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《Python程序设计基础与应用》（ISBN：9787111606178），董付国，机械工业出版社
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《
Python
程序设计基础与应用
》
教
学
大
纲
|
院（系、部）
:
|
|
|
教研室
:
|
|
|
日
期
:
|
2018
年
9
月
20
日
|
目
录
一、
课程简介
1
二
、
教学目的和要求
1
三
、
教学中应注意的问题
1
四、
教学内容
2
第
1章 Python概述
2
第
2章 内置对象、运算符、表达式、关键字
3
第
3章 Python序列结构
3
第
4章 选择结构与循环结构
5
第
5章 函数
6
第
6章 面向对象程序设计
7
第
7章 字符串
8
第
8章 正则表达式
9
第
9章 文件内容操作
9
第
10章 文件与文件夹操作
10
第
11章 异常处理结构
11
第
12章 tkinter编程案例
11
第
13章 网络爬虫入门与应用
12
第
14章 Python数据分析与处理
13
第
15章 数据可视化
13
五
、
教学课时分配
14
六
、
教材与
参考书目
15
一、
课程简介
课程名称：
Python
程序设计基础 课程编号：
课程性质：必修
适用专业：非计算机专业
前导课程：无
考核方式：考试
建议学时：
48+16
二
、
教学目的和要求
通过本课程的学习，使得学生能够理解
Python的编程模式，熟练运用Python列表、元组、字典、集合等基本数据类型以及列表推导式、切片等语法来解决实际问题，熟练掌握Python分支结构、循环结构、函数设计与使用，了解正则表达式基本语法和使用，熟练使用Python读写文本文件与二进制文件，了解Python程序的调试方法，了解Python面向对象程序设计基础知识，掌握使用Python编写网络爬虫程序的方法，掌握Python+pandas进行数据处理的基本用法，掌握使用Python+matplotlib进行数据可视化的用法。
在教学和学习过程中，应充分发挥
Python语言的优势，从最简单、最直观的思路出发，尽快解决问题。不建议在底层语言细节上花费太多时间。
三
、
教学中应注意的问题
Python编程模式中非常重要的一条是代码简单化、问题简单化，同时应保证代码具有较强的可读性。在教学过程中，尽量避免在Python程序中带有其他编程语言的痕迹，要尽量从最简单的角度去思考和解决问题、实现自己的想法和思路，尽量多使用Python内置函数、标准库对象和合适的扩展库对象，多使用函数式编程模式，保证代码的优雅、简洁，让代码更加Pythonic。
使用
Python编程解决问题应充分借鉴和使用成熟的标准库和扩展库，尽量避免自己编写完整的业务逻辑，部分具体操作完全可以使用扩展库来实现，大幅度提高开发效率，同时还能保证代码质量。例如：如果需要进行排序则直接使用内置函数sorted()或列表的sort()方法进行排序，没有必要再自己使用选择法排序、冒泡法排序或堆排序等排序算法来编写代码实现；计算最大公约数应习惯于使用math标准库的gcd()函数，不要再自己编写辗转相除法代码；对数据进行随机乱序应使用random标准库中的shuffle()函数；从给定数据集中随机选择元素应使用random标准库中的choice()、choices()或sample()函数；判断年份是否闰年应使用标准库calendar中的isleap()函数；生成组合和排列应使用标准库itertools中的combinations()和permutation()函数。
教学和使用过程中，还应注意一些函数和方法的高级用法。例如，内置函数
sorted()、max()、min()和列表方法sort()都可以指定key参数实现自定义排序规则；内置函数int()可以使用第二个参数来指定进制；扩展库pandas中很多方法都支持inplace参数实现原地操作；扩展库matplotlib中的很多函数都支持大量的参数来指定图形的高级属性。
四、
教学内容
第
1章 Python概述
1.1 Python语言简介
教学重点：
Python命令式编程和函数式编程
的概念，
Python语言常见应用领域
。
1.2 Python版本简介
教学重点：如何选择正确的
Python版本，系统环境变量的设置。
1.3 Python开发环境的安装与配置
教学重点：
IDLE的使用。
习题：
1、3
1.4 Python编程规范
教学重点：缩进，空格与空行，不同数据类型的选择对程序运行效率的影响。
1.5 扩展库安装方法
教学重点：使用
pip安装和管理Python扩展库
，
在线安装、离线安装、指定国内源，本机多
Python版本的扩展库安装
。
习题：
2
1.6 标准库与扩展库中对象的导入与使用
教学重点：三种导入方法之间的区别。
习题：
4
1.7 __name__属性的作用
教学重点：不同方式
执行
Python程序时__name__属性的值。
习题：
5
第
2章 内置对象、运算符、表达式、关键字
2.1 Python常用内置对象
教学重点：不需要事先声明变量名及其类型
，
变量动态类型特点
，变量命名规范，数字、字符串、列表、元组、字典、集合的简单使用，数字大小无限制。
2.2 Python运算符与表达式
教学重点：同一个运算有不同含义，关系运算符和逻辑运算符的惰性求值特点
