《Python语言程序设计》
实验指导书
商学院Python教学团队编
江汉大学经济与管理实验教学中心
江汉大学企业运营虚拟仿真实验教学中心
实验项目一 Python基本数据类型
【实验目的】
1、熟悉PythonIDLE编程环境，并能进行简单的Python编程；
2、学会使用Python基本数据类型、变量、运算符、表达式等。
【实验内容】
1、令x=3,y=5.0,s1=’Python’,分别用type()函数、id()函数查看x、y、s1的类型和内存地址。
2、定义变量“a=3，b=4，c=5”，利用PythonIDLE编程，求下列表达式a==b、nota<=c、(a>b)and (b<c)、a<b<c、(a!=b)or(c%a**3>b) 、aand b、aor b的值。截图记录实验内容。
3、定义两个整型变量“a=12，b=5”，通过PythonIDLE编程，计算a与b之间的乘积、取整、幂运算；打印出算术运算对应的值，要求每一个算术运算单独用一个print()函数进行输出。截图记录实验内容。
4、利用PythonIDLE编程，截图记录实验内容：定义变量“x=6,y=4,z=9”,利用Python中的数学函数和随机数函数求值。
（1）求x,y,z三个变量中的最大值和最小值；
（2）生成[x,z]范围内的整数和随机小数；
（3）求三个数之和的平方根；
（4）以下数学表达式转换为Python表达式，并计算它的值。
5、用Python表达式来表示以下句子。
（1）m=238,求正整数m的个位数字、十位数字和百位数字。
（2）随机生成1个1-20之间的整数，求这个整数的三次方根，结果保留3位小数。
【实验环境】
python3.6及其以上版本
Python软件安装方法
以python3.10.0为例：
双击安装文件python-3.10.0-amd64.exe
勾选“AddPython 3.10 to PATH”，并选择“Customizeinstallation”
把OptionalFeatures全部勾选上，点击“Next"
AdvancedOptions勾选2、3、4项，然后选择安装路径为D:\PYTHON38（安装路径可根据个人电脑的实际情况做调整，也可以直接选择默认安装路径），点击”Install“，等待安装完成
页面出现Successful字样，说明安装成功。
启动IDLE编辑环境：在开始菜单（所有程序）找到：python3.10第一个，点击即可。
（1）Windows命令行下运行
同时按下Windows键和R键，启动“运行”，在“运行”中输入cmd然后回车，弹出命令行窗口，然后输入python回车，即出现如下界面。
然后输入print(‘Helloworld!’)，即可以敲一行代码，python就执行一次。
输入exit()退出交互模式。
（2）IDLE（集成开发学习环境）运行
通过IDLE交互式运行python。从“开始”中找到Python->IDLE，如下图
启动IDLE的shell控制台，同样输入print(‘Helloworld!')，可以敲一行代码，与python交互一次，python执行一次。IDLE中python代码可以高亮显示
【实验步骤】
令x=3,y=5.0,s1=’Python’,分别用type()函数、id()函数查看x、y、s1的类型和内存地址。
实验截图：
2、定义变量“a=3，b=4，c=5”，利用PythonIDLE编程，求下列表达式a==b、nota<=c、(a>b)and (b<c)、a<b<c、(a!=b)or(c%a**3>b) 、aand b、aor b的值。截图记录实验内容。
实验截图：
3、定义两个整型变量“a=12，b=5”，通过PythonIDLE编程，计算a与b之间的乘积、取整、幂运算；参考图1所示的形式打印出算术运算对应的值，要求每一个算术运算单独用一个print()函数进行输出。截图记录实验内容。
图1加减运算举例
实验截图：
4、利用PythonIDLE编程，截图记录实验内容：定义变量“x=6,y=4,z=9”,利用Python中的数学函数和随机数函数求值。
