Python快速编程入门（第3版） 课件全套 第1-11章 Python概述-飞机大战

第1章Python概述《Python快速编程入门（第3版））》学习目标/Target了解Python语言，能够说出Python语言的发展历程以及特点熟悉Python程序的运行方式，能够熟练通过交互式和文件式运行Python程序了解常用的开发工具，能够说出常用开发工具的特点掌握Python解释器的安装方式，能够独立在计算机中安装Python解释器学习目标/Target掌握模块的安装方式，能够通过pip工具安装所需的模块掌握模块的导入与使用，能够在程序中熟练导入并使用模块掌握PyCharm的使用，能够使用PyCharm编写并运行代码掌握PyCharm的下载与安装，能够独立在计算机中安装PyCharm工具章节概述/SummaryPython语言自诞生以来，因其具有简洁优美的语法、良好的开发效率、强大的生态系统等特点，迅速在编程领域占据一席之地，成为当前备受瞩目的热门编程语言。Python领域流传着这样一句话：“人生苦短，我用Python。”，表达了人们对这门语言的高度认可。下面我们一起开启Python学习之旅吧！目录/Contents010203认识PythonPython解释器的安装与程序的运行Python开发工具04Python模块认识Python1.1

先定一个小目标！了解Python语言，能够说出Python语言的发展历程1.1.1Python的发展历程1.1.1Python的发展历程199120002008201820202023Python2.0版本发布2020年1月1日终止对Python2.7的技术支持截止2023年9月1日，最新版本为Python3.11.5Python2.0版本发布Python3.0版本发布最后一个Python2.7版本发布

先定一个小目标！1.1.2Python的特点了解Python语言，能够说出Python语言的特点1.1.2Python的特点无缝衔接单元测试VS优点简洁语法优美简单易学开源可移植性好扩展性好类库丰富通用灵活良好的中文支持执行效率不够高。在执行相同功能的程序时，Python程序没有C++程序、Java程序高效，这是因为Python解释器需要逐行将代码翻译成计算机能够理解的机器语言，翻译过程是非常耗时的。缺点Python解释器的安装与程序的运行1.2

先定一个小目标！掌握Python解释器的安装方式，能够独立在计算机中安装Python解释器1.2.1安装Python解释器Python程序的执行需要借助Python解释器完成，只有在计算机中安装Python解释器并配置好Python开发环境后，开发人员才可以开发程序，并通过不同方式运行程序。1.2.1安装Python解释器STEP01下载Python解释器在浏览器中访问Python解释器的下载页面，具体如下图所示。1.2.1安装Python解释器STEP02下载Python解释器Python解释器安装包的下载页面，该页面展示了很多版本的安装包。1.2.1安装Python解释器STEP03安装Python解释器下载相应版本的安装包。下载完成后，找到并双击安装包，弹出Python3.11.5(64-bit)Setup窗口。1.2.1安装Python解释器STEP04安装Python解释器勾选“Addpython.exetoPATH”选项后，单击InstallNow后进入SetupProgress界面。1.2.1安装Python解释器STEP05安装Python解释器安装完成后会自动进入Setupwassuccessful界面。1.2.1安装Python解释器STEP06安装Python解释器在计算机的开始菜单中搜索Python，找到并单击Python3.11（64-bit）打开Python解释器窗口。1.2.1安装Python解释器STEP06安装Python解释器用户也可以在命令窗口中进入Python环境，具体操作为：打开命令窗口，在命令窗口的提示符“>>>”后输入“python”，按下回车键后即可进入Python环境。1.2.1安装Python解释器多学一招：手动配置环境变量若Python解释器安装完成后，在命令窗口输入“python”提示“python不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件。”，说明系统未能搜索到Python解释器的安装路径，此时可以手动为Python配置环境变量，以解决此问题。多学一招：手动配置环境变量环境变量（enviromentvariables）一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数，如临时文件夹位置和系统文件夹位置等。在向Windows和DOS操作系统中搭建开发环境时常常需要配置环境变量path，以便系统在运行一个程序时可以获取到程序所在的完整路径。若配置了环境变量，系统除了在当前目录下寻找指定程序，还会到path变量所指定的路径中查找程序。STEP01打开系统属性窗口右键单击“计算机”，在弹出的菜单中单击“属性”选项打开系统窗口，单击该窗口左侧选项列表中的“高级系统设置”，打开系统属性窗口。多学一招：手动配置环境变量STEP02打开环境变量窗口单击“环境变量”按钮，打开环境变量窗口。多学一招：手动配置环境变量STEP03编辑环境变量对话框在“系统变量”列表中找到环境变量“Path”并双击，打开编辑环境变量对话框。多学一招：手动配置环境变量STEP04添加Python安装路径单击“新建”按钮，输入Python解释器的安装路径，本书使用的安装路径是C:\Users\itcast\AppData\Local\Programs\Python\Python311。多学一招：手动配置环境变量STEP05STEP05单击“确定”按钮，关闭编辑环境变量对话框，完成环境变量的配置。

先定一个小目标！熟悉Python程序的运行方式，能够熟练通过交互式和文件式运行Python程序1.2.2Python程序的运行方式Python程序的运行方式有两种，分别是交互式和文件式。交互式指Python解释器逐行接收Python代码并即时响应；文件式也称批量式，指先将Python代码保存在后缀名为.py的文件中，再启动Python解释器批量运行代码。1.2.2Python程序的运行方式STEP01打开命令窗口进入Python环境，在命令提示符“>>>”的后面输入如下一行代码：1.2.2Python程序的运行方式print("纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。")按下回车键，命令窗口立刻在提示符的下一行输出了运行结果。运行结果如下所示：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。STEP011.创建一个文本文件，在该文件中写入一行Python代码，具体内容为print("纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。")2.另存文件时将文件的名称设置为hello，编码方式设置为UTF-8，文件的后缀名修改为.py。3.在hello.py文件所在路径下同时按下Shift键和鼠标右键，弹出右键菜单，在右键菜单列表中单击“在此处打开命令窗口”选项，打开命令窗口。4.在命令窗口的命令提示符“>”后输入命令“pythonhello.py”，按下回车键后运行hello.py文件，之后在提示符的下一行输出了运行结果。1.2.2Python程序的运行方式Python开发工具1.3

