本书是高等职业教育计算机类新形态、一体化教材，以实际应用为目的，论述Python的基础

知识及高级应用。内容包括初识Python、Python基础、数据结构、流程控制、函数、面向对象、

异常、文件、数据库编程、NumPy模块、Matplotlib、pandas模块等。

本书将思政与课程内容相结合，在书中融入中华优秀传统文化、时事热点词题分析、职业素

养等思政元素，适合作为高等职业院校相关专业的教材，也可供相关从业人员参考。

大数据现已无处不在，可大多数人并不了解大数据到底是什么，也不了解如何应用大数据。

大数据技术是在数据管理技术的基础上，面向大规模数据分析的技术栈，具体用途包括描述性

分析应用、预测性分析应用、指导性分析应用。互联网、金融、电信、医疗、政府等都是大数

据运营的重点领域。大数据技术的应用日益深化，其改变的不仅仅是处理数据的方式，更是一

种发展的新思维。大数据在各行各业落地的同时，也在促进产业变革、行业融合，在改变整个

社会的发展路径。随着近年来新一代信息技术的发展及普及，大数据技术未来会沿着异构计算、

批流融合、云化、兼容 AI、内存计算等方向持续更迭。

自从 2004 年以后，Python 的使用率呈线性增长，Python 和大数据是“最佳伴侣”，而且

Python 已经逐渐成为主流的通用开发语言。为深入学习贯彻党的二十大精神，以习近平新时

代中国特色社会主义思想为指引，本书将思政与课程内容相结合，在书中融入中华优秀传统文

化、时事热点问题分析、职业素养等思政元素，达到润物细无声的育人效果，帮助塑造学生的

世界观、人生观、价值观。

本书基于 Python 3.10 版本编写，系统全面地讲解 Python 核心知识，全书共分 12 章。

第 1 ～ 7 章为基础语法，介绍 Python 开发的必备基础知识，包括初识 Python、Python 基础、

数据结构、流程控制、函数、面向对象、异常。

第8～12章为高级应用，介绍大数据技术涉及的知识，包括文件、数据库编程、Numpy模块、

Matplotlib、pandas 模块。

本书内容丰富、技术新颖、图文并茂，按照由浅入深的顺序编排，具有很强的实用性。

本书在编写时融入了编者丰富的教学经验和多位长期从事数据处理资深工程师的实践经验，采

用“教、学、做一体化”的教学方法，在完成技术讲解的同时，对读者提出相应的自学要求并

提供指导。在学习本书的过程中，读者不仅能够完成快速入门的基本技术学习，还能进行实际

项目的开发与实现。

本书由米晓琴、陈怀玉任主编，负责全书的统稿和定稿；由王玥、田燕军、王莉、白渊铭

任副主编；普玉婷参与编写。

由于编者水平有限，书中疏漏和不足之处在所难免，欢迎广大读者批评指正。

 编者

2023 年 4 月

第１章 初识Python. 1

1.1 Python简介 1

1.1.1 Python的特点 .2

1.1.2 Python程序特征 .3

1.2 Python应用 3

1.3？解释器下载和安装 .4

1.3.1 Windows中安装Python解释器 .4

1.3.2 Linux中安装Python解释器 .6

1.3.3 macOS中安装Python解释器 .7

1.4 Python开发工具 8

1.4.1 Python IDLE.8

1.4.2 PyCharm .9

1.4.3 Jupyter Notebook .12

1.4.4？在线编辑器 16

1.5？模块、包和库 .18

1.6？代码规范 .19

本章小结 20

拓展阅读 20

思考与练习 22

第２章 Python基础24

2.1？变量 .24

2.1.1？变量的赋值 25

2.1.2？变量的命名规则 25

2.1.3？变量的输入和输出 26

2.2？基本数据类型 .27

2.2.1？数字型 28

2.2.2？字符串 30

2.2.3？数据类型转换 34

2.3？运算符 .35

2.3.1？算术运算符 35

2.3.2？赋值运算符 36

2.3.3？比较运算符 37

2.3.4？逻辑运算符 38

2.3.5？位运算符 38

2.4？实训案例—爱心表白 .39

2.4.1？任务描述 39

2.4.2 ？实现思路 .40

2.4.3？代码实现 40

本章小结 42

拓展阅读 43

思考与练习 43

第３章 数据结构 46

3.1？序列 .46

3.1.1？序列数据概述 46

3.1.2？序列数据的基本操作 47

3.2？列表 .50

3.2.1？列表的创建 50

3.2.2？列表的序列操作 51

3.2.3？列表的常用操作 52

3.3？元组 .54

3.3.1？元组的创建 54

3.3.2？元组的序列操作 55

3.3.3？元组的常用操作 56

3.4？字典 .57

3.4.1？字典的概念和创建 57

3.4.2？字典的常用操作 59

I

《Python编程基础及应用 》--4改.indd 1 2023/8/10 12:00:37

II

Python 编程基础及应用

3.5？集合 .63