（1）求x,y,z三个变量中的最大值和最小值；
（2）生成[x,z]范围内的整数和随机小数；
（3）求三个数之和的平方根；
（4）以下数学表达式转换为Python表达式，并计算它的值。
实验截图：
【思考题】
1.用Python表达式来表示以下句子。
（1）m=238,求正整数m的个位数字、十位数字和百位数字。
（2）随机生成1个1-20之间的整数，求这个整数的三次方根，结果保留3位小数。
2.给出下列表达式的结果，并描述表示计算的过程。
（1）5%3+3//5*2
（2）3+4>5and 5==6
（3）7%3+6*4-4/5
（4）'3'not in 'a3bc' or 3 in [1,2,3] and '2' is [2]
3.随机产生一个6位数，每位数字是1-8之间的任意整数。
实验项目二 组合数据类型（列表与元组）
【实验目的】
1.创建、访问、修改和删除这些数据结构中的元素。
2.使用内置函数和方法对数据进行排序、搜索、切片等操作。
【实验内容】
1、利用PythonIDLE完成以下语句的编程：
（1）利用list函数创建名为vehicle的列表，包含’train’、‘bus’、’car’、’subway’、’ship’、‘bicycle’6个元素；
（2）将新元素‘plane’添加到元素’train’前面，然后输出vehicle的列表；
（3）将元素‘bicycle’修改为’bike’；
（4）随机从列表vehicle中抽取一个元素；
（5）新建veh元组，使veh中的元素与列表vehicle的元素相同，然后输出veh元组;
（6）将元组veh中索引为奇数的元素存储于元组t1中，将元组veh中索引为偶数的元素存储于元组t2中,输出t1,t2；
（7）将元组t1乘以2，得到的结果存于元组t3中，输出t3。
2.利用PythonIDLE完成以下语句的编程：
（1）给定一个由10个整数值构成的列表list1=[20,18,17,14,9,8,7,4,3,1]，将list1中的元素随机排列，输出新的list1。
（2）定义列表list2=[22,100,18,200,16,300,14,400,12,500]只对列表list2中下标为偶数的元素进行升序排列。
3.利用PythonIDLE完成以下语句的编程：
（1）定义两个列表list1和list2，分别包含4个整数和3个整数
（2）将列表list2合并到list1中，并在list1末尾再添加两个数字70和140，输出list1.
（3）对list1降序排列，最后输出最终的list1。
【实验环境】
python3.6及其以上版本
【实验步骤】
1、利用PythonIDLE完成以下语句的编程：
（1）利用list函数创建名为vehicle的列表，包含’train’、‘bus’、’car’、’subway’、’ship’、‘bicycle’6个元素；
（2）将新元素‘plane’添加到元素’train’前面，然后输出vehicle的列表；
（3）将元素‘bicycle’修改为’bike’；
（4）随机从列表vehicle中抽取一个元素；
（5）新建veh元组，使veh中的元素与列表vehicle的元素相同，然后输出veh元组;
（6）将元组veh中索引为奇数的元素存储于元组t1中，将元组veh中索引为偶数的元素存储于元组t2中,输出t1,t2；
（7）将元组t1乘以2，得到的结果存于元组t3中，输出t3。
IDLE实验截图：
2.利用PythonIDLE完成以下语句的编程：
（1）给定一个由10个整数值构成的列表list1=[20,18,17,14,9,8,7,4,3,1]，将list1中的元素随机排列，输出新的list1。
（2）定义列表list2=[22,100,18,200,16,300,14,400,12,500]只对列表list2中下标为偶数的元素进行升序排列。
IDLE截图：
3.利用PythonIDLE完成以下语句的编程：
（1）定义两个列表list1和list2，分别包含4个整数和3个整数
（2）将列表list2合并到list1中，并在list1末尾再添加两个数字70和140，输出list1.
