的函数input()和print()：（1）input()函数。input()函数用于接收一个标准输入数据，返回一个字符串类型数据（2）print()函数。print()函数用于向控制台输出数据，是最常见的一个函数，它可以输出任何类型的数据input([prompt])#prompt表示输入提示信息，用单引号或双引号标识print(*objects,sep='',end='\n',file=sys.stdout,flush=False)二、相关知识user_name=input('请输入您的账号：')password=input('请输入您的密码：')print('您的账号为:',user_name,'您的密码为:',password)print('登录成功')请输入您的账号：admin请输入您的密码：123456您的账号为:admin您的密码为:123456登录成功运行结果：使用输入函数和输出函数模拟用户登录功能：三、任务分析

名片中需要包含的基本的信息有所属单位或组织、姓名、职务、联系地址、联系方式等，这些信息需要用户从控制台中输入，需要用到input()函数；之后进行排版输出，需要用到print()函数。四、任务实现（1）右击项目名称chapter01，选择“New”→“PythonFile”，新建Python文件，取名为“1-2名片制作.py”。（2）在新建的Python文件中输入代码，提示用户输入工作单位或组织、姓名、职务、联系地址和联系方式。company=input('请输入您的工作单位或组织：') #从控制台中接收数据并存入companyname=input('请输入您的姓名：') #从控制台中接收数据并存入namejob=input('请输入您的职务：') #从控制台中接收数据并存入jobaddress=input('请输入您的联系地址：') #从控制台中接收数据并存入addressphone=input('请输入您的联系方式：') #从控制台中接收数据并存入phone四、任务实现（3）根据输入的信息，使用print()函数在控制台中输出名片格式的相关信息。在名片的上边沿和下边沿各输出一行“*”号，第二行为单位或组织信息，第三行为姓名和职务，姓名和职务下方输出一行“-”号作为分隔线，第四行为联系地址，第五行为联系方式。print('******************************') #输出30个*并换行print(company) #输出company存储的信息并换行print(name,end='\t') #输出name存储的信息，后面跟制表符 #代表空格print(job) #输出job存储的信息并换行print('------------------------------') #输出30个“-”号print(address) #输出address存储的信息并换行print(phone) #输出phone存储的信息并换行print('******************************') #输出30个“*”号四、任务实现（4）代码编写完成后，如图1-47所示。在菜单栏中选择“Run”→“Run…”→“1-2名片制作”，运行“1-2名片制作.py”文件（或者在编辑区内右击，选择“Run'1-2名片制作'”来运行文件）。任务1.3绘制简单图形一、任务描述简单图形有很多种，如三角形、四边形、五边形、圆形等。它们虽然简单，但也有一定的规律，如圆形有半径，三角形有边长和内角等。本任务要求绘制一个红色的等边三角形，图形大小和位置自行设置。二、相关知识导入turtle库有3种方式：直接导入、导入库并为库取别名，以及导入库中所有的类、函数及变量等。1.导入turtle库turtle库是其中一个很流行的图像绘制的函数库，又被称为海龟作图库。可以将绘制过程想象成一只小海龟在一个横轴为x、纵轴为y的坐标系原点(0,0)位置，根据一组函数指令，在这个平面坐标系中移动，通过它爬行的路径绘制图形。在使用turtle库之前，首先需要导入turtle库，设置窗体属性，再通过调用turtle库中的函数指令绘制图形。importturtle #导入turtle库importturtleast #导入turtle库并取一个别名fromturtleimport* #导入turtle库中的所有内容（如类、函数、变量等）二、相关知识2.turtle库窗体布局计算机屏幕左上角的坐标为(0,0)，坐标(startx,starty)是turtle窗体的左上角位置，height为turtle窗体的高度，width为turtle窗体的宽度。在turtle窗体内部有一个画布，画布也有一个坐标系，该坐标系的原点(0,0)在画布的中心位置，海龟默认的运动方向为x轴正方向。二、相关知识2.相关turtle库函数说明

turtle.setup(width,height[,startx,starty])：设置窗体大小，前两个参数分别表示窗体的宽和高，后两个参数表示窗体在屏幕上的位置省略后面两个参数时，窗体默认在计算机屏幕中心。turtle.pencolor(color)：若没有参数传入，则返回当前画笔颜色；若传入参数表示设置画笔颜色，参数值可以是字符串如“green”“red”等，也可以是RGB三元组。turtle.fillcolor(colorstring)：设置图形的填充颜色。

turtle.color(color1,color2)：同时设置画笔颜色（pencolor=color1）和填充颜色（fillcolor=color2）。如果只有一个参数值，则说明画笔颜色和填充颜色相同。turtle.begin_fill()：在绘制要填充的形状之前调用。turtle.end_fill()：填充上次调用begin_fill()之后绘制的形状。turtle.forward(distance)|turtle.fd(distance)：向当前画笔方向移动distance个像素。turtle.backward(distance)|turtle.bk(distance)|turtle.back(distance)：向当前画笔相反方向移动distance个像素。turtle.goto(x,y)：将画笔移动到坐标为(x,y)的位置。turtle.penup()：提笔，移动时不绘制图形，用于另起一个地方绘制。turtle.pendown()：落笔，移动时绘制图形。turtle.right(angle)|turtle.rt(angle)：顺时针移动旋转，旋转角度为参数angle。turtle.left(angle)|turtle.lt(angle)：逆时针移动旋转，旋转角度为参数angle。三、任务分析任务要求绘制红色三角形，需要设置画笔颜色和填充颜色；绘制三角形实际上是先绘制一条线段，然后旋转一定角度，重复上述动作，直到完成图形绘制，需要用到forward()函数和left()函数或right()函数；图形内部填充颜色需要用到begin_fill()和end_fill()函数。绘制三角形时，旋转的角度计算方式如图所示。四、任务实现（1）在PyCharm中，右击左侧列表中的项目名称chapter01，选择“New”→“PythonFile”，在弹出的对话框中将文件命名为“1-3绘制图形.py”，按“Enter”键，进入代码编辑界面。四、任务实现（2）在新建的Python文件中，输入下面的代码，实现导入turtle库、设置窗体大小。选择“Run”→Run‘1-3绘制图形’”，运行代码，可以看到会弹出白色窗体。importturtleast#导入turtle库t.setup(600,400)#设置窗体大小为600*400