先定一个小目标！了解常用的开发工具，能够说出常用开发工具的特点1.3.1Python程序的运行方式1.3.1常用的开发工具PyCharmAnaconda无缝衔接单元测试常用的开发工具有PyCharm、SublimeText、VisualStudioCode、JupyterNotebook、Anaconda等。PyCharm是一款强大且流行的Python集成开发环境，它提供了一般集成开发环境的功能，比如代码编辑、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、调试、单元测试、版本控制等，使得程序的编写、运行、测试等过程能在一个环境中完成，非常适合开发大型的项目。VisualStudioCodeSublimeTextJupyterNotebook1.3.1常用的开发工具PyCharmAnaconda无缝衔接单元测试常用的开发工具有PyCharm、SublimeText、VisualStudioCode、JupyterNotebook、Anaconda等。SublimeText是一款轻量级但功能强大的文本编辑器，它不仅拥有丰富的功能，还支持多种编程语言，并且具备自己的包管理器。开发者可以通过包管理器安装各种组件、插件和样式，以提升编码体验。SublimeText在开发简单的Python项目方面表现优异。VisualStudioCodeSublimeTextJupyterNotebook1.3.1常用的开发工具PyCharmAnaconda无缝衔接单元测试常用的开发工具有PyCharm、SublimeText、VisualStudioCode、JupyterNotebook、Anaconda等。VisualStudioCode（简称VSCode）是由微软开发的一个跨平台的轻量级代码编辑器，它支持多种编程语言，包括Python、Java、C++、PHP等，具有跨平台支持、丰富的插件生态系统、智能代码编辑、内置调试器、版本控制集成等一些特点或功能，适用于各种规模的项目开发。VisualStudioCodeSublimeTextJupyterNotebook1.3.1常用的开发工具PyCharmAnaconda无缝衔接单元测试常用的开发工具有PyCharm、SublimeText、VisualStudioCode、JupyterNotebook、Anaconda等。JupyterNotebook（简称Jupyter）是一款非常流行的交互式笔记本，它在网页上提供了创建文档与共享文档的便利，并且支持实时代码、数学方程、可视化和Markdown等功能，用户可以在一个文档中进行编写代码、编写数学公式、编写文档、运行代码、可视化等一些操作。此外，JupyterNotebook可以运行多种编程语言，包括但不限于Python，它非常适合数据科学、机器学习和教育领域的开发和演示。VisualStudioCodeJupyterNotebookSublimeText1.3.1常用的开发工具PyCharmAnaconda无缝衔接单元测试常用的开发工具有PyCharm、SublimeText、VisualStudioCode、JupyterNotebook、Anaconda等。Anaconda是一种Python发行版，专注于提供科学计算和数据分析所需的软件包和工具。它包括conda包管理器、AnacondaNavigator和JupyterNotebook，还提供了虚拟环境、打包和发布自己的包、快速生成报告等功能。Anaconda还支持多种编程语言和工具，使得它成为了数据科学家和研究人员进行科学计算的首选工具。VisualStudioCodeSublimeTextJupyterNotebook

先定一个小目标！掌握PyCharm的下载与安装，能够独立在计算机中安装PyCharm工具1.3.2PyCharm的下载与安装STEP01PyCharm的下载在浏览器中访问PyCharm官网的下载页面，具体如下图所示。1.3.2PyCharm的下载与安装Professional和Community是PyCharm的两个版本，这两个版本的特点如下。1.提供PythonIDE的所有功能，支持Web开发。2.支持Django、Flask、GoogleApp引擎、Pyramid和web2py。3.支持JavaScript、CoffeeScript、TypeScript、CSS和Cython等。4.支持远程开发、Python分析器、数据库和SQL语句。Professional版本的特点Community版本的特点1.轻量级的PythonIDE，只支持Python开发。2.免费、开源、集成Apache2的许可证。3.智能编辑器、调试器、支持重构和错误检查，集成版本控制系统。1.3.2PyCharm的下载与安装STEP01PyCharm的安装双击安装包打开WelcometoPyCharmCommunityEditionSetup界面。1.3.2PyCharm的下载与安装STEP02PyCharm的安装单击“Next”按钮进入ChooseInstallLocation界面。1.3.2PyCharm的下载与安装STEP03PyCharm的安装保持默认配置，单击“Next”按钮，进入InstallationOptions界面，在该界面用户可根据需求勾选相应功能。1.3.2PyCharm的下载与安装STEP04PyCharm的安装勾选所有选项，单击“Next”按钮进入ChooseStartMenuFolder界面。1.3.2PyCharm的下载与安装STEP05PyCharm的安装单击的“Install”按钮开始安装PyCharm工具，安装完成后进入CompletingPyCharmCommunityEditionSetup界面。1.3.2PyCharm的下载与安装

先定一个小目标！掌握PyCharm的使用，能够使用PyCharm编写并运行代码1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP01双击桌面上的PyCharm快捷方式图标，打开WelcometoPyCharm窗口。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP02单击窗口左侧的Customize菜单项打开自定义配置面板，在该面板中选择颜色主题为Light。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP03单击窗口左侧的Projects菜单项，切换回项目面板，单击该面板中的“NewProject”按钮进入NewProject窗口。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP04单击“Create”按钮会在D:\PythonProject目录下创建一个名称为first_proj的项目，并进入项目管理窗口。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP05单击“Create”按钮会在D:\PythonProject目录下创建一个名称为first_proj的项目，并进入项目管理窗口。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP06单击左上方标注的文件夹图标，弹出项目的目录结构。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP07选中first_proj项目的根目录右击，在弹出的下拉菜单中选择“New”→“PythonFile”，弹出NewPythonfile窗口，用于给项目添加保存代码的Python文件。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP08PyCharm的使用选中first_proj项目的根目录右击，在弹出的下拉菜单中选择“New”→“PythonFile”，弹出NewPythonfile窗口，用于给项目添加保存代码的Python文件。1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP09在Name文本框中，填写Python文件的名称为first，按下回车键后会在first_proj项目的根目录下添加first.py文件。print("书山有路勤为径，学海无涯苦作舟")1.3.3使用PyCharm编写Python程序STEP10编写完毕后，单击窗口上方的

