本书是与《Python程序设计》（苏虹等编著，中国铁道出版社有限公司出版）配套的实践指导教材。书中内容与主教材相对应，通过必要的实例及操作步骤，加深对教材内容的理解，强化程序设计方法和编程技能，培养读者利用计算机的编程思想和方法解决实际问题的能力。全书主要内容包括Python语言的语法基础、程序的流程控制、函数的概念及使用要点、组合数据结构的使用、文件的操作、面向对象编程、图形界面设计等，还介绍了网络爬虫、科学计算与数据分析及数据可视化等内容。

本书以Python IDLE和PyCharm为开发工具，选择丰富的实例进行讲解，主要目的是让读者熟悉Python编程的基本思想，掌握Python编程的基本技能，突出对Python数据分析与可视化编程综合应用能力培养。

本书适合作为高等学校各专业程序设计课程的实验教材，也可作为程序爱好者的自学读物。

本书以 Python IDLE 和 PyCharm 为开发工具，选择丰富的实例进行讲解，主要目的是让读者熟悉Python 编程的基本思想，掌握 Python 编程的基本技能，突出对 Python 数据分析与可视化编程综合应用能力培养。
本书适合作为高等学校各专业程序设计课程的实验教材，也可作为程序爱好者的自学读物。

Python语言是当下非常热门的一种编程语言。2021年10月，语言流行指数的编译器TIOBE编程语言排行榜将Python语言评选为最受欢迎的编程语言，20年来首次将其置于Java、C和JavaScript之上。随着Python扩展库不断发展壮大，Python在科研、电子、政务、数据分析、Web、金融、图像处理、AI技术等各方面都有强大的类库、框架和解决方案，以至有了“已经没有任何语言能够动摇Python在今后生产、生活中的核心语言地位”的说法。国家这两年对人工智能、大数据的重视，极大地促进了Python语言在国内的发展。

对于非计算机专业的学生来说，用Python作为程序设计语言启蒙是非常好的选择。Python语言的优势在于比C++/Java等传统静态语言更具有实用性，不局限在烦杂的语法里，可以专注于程序设计思想及计算思维的训练。

本书的编者全部是一直工作于高等学校教学一线，承担程序设计课程教学多年的大学教师，有着丰富的教学和编程经验。程序设计课程有着理论与实践紧密结合的特点，程序不是看会的，而是动手编会的。学习程序设计的过程是一个学习者与教师、学习者与教材交互的过程，这需要有一本好的教材，再遵照一定的学习规律来很好地完成。本书的编写参考多个高等院校程序设计课程教学大纲，与教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会对程序设计课程的要求保持高度一致，章节结构安排合理，内容层次分明，从认识、了解、掌握、应用等几个层次，由浅入深、循序渐进地组织内容，有助于学生快速掌握知识要点。书中的实例都是精心挑选和设计的，具有新颖性、代表性、典型性，并且在Python 3.9以上版本中全部调试通过。Python 3.9以上版本是全国计算机等级考试二级Python推荐使用的版本。

本书配合《Python程序设计》（苏虹等编著，中国铁道出版社有限公司出版），在章节上与主教材相对应，通过增加丰富的实例及其操作步骤，加深读者对教材内容的理解，使读者能够掌握教材中的相关知识，熟练、灵活运用程序设计的基本思想、原理和方法解决实际问题。

本书着重介绍核心语法，以培养编程能力为首要目标，力求较全面地介绍Python程序设计语言的知识点，力争将本书打造成学习者由浅入深进行学习的第一本参考书。本书内容可使读者掌握Python程序设计的基本方法和技能，编写简单的应用程序。为了满足更高层次的要求，对Python在数据分析与可视化方面做了详细介绍，突出在Python数据分析与可视化方面综合应用能力的培养。

本书共包括20个实验，将Python语言的内容由浅入深、层次分明地呈现给读者。每个实验既有逻辑清晰的语法讲解，又有丰富的编程实例，非常适合编程初学者计算思维模式的培养及训练。

本书主要内容如下：

实验1 Python的开发环境：介绍Python的开发环境IDLE、PyCharm和Anaconda的安装、配置和使用方法。

实验2 turtle画图：介绍turtle库的使用和turtle库中常用的画图方法。

实验3 Python数据类型与表达式：介绍Python中使用的各种数据类型、运算符、表达式以及常用的系统函数和数据的输入/输出。

实验4 Python中的常用库函数（数学函数、随机数、时间等）：介绍各种常用库函数的功能和使用方法。

实验5 选择结构程序设计：介绍Python语言选择结构的使用方法和特点。

实验6 循环结构：介绍Python语言循环结构的使用方法和特点。

实验7 函数的定义与调用：介绍内部函数的定义和调用方法。

实验8 函数的参数传递：介绍在自定义函数中参数的传递方法。

实验9 列表与元组：介绍Python语言中列表和元组的定义、引用、切片、列表推导式和生成品推导式的使用等操作。

实验10 字典与集合：介绍字典与集合的概念，以及字典与集合的创建、元素引用、相关运算符与内置函数的操作、常用的方法等。

实验11 字符串：介绍字符串的创建、索引、编码、运算符和内置函数对字符串的操作、字符串对象的常用方法等。

实验12 正则表达式：介绍正则表达式的元字符、常用的正则表达式、正则表达式模块等的使用方法。

实验13 错误和异常处理：介绍常见的程序错误及解决方法、异常处理的try-except语句，以及断言处理的assert语句和AssertionError类的使用。