，
复杂表达式中适当使用括号增加代码可读性
。
习题：
1、2、3、4、5、8、9、10、11、12
2.3 Python常用内置函数用法
教学重点：很多函数有基本用法和高级用法，注意这些函数的可选参数
，
例如
max()、min()、sorted()函数的key参数，print()函数的sep和end参数，int()函数的base参数，enumerate()函数的start参数，sum()函数的start参数
；理解函数式编程模式
和
map()、reduce()、filter()这三个函数的使用
。
教学难点：函数式编程。
习题：
6、7、13
2.4 Python关键字简要说明
第
3章 Python序列结构
3.1 Python序列概述
教学重点：序列结构的分类。
3.2 列表
教学重点：列表对象的创建与删除，其他类型到列表的转换，使用
+运算符、append()方法、extend()方法、insert()方法为列表增加元素，使用del命令、pop()方法、remove()方法删除列表元素，使用下标访问列表元素，使用index()方法获取列表元素下标，使用count()方法获取列表元素出现次数，有序序列的双向索引，使用成员资格判断运算符in判断列表中是否存在指定元素，使用切片访问、修改、删除、增加列表元素，列表排序方法sort()与内置排序函数sorted()以及列表逆序方法reverse()与内置逆序函数reversed()，len()、max()、min()、sum()、zip()、enumerate()等内置函数对列表对象的操作，使用列表推导式快速生成列表。
教学难点：
Python
内存管理，切片操作，列表推导式，排序方法的
key参数。
习题：
1、2、3、4、5、8、9、13、14、15、16
3.3 元组
教学重点：元组对象的创建与删除，其他类型到元组的转换，元组与列表的区别，生成器推导式。
教学难点：元组与列表的区别，元组的不可变特点
，
生成器对象的惰性求值特点
。
习题：
10、11、12
3.4 字典
教学重点：字典对象的创建与删除，字典元素、键、值的访问方法，字典元素的添加与修改，使用字典对象的
get()方法获取指定键对应的值，使用字典来计数。
教学难点：字典对象的
get()方法，访问字典对象时可以使用键作为下标，字典对象的键必须为不可变对象
且不允许重复
。
习题：
7
3.5 集合
教学重点：集合对象的创建与删除，其他类型数据到集合的转换，使用
add()方法为集合增加元素，使用pop()和remove()方法删除元素，使用clear()方法清空集合，集合的并、交、差以及对称差等运算，使用集合来提取序列中的唯一元素。
教学难点：
并集、交集、差集等集合
运算
，
集合中的元素都是唯一的。
习题：
6
3.6 序列解包
教学重点：序列解包的本质
——对多个变量同时赋值；序列解包的要求——等号右侧值的数量与等号左侧变量的数量一致。
教学难点：多个变量同时赋值。
第
4章 选择结构与循环结构
4.1 条件表达式
教学重点：
Python关系运算符可以连用，任何合法的Python表达式都可以作为条件表达式，False、0（或0.0、0j等）、空值None、空列表、空元组、空集合、空字典、空字符串、空迭代对象作为条件表达式与False等价。
教学难点：关系运算符可以连用，
作为条件表达式时与
False等价
的
对象，几乎所有
Python表达式都可以作为条件表达式来使用。
4.2 选择结构
教学重点：单分支选择结构、双分支选择结构、多分支选择结构、选择结构的嵌套，条件表达式后必须有冒号且换行缩进后开始写代码块，
elif关键字表达else if的意思。
教学难点：
代码
缩进。
习题：
13
4.3 循环结构
教学重点：
for循环、while循环，range对象在循环中的使用，成员测试符in与序列解包在循环语句中的使用，带else子句的循环结构，编写多层嵌套的循环语句时应尽量减少内循环中的计算；break与continue语句的作用。
教学难点：带
else子句的循环结构，循环代码的优化。
习题：
1、2、10、11、12
4.4 综合案例解析
教学重点：体会
Pythonic的含义，感受Python程序的美。
习题：
3、4、5、6、7、8、9
第
5章 函数
5.1 函数定义与使用
教学重点：
Python函数的定义形式，def关键字，不需要声明函数的参数类型和返回值类型，括号不可以省略，冒号必须有。函数嵌套定义。函数递归调用。
5.2 函数参数
教学重点：形参与实参的概念，在函数内部直接修改形参不会影响实参。位置参数、默认值参数、关键参数和长度可变参数的用法。传递参数时的序列解包。
教学难点：调用函数时把实参的引用传递给形参。
习题：
1、2、3、4
5.3 变量作用域
教学重点：在函数内如果只引用某个变量的值而没有为其赋新值，该变量为（隐式的）全局变量；如果在函数内任意位置有为变量赋新值的操作，该变量即被认为是（隐式的）局部变量，除非在函数内显式地用关键字
global进行声明。
教学难点：局部作用域与全局作用域的区别，在函数内部定义全局变量的方法。
在函数中任意位置有变量赋值语句则变量为隐式的局部变量，除非已使用关键字
global进行声明。
5.4 lambda表达式
教学重点：使用
lambda表达式声明匿名函数和命名函数，在lambda表达式中
可以
调用函数，把
lambda表达式作为函数参数。
教学难点：
lambda表达式作为其他函数的参数。