按钮，或者按组合键“Shift+F10”会立即运行该文件的代码，代码的运行结果会显示到窗口下方的控制台面板中。1.3.3使用PyCharm编写Python程序Python模块1.41.4.1

模块的安装

先定一个小目标！掌握模块的安装方式，能够通过pip工具安装所需的模块Python中支持以模块的形式组织和管理代码，一个扩展名为.py的文件称之为一个模块，文件的名称为模块的名称。Python内置了一些标准模块，Python的使用者也贡献了丰富且强大的第三方模块，标准模块可以直接导入程序并使用，而第三方模块需要先行安装。1.4.1

模块的安装第三方模块的安装需要借助pip工具，pip工具是一个通用的Python

模块、包或库的管理工具，它提供了查找、下载、安装、卸载Python模块、包或库的功能。默认情况下，安装Python解释器时会自动安装pip工具。使用pip工具安装模块的命令有三种。1.4.1

模块的安装pipinstall模块名pipinstall模块名==版本号pipinstall模块名1模块名2模块名3...例如，在开发环境中安装开发游戏的pygame模块，具体命令如下：1.4.1

模块的安装pipinstallpygame以上命令执行后，可以看到命令窗口中显示了以下信息。Installingcollectedpackages:pygameSuccessfullyinstalledpygame-2.5.2如果想验证开发环境中是否有这个模块，那么可以在命令窗口中输入piplist命令进行查看。例如，使用piplist命令查看当前开发环境中已经安装的模块，命令及执行结果如下所示1.4.1

模块的安装C:\Users\itcast>piplistPackageVersion----------------------……pygame 2.5.2需要注意的是，pip是在线工具，它只有在联网的状态下才可以下载相应的资源，若网络未连接或网络环境不佳，则pip工具将无法顺利安装第三方模块。1.4.2模块的导入与使用

先定一个小目标！掌握模块的导入与使用，能够在程序中熟练导入并使用模块在使用模块之前，需要先将模块导入到当前程序。Python中使用import语句导入模块，import语句支持一次导入一个模块，也支持一次导入多个模块。使用import语句导入模块的语法格式如下。import模块1,模块2,...1.4.2模块的导入与使用例如，在程序中导入pygame模块，具体代码如下：importpygame模块导入后，可以通过点字符“.”使用模块中的内容，包括后面会介绍的变量、函数、类等。使用模块内容的语法格式如下：模块.变量模块.函数模块.类1.4.2模块的导入与使用例如，通过pygame模块使用其中的init()函数，具体代码如下：pygame.init()通过点字符“.”使用模块中的内容时，可以避免多个模块中存在同名变量、函数或类的情况下使代码产生歧义，但若不存在同名变量、函数或类，则可以使用“from模块名import⋯”直接将模块中的指定内容导入程序，并在程序中直接使用模块中的内容。例如，在程序中导入pygame模块的init()函数，并直接使用该函数，具体代码如下1.4.2模块的导入与使用frompygameimportinitinit()使用“from模块名import⋯”语句还可以将指定模块的全部内容导入当前程序，这时只需要将import后面指定的内容替换为“*”，即可指代模块中的全部内容。例如，在程序中导入pygame模块的全部内容，具体代码如下：1.4.2模块的导入与使用frompygameimport*需要注意的是，虽然使用“from模块名import*”可以方便地导入一个模块中的所有内容，但出于代码的可维护性考虑，我们不建议过多使用这种方式。在Python中，代码的组织方式有三个层次，分别是模块（Module）、包（Package）和库（Library），关于它们的介绍如下。模块是Python中最基本的组织单位，它是一个包含了变量、函数、类和语句的文件。通过将相关的功能代码放在一个模块文件中，可以实现代码的重用和模块化。包是一个包含了多个模块的目录。包的目录需要包含一个特殊的__init__.py文件，用于指示该目录是一个包。包可以有多层次的结构，通过将相关的模块组织在一个包中，可以更好地管理和组织代码。库是一个包含了多个模块或包的集合，它提供了一组相关的功能和工具，用于解决特定的问题或实现特定的功能。例如，NumPy是一个常用的科学计算库，它包含了多个模块和子包，提供了各种数值计算和数组操作的功能。多学一招：代码的组织方式——模块、包和库本章小结本章首先从Python的发展历程和特点两个方面简单介绍了Python；然后介绍了如何安装Python解释器、运行Python程序；之后介绍了常用的Python开发工具和PyCharm工具的安装与使用；最后介绍了Python模块的安装、导入与使用。通过学习本章的内容，读者能够对Python语言有简单的认识，熟练搭建Python开发环境并熟悉模块的安装和使用。本章小结第2章Python基础《Python快速编程入门（第3版））》学习目标/Target熟悉代码格式，能够归纳出注释、缩进和语句换行的规范熟悉关键字，能够列举至少5个关键字掌握变量的定义与使用，能够熟练定义并使用变量访问数据熟悉标识符的命名规则，能够在程序中使用合法的标识符学习目标/Target掌握数字类型，能够在程序中正确处理数字类型的数据掌握数字类型的转换，能够根据需要进行数字类型的转换掌握变量的输入与输出，能够通过input()和print()函数实现输入与输出的功能了解常用的数据类型，能够复述每种数据类型的特点掌握运算符的使用，能够根据需要选择运算符进行运算章节概述/Summary“万丈高楼平地起”，再高的大楼都是从平地修建起的，学习Python编程也是同样的道理。在开始编写Python程序之前，我们需要先掌握Python的基础知识。只有把基础打牢才能迈向更高的学习阶段。本章将针对Python的基础知识，包括代码格式、标识符、关键字、变量、数据类型、数字类型和运算符进行详细讲解。目录/Contents010203代码格式标识符和关键字变量和数据类型04实训案例目录/Contents050607数字类型运算符实训案例代码格式2.1

