《Python程序设计》教学大纲参考.docx
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《Python程序设计》教学大纲参考
《Python程序设计》
教学大纲
院（系、部）:
计算机科学与技术学院
教研室:
日期:
2016
年
5
月
1
日
课程名称：
Python程序设计课程编号：
课程性质：
限制性选修考核方式：
考查
参考学时：
64+16
前导课程：
数据结构、数据库原理、计算机网络、计算机图形学、数字图像处理、计算机安全等，根据学生专业可适当微调。
适用专业：
计算机科学与技术、软件工程、网络工程、通信工程、数字媒体技术及其他工科专业
一、教学目的和要求
通过本课程的学习，使得学生能够理解Python的编程模式，熟练运用Python列表、元组、字典、集合等基本数据类型以及相关列表推导式、切片等特性来解决实际问题，熟练掌握Python分支结构、循环结构、函数设计以及类的设计与使用，熟练使用正则表达式处理字符串，同时使得学生掌握不同领域的Python扩展模块并能够解决大数据处理、图形图像处理、音乐编程与语音识别、多线程编程、数据库编程、网络编程、逆向工程与软件分析、科学计算可视化、密码学、安卓平台应用等领域中的实际问题,同时还应培养学生的代码优化与安全编程意识。
二、教学中应注意的问题
Python编程模式中非常重要的一条是代码简单化、问题简单化，保证代码具有较强的可读性。
在教学过程中，一定不要在Python程序中带有其他编程语言的痕迹，要尽量从最简单的角度去思考和解决问题、实现自己的想法和思路，保证代码的优雅、简洁，让代码更加Pythonic。
使用Python编程解决问题应充分借鉴和使用成熟的标准库和扩展库，尽量避免独立编写完整的业务逻辑，部分具体操作完全可以使用扩展库来实现，大幅度提高开发效率。
例如，如果需要进行排序则直接使用内置函数或方法进行排序，切不可再使用选择法排序、冒泡法排序或堆排序等排序算法来编写代码实现。
3、教学内容
不同专业可根据专业特色在以下主要教学内容中进行选取。
对于非计算机专业本科生或研究生，一般建议前8章都讲，第二篇中的部分章节可以选讲。
对于计算机专业本科生，建议全部讲授。
教学重点：
如何选择正确的Python版本。
教学重点：
Windows平台的Python安装。
教学重点：
使用pip安装和管理Python扩展库。
教学重点：
Python对象模型，Python变量，Python自动内存管理功能，数字、字符串基本知识，Python运算符与表达式，常用Python内置函数，基本输入输出，Python模块的导入与使用。
教学难点：
变量类型不需要提前说明，并且可以随时动态改变；Python中一切都是对象，包括函数也是对象。
教学重点：
缩进和空格、空行在Python程序中的作用和重要性，注释的形式和注释的作用，测试驱动的程序设计方式。
教学难点：
时刻保证Python代码的可读性。
教学重点：
.py、.pyc等文件名的作用，Python伪编译，Python3.5之后不再使用.pyo文件。
教学重点：
根据__name__属性来确定Python程序的运行方式。
教学重点：
Python程序的组织方式。
教学重点：
Python程序设计入门，了解运算符和表达式以及模块中方法的用法。
教学重点：
列表对象的创建与删除，列表元素的增加与删除，列表元素访问与计数，有序序列的双向索引，成员资格判断运算符in，切片操作，列表排序，列表推导式。
教学难点：
Python自动内存管理，切片操作与浅复制，列表推导式。
教学重点：
元组对象的创建与删除，元组与列表的区别，序列解包，生成器推导式。
教学难点：
元组与列表的区别，元组的不可变本质，序列解包，生成器与列表推导式的效率比较。
教学重点：
字典对象的创建与删除，字典元素的读取，字典元素的添加与修改，有序字典对象的使用，使用字典来计数。
教学难点：
字典对象的get（）方法，访问字典对象时可以使用“键”作为下标。
教学重点：
集合对象的创建与删除，集合的并、交、差以及对称差等运算，使用集合来提取序列中的唯一元素。
教学难点：
Python运算符的多重含义。
教学重点：
栈、队列、堆、链表、二叉树、图等数据结构的实现。
教学重点：
Python运算符，条件表达式。
教学难点：
关系运算符可以连用，Python中的False等价对象，几乎所有Python表达式都可以作为条件表达式来使用。
教学重点：
单分支选择结构、双分支选择结构、多分支选择结构、选择结构的嵌套。
教学难点：
缩进体现代码的业务逻辑。
教学重点：
for循环、while循环，range对象在循环中的使用，成员测试符in在循环语句中的使用，，带有else子句的循环结构，循环代码的优化。
教学难点：
带有else子句的循环结构，循环代码的优化。
教学重点：
break和continue语句的作用。
教学重点：
