高中信息技術(Python)必修1 數據與計算 出現的模塊和函數

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Python語言模塊豐富，高中信息技術必修1也出現了不少模塊和函數，需要同學們掌握。

一、第三章 算法的程序實現

3.1 用計算機編程解決問題的一般過程

①P67 turtle模塊

不需要安裝，需要導入。

函數	描述
t=turtle.Pen()	返回或設置畫筆的屬性
t.forward(distance)	海龜前進 distance 指定的距離，方向為海龜的朝向。
t.left(angle)	海龜左轉 angle 個單位。(單位默認為角度)
t.bgcolor()	海龜背景顏色
t.pencolor()	返回或設置畫筆顏色
t.circle(radius)	繪制一個 radius 指定半徑的圓，圓心在海龜左邊 radius 個單位。

注意：

1. forward常常被縮寫為fd，與前進forward對應的為后退back(distance)，可以縮寫為bk。
2. left為左轉，對應的為右轉right(distance)。
3. bgcolor()等在P89思考與練習中出現。

3.2 Python語言程序設計

①P75 內建函數

不需要安裝，不需要導入。

函數	描述
print(x)	輸出x的值
input([prompt])	獲取用戶輸入
int(object)	將字符串和數字轉換成整形
float(object)	將字符串和數字轉換成實型
abs(x)	返回x的絕對值
help()	提供交互式幫助
len(seq)	返回序列的長度
str(x)	將x轉換成字符串
chr(x)	返回x對應的字符
ord(x)	返回x對應的ASCII值
round(x[,n])	對x進行四舍五入(如果給定n，就將數x轉換為小數點后有n位的數)
max(s,[,args...])	返回序列的最大值(如果給定多個參數，則返回給定參數中的最大值)
min(s,[,args...])	返回序列的最大值(如果給定多個參數，則返回給定參數中的最小值)

②P85 math模塊

不需要安裝，需要導入。

名稱	描述
math.e	自然常數e
math.PI	圓周率PI
math.ceil(x)	對x向上取整，比如x=1.2，返回2
math.floor(x)	對x向下取整，比如x=1.2，返回1
math.pow(x,y)	指數運算，得到x的y次方
math.log(x)	對數運算，默認基底為e
math.sin(x)	正弦函數
math.cos(x)	余弦函數
math.tan(x)	正切函數
math.degrees(x)	弧度轉換為角度
math.radians(x)	角度轉換為弧度

③P86 random模塊

不需要安裝，需要導入。

名稱	描述
random.random()	隨機生成一個[0,1)范圍內的實數
random.uniform(a,b)	隨機生成一個[a,b]范圍內的實數
random.randint(a,b)	隨機生成一個[a,b]范圍內的整數
random.choice(seq)	從序列的元素中隨機挑選一個元素 比如random.choice(range(10)),從0到9中隨機挑選一個整數
random.sample(seq,k)	從序列中隨機挑選k個元素
random.shuffle(seq)	將序列的所有元素隨機排序

④P86 Image模塊

需要安裝，需要導入。

安裝命令為"pip install pillow"，若下載太慢請加上"-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple"使用清華源
一鍵切換清華源，以后就不用加-i了

pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

Image對象

名稱	描述
im=Image.open("school.jpg")	打開school.jpg文件
im.format	獲取圖像文件格式
im.size	獲取圖像尺寸大小(以像素為單位表示圖像的寬度和高度)
im.mode	獲取圖像的顏色模式
im.rotate(45).show()	將圖像旋轉45°后顯示
im.convert('L')	轉為灰度圖像
pix=im.load()	加載對象，返回一個可訪問的圖像對象
pix[x,y]	獲取x,y這個點像素顏色值。書中獲得的為多通道的RGB值
im.getpixel(x,y)	獲取x,y這個點像素顏色值。書中獲得的為多通道的RGB值
im.resize((width, height))	調整圖像大小

注意：

1. pix=im.load()和pix[x,y]在3.3簡單算法及其程序實現 P95中出現。
2. im.getpixel(x,y)和im.resize((width, height))在P99實踐與體驗中出現。

3.3簡單算法及其程序實現

P93 ①拓展鏈接 文件讀寫

不需要安裝，不需要導入。

名稱	描述
f=open('test.txt',mode)	以指定讀寫方式打開test.txt
f.read(size)	讀取文件內容
f.readline()	讀取一行
f.readlines()	讀取讀取所有行，並返回列表
f.write("Hello, world!")	寫入Hello, world!
f.close()	關閉文件

注意：

1. 讀寫模式mode有'r'讀模式、'w'寫入模式(之前的會丟失)、'r+'同時允許讀和寫等。
2. 只有調用colse()方法時，操作系統才會把內存中待寫入的數據全部寫入磁盤。