先定一个小目标！熟悉代码格式，能够归纳出注释的规范2.1.1注释2.1.1注释注释是代码中穿插的辅助性文字，用于标识代码的含义与功能，提高代码的可读性。注释在Python解释器执行时会被自动忽略，不会对程序产生任何影响。Python程序中的注释分为单行注释和多行注释。2.1.1注释1.单行注释单行注释以“#”开头，“#”后面的内容用于说明当前行或当前行之后代码的功能。单行注释既可以单独占一行，也可以位于标识的代码之后，与标识的代码共占一行。示例如下：#我是单行注释print('志当存高远')#我也是单行注释为了保证注释的可读性，Python官方建议“#”后面先添加一个空格，再添加相应的说明文字；若单行注释与代码共占一行，注释和代码之间至少应有两个空格。2.1.1注释2.多行注释多行注释是由三对双引号或单引号包裹的内容，主要用于说明函数或类的功能，因此多行注释也被称为说明文档。例如，Python内置函数print()对应的多行注释如下："""Printsthevaluestoastream,ortosys.stdoutbydefault.sep:stringinsertedbetweenvalues,defaultaspace.end:stringappendedafterthelastvalue,defaultanewline.file:afile-likeobject(stream);defaultstothecurrentsys.stdout.flush:whethertoforciblyflushthestream."""

先定一个小目标！2.1.2缩进熟悉代码格式，能够归纳出缩进的规范Python代码使用缩进来确定代码之间的逻辑关系和层次关系，缩进指的是一行代码之前的空白区域。Python中可以使用两种方法来控制缩进，分别是Tab键和空格，其中空格是首选的缩进方法，一般使用4个空格表示一级缩进。Python缩进不允许混合使用Tab键和空格。缩进后的代码从属于之上最近的一行非缩进或非同等级别缩进的代码，示例代码如下：ifTrue:print("True") else:print("False")2.1.2缩进代码缩进量的不同会导致代码语义的改变，Python语言要求同一代码块的每行代码必须具有相同的缩进量。程序中不允许出现无意义或不规范的缩进，否则运行时会产生错误。示例代码如下：ifTrue:print("Answer")print("True")else:print("Answer")print("False")#缩进不一致，会导致运行错误2.1.2缩进

先定一个小目标！2.1.3语句换行熟悉代码格式，能够归纳出语句换行的规范在Python中，如果一条语句过长而无法在一行内显示完整，那么可以将这条语句进行换行以分成多行显示，从而提高代码的可读性。Python官方建议一行代码的长度不要超过79个字符，超过最好进行换行显示。Python中可以通过两种方式进行语句换行，一种方式是在一行代码的末尾加上符号“\”，另一种方式是使用小括号包裹代码。2.1.3语句换行使用符号“\”进行换行时，“\”位于一行代码的末尾，并会连接下面一行的代码，构成一个完整语义的语句。示例如下：side_01=3;side_02=4;side_03=5#使用\进行换行result=side_01+side_02>side_03or\side_02+side_03>side_01or\side_01+side_03>side_022.1.3语句换行使用小括号进行换行时，只需要将代码全部放到小括号中，此时小括号包裹的代码会被视为一个完整语义的语句，可以跨越多行显示。示例如下：side_01=3;side_02=4;side_03=5#使用小括号进行换行result=(side_01+side_02>side_03orside_02+side_03>side_01orside_01+side_03>side_02)2.1.3语句换行标识符和关键字2.2

先定一个小目标！熟悉标识符的命名规则，能够在程序中使用合法的标识符2.2.1标识符为了明确某处代码使用的到底是哪个数据、代表的是哪一类信息，开发人员可以使用一些符号或名称作为程序中同一个数据或同一类信息的标识，这些符号或名称就是标识符，比如后面章节提到的变量名、函数名、类名等。2.2.1标识符凡事无规矩不成方圆。Python中的标识符在命名时，需要遵守一定的命名规则，具体如下。Python中的标识符由字母、数字或下画线组成，且不能以数字开头。Python中的标识符区分大小写。例如，andy和Andy是不同的标识符。Python不允许开发人员使用关键字作为标识符。2.2.1标识符student

#全部是小写字母LEVEL#全部是大写字母Flower#大写字母、小写字母混合Flower123#大写字母、小写字母、数字混合Flower_123#大写字母、小写字母、数字、下画线混合不合法的标识符，具体如下：2.2.1标识符from#12 #标识符不能包含#符号2ndObj

#标识符不能以数字开头if #if是关键字，不能作为标识符Python对于标识符的命名还有以下两点建议。（1）见名知意。标识符应有具有明确的含义，尽量做到用户看一眼便知道标识符的意义。例如，使用name标识姓名，使用student标识学生。（2）命名格式要求。为区分程序中不同地方使用的标识符，Python有一些约定俗成的命名格式规则，涵盖了变量名、常量名、模块名、函数名和类名，具体要求如下：变量名使用小写的单个单词或由下画线连接的多个单词，如name、native_place。常量名使用大写的单个单词或由下画线连接的多个单词，如ORDER_LIST_LIMIT、GAME_LEVEL。模块名、函数名使用小写的单个单词或由下画线连接的多个单词，如low_with_under、generate_random_numbers。类名使用大写字母开头的单个或多个单词，如Cat、CapWorld。2.2.1标识符

先定一个小目标！熟悉关键字，能够列举至少5个关键字2.2.2关键字2.2.2关键字关键字是Python已经使用的且不允许开发人员重复定义的标识符。Python中一共定义了35个关键字，这些关键字全部存储在keyword模块的变量kwlist中，通过查看变量kwlist可获取Python中所有的关键字，示例如下：importkeywordprint(keyword.kwlist)2.2.2关键字Python中所有的关键字如下：FalseawaitelseimportpassNonebreakexceptinraiseTrueclassfinallyisreturnandcontinueforlambdatryasdeffromnonlocalwhileassertdelglobalnotwithasyncelififoryield2.2.2关键字Python中的每个关键字都有不同的作用，通过“help("关键字")”可以查看关键字的详细信息。例如，查看关键字import的详细信息，示例代码如下：print(help("import")变量和数据类型2.3

