「Python教案」通用序列操作

课程目标

1．知识目标

1. 能够正确使用Python中通用序列操作，例如，索引、切片、连接、重复、成员检测、长度计算等。
2. 能够正确将序列操作应用在实际数据处理的中场景。

2．能力目标

1. 能独立编写序列操作代码并进行调试，解决实际问题。
2. 能对错误代码进行分析，并优化代码逻辑。

3．思政目标

1. 通过序列操作的严谨性，培养“细节决定成败”的工匠精神。
2. 结合数据处理的实际应用，渗透“技术服务于社会”的职业责任感。

教学内容

1．通用序列操作类型

1. 索引操作

• 基本语法：sequence[index]。
• 支持正向索引和反向索引。正向索引，从左到右，从0开始。反向索引，从右到左，从-1开始。
• 适用于字符串、列表、元组、字节等序列类型。
• 示例：s = "Python" → s[0] → 'P'；s[-1] → 'n'

1. 切片操作

• 基本语法：sequence[start:stop:step]。
• 切片规则：start包含，stop不包含；步长为负时方向反转。
• 步长为负时，start需大于stop，否则返回空序列。
• 支持省略，例如，[:]获得整个序列；负步长，例如，[::-1]实现反转。
• 适用于字符串、列表、元组、字节等序列类型。
• 示例：lst = [1,2,3,4] → lst[1:3] → [2,3]；s[::-1] → 'nohtyP'

1. 连接操作

• 基本语法：sequence1 + sequence2，要求两侧类型一致。
• 适用于字符串、列表、元组（不可变类型需重新赋值）等序列类型。
• 示例：[1,2] + [3,4] → [1,2,3,4]；'Hello' + ' ' + 'World' → 'Hello World'

1. 重复操作

• 基本语法：sequence * n，要求右侧为整数。
• 适用于字符串、列表、元组等序列类型。
• 示例：'Hi' * 3 → 'HiHiHi'；[0] * 5 → [0,0,0,0,0]

1. 成员检测操作

• 基本语法：value in sequence 或 value not in sequence，返回布尔值。
• 适用于字符串、列表、元组等序列类型。
• 示例：'a' in 'apple' → True；5 not in [1,2,3] → True。

1. 长度计算

• 基本语法：len(sequence)，返回序列元素数量。
• 在编写程序时使用len()验证索引范围。
• 适用于字符串、列表、元组等序列类型。
• 示例：len('Python') → 6；len([]) → 0。

2．多种类型序列的通用性验证

# 字符串
s = "Data"
print(s[1:3])  # 输出: 'at'
print('a' in s)  # 输出: True# 列表
lst = [10, 20, 30]
print(lst[1:3])  # 输出: [20, 30]
print(20 in lst)  # 输出: True# 元组
tup = (100, 200, 300)
print(tup[1:3])  # 输出: (200, 300)
print(400 not in tup)  # 输出: True

运行结果

atTrue[20, 30]True(200, 300)True进程已结束，退出代码为 0

说明：索引、切片、成员检测等操作在字符串、列表、元组中使用方法是一致的。

重点分析

难点分析

教学活动设计

概念引入

序列数据好比“超市货架”。

1. 索引类似于货架编号，如第1层、第-1层。
2. 切片类似于取连续商品，如“第2到第4层”。
3. 连接类似于将多个货架合并。
4. 重复类似于将货架中的货物复制多份。

示例：

fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
print(fruits[0])  # 索引：取第一个元素
print(fruits[-1])  # 反向索引：取最后一个元素
print(fruits[1:3])  # 切片：取索引1到2的元素

运行结果

applecherry['banana', 'cherry']进程已结束，退出代码为 0

索引与切片

s = "ABCDEFG"
for i in range(-len(s), len(s)):print(f"s[{i}] = {s[i] if 0 <= i < len(s) else 'Out of range'}")

运行结果

s[-7] = Out of ranges[-6] = Out of ranges[-5] = Out of ranges[-4] = Out of ranges[-3] = Out of ranges[-2] = Out of ranges[-1] = Out of ranges[0] = As[1] = Bs[2] = Cs[3] = Ds[4] = Es[5] = Fs[6] = G进程已结束，退出代码为 0

案例解析

案例：统计字符串中元音字母数量

text = "Python is powerful"
vowels = "aeiou"
count = sum(1 for char in text if char.lower() in vowels)
print(count)  # 输出：5

运行结果

5进程已结束，退出代码为 0

案例：列表切片反转

nums = [1, 2, 3, 4, 5]
reversed_nums = nums[::-1]
print(reversed_nums)  # 输出：[5, 4, 3, 2, 1]

运行结果

[5, 4, 3, 2, 1]进程已结束，退出代码为 0

案例：统计单词频率

text = "apple banana apple orange banana apple"
words = text.split()
word_counts = {}
for word in words:word_counts[word] = word_counts.get(word, 0) + 1
print(word_counts)  # 输出: {'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1}

运行结果

{'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1}进程已结束，退出代码为 0

常见错误

错误：索引越界

s = "Hi"
print(s[5])  # 抛出 IndexError

运行结果

Traceback (most recent call last):File "D:\PythonProject\test.py", line 2, in <module>print(s[5])  # 抛出 IndexError~^^^IndexError: string index out of range