字符串编码，字符串格式化，find（）、index（）、split（）、join（）、replace（）、translate（）、strip（）、startswith（）、endswith（）、center（）、ljust（）、rjust（）等字符串常用方法，字符串常量，可变字符串。
教学重点：
正则表达式元字符，re模块常用方法，正则表达式对象，正则表达式子模式扩展语法。
教学难点：
正则表达式子模块扩展语法。
教学重点：
Python函数的定义形式。
教学重点：
形参与实参的概念。
教学重点：
默认值参数，关键参数，可变长度参数，参数传递时的序列解包。
教学难点：
任何默认值参数后面不允许出现非默认值参数，可变长度参数，参数传递时的序列解包。
教学重点：
如果函数中没有（或没有执行）return语句或者执行了没有返回值的return语句，则将被认为返回空值None。
教学重点：
局部作用域，全局作用域。
教学难点：
局部作用域与全局作用域的区别，在函数内部定义全局变量的方法。
教学重点：
使用lambda表达式声明匿名函数和命名函数，在lambda表达式中调用函数，把lambda表达式作为函数参数。
教学重点：
map（）、reduce（）、filter（）、yield语句，dis模块。
教学重点：
Python类的定义，self与cls参数，类成员与实例成员，私有成员与公有成员。
教学难点：
带下划线的变量名，Python对象的可变性。
教学重点：
类方法，实例方法，静态方法，修饰器。
教学重点：
属性的定义与使用，使用属性和公开数据成员的区别，Python2.x与Python3.x属性的异同。
教学重点：
Python类特殊方法与运算符的对应关系。
教学重点：
Python支持多继承，如果多个父类中有相同名字的成员，Python解释器将按照从左向右的顺序在所有父类中进行搜索，并且使用第一个遇到的成员。
教学重点：
文本文件与二进制文件的区别，open（）方法以及flush（）、close（）、read（）、write（）等文件对象常用方法。
教学难点：
文件操作三步骤：
打开文件、操作文件、关闭文件。
教学重点：
read（）、write（）、seek（）等文件对象常用方法的运用。
教学难点：
Python2.x和Python3.x的区别。
教学重点：
二进制文件读写方式，序列化模块pickle与struct。
教学重点：
os与os.path与shutil模块中方法的运用，判断文件是否存在，文件路径分割与连接，文件重命名，文件复制。
教学重点：
os模块常用方法，当前目录的查看与修改，文件夹的创建与删除，文件夹遍历的几种方式。
教学难点：
遍历文件夹时递归的应用。
教学重点：
CRC32与MD5计算，文件相似度计算，文件类型检测，Excel文件操作，Word文件操作。
教学重点：
异常的概念与表现形式。
教学重点：
Python内建异常类，自定义异常类。
教学重点：
常见异常处理结构。
教学难点：
异常处理代码中可能再次引发异常。
教学重点：
assert与with语句。
教学重点：
IDLE调试界面操作。
教学重点：
pdb常用命令，使用交互模式、命令行模式、程序中嵌入断点等几种方式使用pdb调试功能。
教学重点：
wxPython基础知识，Frame的概念与作用，控件与事件处理函数的编写与绑定。
教学重点：
按钮、静态文本框、文本框、菜单、工具条、状态条、对话框、单选钮、复选框、组合框、列表框、树形控件的用法。
教学重点：
OSI参考模型，TCP/IP协议族，网络协议三要素，IP地址与MAC地址。
可根据需要进行适当扩充。
教学重点：
UDP协议与TCP协议的区别与实现，socket模块的应用。
教学重点：
嗅探器工作原理，网卡混杂模式。
教学重点：
urllib模块的应用，读取网页内容。
教学重点：
IIS配置，ASP文件嵌入Python代码，C#与Python混合编程开发ASP.NET网站。
教学重点：
MapReduce、Hadoop、Spark等大数据处理平台或框架基础知识，可根据需要进行适当扩充。
教学重点：
Map、Reduce思路。
教学重点：
Windows注册表基本概念与相关知识，win32api、win32con模块方法的应用。
教学重点：
py2exe、distutils模块的应用，控制台应用程序与GUI应用程序打包方式的不同。
教学重点：
os模块的system（）、popen（）、startfile（）方法，win32api模块的ShellExecute（）方法，win32process模块，使用ctypes模块调用动态链接库或共享库中的函数。
教学重点：
win32gui、win32api、win32con等模块的应用，使用不同方式窗口应用程序窗口。
教学重点：
多线程概念，threading模块基本用法。
教学难点：
线程数量不是越多越好。
教学重点：
Thread对象，创建线程的方法，join（）方法，daemon属性。