实验14 文件：介绍文件的使用、读写操作、jieba库的使用、CSV文件的读写操作方法。

实验15 面向对象程序设计基础：介绍类与对象的定义、创建和使用，还介绍属性和方法、继承和多态，并给出相应的面向对象的编程实例供读者理解学习。

实验16 tkinter图形界面设计：介绍Python中用于创建图形化用户界面的tkinter库，介绍如何创建Windows窗口、常用tkinter组件的使用以及Python事件处理方法。

实验17网络爬虫入门：介绍相关HTTP协议知识、urllib基本应用与爬虫案例、requests基本操作与爬虫案例、BeautifulSoup基本操作与爬虫案例。

实验18 Python科学计算与数据分析：介绍NumPy科学计算库及其扩展库pandas的基本使用方法。

实验19 数据可视化：介绍matplotlib绘图库的基本使用。

实验20 综合实验：通过一个实例，介绍使用爬虫爬取网络数据，通过对数据的组织和清洗，得到目标数据，然后对目标数据进行简单的数据分析与可视化。

以上各部分都可以独立教学，自成体系。读者可根据学习时间、专业情况、设计要求适当选取章节进行阅读学习。

本书由郑州轻工业大学的孙占锋、王鹏远、韩怿冰、李萍、苏虹编著。各章编著分工如下：实验1、2、4、7、8、16由王鹏远编著，实验3、9、15由苏虹编著，实验5、6、10、13由李萍编著，实验11、12、17由韩怿冰编著，实验14、18、19、20由孙占锋编著。在组织编著过程中，王鹏远负责本书的架构计划，苏虹和孙占锋负责本书的统稿工作。

在本书的编写过程中参考了许多同行的著作，在此一并感谢。同时感谢郑州轻工业大学和中国铁道出版社有限公司的大力支持，感谢各位编辑的辛苦工作，正由于各位领导的帮助和支持，才使本书得以成书付印。

由于学识所限，加之时间仓促，书中难免存在不妥和疏漏之处，恳请各位读者批评指正。

 

 

编  者  

2021年10月

实验1  Python的开发环境 1

实验2  turtle绘图 19

实验3  Python数据类型与表达式 28

实验4  Python中的常用库函数 39

实验5  选择结构程序设计 48

实验6  循环结构 56

实验7  函数的定义与调用 62

实验8  函数的参数传递 69

实验9  列表与元组 77

实验10  字典与集合 85

实验11  字符串 93

实验12  正则表达式 97

实验13  错误和异常处理 102

实验14  文件 109

实验15  面向对象程序设计基础 115

实验16  tkinter图形界面设计 122

实验17  网络爬虫入门 134

实验18  Python科学计算与数据分析 141

实验19  数据可视化 151

实验20  综合实验 156

参考文献 164

孙占锋，郑州轻工业大学工程训练中心计算机基础教研室。近年来主要承担了《计算机应用基础》、《大学计算机》、《程序设计技术（C语言）》、《程序设计技术（VB）》等课程的讲授，并指导了本科、专科学生的毕业设计。 在课程建设方面，参与教改项目并发表教改论文，其中获得校级教学成果一等奖一项，河南省教育厅信息技术教育优秀成果二等奖一项、三等奖一项。参与了《计算机应用基础》和《程序设计技术》这两门课程的河南省省级精品课程的建设工作，《大学计算机》课程的省级精品在线开放课程的申报和建设工作。近年来共发表论文10余篇，其中EI论文2篇。作为副主编、参编教材及实习指导教材10余部。

王鹏远，郑州轻工业大学计算机基础教学部主任。主讲《计算机应用基础》、《大学计算机》、《程序设计技术（C语言）》、《程序设计技术（VB语言）》、《计算图形学》等课程。参编教材主要有：《大学计算机》、《大学计算机实践教程》、《大学计算机教程》、《大学计算机学习与实践指导》、《C语言程序设计》、《C语言程序设计实践教程》等，参编其他教材10余部。主要从事计算机图形学、地理信息系统、虚拟现实等研究工作。

韩怿冰，郑州轻工业大学工程训练中心计算机基础教学部，主讲程序设计技术、大学计算机、Python语言程序设计、数据库应用技术、计算机应用软件》等课程。2015年获得河南省教学技能竞赛三等奖。专业方向计算机网络与数据库。任教以来，在各类计算机专业学术刊物上发表专业学术论文十余篇。其中第一作者3篇，第二作者3篇，EI收录一篇，外文期刊一篇。参与编写各类规划教材十余部。

李萍，郑州轻工业大学，主讲大学计算机基础、数据库、Python等课程，研究方向计算机应用。

苏虹，郑州轻工业大学工程训练中心计算机基础教学部专职教师，研究方向：计算机应用技术。近年来主要承担了《计算机应用基础》、《大学计算机》、《程序设计技术（C语言）》、《程序设计技术（VB）》等课程的讲授，并指导了本科学生的毕业设计。参编主要教材有：《大学计算机》、《大学计算机实践教程》、《C语言程序设计》、《C语言程序设计实践教程》《ＶＢ程序设计》、《ＶＢ程序设计实践教程》等。参与省级精品课程、省级精品课程共享课建设等省级、校级教改项目，指导学生参加各级竞赛，多次获得“蓝桥杯”、“河南省大学生机器人竞赛”等国家级、省级奖项。

①在章节上与主教材相呼应，通过必要的实例及操作步骤，加深对教材内容的理解，强化程序设计方法和编程技能，培养读者利用计算机的编程思想和方法解决实际问题的能力。

②结构严谨，层次分明，叙述准确。