5.5 生成器函数设计要点
教学重点：
yield语句和return语句的区别，生成器对象的惰性求值特点。
教学难点：生成器对象的惰性求值。
习题：
5、6、7
5.6 综合案例解析
习题：
8、9、10
第
6章 面向对象程序设计
6.1 类的定义与使用
教学重点：
Python类的定义，class关键字，创建对象，访问对象中的成员。
6.2 数据成员与成员方法
教学重点：私有成员与公有成员，数据成员与成员方法，类方法与静态方法，属性的定义与使用
，
self参数与cls参数
。
6.3 继承
教学重点：继承的作用与
Python实现
，
在派生类中访问基类中的成员
。
6.4 特殊方法
教学重点：构造
方法
__init__()，析构
方法
__del__()，__add__()、__mul__()、__pow__()及其他Python类特殊方法与运算符
或内置函数
的对应关系。
教学难点：特殊方法与运算符及内置函数的对应关系。
6.5 综合案例解析
习题：
1、2、3、4
第
7章 字符串
7.1 字符串概述
教学重点：字符串界定符
7.2 字符串编码格式
教学重点：
ASCII、UTF8、GBK的区别
，
字节串与字符串之间的互相转换
。
7.2 转义字符与原始字符串
教学重点：转义字符的
形式与
用法，字符串前面加字母
r
或
R
的含义。
7.4 字符串格式化
教学重点：
format()方法，格式化的字符串常量。
7.5 字符串常用操作
教学重点：使用
find()、index()、count()等方法以及关键字in确定字符串中是否包含另一个字符串，使用split()、partition()方法对字符串进行切分，使用lstrip()、rstrip()、strip()方法连接字符串，使用replace()、translate()对字符串进行“修改”，使用strip()方法删除字符串开始、结束或两侧的指定字符，使用lower()、upper()、capitalize()、title()、swapcase()等方法进行大小写转换，使用startswith()、endswith()方法测试字符串是否以另一个字符串开始或结束，使用center()、ljust()、rjust()等方法对字符串进行排版。
教学难点：字符串属于不可变对象，所有涉及修改的方法都是返回处理后的新字符串。
7.6 字符串常量
7.7 中英文分词
教学重点：
Python扩展库jieba和snownlp的
安装与使用
。
7.8 汉字到拼音的转换
教学重点：
Python扩展库pypinyin的
安装与使用
。
7.9 精彩案例赏析
习题：
1、2、3
第
8章 正则表达式
8.1 正则表达式语法
教学重点：正则表达式基本语法与扩展语法，常用正则表达式的写法。
8.2 正则表达式模块re
教学重点：
compile()、match()、search()、findall()、split()、sub()、escape()等re模块常用方法。
8.3 match对象
教学重点：
match对象方法的用法。
8.4 综合案例解析
习题：
1、2、3
第
9章 文件内容操作
9.1 文件的概念与分类
教学重点：文本文件与二进制文件的概念和区别。
9.2 文件操作基本知识
教学重点：
open()函数的file、mode、encoding参数
，文件对象
的
flush()、close()、read()、readline()、readlines()、tell()、write()、writelines()等常用方法，上下文管理语句with的
作用
与用法。
教学难点：文件操作三步骤：打开文件、操作文件、关闭文件。
9.3 文本文件基本操作案例精选
教学重点：文本文件读写方法，
read()、write()、seek()等文件对象常用方法的运用。
教学难点：在读写文件的同时会修改表示当前位置的文件指针。
习题：
1、2
9.4 二进制文件操作案例精选
教学重点：二进制文件读写方式，对象序列化，
pickle、struct、shelve等模块的用法。
9.5 Excel与Word文件操作案例
Excel、Word等常见类型文件的操作。
习题：
3、4、5
第
10章 文件与文件夹操作
10.1 os模块
教学重点：
listdir()函数，递归
遍历文件夹。
教学难点：
listdir()函数返回的列表中不包含子文件夹中的内容。listdir(path)函数返回的列表中的路径都是相对于参数path的相对路径，如果参数path不是当前文件夹，那么listdir(path)返回的列表中的路径都无法直接访问。listdir()函数返回的列表中的字符串是“乱序”的，大致来说，是按字符串转换为大写或小写之后的Unicode编码升序排序的，与我们习惯的按数字、拼音或字母顺序不一样。如果需要的话（例如按文件名编号升序排序后导入其他文件或系统），可以对列表中的字符串进行排序之后再使用。
10.2 os.path模块
教学重点：路径类型判断，路径连接，获取文件属性。
10.3 shutil模块
教学重点：复制文件，压缩与解压缩，删除目录树。
10.4 综合案例解析
习题：
1、2、3、4
第
11章 异常处理结构
11.1 异常的概念与常见表现形式
教学重点：异常的概念与表现形式。
11.2 常用异常处理结构
教学重点：
try...except...、try...except...else...、try...except...finally...