（3）对list1降序排列，最后输出最终的list1。
IDLE截图：
【思考题】
1.某互联网公司近一段时间的股票收盘价格分别为：12.02,12.98, 13.21, 13.56，12.65,12.05，11.17，12.05,11.17。请建立一个列表存储这些数据，编写程序解决如下问题：
（1）上述一共有几个数据？
（2）统计收盘价为12.05元的次数；
（3）找出收盘价中的最小数据，并删除首次出现的最小数据，最后输出列表的数据。
2.编写程序，生成一个包含30个[0,100]之间随机整数的列表。
实验项目三 组合数据类型（字符串+字典+集合）
【实验目的】
掌握字符串、字典和集合的使用
【实验内容】
1、利用PythonIDLE或JupyterLab完成以下语句的编程：
（1）创建名为str1的字符串对象”Lifeis short, you need Python.”；
（2）利用字符串索引或切片分别读取(输出)字符串str1中的’Python’子串、’Life’子串
（3）分别使用index或find方法查找子串’short’的索引位置、查找子串’you’在[16,19]索引范围内的首次出现的位置(索引);
（4）通过字符串切片获取str1的子串”youneed Python”，将其赋给新的字符串str2；
（5）利用lower、upper、切片等方法分别输出字符串str2的大写形式、小写形式和”Youneed PYTHON” 形式；
（6）通过split方法对字符串str1分别按照空字符串和逗号进行分割，并求相应的分割后元素个数；
（7）通过range函数创建1-20之间的所有偶数对应的数字字符串构成的列表num1，并通过print输出所有数字字符串元素；
（8）将num1中所有字符元素通过“-”连接成一个新字符串str3，并计算字符串str3中”-”出现的次数。
实验截图：
2、利用PythonIDLE或JupyterLab完成以下语句的编程：
（1）通过{}创建存储成绩的字典dict1,该字典有键值对(‘math’,92)、(‘biologic’,87.5)、(‘chemistry’,93);
（2）利用dict函数创建字典dict2,包含键值对同（1）；
（3）利用keys、values和items方法分别获取字典中所有键、所有值和所有键值对；
（4）利用两种方法查找键’biologic’对应的值;
（5）判断键’math’是否存在于dict1中，如果存在，则修改其对应值为88.6；
（6）利用update方法为字典dict1增加键值对项(‘art’,93.5)、(‘history’,85)，更新键’math’的值为96；
（7）删除字典dict1中的键值对(’biologic’,87.5);
（8）随机删除字典dict1中的某一键值对。
实验截图：
3、利用PythonIDLE或JupyterLab完成以下语句的编程：
（1）利用range函数创建由1-8整数构成的列表num1；利用range函数创建由1-8所有偶数构成的列表num2；
（2）利用列表推导式创建列表num2，该列表包含列表num1中所有的偶数；
（3）利用set函数分别通过num1和num2创建集合s1、s2;
（4）将集合s2赋给新的集合s3,利用add或”|=”方法为集合s3增加元素9和10；删除集合s3中的元素2和4；
（5）利用for循环输出集合s3中的所有元素；
（6）利用列表推导式输出集合s3中所有的奇数元素；
（7）输出集合s1和s3的并集、交集、差集和异或（对称差）集。
（8）判断s2是否为s3的子集。
实验截图：
【实验环境】
Python3.8 / Jupyter lab
【思考题】
1、通过input输入一段字符串，要求输出字符串中包含的所有各个不同的字符及其个数。例如：输入，abcdefgabc，则输出:”a:2b:2 c:2 d:1 e:1 f:1 g:1”。
实验项目四 顺序与选择结构
【实验目的】
掌握顺序与选择结构的使用
【实验内容】
利用PythonIDLE或JupyterLab完成以下语句的编程：
（1）通过eval函数可以将字符串转换成整型、列表、元组、字典、集合，分别列举示例；
（2）定义变量a=3.1415926，通过字符串插值分别输出变量a、宽度为10精度为3左对齐的变量a、宽度为10精度为3右对齐的变量a；
（3）定义商品和价格两个变量goods、price，通过字符串插值格式符输出商品及其价格，要求商品变量的宽度为10左对齐，价格变量的宽度为8精度为2右对齐。例如：输出“Theprice of *** is **** ”；
（4）通过input函数和eval函数实现输入含3个元素的列表alist，通过print函数输出列表alist
