Python 第一节

2025-03-23

课程安排

核心基础：变量、数据类型、条件判断、循环、函数
OpenCV：机器视觉、图形图像处理、图片加密
面向对象
文件IO
网络爬虫
numpy
PyQt：图像界面

一、安装软件和配置环境变量

（一）为什么要安装miniconda3？

由于不同项目需要不同的版本的开发语言环境，为了让软件管理多个Python版本，然后可以同时启动多个和不同版本的项目。

（二）conda使用命令

创建环境

conda create --name envName python=3.9

查看目前已安装好的环境

conda env list

（三）解释器和编译器

解释器→解释型语言：逐行解释逐行运行→性能会弱一些
编译器→编译型语言：代码文件都需要进行编译→才能去运行

（四）运行程序

Python.exe 解释器

二、Python核心基础

（一）如何声明变量

变量名 = 值 age = 2

（二）标识符

程序员自己取的名字（为变量、函数、类取的名字）

命名规则

1、不能使用关键字

如何查看系统自带的关键字有哪些？

import keyword
print(keyword.kwlist)

2、不能以数字开头

只能下划线或者字母开头，后面跟任意字母、数字、下划线均可
命名规范不遵守可以，但是推荐要遵守

username
驼峰式命名：UserName（大驼峰，类名），userName
蛇形命名：user_name（变量，方法名）

（三）数据类型

1、整数

变量名 = 数字 example = 1

2、字符串

（1）声明

可以使用单引号，也可以使用双引号 example = 'text' example = "text"

（2）使用（打印）

字符串拼接→使用加号，只能拼接字符串
使用模版字符f("xxxx{yyyy}xxx") {}里面除了可以写变量以外，也可以写一些表达式
打印字符串中的某个字符→通过索引（下标），索引从0开始；可以从左边开始访问也可以从右边开始访问

（3）切片

string='abcdefgh'
string[x:y:z] → x 起始位置，y 结束位置，z 步长

（4）运算

+号代表拼接 *号代表复制多个（也是一种拼接）

（5）长度

len(example)

3、列表

长度可变的序列（内容可变）

（1）声明

通过中括号进行声明 example = [1, 2, 3, 4, 5]

（2）添加

append() 只能一个一个添加

（3）访问

通过下标进行访问，但需注意不要越界
列表中的元素是可以修改的，可以重新赋值

（4）删除

① `pop()`

可传递参数，这个参数指的是要删除哪个元素的下标
不传参数，则删除的是列表的最后一个
如果列表为空，则会报错

② `remove()`

根据值来删除元素，这个参数必填，否则报错

（5）查找

x in y → True、False
x.index(y) → y在x中的下标

（6）最大最小

max(example) min(example)

（7）排序

排序算法→冒泡排序、选择排序等

sort() 内置的
- 不带参sort()默认升序排列
- 带参数sort(reverse=True)降序排列

列表，元组，切片？

4、集合

通过至少带一个元素值的大括号进行声明 example = { "test" }
但在声明时只有一个空的大括号会默认为你声明一个字典
如果要声明一个空集合需使用set()方法进行声明
元素是一个无序的容器，里面的元素不会重复
添加元素add()，一个一个添加
删除元素pop()默认删除第一个，remove(element)删除指定元素
清空集合clear()
获取长度len()
不能访问集合里的某个元素，可以遍历集合
扩展：取交集，连接集合

5、元组

通过小括号进行声明 example = (1,)
注意：
- 如果你的元组只有一个元素，元素后必须加逗号声明这是一个元组，否则忽略括号
- 元组内部元素不允许修改

6、字典

通过大括号进行声明 example = { test1: "test1", test2: 2, test3: True }
是以key: value键值对的形式进行储存的
字典里面的数据的访问是通过键名进行访问的xxx['yyy']
可以修改字典里面某个键名对应的值
可以往字典里面添加新的键值对
如果键名存在则为修改，不存在则为添加 xxx['yyy'] = zzzz
字典在声明时键名可以重复，但值会被靠后的覆盖
字典中可以先取出所有的keyxxx.keys()，然后遍历key，通过每个key去取出对应的值
删除字典中的某个键值对pop(yyy)
清空字典中的所有键值对clear()

7、布尔

True False

查看数据类型：type(example)
注意Python中的变量不能先声明后赋值，因为Python的变量的变量类型需要由赋给他的值决定

（四）数据类型转换

1、隐式转换

2、显示转换

转数字：int()
转字符串： str()
转小数：float()

（五）条件判断

if需注意语法格式

（六）运算符

逻辑运算符：与and，或or，非not
算符运算符：+，-，*，/，//（整除），%（取余）
比较运算符：>，<，>=，<=
赋值运算符：=，+=，-=，*=，/=
位运算符：（二进制）
- 按位与（相同为1，不同为0）
- 按位或（有1的就是1，否则就是0）
- 按位异或（相同为0，不同为0）
成员运算符 in，not in

（七）循环

for while

（八）函数

为了简化代码，减少代码冗余，优化代码层次结构
函数的定义：def
函数名
参数
- 形参：函数声明的时候传递的参数，不知道具体值；实参：函数调用的时候传递的参数，可以知道具体值
- 可以有默认值，在声明的时候用“=”赋值，但如果第一个参数赋了默认值，后续参数均需赋默认值
- 函数调用时不想传递所有参数，要指定某个参数进行赋值，那就带上参数名=值
返回值：可为多个

三、OpenCV

图形图像处理库

（一）安装

pip install opencv-python opencv-contrib-python

（二）功能

1、打开某张图片

cv2.imread(filename, flags)
- filename 图片路径（相对路径）
- flags 以什么方式打开图片（0→灰度，1→BGR，-1→?）