解决方法：使用try-except或len()动态检查。修改代码如下

s = "Hi"
index = 5
if 0 <= index < len(s):print(s[index])
else:print("索引超出范围")

运行结果

索引超出范围进程已结束，退出代码为 0

错误：类型不匹配

lst = [1, 2]
print(lst + "3")  # 抛出 TypeError（列表与字符串不可直接连接）

运行结果

Traceback (most recent call last):File "D:\PythonProject\test.py", line 2, in <module>print(lst + "3")  # 抛出 TypeError（列表与字符串不可直接连接）~~~~^~~~~TypeError: can only concatenate list (not "str") to list进程已结束，退出代码为 1

解决方法：强制类型转换

lst = [1, 2]
print(str(lst) + "3")  # 输出: "[1, 2]3"

运行结果

[1, 2]3进程已结束，退出代码为 0

错误：切片步长为0

s = "abc"
print(s[::0])  # 抛出 ValueError（步长必须为非零整数）

运行结果

Traceback (most recent call last):File "D:\PythonProject\test.py", line 2, in <module>print(s[::0])  # 抛出 ValueError（步长必须为非零整数）~^^^^^ValueError: slice step cannot be zero进程已结束，退出代码为 1

错误：混淆+与append()

lst = [1, 2]
lst + 3  # 抛出 TypeError（列表与整数不可直接连接）
lst.append(3)  # 正确：修改原列表

应用场景

场景：数据清洗，从日志中提取特定字段

log = "2025-05-01 INFO User logged in"
parts = log.split()  # 分割为列表
print(parts[1:3])  # 输出: ['INFO', 'User']

运行结果

['INFO', 'User']进程已结束，退出代码为 0

场景：字符串反转

print("Python"[::-1])  # 输出: "nohtyP"

运行结果

nohtyP进程已结束，退出代码为 0

场景：列表重复与扩展

print([1, 2, 3] * 3)  # 输出: [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]

运行结果

[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]进程已结束，退出代码为 0

课堂练习

练习：从字符串"Hello World"中提取"World"。

答案：text[6:11]

练习：将列表[1, 2, 3]重复3次并连接成字符串。

答案：str([1, 2, 3] * 3)[1:-1]，输出："1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3"

练习：从version字符串"Python3.8"中提取版本号"3.8"。

答案：version = s[6:]

练习：用切片将result列表[0, 1, 2, 3, 4, 5]转换为[5, 3, 1]。

答案：result = lst[5::-2]

课后作业

作业：用切片反转元组(10, 20, 30, 40)。

答案：tuple_reversed = (10, 20, 30, 40)[::-1]。

作业：编写程序，统计字符串中每个字符的出现次数，要求忽略大小写。

s = "hello python"
s = s.lower()
char_count = {}
for char in s:if char.isalpha():  # 仅统计字母char_count[char] = char_count.get(char, 0) + 1
print(char_count)

运行结果

{'h': 2, 'e': 1, 'l': 2, 'o': 2, 'p': 1, 'y': 1, 't': 1, 'n': 1}进程已结束，退出代码为 0

作业：编写程序，将字符串中的元音字母替换为'*'。

s = "Hello Python Programming"
vowels = "aeiouAEIOU"
print( ''.join(['*' if c in vowels else c for c in s]))

运行结果

H*ll* Pyth*n Pr*gr*mm*ng进程已结束，退出代码为 0

考核设计

1．过程性考核（40%）

1. 课堂练习的完成程度（20%）
2. 编写代码的规范性与添加注释的规范性（10%）
3. 参与小组讨论和解决问题的能力（10%）

2．终结性考核（60%）

1. 理论测试（20%）：选择题。
2. 综合项目（40%）：学生成绩管理系统。

综合项目：学生成绩管理系统，要求使用列表的基本操作实现以下功能：

1. 创建一个空列表存储学生成绩
2. 添加5个学生成绩（成绩为0-100的整数）
3. 计算并输出平均成绩
4. 找出并输出最高分和最低分
5. 将成绩从高到低排序并输出
6. 检查是否有成绩等于100分
7. 将及格成绩（≥60）筛选出来存入新列表

# 1. 创建空列表
scores = []# 2. 添加5个学生成绩
scores.append(85)
scores.append(92)
scores.append(78)
scores.append(60)
scores.append(100)# 3. 计算平均成绩
average = sum(scores) / len(scores)
print(f"平均成绩: {average:.1f}")# 4. 找出最高分和最低分
max_score = max(scores)
min_score = min(scores)
print(f"最高分: {max_score}, 最低分: {min_score}")# 5. 成绩从高到低排序
sorted_scores = sorted(scores, reverse=True)
print("成绩排序:", sorted_scores)# 6. 检查是否有满分
has_full_score = 100 in scores
print("是否有满分:", "有" if has_full_score else "无")# 7. 筛选及格成绩
passing_scores = [score for score in scores if score >= 60]
print("及格成绩:", passing_scores)

运行结果

平均成绩: 83.0最高分: 100, 最低分: 60成绩排序: [100, 92, 85, 78, 60]是否有满分: 有及格成绩: [85, 92, 78, 60, 100]进程已结束，退出代码为 0