（5）通过列表拆包将列表alist中的三个元素分别赋给变量a,b,c，再通过包含间隔符“>”的print函数输出a,b,c。
（6）利用range函数、if语句、for循环分别创建1-20之间所有奇数构成的列表L1、偶数构成的列表L2；
（7）利用含if语句的列表推导式完成（6）中列表的创建。
实验截图：
利用PythonIDLE或JupyterLab完成以下语句的编程：
（1）利用if-else语句显示用户所输入数值的绝对值；
（2）利用三元表达式显示用户所输入数值的绝对值；
（3）通过input函数输入一串字符串来创建字符串变量x；利用if-else语句完成，当x为非空字符串时（x.strip()可以获取去掉空格的字符串），输出去掉字符串x首字母的子串；当x为空字符串时，输出“输入字符串为空”；
（4）设计一段程序根据员工工资来调整月工资增量。如果“工资<5000”，则增加500元，若“5000<=工资<6000”,则增加700元，若“工资>=6000”，则增加800元。通过input输入某员工原工资，分别输出原工资和增加后的现工资。
实验截图：
3、利用PythonIDLE或JupyterLab完成以下语句的编程：
（1）通过input输入分钟数，将其转化为小时和分钟表示。例如，输入360分钟，则输出为：“6小时6分钟”（字符串格式符建议采用字符串插值方法）;
（2）If语句中条件表达式的值为True或False，请举例说明各种数据类型（不少于三种数据类型）中哪些值为True或False。如：{1,2,3}为True，’ab’字符串为True。参考下图中的做法列举示例。
（3）通过input输入三角形的3条边，判断它们是否能组成一个三角形。若能，计算并输出三角形的面积；若不能，输出“不能构成三角形”;
（4）编写Python程序，实现以下函数：。要求通过输入x的值，求y的值并输出。
实验截图：
【实验环境】
【思考题】
1、输出1000以内的所有水仙花数。
实验项目五 循环结构（1）
【实验目的】
掌握while、for循环的基本应用。
【实验内容】
1.利用while循环输出20-1间的所有整数。
2.分别利用for循环和列表推导式输出20-1间的所有整数。
3.利用while与for循环输出字符串’Python’中的每一个字符和其对应的索引。
4.利用while循环输出1-100所有的奇数之和、偶数之和。
5.利用for循环输出1-100所有的奇数之和、偶数之和。
6.分别利用循环和推导式创建1-10之间的所有整数平方对应的数字字符构成的列表num3。
7.创建一个表示员工收入的字典dic1，该字典的键为姓名、值为收入。其中王明收入4300元、周亮收入5232元、李红收入6150元，赵辉收入4800元和张琳收入5400元。利用for循环给所有的员工工资增加500元，输出更新后的字典dict1。
【实验环境】
Python3.8
【思考题】
1.编写程序，实现用户名和密码的输入，当用户名为admin且密码为123456时，显示“登录成功”，否则显示“登录失败，请重新输入”，允许最大输入次数为3次，超过3次没有输入正确，则显示“今天最大次数已用完，请明天再登录”。
2.按照以下方案给员工增加工资：“工资<5000”的员工增加500元，“5000<=工资<6000”的员工增加700元，“工资>=6000”的员工增加800。利用选择语句和循环完成工资字典的更新，并输出dict1。
实验项目六 循环结构（2）
【实验目的】
掌握循环控制语句与循环的高级应用。
【实验内容】
1.创建存储学生课程成绩的空列表L1，利用随机函数产生10个学生的成绩，范围为0-100之间的整数，并存储于列表L1中。
2.利用for循环求列表list1学生成绩的平均值
3.利用for循环求列表list1学生成绩的最大值和最小值
4.求1-100之间所有素数之和。
5.输入n的值，计算s=1+1/2!+…+1/n!的值
6.从键盘输入若干整数，求其中所有正数的和，遇到负数便结束该操作
7.分别利用while循环和for循环，求500以内能被15整除的所有正整数，并统计个数。
【实验环境】
Python3.8
【思考题】
1.输入两个字符串，找出两个字符串中相同的字符元素。要求利用循环语句或其他方法完成程序的设计。
2.请编写程序，首先随机生成4个字符的验证码并输出，用户再输入验证码，如果用户输入的验证码与系统随机生成的验证码相同，显示‘验证成功’，否则显示：请重新输入验证码。具体要求如下：
(1)验证码由
abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ1234567890!@#$%^&*中的字符组成；
