模块2 语法基础（教案）-《程序设计基础Python》同步教学（电子工业版）

模块2 课程名称 Python程序设计基础 章名 模块2 语法基础——树立规则，计算并打印期末成绩 教学内容 Python语法基础 课时 6 项目性质 □演示性 □验证性 □设计性 R综合性 授课班级 授课日期 授课地点 教学目标 （1）使用正确的标识符并灵活运用注释提高程序可读性； （2）能够理解变量的作用并掌握Python中变量的赋值方法； （3）应用print()和input()函数完成数据的输入与输出； （4）熟悉常用的数据类型，灵活运用类型转换函数； （5）利用Python中常用运算符构建表达式进行计算和数据处理。 教学重点 （1）变量的命名规则； （2）代码注释的使用； （3）print函数、input函数的应用； （4）数据类型及类型转换； （5）常见运算符的使用及优先级。 教学难点 （1）变量的含义； （2）数据的输入与类型转换； （3）赋值运算符、逻辑运算符的使用。 教学准备 （1） 教材：《Python程序设计项目教程--从入门到实践》 （2） 学习平台：超星Python教学平台或职教云Python教学平台 （3） 硬件设备：装有Python开发环境的计算机； （4）教学资源：课件PPT、实训指导书 32 学科网（北京）股份有限公司 教学过程 教学环节 教学内容与过程 （教学内容、教学方法、组织形式、教学手段） 课前组织 （1）在学习平台上发布微课视频让同学们预习； （2）在学习平台上发布上课使用的PPT； （3）在学习平台上发布实训指导书； （4）在学习平台上发布本次课程学习成果检验题目。 课程内容描述 【情景导入】 · 每当期末考试结束后，授课老师都需要完成期末成绩的汇总、分数的统计、成绩的打印等工作。 · 这些繁杂的工作可以用Python程序完成从而提升工作效率和准确率，要想编写Python程序，首先要学习语法规则，进而树立编程的规范意识。 · 本模块将展开Python基础语法的学习，通过简单语句完成期末成绩的键盘输入、简单计算、打印输出等工作。 【项目分解】 · 根据业务需求，按照难度递增原则，项目分解为3个任务 【任务2.1 打印成绩单】 【任务分析】 · 学期末，某班张小帆、欧雷雷、于田田等3位同学参加了2022年度科目1、科目2的期末考试，最终成绩如下表所示： · 本任务要求在计算机屏幕上按照规定格式打印期末成绩单，需要完成的具体工作内容如下表所示： 【知识储备】 2.1.1 标识符与关键字 · 程序代码中为了区别不同的事物（如变量、函数、类等），引入了标识符的概念，用来代指程序中用到的特定事物。 · Python中，标识符分为两类：用户标识符和系统标识符。 1.用户标识符： · 用户标识符是程序员根据编程需要，自行定义的标识符。 · 为了保证程序的规范性，Python中用户标识符需遵循以下规则： · 标识符必须由字母（a—z、A—Z）、数字（0-9）或下划线（_）组成。 · 标识符的第一个字符不能是数字。 · 标识符对大小写敏感。例如apple和Apple是不同的标识符，代指不同事物。 · 不允许使用关键字（即系统标识符）。 · 使用用户标识符要遵循标识符命名规则，同时也要做到标识符见名知意、风格统一，从而增强程序的可读性与可维护性。 · 下面介绍几种“约定俗成”的命名方式： · 大驼峰命名：每个单词的首字母都是大写，例如Student、ElectricCar；大驼峰命名法一般适用于类的命名。 · 小驼峰命名：第一个单词的首字母小写，其余单词的首字母大写，例如printAddress；小驼峰命名法常见于函数名称、变量名中。 · 蛇形命名：单词之间用下划线“_”连接，例如student_scores等。蛇形命名常用于函数名称、变量名中。 2、系统标识符 · 系统标识符也称关键字、保留字，是指Python中已经被使用、赋予特定含义的标识符，程序员不能重复定义。 · 以下两条语句可以查看Python中的系统标识符： import keyword print(keyword.kwlist) · 在Python IDLE中查看运行结果如图： 2.1.2 变量 · 计算机程序运行过程中需要用到很多数据，这些数据存储在内存的某些单元中。为了方便获取某个内存单元中的数据，会使用标识符来标识这个内存单元，这个标识符称为变量。 · 例如内存的某个单元中存储了数据10，我们可以使用变量num标识这个数据，这样num与数据10建立了关联，后续代码中则可以使用变量名代表其关联的数据。 · Python中使用变量前需要定义变量并赋值，通过赋值运算符“=”将内存中存储的数据与变量名建立联系，其语法格式为：变量名=值。 · 例如定义一个变量num，并为其赋值10，使用Python提供的print()函数打印输出num所代表的数： · 变量的值可以改变，只需为其重新赋值即可。 · 例如重新为num赋值20，然后使用print函数打印num的值： 2.1.3 注释 · 我们可以在文档里加入批注、标注、脚注等，对相关内容加以说明。同样在程序中，我们也可以加入部分注释，以提高程序的可读性。 · 注释是穿插于计算机程序中的“隐形代码”，是供编程人员阅读的；程序运行时，Python解释器会自动忽略注释部分。 · Python的注释分为单行注释和多行注释。 1.单行注释 · 单行注释以井号“# ”开头，用来说明当前行或后面代码的功能。 · 例如打印一句话时可以用单行注释加以说明： 2.多行注释 · 如果注释的内容较长、超过一行，则可以使用多行注释。 · Python的多行注释是用三对单引号或三对双引号将多行注解内容包裹起来。 · 例如打印古诗词，用多行注释加以说明： 2.1.4 打印输出 · Python程序中，默认的打印输出就是将信息显示在计算机屏幕上。 · print()函数可以用来向屏幕上打印输出相关信息，它可以输出任何类型的数据，我们只需要将输出的内容放置到print后面的括号中即可。 · 例如打印整数、小数和文本信息： >>> print(10) # 打印输出整数10 10 >>> print(3.14) # 打印输出小数3.14 3.14 >>> print("我们要树立Python编程的规范意识。") # 打印一句话，需用引号将这句话包裹起来 我们要树立Python编程的规范意识。 · print()函数还可以一次性输出多个数据，放入括号中的数据用逗号“,”隔开，示例如下： >>> print(10, 3.14, "我们要树立Python编程的规范意识。") 10 3.14 我们要树立Python编程的规范意识。 空格 空格 · 还可以通过变量名打印其标识的数据： >>> num1=10 >>> print(num1) # 打印num1代表的数据10 10 【任务2.2 键盘输入成绩并打印】 【任务分析】 · 本任务要求用户通过键盘输入同学的姓名及成绩，然后打印输出，从而提升程序的适应性和交互性。需要完成的具体工作内容如下表所示： 2.2.1 数据类型 · 现实生活中，我们使用的数据形式多样，包括整数、小数、文本信息等；程序设计中，也需要对数据的类型加以区分，从而进行不同的处理。 · Python常用的数据类型有数值型、字符串和组合型数据类型（例如列表、元组、集合、字典）。 1.数值类型 · 数值类型包括整数类型（int）、浮点数类型（float）、复数类型（complex）和布尔类型（bool）。 （1）整数类型。 · 整数类型（int）简称整型，用于表示整数。 整型： 0 100 -10 （2）浮点型。 · 浮点型（float）即小数，由整数部分、小数点和小数部分组成。对于较大、较小的数，Python使用科学计数法表示。 浮点型： 1.2 -10.5 3E-2 （3）复数型。 · 复数型由实部和虚部两个部分组成。 复数型： 3+4j 10-5j （4）布尔型。 · 布尔型只有两个值：True和False，代表逻辑真假值，通常用在条件判断和循环语句中。 · 布尔型可以看作特殊的整型，True对应整数1，False对应整数0. 布尔型：True False 2.字符串类型 · 字符串类型可以用来表示和存储文本信息，即一系列字符（字母、中文、符号、标点等）。 · 在Python中字符串通常用单引号、双引号或者三引号包裹起来，示例如下： >>> 'This is a string.' # 用单引号包裹字符串 'This is a string.' >>> "This is a string, too" # 用双引号包裹字符串 'This is a string, too' >>>s1='''I like Python.''' # 用三引号包裹字符串，并赋值给变量s1 >>> print(s1) # 打印s1代表的字符串 I like Python. 3.组合型数据类型 · 组合数据类型可以存放一组数据。 · Python提供了列表、元组、字典与集合等组合数据类型。 · 例如列表：列表list可以存放任意数量、任意数据类型的数据，Python中可以使用“[]”创建列表，列表中的数据项之间使用逗号“,”分隔，示例如下： >>>namelist= ["张小帆", "欧雷雷", "于田田"] # 使用列表存放姓名清单 >>>scorelist= [90, 85, 70] # 使用列表存放某课程的分数清单 2.2.2 数据类型的判断 · 在程序设计中，有时候需要判断某个变量的数据类型，进而采取不同的处理措施。 · Python提供了type()函数，用于查看变量的数据类型，示例如下： >>> data1=10 >>> type(data1) # 获取变量data1的数据类型，返回整型 <class 'int'> >>> data2=6.18 >>> type(data2) # 获取变量data2的数据类型，返回浮点型 <class 'float'> >>> data3="I like Python." >>> type(data3) # 获取变量data3的数据类型，返回字符串类型 <class 'str'> · Python还提供了isinstance()函数用来判断某个变量是否为某种数据类型，并返回判断结果（布尔值True或False），示例如下： >>> data1=10 >>> isinstance(data1,int) # 判断data1是否为整型，返回结果为True True >>> data2=10.0 >>> isinstance(data2,int) # 判断data2是否为整型，返回结果为False False 2.2.3 数据类型的转换 · Python内置了一系列可用于数据类型强制转换的函数：int(x)、float(x)、complex(x)、bool(x)、str(x)，分别用于将某变量x转换为整数、浮点数、复数、布尔值、字符串。 · 常见的用法示例如下： >>> int(3.14) # 将浮点数3.14转换为整数，去掉小数部分 3 >>> int("100") # 将字符串"100"转换为整数 100 >>> float(10) # 将整数10转换为浮点数 10.0 >>> float("100") # 将字符串转换为浮点数 100.0 >>> str(3.14) # 将浮点数转换为字符串 '3.14' · Python中还有一个较为特殊的函数eval()，它可以将字符串转换为其表达式的值。 · 相对于int()、float()等函数，eval()函数具有更强大的数据解析能力。示例如下： >>> eval("3.14") # 返回字符串"3.14"转换的数值（浮点数） 3.14 >>> eval("10+20") # 返回10+20的值 30 2.2.4 数据的输入 · 程序运行的过程中，有时需要用户输入部分数据。 · Python提供了input()函数，它可以接收用户键盘输入的数据，这个数据可以存放在变量中。 · 例如让用户输入用户名和密码，示例如下： · 需要注意是，使用input( )函数接收用户输入的信息均为字符串类型，要想得到整型、浮点型等数据类型，需要进行强制转换，示例如下： >>> age=input("请输入您的年龄：") # 要求用户通过键盘输入年龄，并赋值给age 请输入您的年龄：20 >>> type(age) # 查看age的数据类型，结果为字符串 <class 'str'> >>> age_int=int(age) # 将age强制转换为整数类型，并赋值给age_int >>> type(age_int) # 查看age_int的数据类型，结果为整型 <class 'int'> 【任务2.3 计算总成绩及平均成绩】 【任务分析】 · 针对期末成绩，还需要完成计算总成绩、求平均成绩等工作，具体工作内容如下表所示： 2.3.1 算术运算符 · 在数学领域，我们可以使用加减乘除等运算；为了完成多种计算逻辑，Python也提供了算术运算、关系运算、逻辑运算、赋值运算、成员运算等多种运算。 · Python中每一种运算，都有特定的符号，这些符号称之为运算符；程序运行的过程中，运算符会告诉解释器执行某项数学运算或者逻辑运算，进而得到相应的结果。 · Python的算术运算符与数学中的算术运算符基本一致，主要用于数值的计算。 · 假定变量 a = 10、b = 2，下表列出了 Python支持的算术运算符及运算结果： 2.3.2 关系运算符 · 关系运算符也称为比较运算符，用于比较两个变量的大小，其运算结果为布尔值（True或者False）；当关系表达式成立时，运算结果为True，否则为False。 · 假定变量a = 10、b = 20，下表列出了Python支持的关系运算符及运算结果： 2.3.3 逻辑运算符 · 逻辑运算通常用于布尔值的运算，下表列出了Python支持的逻辑运算符及其说明： · 具体示例如下： >>> a=True >>> b=False >>> print(a and b) # 逻辑“与”，a与b的值均为True时，结果才为True False >>> print(a or b) # 逻辑“或”，a或者b的值中有一个True，结果即为True True >>> print(not a) # 逻辑“非”，a=True，则not a返回False False 2.3.4 成员运算符 · 成员运算符用于判断一个数据是否在一个群体（字符串、列表、集合等）中，其运算结果为布尔值（True或者False）；下表列出了Python支持的成员运算符及运算结果： 2.3.5 赋值运算符 · 赋值运算符主要是为变量赋值，其功能为将等号右侧表达式的值，赋给左侧的变量。 · 下表列出了Python语言支持的部分赋值运算符及相关说明： 2.3.6 运算符优先级 · 程序设计中，表达式是根据不同应用场景，用运算符、括号将数据连接起来的有意义的式子。 · Python中，一个表达式可以使用多个运算符，从而实现相对复杂的功能。当一个表达式中出现了多个运算符时，需要遵循Python设定的优先级进行运算。 · Python中常用运算符的优先级顺序（由高到低）如下表所示： 总结评价 学习任何一门编程语言都要掌握一定的语法基础，梳理规范意识。与多数程序设计语言相比，Python的语法更加简洁明了。在打印成绩单项目中，我们学习了基本的数据类型、变量等基础知识，学会了使用input()函数接收键盘输入的数据，使用print()函数将信息输出（打印）到计算机屏幕上。此外，Python也支持算术、关系、逻辑等运算符，借助这些运算符，我们完成了成绩处理。 $$