python编程：第三节课：数字的戏法和文字的秘密 – 运算符与字符串操作

第三课：数字的戏法和文字的秘密 – 运算符与字符串操作

• 时长: 90 分钟
• 教学目标:
  • 巩固基本的数学运算符号（加减乘除）。
  • 学习特殊的数学运算：整除 (//) 和取余数 (%)，并知道它们有什么用（比如判断奇偶数，分解数字）。
  • 学会连接文字（字符串）和重复文字。
  • 了解文字的位置编号（索引），学会用编号找到文字里的某个字。
  • 学会用切片取出文字里的某一部分。
  • 学习一些常用的文字“技能”（字符串方法），比如变大写、变小写、找文字长度。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

• 复习: 快速回顾变量、数据类型、input() 和 print() 的使用。
• 提出问题: 老师提问：“我们用 + 算过加法，用 * 算过乘法。如果我想知道 10 除以 3 的余数是多少？如果我想把 5 个 * 连在一起打印出来？如果我有一个很长的句子，我只想取出里面的前三个字怎么办？”
• 引出新知识: 这就需要学习更多的数学运算符，以及专门用来处理文字（字符串）的方法。

2. 更多数学运算符 (15 分钟)

• 复习基础: + (加), - (减), * (乘), / (除)。演示 / 除法的结果通常是小数。
• 整除 //: 讲解整除运算符 //，它只保留除法结果的整数部分，小数部分直接去掉。

  print(10 / 3)  # 结果大概是 3.333...
  print(10 // 3) # 结果是 3
  print(7 // 2)  # 结果是 3
  

• 取模 %: 讲解取模运算符 %，它用来计算除法后的余数。

  print(10 % 3) # 10除以3余1，结果是 1
  print(7 % 2)  # 7除以2余1，结果是 1 (判断奇数很有用！)
  print(8 % 2)  # 8除以2余0，结果是 0 (判断偶数很有用！)
  print(15 % 4) # 15除以4余3，结果是 3
  

• 应用举例: 演示如何使用 % 2 来判断一个数字是奇数还是偶数。演示如何使用 // 10 和 % 10 来分别取出两位数的十位和个位。

  num = 45
  shi_wei = num // 10 # 十位
  ge_wei = num % 10  # 个位
  print(num, "的十位是", shi_wei, "个位是", ge_wei)
  

• 幂运算 **: 简单介绍幂运算，表示一个数的几次幂。

  print(2 ** 3) # 2的3次方，结果是 8
  print(5 ** 2) # 5的2次方，结果是 25
  

• 动手实践: 学生尝试计算不同数字的整除和取余数，尝试用 % 2 判断自己输入的数字的奇偶性。

3. 文字的连接和重复 (10 分钟)

• 连接 +: 文字（字符串）可以用 + 符号连接起来。

  hello = "你好"
  name = "小明"
  greeting = hello + ", " + name + "！"
  print(greeting)
  

• 重复 *: 文字可以用 * 符号和一个整数相乘，来把文字重复多次。

  print("*" * 10) # 打印 10 个星号
  print("哈哈" * 3) # 打印 3 次哈哈
  

• 动手实践: 学生用 + 连接不同的文字或变量，用 * 打印一些简单的图案线。

4. 文字的位置编号 – 索引 (15 分钟)

• 概念解释: 在一个字符串里，每个字符都有一个位置编号，就像排队一样。这个编号叫做索引。
• 重要规则: 索引是从 0 开始的！ 第一个字符的索引是 0，第二个是 1，以此类推。
• 获取字符: 使用方括号 [] 和索引号来获取某个位置的字符。

  word = "Python"
  print(word[0]) # 第一个字符 'P'
  print(word[1]) # 第二个字符 'y'
  print(word[5]) # 第六个字符 'n'
  # print(word[6]) # 错误！索引超出了范围
  

• 负数索引: 索引也可以是负数，-1 代表最后一个字符，-2 代表倒数第二个，以此类推。

  word = "Python"
  print(word[-1]) # 最后一个字符 'n'
  print(word[-2]) # 倒数第二个字符 'o'
  

• 动手实践: 学生用自己的名字或一个短语进行索引练习，尝试获取第一个字、最后一个字、中间的某个字。

5. 取出文字的一部分 – 切片 (15 分钟)