先定一个小目标！掌握变量的定义与使用，能够熟练定义并使用变量访问数据2.3.1变量2.3.1变量计算机语言中变量的概念源于数学。在数学中，变量指用拉丁字母表示的、值不固定的数据。在计算机语言中，变量指能存储计算结果或表示值的抽象概念——程序在运行期间用到的数据会被保存在计算机的内存单元中，为了方便存取内存单元中的数据，Python使用标识符来标识不同的内存单元，从而在程序中通过标识符来引用和操作存储在内存单元中的数据。2.3.1变量以存储数据15的变量和存储数据20的变量为例，它们对应的标识符名称分别为num和data，描述变量与内存单元之间的关系。2.3.1变量标识内存单元的标识符又称为变量名，Python通过赋值运算符“=”将内存单元中存储的数据与变量名建立联系，即定义变量，具体语法格式如下：变量名=值当定义了一个变量并将一个值赋给它时，Python会在内存中为值分配一个合适大小的内存单元，并将变量与内存单元进行关联。例如，将内存单元中存储的值100与变量名data建立联系，代码如下：data=100

先定一个小目标！了解常用的数据类型，能够复述每种数据类型的特点2.3.2数据类型2.3.2数据类型根据数据存储形式的不同，Python中常用的数据类型可以分为两类，分别是数字类型和组合数据类型，其中组合数据类型相对复杂，包括字符串类型、列表类型、元组类型、集合类型、字典类型等。2.3.2数据类型1.数字类型数字类型用于表示不同种类的数值数据，分为整型（int）、浮点型（float）、复数类型（complex）和布尔类型（bool），其中整型、浮点型和复数类型的数据分别对应数学中的整数、小数和复数；布尔类型比较特殊，用于表示真（True）或假（False）的逻辑值。数字类型的示例如下：整型：

0

101 -239浮点型：

3.14154.2E-10 -2.334E-9复数类型：3.12+1.23j

-1.23-93j布尔类型：True

False2.3.2数据类型2.字符串类型字符串用于表示文本数据，由单引号、双引号或者三引号包裹一系列字符。示例如下：'Python123￥' #使用单引号包裹"Python4*&%" #使用双引号包裹'''Pythons1~(())''' #使用三引号包裹2.3.2数据类型3.列表类型列表可以保存任意数量、任意类型的元素，且这些元素可以被修改。Python中一般使用中括号“[]”创建列表，在中括号中可以放入多个元素，多个元素之间以逗号进行分隔，示例如下：[1,2,'apple'] #这是一个列表2.3.2数据类型4.元组类型元组与列表的作用相似，它也可以保存任意数量、任意类型的元素，但是这些元素是不可以被修改的。Python中一般使用小括号“()”创建元组，在小括号中可以放入多个元素，多个元素之间以逗号分隔，示例如下：(1,2,'apple') #这是一个元组2.3.2数据类型5.集合类型集合与列表、元组类似，它也可以保存任意数量、任意类型的元素，但是这些元素之间没有特定的顺序，并且每个元素必须是唯一的。Python中一般使用大括号“{}”创建集合，在大括号中可以放入多个元素，多个元素之间以逗号分隔，示例如下：{'apple','orange',1} #这是一个集合2.3.2数据类型6.字典类型字典可以保存任意数量的元素，不过元素是“Key:Value”形式的键值对，键Key不能重复。Python中一般使用大括号“{}”创建字典，在大括号中可以放入多个元素，多个元素之间以逗号分隔，示例如下："name":"张三","age":18}#这是一个字典多学一招：type()函数——查看变量的类型Python是一种动态类型语言，它在定义变量时不需要显式指定具体的类型。Python解释器会根据程序执行时赋予变量的值自动确定变量的数据类型，可以通过type()函数查看变量所存储数据的具体类型。例如，创建一个字典，通过type()函数查看这个字典的数据类型，具体代码如下：dict_demo={"name":"zhangsan","age":18}print(type(dict_demo))#查看数据类型<class'dict'>

先定一个小目标！掌握变量的输入与输出，能够通过input()和print()函数实现输入与输出的功能2.3.3变量的输入与输出STEP012.3.3变量的输入与输出程序要实现人机交互功能，需能从输入设备接收用户输入的数据，也需要向显示设备输出数据。Python提供了input()函数和print()函数分别来实现数据的输入与输出。STEP012.3.3变量的输入与输出1.input()函数input()函数用于接收用户从键盘输入的数据，返回一个字符串类型的数据，其语法格式如下所示：prompt：用于设置接收用户输入时的提示信息，可以省略。input([prompt])语法格式2.3.3变量的输入与输出示例input()函数的用法，示例代码如下：user_name=input('请输入账号：')#接收用户输入的账号password=input('请输入密码：')#接收用户输入的密码print('登录成功！')STEP012.3.3变量的输入与输出2.print()函数print()函数用于向控制台中输出数据，它可以输出任何类型的数据，其语法格式如下：*objects：表示输出的数据。输出多个数据时，数据之间需要用逗号分隔。sep：可选参数，用于设定数据之间使用的分隔符，默认值为空格。end：可选参数，用于设定输出结果以什么结尾，默认值为换行符\n。file：可选参数，表示数据要写入的文件对象，默认值为sys.stdout，表示标准输出流，默认情况下程序会将结果输出到控制台。flush：可选参数，表示是否刷新标准输出流，默认值为False，表示不刷新。print(*objects,

sep='

',

end='\n',

file=None,

flush=False)语法格式2.3.3变量的输入与输出示例通过输出个人基本信息的示例演示print()函数的用法，示例代码如下：name='小明'print('姓名：',name)#输出多个数据，第一个是字符串，第二个是变量保存的数据print('年龄:22')

