大学计算机基础实验教程

大学计算机基础实验教程随着信息化的普及和渗入,计算机、计算机网络、计算机应用已成为绝大多数人工作和生活的基本工具,计算机科学与技术也成为人们必须学习的基础知识。“大学计算机基础”是大学本科教育的*门计算机公共基础课程,作为科学文化基础课,课程的教学目标是“使学生获得理解计算机发展、软硬件系统、算法、信息安全等方面的基本知识,掌握信息处理的基本方法和多媒体运用的基本技术,初步具备运用计算工具解决实际问题的能力,培养学生的信息素养和计算思维。”
为了更好地开展课程实验教学工作,作者根据多年的教学积累,以课程理论知识点辅助案例贯穿全书,为训练以计算机作为工具的问题求解能力,编写了本实验教程。本书作为李辉主编的《大学计算机基础》理论教材的辅助教材同步配套出版,供读者选用,建议本实验教程与理论教材配合使用。
本书第1、2章由王梅娟编写,第3、4章由刘艳云编写,第5章由张青编写,第6、7章由董会编写,第8章由雷小宇编写，第9章由徐劼编写,第10章由洪宇编写,第11章由夏青编写,第12章由王兆丽编写。全书由王梅娟负责统稿,王兆丽对全书知识点案例进行了梳理,董会为本书的文字整理和审校做了大量工作。
本书编写过程中得到了胡谷雨、陈卫卫、宋金玉、张兴元、谢钧、贺建民、高素青、宋丽华等教师的指导,在此一并表示衷心的感谢。由于编者的水平有限,书中可能存在不足之处,欢迎读者提出宝贵意见。

编者2020年5月

教材对应以思维能力训练为主的“大学计算机基础”课程要求的全部理论内容，通过基于Python的案例教学，培养学员以计算机为工具分析解决问题的计算思维能力，涵盖：Python基本概念、信息编码与数据表示、操作系统、数据库技术、计算机网络技术和多媒体技术等内容，可作为高等院校非计算机专业实验教材，也可供各类培训使用。