二、第四章 數據處理與應用

4.2 大數據處理

①P120 pandas 模塊

需要安裝，需要導入。

安裝命令為"pip install pandas"，若下載太慢請加上"-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple"使用清華源

Series對象(一維)常用屬性

屬性	說明
index	Series的下標索引，其值默認是從0起遞增的整數
values	存放Series值的一個數組

可以用使用read_excel()函數獲取Excel文件創建DataFrame對象，也可以使用to_excel()函數創建Excel文件保存數據。
需要使用openpyxl函數，可以使用 pip install openpyxl -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple 安裝

DataFrame對象(二維)常用屬性

屬性	說明
index	DataFrame的行索引
columns	存放各列的列標題
values	存放值的二維數據
T	行列轉置

DataFrame常用函數

函數	說明
count()	返回非空（NaN）數據項的數量
sum()、mean()	求和、求平均值，通過axis=0/1確定行列
max()、min()	返回最大、最小值
describe()	返回各列的基本描述統計值，包含計數、平均數、標准差、最大值、最小值及4分位差
head()、tail()	返回DataFrame的前n個、后n個數據記錄
groupby()	對各列或各行中的數據進行分組，然后可對其中每一組數據進行不同的操作
sort_values()	排序，通過axis=0/1確定行列
drop()	刪除數據，通過axis=0/1確定行列
append()	在指定元素的結尾插入內容
insert()	在指定位置插入列
rename()	修改列名或者索引
concat()	合並DataFrame對象
set_value()	根據行標簽和列標簽設置單個值
plot()	繪圖

②P124 matplotlib 模塊

需要安裝，需要導入。

安裝命令為"pip install matplotlib"，若下載太慢請加上"-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple"使用清華源
Series對象(一維)常用屬性

函數	說明
figure()	創建一個新的圖標對象，並設置為當前繪圖對象 注：不創建figure對象，直接調用plot等繪圖函數進行繪圖，matplotlib會自動創建一個figure對象
plot()	繪制線形圖
bar()	繪制垂直柱形圖
barh()	繪制水平柱形圖
scatter()	繪制散點圖
title()	設置圖表的標題
xlim()、ylim()	數字X、Y軸的取值范圍
xlabel()、ylabel()	設置X、Y軸的標簽
legend	顯示圖例
show()	顯示創建的所有繪圖對象
imshow(img,cmap='gray')	顯示灰度圖像
axis('off')	關閉圖像坐標
注意： 1.imshow和axis為P87頁實踐與體驗中出現的。

③P125 numpy模塊

需要安裝(pandas中已包含)，需要導入。

函數	說明
x=np.linespace(0,10,1000)	生成0~10內長度為1000的一維數組
np.sin(x)	三角函數，x的每個元素都會被求一遍
np.array()	數組初始化，支持多維數組

④P132 實踐與體驗 wordcloud模塊

需要安裝，需要導入

安裝命令為"pip install wordcloud"，若下載太慢請加上"-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple"使用清華源

函數	說明
wc = WordCloud(background_color="white", max_words=6000, mask=pic_mask, stopwords=STOPWORDS,font_path="fonts/simhei.ttf")	詞雲對象背景顏色為白色，詞雲顯示的最大單詞數量6000，指定詞雲形狀為pic_mask，指定詞雲的排除詞列表(即不顯示的單詞列表)為wordcloud內的STOPWORDS，字體所在路徑為"fonts/simhei.ttf"。
wc.fit_words(wf)	生成標簽雲，wf存放詞語和及詞頻

⑤P138 思考與練習 jieba模塊

需要安裝，需要導入

安裝命令為"pip install jieba"，若下載太慢請加上"-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple"使用清華源

函數	說明
jieba.cut(text, cut_all=True)	全模式分詞
jieba.cut(text)	默認模式分詞

三、列表和字典的相關函數

列表(List)

序列中的每個元素都分配一個索引，第一個索引是0，第二個索引是1，依次類推。創建一個列表，只要把逗號分隔的不同的數據項使用方括號括起來即可。

函數	說明
list.append()	添加列表項到最后
list.index(obj)	從列表中找出某個值第一個匹配項的索引位置
string.join(list)	以 string 作為分隔符，將列表中所有的元素合並為一個新的字符串

字典(Dictionary)

字典中的每個元素包含兩部分內容：鍵和值。鍵通常用字符串或數值來表示，值可以是任意類型的數據。鍵和值兩者一一對應，且每個鍵只能對應一個值。

函數	說明
dict.get(key, default=None)	返回指定鍵的值，如果值不在字典中返回default值
dict.items()	以列表返回可遍歷的(鍵, 值) 元組數組
dict.keys()	以列表返回一個字典所有的鍵