2、对图片做一下处理

颜色空间转换，调整尺寸
颜色空间：GRAY RGB BGR CMYK HSV HSB ......
颜色空间转换：cv2.cvtColor(src, code)
- src 要转换的图片
- code 要转换的颜色空间代码

3、保存图片

cv2.imwrite(filename, img)
- filename 保存的路径
- img 要保存的图片

4、在图片上绘制矩形框

cv2.rectangle(img, pt1, pt2, color, thickness)
- img 目标图片
- pt1 矩形左上角坐标
- pt2 矩形又小脚坐标
- color 矩形颜色
- thickness 矩形粗细程度

5、图片加密解密

（1）解决方案一：异或

原图→元组数据→总共有多少条数据→有几行几列
加密的密钥：key
原图和key进行异或→加密后的数据
1. 读取原图
2. 创建随机的key
3. 获取原图的尺寸（几行几列）→填充这个尺寸
4. 设置随机key的范围是0,255
5. 原图与key进行异或

（2）解决方案二：AES

扩展......

四、课后复习

（一）学生管理系统

可以新建、显示、查询学员信息以及退出系统
提示：输入input()

students = []

def show_menu():
    """显示菜单"""
    print("\n" + "*" * 40)
    print("欢迎使用[学生管理系统]V1.0\n")
    print("1. 新建学员信息")
    print("2. 显示学员信息")
    print("3. 查询学员信息")
    print("0. 退出系统")
    print("\n" + "*" * 40)

def add_student():
    """新建学员信息"""
    print("\n您选择的功能是: 1")
    print("功能: 新建学员信息")

    name = input("请输入姓名: ").strip()
    phone = input("请输入电话: ").strip()
    email = input("请输入邮箱: ").strip()

    student = {
        "name": name,
        "phone": phone,
        "email": email
    }

    students.append(student)
    print(f"\n学员 {name} 信息添加成功！")

def show_students():
    """显示所有学员信息"""
    print("\n您选择的功能是: 2")
    print("功能提示: 显示所有学员信息\n")
    print("-" * 40)

    if not students:
        print("当前没有学员信息")
        return

    for student in students:
        print(f"姓名：{student['name']}--电话：{student['phone']}--邮箱：{student['email']}")

def search_student():
    """模糊查询学员信息"""
    print("\n您选择的功能是: 3")
    keyword = input("请输入要查询的姓名关键字: ").strip().lower()

    found = []
    for student in students:
        if keyword in student["name"].lower():
            found.append(student)

    print("\n" + "-" * 40)
    if not found:
        print(f"未找到包含 '{keyword}' 的学员")
    else:
        print(f"找到 {len(found)} 条匹配结果：")
        for student in found:
            print(f"姓名：{student['name']}--电话：{student['phone']}--邮箱：{student['email']}")

def main():
    while True:
        show_menu()
        try:
            choice = input("\n请输入执行的操作: ").strip()

            if choice == "1":
                add_student()
            elif choice == "2":
                show_students()
            elif choice == "3":
                search_student()
            elif choice == "0":
                print("\n感谢使用学生管理系统，再见！")
                break
            else:
                print("\n输入错误，请重新输入0-3之间的数字！")

        except Exception as e:
            print(f"\n操作出现错误: {str(e)}")

if __name__ == "__main__":
    main()

（二）对图片进行部分加密

提示：区域截取、切片、替换

import cv2
import numpy

# 读取原始图像
original_img = cv2.imread('images/face.png')
# 创建一个与原始图像大小相同的黑色掩码
mask = numpy.zeros_like(original_img)
# 定义矩形的坐标
top_left = (150, 150)
bottom_right = (300, 250)
# 在掩码上绘制白色矩形
cv2.rectangle(mask, top_left, bottom_right, (255, 255, 255), -1)  # -1 表示填充矩形
# 生成随机密钥
r, c, channels = original_img.shape
key = numpy.random.randint(0, 256, size=(r, c, channels), dtype=numpy.uint8)
# 对原始图像进行加密
encryption_img = cv2.bitwise_xor(original_img, key)
# 将加密后的图像与掩码结合，只保留矩形区域
encrypted_region = cv2.bitwise_and(encryption_img, mask)
# 将原始图像与掩码的反结合，保留矩形区域以外的部分
original_region = cv2.bitwise_and(original_img, cv2.bitwise_not(mask))
# 将加密后的矩形区域与原始图像的其余部分合并
final_img = cv2.add(original_region, encrypted_region)
# 显示结果
cv2.imshow('Encrypted Rectangle', final_img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

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Python 第一节

课程安排

一、安装软件和配置环境变量

（一）为什么要安装miniconda3？

（二）conda使用命令

（三）解释器和编译器

（四）运行程序

二、Python核心基础

（一）如何声明变量

（二）标识符

命名规则

1、不能使用关键字

2、不能以数字开头

（三）数据类型

1、整数

2、字符串

（1）声明

（2）使用（打印）

（3）切片

（4）运算

（5）长度

3、列表

（1）声明

（2）添加

（3）访问

（4）删除

① pop()

② remove()

（5）查找

（6）最大最小

（7）排序

4、集合

5、元组

6、字典

7、布尔

（四）数据类型转换

1、隐式转换

2、显示转换

（五）条件判断

（六）运算符

（七）循环

（八）函数

三、OpenCV

（一）安装

（二）功能

1、打开某张图片

2、对图片做一下处理

3、保存图片

4、在图片上绘制矩形框

5、图片加密解密

（1）解决方案一：异或

（2）解决方案二：AES

四、课后复习

（一）学生管理系统

（二）对图片进行部分加密

① `pop()`

② `remove()`