#输出一个字符串类型的数据address='北京'print('地址：',address)#输出多个数据，第一个是字符串，第二个是变量保存的数据实训案例2.4

先定一个小目标！2.4.1输出购物小票根据任务描述实现案例：输出购物小票2.4.1输出购物小票购物小票又称购物收据，是指消费者购买商品时由商场或其他商业机构提供给用户的消费凭证。购物小票中一般会包含用户购买的商品名称、数量、单价及总金额等信息。2.4.1输出购物小票本案例要求编写代码，依次接收用户从键盘输入的商品价格，并根据价格输出购物小票内容。

先定一个小目标！2.4.2输出植树证书根据任务描述实现案例：输出植树证书蚂蚁森林是支付宝客户端发起“碳账户”的一款公益活动，用户通过步行、地铁出行、在线消费等行为，可在蚂蚁森林中获取能量，当能量到达一定数值后，用户可以在支付宝中申请一颗虚拟的树，申请成功后会收到支付宝发放的一张植树证书。植树证书中包含申请日期、树苗编号、种植地点等信息。2.4.2输出植树证书本案例要求编写代码，根据用户输入的昵称和植物实现输出植树证书信息的功能。2.4.2输出植树证书数字类型2.52.5.1

整型

先定一个小目标！掌握整型的定义，能够正确定义并使用定义的整数整数类型（int）简称整型，它用于表示整数，例如100、101、-100、-101等。Python中整型数据的大小没有限制，只要计算机的内存足够大，用户就无须考虑内存溢出问题。2.5.1

整型整型常用的计数方式有4种，分别是二进制、八进制、十进制和十六进制，默认的计数方式为十进制，其中二进制数以“0B”或“0b”开头，八进制数以数字“0o”或“0O”开头，十六进制数以“0x”或“0X”开头。接下来，分别以4种计数方式表示整型数据5，示例如下：5#十进制数0b101#二进制数0o5#八进制数0x5#十六进制数2.5.1

整型为了方便用户使用不同进制的数据，Python中提供了一些用于转换数据进制的函数，分别是bin()、oct()、int()、hex()，这些函数都可以将一种进制的整型数据转换为其他进制的的整型数据。2.5.1

整型运算符说明bin(x)将x转换为二进制数oct(x)将x转换为八进制数int(x)将x转换为十进制数hex(x)将x转换为十六进制数各函数的用法，示例代码如下：2.5.1

整型decimal=10#十进制数bin_num=0b1010#二进制数print(bin(decimal))#将十进制数10转换为二进制数print(oct(decimal))#将十进制数10转换为八进制数print(int(bin_num))#将二进制数0b1010转换为十进制数print(hex(decimal))#将十进制数10转换为十六进制数2.5.2浮点型

先定一个小目标！掌握浮点数类型的定义，能够正确定义并使用定义的浮点数2.5.2浮点型浮点型（float）用于表示实数，实数由整数部分、小数点和小数部分组成，如3.1415926、0.90、-10.0。Python中一般可以直接使用小数点的形式表示浮点型数据，示例如下：1.099991.2021314.15926-2.36-10.0632-100.03当需要表示较大或较小的实数时，直接使用小数点形式会出现非常冗长的数字位数。为了简化这种表示方式，可以使用科学记数法表示浮点型数据。2.5.2浮点型科学记数法会把一个数表示成a与10的n次幂相乘的形式，数学中科记数法的格式：a×10n（1≤|a|<10，n∈N）Python使用字母e或E表示底数10，示例如下：-3.14e10

#相当于-3.14×，结果为-314000000003.14e-10

#相当于3.14×，结果为0.0000000003142.5.2浮点型Python中的浮点型是双精度的，每个浮点型数据占8个字节（即64位）的存储空间。这种双精度的浮点型数据遵守IEEE754标准，其中52位用于存储尾数，11位用于存储阶码，剩余1位用于存储符号。Python中浮点型数据的取值范围为-1.8e308~1.8e308，若超出这个范围，Python会将数据视为无穷大（inf）或无穷小（-inf）。示例如下：print(3.14e500)print(-3.14e500)

先定一个小目标！掌握复数类型的定义，能够正确定义并使用定义的复数2.5.3复数类型复数类型（complex）用于表示复数，复数的一般形式为real+imagj或real+imagJ，其中real是实部，表示复数的实数部分；imag是虚部，表示复数的虚数部分；j或J是虚数单位。注意，实部可以直接省略；虚部后面必须有虚数单位，虚数单位不能单独存在。示例如下：complex_one=1+2j

#实部为1，虚部为2complex_two=2j#虚部为22.5.3复数类型通过complex()函数创建复数，该函数的使用方式为complex(实部,虚部)，我们需要根据需求传入相应的实部和虚部。若是没有传入虚部，则虚部默认为0。示例如下：complex_one=complex(3,2)#创建复数，分别传入实部和虚部print(complex_one)complex_two=complex(5)#创建复数，只传入实部print(complex_two)通过real和imag属性可以单独获取复数的实部和虚部，具体使用方式为“复数.real”和“复数.imag”，示例如下：complex_one=1+2jprint(complex_one.real)

#获取复数实部print(complex_one.imag)#获取复数虚部2.5.3复数类型

先定一个小目标！掌握布尔类型的使用，能够正确使用布尔类型2.5.4布尔类型2.5.4布尔类型布尔类型用于表示逻辑判断的真或假，真对应的取值是True，假对应的取值是False。Python中，任何数据都可以进行逻辑判断后得到一个布尔值，布尔值为False的常见数据如下：None；任何值为0的数字类型，如0、0.0、0j；任何空的组合数据类型，如空字符串、空元组、空列表、空集合、空字典；2.5.4布尔类型None是一个特殊的空值，也就是说没有值。除了上述列举的数据外，其他数据的布尔值一般都是True。Python中可以使用bool()函数检测数据的布尔值，示例如下：print(bool(None))#检测空值None的布尔值print(bool(0))#检测整型数据0的布尔值print(bool(3.1415))#检测浮点型数据3.1415的布尔值print(bool(0j))#检测复数类型数据0j的布尔值print(bool('hello'))#检测字符串'hello'的布尔值print(bool(1))#检测整型数据1的布尔值