3.5.1？集合的创建 64

3.5.2？集合的常用操作 64

3.5.3？集合的运算 67

3.6？实训案例—手机通讯录 .69

3.6.1？任务描述 69

3.6.2？实现思路 70

3.6.3？代码实现 70

3.6.4？代码测试 72

本章小结 74

拓展阅读 75

思考与练习 75

第４章 流程控制 78

4.1？顺序结构 .78

4.2？分支结构 .79

4.2.1？单分支 79

4.2.2？双分支 80

4.2.3？多分支 81

4.3？循环结构 .83

4.3.1 while循环 .83

4.3.2 for循环 .85

4.3.3？循环嵌套 88

4.3.4 break语句 .89

4.3.5 continue语句 90

4.4？实训案例 .91

4.4.1？简易计算器 91

4.4.2？逢7拍手游戏 92

4.4.3？获取指定范围的素数 92

本章小结 93

拓展阅读 93

思考与练习 94

第５章 函数. 96

5.1？函数的定义及调用 .97

5.1.1？函数的定义 97

5.1.2？函数的调用 97

5.2？函数的参数及返回值 .98

5.2.1？参数传递 98

5.2.2？参数类型 99

5.2.3？返回值 101

5.3？变量的作用域 .102

5.3.1？局部变量 102

5.3.2？全局变量 102

5.4？内置函数 .103

5.5？函数式编程 .107

5.5.1？高阶函数 107

5.5.2？匿名函数 108

5.5.3？闭包函数 110

5.6？实训案例 . 112

5.6.1？猜数字游戏 112

5.6.2？制作随机点名器 115

本章小结  117

拓展阅读  117

思考与练习  118

第６章 面向对象.120

6.1？概述 .120

6.2？定义类与创建对象 .121

6.3？方法 .122

6.3.1？实例方法 122

6.3.2？类方法 123

6.3.3？静态方法 123

6.4？属性 .124

6.4.1？实例属性 124

6.4.2？类属性 126

6.5？构造方法与析构方法 .130

6.5.1？构造方法 130

6.5.2？析构方法 131

6.6 公有成员和私有成员 .131

6.6.1？公有成员 131

6.6.2？私有成员 132

6.7？封装 .133

6.7.1？封装的概念 133

6.7.2？封装的实现 133

6.8？继承 .134

6.8.1？继承的概念和作用 134

6.8.2？继承的实现 134

6.8.3？单继承和多继承 134

6.8.4？继承的函数 .136

6.9？多态 .138

6.9.1？多态的概念和作用 138

6.9.2？多态的实现 139

6.10？实训案例—学生管理系统 .140

6.10.1？任务描述 140

6.10.2？实现思路 140

6.10.3？代码实现 140

6.10.4？代码测试 143

本章小结 144

拓展阅读 144

思考与练习 145

第７章 异常148

7.1？异常概述 .148

7.1.1？异常家谱 .148

7.1.2？常见异常 .150

7.2？异常捕获与处理 .151

7.2.1 try.except 151

7.2.2 else语句 155

7.2.3 finally语句 155

7.3？主动抛出异常 .156

7.3.1 raise抛出特定异常 156

7.3.2 assert断言语句 .157

7.4？自定义异常 .158

7.5？实训案例—饮品自动售货机 .159

7.5.1？任务描述 159

7.5.2？实现思路 159

7.5.3？代码实现 160

本章小结 161

拓展阅读 162

思考与练习 162

第８章 文件165

8.1？文件基础操作 .165

8.1.1？文件的打开与关闭 166

8.1.2？文件对象属性 168

8.1.3？文件对象方法 169

8.2？文件与目录管理 .170

8.2.1？获取目录路径 170

8.2.2？拼接路径 171

8.2.3？判断文件夹是否存在 171

8.2.4？创建目录 172

8.2.5？复制目录 172

8.2.6？移动目录 172

8.2.7？目录重命名 172

8.2.8？删除目录 173

8.2.9？遍历目录 173

8.3？处理Word文档 174

8.3.1？添加内容 175

8.3.2？设置样式 178

8.4？处理Excel文件 186

8.4.1？读取表格数据 186

8.4.2？给表格写入数据 189

8.4.3？修改表格样式 192

8.5？处理CSV文件 .195

8.5.1？写入内容 195

8.5.2？读取内容 197

8.6？实训案例 .198

8.6.1？文件整理 198

8.6.2？批量生成合同 199

本章小结 201

拓展阅读 201

思考与练习 202

第９章 数据库编程204

9.1 MySQL数据库 204