教学重点：
线程同步技术，Lock/RLock对象，Condition对象，Queue对象，Event对象。
13.4多进程编程
教学重点：
创建进程，启动进程，进程同步。
教学重点：
SQLite数据库概念，如何在Python中使用SQLite数据库，Connection对象，Cursor对象，Row对象。
教学重点：
使用pywin32操作ACCESS数据库和MSSQLServer数据库，使用pymssql操作MSSQLServer数据库，使用MySQLDb操作MySQL数据库，SQL语句的编写。
教学重点：
PyOpenGL模块的使用，图形编程框架的搭建，绘制文字，绘制基本图形，纹理映射，键盘与鼠标事件的接收和处理。
教学重点：
PIL模块与pillow模块，图像文件的打开、保存与显示，图像信息查看，图像点运算，图像格式转换，图像缩放、旋转、增强、裁剪与粘贴，图像滤波、边缘提取、对比度调整。
教学重点：
pygame模块，音乐播放器的设计与实现。
教学重点：
speech模块，语音识别。
教学重点：
逆向工程与软件分析的重要性，主流软件和插件介绍。
教学重点：
IDAPython插件的安装与使用，PE文件的概念及其在Windows平台的地位，使用IDAPython简单分析PE文件；ImmunityDebugger调试器的使用与简单操作，使用ImmunityDebugger寻找PE文件中的循环、打包器或指令。
教学难点：
ROP攻击以及ROPGadgets简单识别。
有些内容需要查阅PE文件规范，并要求学生了解汇编语言的基本语法和有关指令。
教学重点：
Windows调试接口，调试事件的概念，进程调试原理，线程环境或上下文的读取与修改，断点概念与类型。
教学重点：
numpy模块的安装与使用，数据与标量数值的计算，数据与数组的算数运算，数组转置，向量内积，数组元素访问，矩阵不同维度上的求和与均值计算以及最大值、最小值的查找，标准差与方差计算，数组切片与布尔运算，加权平均值的计算。
教学重点：
scipy模块的安装与使用，常数与特殊函数的使用，使用scipy实现中值滤波。
教学重点：
matplotlib模块的安装与使用，正弦曲线与散点图的绘制，图形显示模式的设置，三维图形绘制。
17.4数据分析模块pandas
教学重点：
Python标准库pandas应用。
17.5统计分析模块statistics
教学重点：
Python标准库statistics应用。
第十八章密码学编程
18.1安全哈希算法
教学重点：
MD5、SHA系列算法的Python实现与应用。
18.2对称密钥密码算法DES和AES
教学重点：
DES、AES算法的Python实现与应用。
18.3非对称密钥密码算法RSA与数字签名算法DSA
教学重点：
RSA和DSA算法的Python实现与应用。
第十九章安卓平台的Python编程
19.1QPython简介
教学重点：
QPython和QPython3简单介绍。
19.2安卓应用开发案例
教学重点：
安卓平台编程。
4、教学课时分配
以下学时分配表仅供参考，可根据学生专业进行微调。
教学课时分配表（参考）
章节名称
课堂学时
实验学时
课外学时
第一章Python基础
4
2
第二章Python数据结构
6
4
4
第三章选择与循环
4
2
第四章字符串与正则表达式
6
2
2
第五章函数设计与使用
4
2
第六章面向对象程序设计
4
2
2
第七章文件操作
4
2
4
第八章异常处理结构与程序调试
4
2
第九章GUI编程
4
2
2
第十章网络程序设计
2
2
第十一章大数据处理
2
2
第十二章Windows系统编程
4
2
4
第十三章多线程编程
4
2
4
第十四章数据库编程
2
2
2
第十五章多媒体编程
4
2
4
第十六章逆向工程与软件分析
4
2
第十七章科学计算与可视化
2
2
4
第十八章密码学编程
6
4
4
第十九章安卓平台的Python编程
2
2
4
五、参考书目
1.董付国.《Python程序设计》，清华大学出版社，2015
2.董付国.《Python程序设计基础》，清华大学出版社，2015
3.董付国.《Python程序设计》（第2版）,清华大学出版社，2016
4.张颖,赖勇浩著.《编写高质量代码——改善Python程序的91个建议》.机械工业出版社,2014
5.杨佩璐,宋强等编著.《Python宝典》.电子工业出版社,2014
6.袁国忠译.《Python编程入门》.人民邮电出版社,2013
7.张若愚著.《Python科学计算》.清华大学出版社,2012
8.赵家刚,狄光智,吕丹桔等编.《计算机编程导论——Python程序设计》,人民邮电出版社,2013
9.李锐,李鹏,曲亚东等译.《机器学习实战》.人民邮电出版社.2013
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