（2）每个验证码长度固定为4个字符。
实验项目七 函数与模块
【实验目的】
熟练掌握函数的定义与调用，函数的参数传递与变量作用域。
【实验内容】
一、编写函数fun2,用于判断某个年份是否为闰年，调用该函数，判断2000年、1900年是否为闰年。
提示：判断任意年份是否为闰年，需要满足以下条件中的任意一个：
该年份能被4整除同时不能被100整除；
②该年份能被400整除。
二、普通函数与匿名函数的转换：
（1）请将下面的普通函数转变为匿名函数。
deffuna(x, y=3):
return x * y
（2）请将下面的匿名函数转变为普通函数并调用。
lambdaa : a if a % 2 else None
三、若将某素数各位数字的顺序颠倒后得到的数仍是素数，则此数为可逆素数。编写函数，求出100以内的可逆素数。
四、使用递归函数编写一个函数power()，模拟内置函数pow()，即power(x,y) 用于计算并返回x 的y次幂的值。
【实验环境】
JupyterLab或PythonIDLE编程环境。
【思考题】
如果整数A的全部因子(包括1，不包括A本身)之和等于B；且整数B的全部因子(包括1，不包括B本身)之和等于A，A不等于B，则将整数A和B称为亲密数对。求3000以内的全部亲密数对。
实验项目八 综合训练
【实验目的】
复习Python课程的重要知识点。
【实验内容】
一、编写程序，生成包含大于0，小于等于50的10个随机数的列表，然后将前5个元素升序排列，后5个元素降序排列，并输出结果。
实验思路：
导入所需模块：
首先，需要导入random模块，因为它包含了生成随机数的函数。
创建空列表：
然后，创建一个名为al的空列表，用于存储即将生成的随机数。
生成随机数：
使用for循环，结合range(10)来迭代10次。在每次迭代中，使用random.randint(0,50)生成一个0到50之间的随机整数（包括0但不包括51），并使用append()方法将其添加到al列表中。
打印原始列表：
使用print(al)打印出包含随机数的原始列表。
对列表进行排序：
使用切片操作al[0:5]选取列表的前5个元素，并使用sorted()函数将它们升序排列。然后将排序后的列表重新赋值给al的前5个位置。
同样地，使用切片操作al[5:]选取列表的后5个元素，并使用sorted()函数结合reverse=True参数将它们降序排列。然后将排序后的列表重新赋值给al的后5个位置。
打印排序后的列表：
最后，使用print(al)打印出排序后的列表。
实验思路：
导入random模块：
首先，我们需要导入Python的random模块，因为它提供了生成随机数的功能。
生成随机数列表：
使用列表推导式（ListComprehension）来生成一个包含10个随机数的列表。在这个列表中，每个元素都是通过random.randint(0,50)生成的，表示生成的随机数在0（包括）到50（包括）之间。
列表推导式的结构是[expressionfor item in iterable if condition]，但在这个例子中，我们没有使用ifcondition部分，因为我们总是需要10个随机数。因此，代码简化为[random.randint(0,50) for i inrange(10)]，其中i是循环变量，但它在这个表达式中没有被直接使用，只是作为一个占位符来确保循环执行10次。
打印原始列表：
使用print(al)打印出生成的随机数列表，以便我们可以看到在排序之前的随机数顺序。
对列表进行排序：
接下来，我们使用切片和sorted()函数来对列表进行排序。sorted()函数会返回一个新的已排序的列表，而不会改变原始列表。但是，由于切片操作返回的是列表的一个视图，我们可以直接将排序后的结果赋值给原列表的相应切片部分。
al[0:5]表示列表的前5个元素（索引从0到4）。我们使用sorted(al[0:5])来获取这5个元素的升序排列，并将结果赋值回原列表的相应位置。
al[5:]表示列表的第6个元素到最后一个元素。我们使用sorted(al[5:],reverse=True)来获取这5个元素的降序排列，并将结果赋值回原列表的相应位置。
打印排序后的列表：
最后，我们再次使用print(al)打印出排序后的列表，以便验证结果。
二、编写程序，输出1-1000间能被17整除的所有奇数，并计算这些数的和。
实验思路：
初始化变量：
首先，初始化一个变量sum1为0，这个变量将用于存储所有能被17整除的奇数的和。
使用for循环遍历奇数：
由于题目要求找出1-1000之间的奇数，因此可以使用range(1,1000, 2)来生成一个从1开始，步长为2（即只生成奇数），直到999结束的序列。这样，循环中的i就会是1-1000之间的所有奇数。