先定一个小目标！掌握数字类型的转换，能够根据需要进行数字类型的转换2.5.5数字类型转换Python内置了一系列可强制转换数据类型的函数，使用这些函数可将目标数据转换为指定的类型，其中用于转换数字类型的函数有int()、float()、complex()。2.5.5数字类型转换函数说明int(x[,base])将x转换为整型数据，x的值可以是整型、浮点型、布尔类型的数据，或者符合整型规范的字符串；base表示进制数，它的取值为2到36之间的整数。如果没有使用base指定进制数，则会将x转换为十进制整数float(x)将x转换为一个浮点型数据，x的值可以是整型、浮点型、布尔类型的数据，或者符合浮点型规范的字符串complex(x)将x转换为复数类型数据，x的值可以是任意数字类型的数据，或者符合复数类型规范的字符串2.5.5数字类型转换需要注意的是，当通过int()函数将浮点型数据转换为整型数据时只保留整数部分，舍去小数部分。另外，通过int()函数将布尔类型的数据转换为整型数据时，会将True转换成1，False转换成0。2.5.5数字类型转换各函数的使用示例如下。num_one=2.0print(int(num_one))#将浮点型数据转换为整型数据num_two=5print(float(num_two))#将整型数据转换为浮点型数据print(complex(num_one))#将浮点数数据转换为复数类型的数据words_one='10.01'print(float(words_one))#将字符串类型的数据转换为浮点型数据words_two='10'print(int(words_two))#将字符串类型的数据转换为整型数据words_three='1+2j'print(complex(words_three))#将字符串类型的数据转换为复数类型的数据2.5.5数字类型转换注意，如果字符串中的所有内容是除十进制以外其他进制的数据，那么使用int()函数将该字符串转换成整型数据时，需要使用base指定要转换的进制。示例如下：words_four='0b1010'#字符串中包含二进制数print(int(words_four,base=2))#将字符串转换为整型数据，指定二进制运算符2.62.6.1

算术运算符

先定一个小目标！掌握运算符的使用，能够正确使用算术运算符算术运算符主要用于执行基本的数学运算，比如加法、减法、乘法、除法等，Python中的算术运算符包括+、-、*、/、//、%和**，它们都是双目运算符，能够对两个操作数进行相应的数学运算。2.6.1

算术运算符下面以a=2，b=8为例，介绍算术运算符的功能说明及示例。2.6.1

算术运算符运算符说明示例+加：使两个操作数相加，获取操作数的和a+b，结果为8-减：使两个操作数相减，获取操作数的差a–b，结果为-2*乘：使两个操作数相乘，获取操作数的积a*b，结果为15/除：使两个操作数相除，获取操作数的商a/b，结果为0.6//整除：使两个操作数相除，获取商的整数部分a//b，结果为0%取余：使两个操作数相除，获取余数a%b，结果为3**幂：使两个操作数进行幂运算，获取a的b次幂a**b，结果为243Python中的算术运算符既支持对相同类型的数值进行运算，也支持对不同类型的数值进行混合运算。在进行混合运算时Python会强制将数值的类型进行类型转换，类型转换遵循如下原则：（1）整型与浮点型进行混合运算时，将整型转化为浮点型。（2）其他类型与复数运算时，将其他类型转换为复数类型。使用整型数据分别与浮点型和复数类型的数据进行运算，示例如下：2.6.1

算术运算符print(10/2.0) #整型会转换为浮点型的数据10.0print(10-(3+5j)) #整型会转换为复数类型的数据10+0j2.6.2赋值运算符

先定一个小目标！掌握运算符的使用，能够正确使用赋值运算符赋值运算符用于将一个表达式或值赋值给变量。最简单的赋值运算符是=，例如，使用赋值运算符=将整数3赋值给变量num，示例如下：2.6.2赋值运算符num=3赋值运算符=允许同时为多个变量赋值，既可以为多个变量赋同一个值，也可以赋不同的值，示例如下：x=y=z=1#变量x、y、z均赋值为1a,b=1,2

#变量a赋值为1，变量b赋值为2注意，当使用赋值运算符=同时为多个变量赋不同的值时，赋值运算符=左右两边的变量和值的数量必须保持一致，否则运行后会出现错误。2.6.2赋值运算符Python还有一种复合赋值运算符，复合赋值运算符同时具备算术运算和赋值两项功能。下面以变量num为例，介绍Python复合赋值运算符的功能说明及示例。2.6.2赋值运算符运算符说明示例+=将右边的值与左边变量相加，并将结果赋给左边变量num+=2等价于num=num+2-=将右边的值与左边变量相减，并将结果赋给左边变量num-=2等价于num=num－2*=将右边的值与左边变量相乘，并将结果赋给左边变量num*=2等价于num=num*2/=将左边的变量除以右边的值，并将结果赋给左边变量num/=2等价于num=num/2//=将左边的变量整除右边的值，并将结果赋给左边变量num//=2等价于num=num//2%=将左边的变量对右边的值取模，并将结果赋给左边变量num%=2等价于num=num%2**=将左边的变量提升到右边值的幂次方，并将结果赋给左边变量num**=2等价于num=num**2Python3.8中新增了一个赋值运算符——海象运算符“:=”，该运算符用于在表达式内部同时为变量赋值和使用变量，因其符号形似海象的眼睛和长牙而得名。海象运算符的用法示例如下：2.6.2赋值运算符num_one=1result=num_one+(num_two:=2) #使用海象运算符为变量num_two赋值print(result)2.6.3比较运算符

先定一个小目标！掌握运算符的使用，能够正确使用比较运算符比较运算符也叫关系运算符，用于比较两边操作数之间的关系。Python中的比较运算符包括==、!=、>、<、>=、<=，它们通常用于布尔测试，测试的结果只能是True或False。下面以x=2，y=3为例，介绍比较运算符的功能说明及示例。2.6.2赋值运算符运算符说明示例==比较两个操作数是否相等，如果相等返回Truex==y，返回False!=比较两个操作数是否不相等，如果不相等返回Truex!=y，返回True>比较左操作数是否大于右操作数，如果大于返回Truex>y，返回False<比较左操作数是否小于右操作数，如果小于返回Truex<y，返回True>=比较左操作数是否大于或等于右操作数，如果大于或等于返回Truex>=y，返回False<=比较左操作数是否小于或等于右操作数，如果小于或等于返回Truex<=y，返回True2.6.4逻辑运算符