• 概念解释: 切片就是从一个字符串里取出一部分连续的字符，形成一个新的子字符串。
• 语法: 使用方括号 [:]，里面写开始位置和结束位置，还可以指定步长。 [开始索引:结束索引:步长]。
• 规则:
  • 开始索引：切片包含这个位置的字符。
  • 结束索引：切片不包含这个位置的字符！切片会到结束索引的前一个位置停止。
  • 步长：每隔多少个字符取一个（默认是 1）。
• 示例:

  text = "abcdefg"
  print(text[0:3])   # 从索引0开始，到索引3前面停止 (包含0,1,2)，结果是 "abc"
  print(text[1:5])   # 从索引1开始，到索引5前面停止 (包含1,2,3,4)，结果是 "bcde"
  print(text[:4])    # 如果省略开始索引，默认从开头 (索引0) 开始。结果是 "abcd"
  print(text[2:])    # 如果省略结束索引，默认到结尾。结果是 "cdefg"
  print(text[:])     # 如果都省略，就是复制整个字符串。结果是 "abcdefg"
  print(text[::2])   # 步长为2，每隔一个取一个 (0, 2, 4, 6)。结果是 "aceg"
  print(text[1::2])  # 从索引1开始，步长为2 (1, 3, 5)。结果是 "bdf"
  print(text[::-1])  # 步长为-1，表示倒着取，用来反转字符串！结果是 "gfedcba"
  

• 动手实践: 学生用不同的字符串进行切片练习，尝试取出前几个字、后几个字、中间一部分，以及反转字符串。

6. 文字的“技能” – 常用字符串方法 (10 分钟)

• 概念解释: 字符串有很多内置的功能，叫做“方法”，可以用 字符串变量.方法名() 的方式来调用。
• 常用方法演示:
  • len(字符串): 这是一个函数，不是方法，用来获取字符串的长度（有多少个字符）。

    word = "Python"
    print(len(word)) # 结果是 6
    

  • .upper(): 把字符串里的字母都变成大写。

    text = "Hello"
    print(text.upper()) # 结果是 "HELLO"
    

  • .lower(): 把字符串里的字母都变成小写。

    text = "WORLD"
    print(text.lower()) # 结果是 "world"
    

  • .strip(): 去掉字符串开头和结尾的空格或换行符等空白字符。

    text = "  你好世界  "
    print(text.strip()) # 结果是 "你好世界"
    

  • .find(子字符串): 查找某个子字符串第一次出现的位置（索引），如果找不到就返回 -1。

    sentence = "我喜欢编程，喜欢Python"
    print(sentence.find("喜欢")) # 结果是 1 (第一个'喜'字的索引)
    print(sentence.find("Java")) # 结果是 -1 (找不到)
    

• 动手实践: 学生使用这些方法处理自己输入的字符串，比如让输入的名字变成大写，去掉输入句子两边的空格。

7. 课堂练习 (15 分钟)

让学生独立完成以下练习：

• 练习 1: 编写一个程序，询问用户一个两位数，然后分别打印出它的十位和个位数字。（提示：使用 // 10 和 % 10）。别忘了 input() 是字符串，需要转换为数字。

  # 在这里写你的代码
  num_str = input("请输入一个两位数：")
  num = int(num_str) # 转换为整数
  # TODO: 计算十位和个位
  # TODO: 打印结果
  

• 练习 2: 编写一个程序，询问用户一个英文单词，然后打印出这个单词的字母个数、第一个字母、最后一个字母以及全部大写的单词。
• 练习 3: 编写一个程序，询问用户一个句子，然后打印出这个句子反转后的结果。

8. 总结与提问 (10 分钟)

• 回顾: 回顾本节课内容：整除 //、取余 % 的用法和作用，字符串连接 +、重复 *，字符串索引 [] (从0开始，负数索引)，字符串切片 [:] (包头不包尾)，常用字符串方法 len(), .upper(), .lower(), .strip(), .find()。
• 提问:
  • 17 % 5 的结果是多少？
  • 如何获取字符串 “Python” 的字母 ‘h’？
  • 如何获取字符串 “abcdef” 的 “bcd” 部分？
  • "apple".upper() 的结果是什么？
• 答疑: 回答学生问题。

9. 布置课后作业 (5 分钟)

• 作业 1: 编写一个程序，询问用户一个四位数，然后分别打印出它的个、十、百、千位数字。（提示：结合使用 // 和 %）。
• 作业 2: 编写一个程序，询问用户一个字符串，然后打印出该字符串的长度，以及由该字符串的前两个字符和后两个字符组成的新的字符串。（例如：输入 “colorful”，输出 “coful”）。
• 作业 3: (选做) 编写一个简单的密码检查程序。询问用户设置一个密码（字符串）。检查密码的长度是否大于等于 6。如果密码包含空白字符（例如空格），也认为不符合要求（提示：可以使用 .find() 查找空格 " ".find(...) 是否是 -1）。如果符合要求就打印“密码设置成功”，否则打印“密码不符合要求”。