检查每个奇数是否能被17整除：
在循环体内部，使用条件语句ifi % 17 == 0来检查当前的奇数i是否能被17整除。如果i除以17的余数为0，则说明i可以被17整除。
累加能被17整除的奇数：
如果当前的奇数i能被17整除，就将其加到sum1上。
输出结果：
当循环结束后，使用print函数输出这些能被17整除的奇数的和。
实验思路：
初始化一个空列表：
首先，创建一个名为L1的空列表，这个列表将用于存储所有能被17整除的奇数。
使用for循环遍历奇数：
和方法一类似，使用range(1,1001, 2)来生成1到1000之间的所有奇数。range函数的第三个参数2确保步长为2，从而只生成奇数。
检查每个奇数是否能被17整除：
在循环体内部，使用条件语句ifi % 17 == 0来检查当前的奇数i是否能被17整除。
将能被17整除的奇数添加到列表中：
如果当前的奇数i能被17整除，就使用append方法将其添加到L1列表中。
输出结果：
当循环结束后，首先使用print(L1)打印出所有能被17整除的奇数列表。然后，使用sum(L1)计算这些数的和，并通过print函数和格式化字符串f-string输出结果。
实验思路：
使用列表推导式生成符合条件的奇数列表：
列表推导式是Python中一种快速生成列表的语法结构。在这个问题中，我们可以直接使用列表推导式来遍历1到1000之间的所有奇数（步长为2），并检查每个奇数是否能被17整除。如果某个奇数i满足条件i%17==0，那么它就会被添加到最终的列表L1中。
列表推导式的语法结构是[expressionfor item in iterable ifcondition]，其中expression是列表中的每个元素（在这个例子中是i），item是每次迭代时iterable（可迭代对象）中的元素（在这个例子中是range(1,1001,2)生成的奇数），condition是一个可选的条件表达式（在这个例子中是i%17==0）。
打印符合条件的奇数列表：
在列表推导式执行完毕后，我们得到了一个包含所有能被17整除的奇数的列表L1。然后，我们使用print(L1)来打印这个列表。
计算并打印这些数的和：
接着，我们使用Python内置的sum()函数来计算列表L1中所有数的和。sum()函数会遍历列表中的每个元素，并将它们相加。最后，我们使用print(f'满足条件的数的和为：{sum(L1)}')来格式化并打印结果。这里使用了格式化字符串（f-string）来嵌入变量sum(L1)的值。
三、编写函数stat()并调用，程序执行示例如图2：分别统计出传入字符串参数(字符串参数可以是一个参数或多个参数)的英文字母、空格、数字和其它字符的个数。
实验思路：
定义函数：
定义一个名为stat的函数，该函数接受任意数量的字符串参数（通过*args）。
遍历每个字符串参数：
使用for循环遍历每个传入的字符串参数。
初始化计数器：
对于每个字符串，初始化四个计数器来分别记录英文字母、空格、数字和其他字符的数量。
字符分类并计数：
使用嵌套循环遍历字符串中的每个字符，并根据字符的类型增加相应的计数器。
打印统计结果：
在遍历完一个字符串后，打印出该字符串的字符统计结果。
调用函数：
在函数定义之外，调用stat函数并传入示例字符串作为参数。
实验思路：
定义函数：
首先，定义一个名为stat的函数，该函数接受任意数量的字符串参数（通过使用*param实现）。
遍历每个字符串参数：
在函数内部，使用len(param)获取传入参数（字符串列表）的长度，然后使用for循环遍历每个字符串。
初始化计数器：
对于每个字符串，我们需要初始化四个计数器来分别记录英文字母、空格、数字和其他字符的数量。在循环开始之前，将这些计数器都设为0。
字符分类并计数：
使用嵌套循环来遍历字符串中的每个字符。对于每个字符，使用if-elif-else结构来判断它属于哪一类，并增加相应的计数器。
each.isalpha()：检查字符是否为英文字母（包括大小写）。
each.isdigit()：检查字符是否为数字。
each==''：检查字符是否为空格（注意这里应该检查的是空格字符''，而不是空字符串''）。
其他的情况则归为“其他字符”。
打印统计结果：
在遍历完一个字符串后，使用print函数打印出该字符串的字符统计结果。字符串的索引（在参数列表中的位置）需要加1以符合题目中的“第n个字符串”的表述。
调用函数：
在函数定义之外，调用stat函数并传入两个示例字符串作为参数。
【实验环境】
JupyterLab或PythonIDLE编程环境。