先定一个小目标！掌握运算符的使用，能够正确使用逻辑运算符逻辑运算符可以把多个条件按照逻辑进行连接，变成更复杂的条件。Python中分别使用or、and、not这三个关键字作为逻辑运算符，其中or与and为双目运算符，用于对两个操作数进行逻辑或、逻辑与运算；not为单目运算符，用于对一个操作数进行逻辑非运算。下面以x=10，y=20为例，介绍逻辑运算符的功能说明以及示例。2.6.2赋值运算符运算符说明示例and若两个操作数的布尔值均为True，则返回右操作数，运算结果的布尔值为True；若两个操作数的布尔值均为False，则会返回左操作数，运算结果的布尔值为False；若两个操作数的布尔值有一个为False，则会返回布尔值为Fals的操作数xandy的结果为20or若左操作数的布尔值为True，则返回左操作数，否则返回右操作数xory的结果为10not若操作数x的布尔值为True，则结果为Falsenotx的结果为False2.6.5逻辑运算符

先定一个小目标！掌握运算符的使用，能够正确使用成员运算符成员运算符用于检测给定数据是否存在于字符串、列表、元组、集合、字典等序列中，关于它们的介绍如下。in：如果指定数据在序列中返回True，否则返回False。notin：如果指定数据不在序列中返回True，否则返回False。成员运算符的用法示例如下：2.6.5逻辑运算符x='Python'y='P'print(yinx)print(ynotinx)2.6.6位运算符

先定一个小目标！掌握运算符的使用，能够正确使用位运算符位运算符用于对操作数的二进制位进行逻辑运算，操作数必须为整数。Python中一共有六个位运算符，分别是<<、>>、&、|、^、~。2.6.5位运算符运算符说明<<操作数按位左移>>操作数按位右移&左操作数与右操作数执行按位与运算|左操作数与右操作数执行按位或运算^左操作数与右操作数执行按位异或运算~操作数按位取反1.按位左移运算符（<<）按位左移是指将二进制形式操作数的所有位向左移动指定的位数，移出位被丢弃，移入位补0。以十进制的整数9为例，当执行9<<4运算时，首先会将9自动转换为二进制数00001001，然后将二进制数00001001的所有位向左移动4位。2.6.5位运算符左移n位相当于操作数乘以2的n次方，根据此原理可借助乘法运算符实现按位左移操作。2.按位右移运算符（>>）按位右移是指将二进制形式操作数的所有位向右移动指定的位数，移出位被丢弃，移入位补0。以十进制的整数8为例，当执行8>>2运算时，首先会将8自动转换为二进制数00001000，然后将二进制数00001000的所有位向右移动2位。2.6.5位运算符右移n位相当于操作数除以2的n次方并向下取整，根据此原理可借助除法运算符实现右移功能。3.按位与运算符（&）按位与是指将参与运算的两个操作数对应的二进制位进行逻辑与操作。当对应的两个二进制位均为1时，结果位就为1，否则为0。以十进制的整数9和3为例，当执行9&3运算时，首先会将9和3自动转换为二进制数00001001和00000011，然后将二进制数00001001和00000011的对应位进行逻辑与操作。2.6.5位运算符4.按位或运算符（|）按位或是指将参与运算的两个操作数对应的二进制位进行逻辑或操作。若对应的两个二进制位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。若参与运算的操作数为负数，则参与运算的两个操作数均以补码出现。2.6.5位运算符5.按位异或运算符（^）按位异或是指将参与运算的两个操作数对应的二进制位进行异或操作。当对应的两个二进制位中有一个为1，另一个为0时，结果位为1，否则结果位为0。2.6.5位运算符6.按位取反运算符（~）按位取反是指将二进制的每一位进行取反，0取反为1，1取反为0。按位取反操作首先会获取这个数的补码，然后对补码进行取反，最后将取反结果转换为原码。例如，对9进行按位取反的运算过程如下。①获取补码。9的二进制数是00001001，因为9属于正数，计算机中正数的原码、反码和补码相等，所以9的补码仍然为00001001。②取反操作。对9的补码00001001进行取反操作，即0变为1,1变为0，取反后结果为11110110。③转换原码。将11110110转换为原码时，转换规则为符号位不变，其他位取反，末位加一，经过一系列操作后会得到原码。因此，11110110再次取反后的结果为10001001，之后末位加一后得到的结果为10001010，即-10。2.6.5位运算符正数9按位取反的计算过程如图所示。2.6.5位运算符2.6.7运算符优先级

先定一个小目标！掌握运算符优先级，能够在数值运算中正确使用运算符Python支持使用多个不同的运算符连接简单表达式实现相对复杂的功能，为了避免含有多个运算符的表达式出现歧义，Python为每种运算符都设定了优先级。2.6.7运算符优先级Python中运算符的优先级从高到低如表所示。2.6.7运算符优先级运算符说明**幂运算符*、/、%、//乘法运算符、除法运算符、取模运算符、整除运算符+、-加法运算符、减法运算符>>、<<按位右移、按位左移&按位与^、|按位异或、按位或==、!=、>=、>、<=、<比较运算符in、notin成员运算符not、and、or逻辑运算符+=，-=，*=，/=，//=，%=，**=复合赋值运算符=赋值运算符**幂运算符*、/、%、//乘法运算符、除法运算符、取模运算符、整除运算符+、-加法运算符、减法运算符如果表达式中包含小括号，那么解释器会先执行小括号包裹的子表达式。示例代码如下：2.6.7运算符优先级a=20b=2c=15result_01=(a-b)+c

#先执行小括号中的表达式，再执行加法运算result_02=a/b%c #先执行除法运算，再执行取余运算result_03=c**b*a

#先执行幂运算，再执行乘法运算print(result_01)print(result_02)print(result_03)实训案例2.7

先定一个小目标！根据任务描述实现案例：间隔时间计算器2.7.1间隔