王梅娟，女，1984年8月出生，博士，现为陆军工程大学指挥控制工程学院计算机与军用软件工程教研室副教授，主要研究方向为信息安全。

第1章 Python程序设计基础1

1.1 Python程序设计语言概述1

1.2 Python编程环境1

1.3 Python的基本概念3

1.3.1 Python初识3

1.3.2 Python常量6

1.3.3 Python变量7

1.4 Python基本数据类型9

1.4.1 字符串类型9

1.4.2 数字类型11

1.4.3 列表13

1.4.4 元组16

1.4.5 字典16

1.5 Python基本运算17

1.5.1 字符串运算17

1.5.2 算术运算18

1.5.3 比较运算19

1.5.4 逻辑运算19

1.5.5 列表查找运算20

1.5.6 列表乘法运算21

1.5.7 位运算21

1.5.8 运算符的优先级22

1.6 Python输出格式控制23

1.6.1 %格式控制23

1.6.2 %宽度控制24

1.6.3 format格式控制25

1.7 单元实验26

第2章 Python基本控制语句28

2.1 顺序结构28

2.1.1 程序文件的执行28

2.1.2 常见异常29

2.1.3 异常处理31

2.2 分支结构35

2.2.1 单分支结构35

2.2.2 双分支结构36

2.2.3 多分支结构38

2.2.4 分支的嵌套40

2.3 循环结构42

2.3.1 while循环43

2.3.2 for循环45

2.3.3 循环嵌套51

2.3.4 循环控制52

2.4 单元实验55

第3章 函数59

3.1 函数的定义与调用59

3.2 函数的参数60

3.2.1 函数的形式参数与实际参数60

3.2.2 函数的参数类型62

3.3 函数的返回值65

3.3.1 指定返回值和隐含返回值65

3.3.2 多条return语句66

3.3.3 返回值类型67

3.4 函数的嵌套68

3.5 精选案例70

3.6 单元实验75

第4章 模块79

4.1 模块的定义、导入与使用79

4.1.1 什么是模块79

4.1.2 模块的导入与使用80

4.2 包和库84

4.2.1 什么是包84

4.2.2 标准库和第三方库85

4.2.3 包和库的导入与使用89

4.3 精选案例90

4.4 单元实验99

第5章 信息表示与加解密101

5.1 加密原理101

5.1.1 移位密码原理102

5.1.2 ASCII码102

5.1.3 转换函数103

5.2 字符串加解密104

5.2.1 单个字符加解密104

5.2.2 字符串加解密概述106

5.3 文件加解密109

5.3.1 从文件中读取数据109

5.3.2 文件加解密概述112

5.4 单元实验116

第6章 系统进程管理117

6.1 psutil模块117

6.1.1 psutil模块的安装117

6.1.2 psutil模块的使用118

6.2 OS模块122

6.3 进程信息123

6.3.1 查看系统全部进程的PID123

6.3.2 实例化进程对象124

6.3.3 创建、撤销进程126

6.3.4 进程状态129

6.4 单元实验129

第7章 文件管理131

7.1 查看系统存储信息131

7.1.1 获取系统主存信息131

7.1.2 获取交换区的信息132

7.1.3 获取磁盘信息133

7.3 文件操作137

7.3.1 打开、创建文件137

7.3.2 向文件写入内容138

7.3.3 文件的指针定位与查询141

7.3.4 从文件读取内容142

7.4 删除、复制、移动、重命名文件和文件夹145

7.4.1 删除文件和文件夹145

7.4.2 复制文件和文件夹146

7.4.3 移动文件和文件夹147

7.4.4 重命名文件和文件夹147

7.5 单元实验147

第8章 数据库及其基本操作149

8.1 MySQL数据库149

8.2 数据库定义161

8.2.1 基本SQL语言161

8.2.2 创建、删除数据库161

8.2.3 创建、删除基本表162

8.3 数据查询169

8.3.1 SQL的单表查询169

8.3.2 多表连接查询172

8.4 数据更新操作173

8.4.1 插入数据173

8.4.2 修改数据174

8.4.3 删除数据174

8.5 单元实验175

第9章 数据库访问176

9.1 Python的Database API176

9.2 PyMySQL的安装178

9.2.1 在线安装模式178

9.2.2 离线安装模式179

9.3 PyMySQL的连接和游标180

9.3.1 连接MySQL数据库180

9.3.2 游标181

9.4 数据库操作182

9.4.1 表的新建和删除182

9.4.2 数据的插入183

9.4.3 数据的更新185

9.4.4 数据的删除187

9.4.5 数据的查询和提取187

9.4.6 查询结果的返回值类型191

9.4.7 移动游标193

9.5 单元实验194

第10章网络通信应用195

10.1 进程通信195

10.1.1 半双工Socket通信195

10.1.2 全双工Socket通信198

10.2 邮件收发199

10.2.1 POP3协议200

10.2.2 IMAP4协议202

10.2.3 SMTP协议205

10.3 网站访问206

10.4 单元实验209

第11章网络爬虫应用210

11.1 爬虫的原理210

11.2 爬虫的基础知识211

11.2.1 HTML基本语法211

11.2.2 HTTP协议212

11.3 使用Requests库抓取网页214

11.3.1 安装Requests库214

11.3.2 使用Requests库抓取网页214

11.3.3 使用Requests库抓取图片217

11.4 使用BeautifulSoup库解析网页218

11.4.1 安装BeautifulSoup库218

11.4.2 使用BeautifulSoup库解析HTML218

11.5 爬取图片224

11.5.1 网页源码分析225

11.5.2 代码框架226

11.5.3 图片信息获取226

11.5.4 图片获取和保存227

11.5.5 代码执行结果227

11.6 爬取数据227

11.6.1 网页源码分析229

11.6.2 总体代码框架229

11.6.3 数据爬取部分的代码框架229

11.6.4 解析网页中的数据230

11.6.5 保存数据到文件230

11.6.6 数据分析231

11.6.7 数据分析代码框架231

11.6.8 数据读取和处理232

11.6.9 数据展现232

11.7 单元实验233

第12章多媒体信息处理235

12.1 图像信息的处理235

12.1.1 图像的数学模型235

12.1.2 PIL库236

12.1.3 制作马赛克效果237

12.1.4 图像降噪240

12.2 数字音频的处理241

12.2.1 pydub库241

12.2.2 音频文件处理242

12.3 单元实验243

参考文献245

随着信息化的普及和渗入，计算机、计算机网络、计算机应用已成为绝大多数人工作、生活的基本工具，计算机科学技术成为人们必须学习的基础知识。“大学计算机基础”是大学本科教育的*门计算机公共基础课程，作为科学文化基础课，课程的教学目标是“使学生获得理解计算机发展、软硬件系统、算法、信息安全等方面的基本知识，掌握信息处理的基本方法和多媒体运用的基本技术，初步具备运用计算工具解决实际问题的能力，培养学员的信息素养和计算思维”。 
为了更好地开展课程实验教学工作，作者根据多年的教学积累，以课程理论知识点辅助案例为贯穿，为训练以计算机为工具的问题求解能力，编写了本实验教程。本书同步配套出版《大学计算机基础》理论教材，供读者选用，建议配合使用。