教学难点：异常处理结构本身的代码也可能会出错并抛出异常。
11.3 断言语句与上下文管理语句
教学重点：
with语句在文件操作、数据库连接等方面的应用。
习题：
1、2、3、4
第
12章 tkinter编程案例
12.1 tkinter简介
教学重点：使用
tkinter开发GUI程序的流程和框架。
12.2 模拟用户登录
教学重点：文本框与按钮组件的应用，自动填写用户名和密码。
习题：
1
12.3 选择类组件应用
教学重点：单选钮、复选框、组合框、列表框的应用。
12.4 简单画图程序
教学重点：不同类型图形的绘制，删除图形，鼠标事件处理。
12.5 电子时钟
教学重点：多线程，无标题栏、半透明、顶端显示、可拖动窗体的设计。
习题：
2
12.6 屏幕颜色选择器
教学重点：
pillow模块应用，鼠标事件处理。
12.7 抽奖式提问程序
教学重点：
cycle对象的应用，多线程应用。
习题：
3、4
12.8 简易计算器程序
教学重点：内置函数
eval()，按钮事件处理。
12.9 定时自动关闭的窗口
教学重点：多线程应用，
tkinter应用程序的destroy()方法。
第
13章 网络爬虫入门与应用
13.1 HTML与Java
S
cript基础
教学重点：
HTML常用标签，Java
S
cript语法基础、事件、常用对象。
13.2 urllib基本应用与爬虫案例
教学重点：
urlopen()函数，提交网页参数，使用代理。
习题：
1
13.3 scrapy爬虫案例
教学重点：
scrapy爬虫程序编写流程，选择器应用。
13.4 BeautifulSoup用法简介
教学重点：代码补全，
HTML代码解析，获取标签内容或属性。
13.5 requests基本操作与爬虫案例
教学重点：
requests基本操作与应用。
13.6 selenium爬虫案例
教学重点：模拟浏览器访问和获取指定页码内容。
习题：
2
第
14章 Python数据分析与处理
14.1 Pandas基本操作
教学重点：
创建
Series
与
DataFrame对象
，查看
统计信息，排序，数据选择与筛选，数据修改，异常值、重复值、缺失值的处理，数据离散化，移位与频次统计，拆分与合并，分组与聚合，数据差分，读写文件
。
14.2 Pandas结合matplotlib进行数据可视化
教学重点：折线图、柱状图的绘制。
14.3 Pandas应用案例
习题：
1、2、3
第
15章 数据可视化
15.1 matplotlib简介
教学重点：使用
pylab和pyplot绘图的一般过程。
15.2 绘制带有中文标题、标签和图例的
折线
图
教学重点：
绘制折线图的原理，设置中文标签、标题
，设置图例。
习题：
1
15.3 绘制散点图
教学重点：
绘制散点图的原理，设置
散点
位置、
符号
形状
、颜色、大小。
15.4 绘制饼状图
教学重点：
绘制饼状图的原理，设置
饼心位置
、
半径、
扇形颜色、标签、裂出效果、起始角度、百分比显示格式、
阴影
效果
，
pie()函数参数含义与应用。
习题：
2
15.5 绘制柱状图
教学重点：
绘制柱状图的原理，设置柱的宽度和位置、
内部填充、边线属性
，
绘制文本显示柱的高度
。
习题：
3、4、5
15.6 绘制雷达图
教学重点：
绘制雷达图的原理，创建极坐标系，