9.1.1？下载MySQL .204

9.1.2？安装与配置MySQL .205

9.1.3？客户端连接 211

9.2 PyMySQL 214

9.2.1 Windows中安装PyMySQL 214

9.2.2 PyMySQL常用对象 .214

9.2.3 PyMySQL模块应用 .216

9.3？实训案例—基于PyMySQL的

学生管理系统 .218

9.3.1？任务描述 218

9.3.2？实现思路 219

9.3.3？代码实现 220

本章小结 222

拓展阅读 223

思考与练习 224

第10章 NumPy模块.225

10.1 NumPy 数据类型 225

10.2？创建NumPy数组 .226

10.3？查看NumPy数据的基本属性 .227

10.4？创建特殊数组 .228

10.5？数组的索引 .229

10.5.1？一维数组索引 230

10.5.2？二维数组索引 231

10.6 NumPy数据运算 .232

10.6.1？矩阵基本运算 232

10.6.2？矩阵相乘 234

10.7？统计函数调用 .235

10.8？合并与分割 .236

10.8.1？合并 237

10.8.2？分割 238

10.9？实训案例—气温数据分析 .242

10.9.1？任务描述 242

10.9.2？实现思路 242

10.9.3？代码实现 243

本章小结 245

拓展阅读 245

思考与练习 245

第11章 Matplotlib.246

11.1 Matplotlib简介 247

11.1.1？安装Matplotlib库 .247

11.1.2？绘图结构 248

11.1.3？绘图原理 250

11.1.4？绘图风格 252

11.2？绘制折线图 .253

11.2.1？绘制简单线条 254

11.2.2？调整折线图 254

11.3？绘制散点图 .256

11.3.1？使用plot( )函数绘制 256

11.3.2？使用scatter( )函数绘制 257

11.4？绘制饼图 .258

11.5？绘制柱形图 .260

11.5.1？基本用法 260

11.5.2？多个柱形图叠放显示 261

11.5.3？多个柱形图并列显示 262

11.6？绘制雷达图 .264

11.6.1？绘制一个简单的极坐标图 264

11.6.2？绘制“战力”雷达图 265

11.7？绘制三维图形 .267

11.7.1？绘制三维曲线 267

11.7.2？绘制三维柱形图 268

11.7.3？绘制三维曲面图 269

11.8？实训案例 .270

11.8.1？制作Matplotlib版本号时间线 .270

11.8.2？制作NumPy标志的3D体素图 .273

本章小结 276

拓展阅读 276

思考与练习 277

第12章 pandas模块.278

12.1 pandas基础操作 278

12.2 pandas数据选择 283

12.3 pandas数据添加与删除DataFrame .284

12.3.1？增加列 284

12.3.2？增加行 285

12.3.3？删除 285

12.4 pandas读取与写入文件 285

12.4.1？读取Excel文件 .285

12.4.2？写入Excel文件 .286

12.5 pandas丢失数据处理 286

12.5.1？剔除空元素的行 287

12.5.2？剔除空元素的列 287

12.5.3？填充空元素 287

12.5.4？查询空元素 287

12.6 pandas数据合并 288

12.6.1？相同索引数据合并 288

12.6.2？重新排列索引 289

12.6.3？不同索引数据合并 289

12.7 实训案例—员工信息处理 .290

12.7.1？任务描述 290

12.7.2？实现思路 290

12.7.3？代码实现 292

本章小结 292

拓展阅读 292

思考与练习 293

参考文献294

米晓琴，副教授，山西经贸职业学院电子信息工程系教师，一直从事计算机网络一线教学工作，先后发表多篇关于本专业及学生培养的论文，从2008年开始至今被聘为“山西省高职高专教学指导委员会委员”。

陈怀玉，硕士，山西经贸职业学院电子信息工程系主任。毕业于长春光学精密机械学院(现长春理工大学)，从事电子信息类工作二十多年来，主要致力于电子信息类专业群建设和专业建设、专业人才培养、课程建设研究、教育教学管理、实训建设等工作。近年来主持优质校软件技术专业群建设项目一项，省级实训基地建设项目二项，省级高水平重点专业建设项目一项，参与各级各类教科研项目五项;申报成功国家实用新型专利一项。发表论文2篇;以第一副主编身份参编十三五规划教材《计算机应用基础》:出论著一部，连续多年在山西省高职院校技能大赛中铺导学生，获得一等奖1项，二等奖、三等奖器计10余项，铺导学生参加监桥杯软件大赛(java)获省一等奖，参加精品在线开放课程一门。

本书内容丰富、技术新颖、图文并茂，按照由浅入深的顺序编排，具有很强的实用性。