python编程：第十三节课：组装你的代码“机器人”

第十三课：组装你的代码“机器人” – 综合项目与结构组合

时长: 90 分钟
教学目标:
- 综合运用之前学过的 Python 基础知识：变量、数据类型、列表、循环（for）、条件判断（if-elif-else）、函数（定义、调用、参数、返回值）。
- 学习分析一个稍微复杂的实际问题，并将其分解成几个小的、可管理的部分。
- 练习使用函数来封装问题的各个部分，提高代码的组织性和可读性。
- 练习使用列表来存储和管理一组相关的数据。
- 练习使用循环和条件判断来处理列表中的数据。
- 提升解决问题的能力：从问题描述到编写可运行的代码。
- 体验完成一个小型项目的成就感。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

复习: 快速回顾我们最近学习的关键知识点：列表的创建、访问、遍历和常用操作；函数的定义、调用、参数和返回值。
提出问题: 老师提问：“我们已经学会了如何用列表存数据，用循环处理数据，用条件判断做选择，用函数打包代码。现在，老师这里有一组学生的考试分数，我想计算他们的平均分、找出最高分、统计有多少人及格（及格分 60），并把这些结果都打印出来。我们怎么用学过的知识来完成这个任务呢？这不像之前只打印一句话那么简单了。”
引出综合项目: 解决一个稍微复杂的问题，需要我们把之前学过的不同的编程“积木块”——列表、循环、条件、函数——组合起来使用。今天，我们就一起来做一个“学生成绩分析小助手”。

2. 项目需求分析与分解 (15 分钟)

明确目标: 我们的目标是处理一列分数，并计算：总分、平均分、最高分、及格人数。
分解任务: 思考这个任务可以分成哪些小步骤？
- 需要一个地方存分数 → 列表。
- 需要一个方法计算总分 → 循环遍历列表，累加分数。
- 需要一个方法计算平均分 → 用总分除以学生人数（列表长度）。
- 需要一个方法找出最高分 → 循环遍历列表比较大小，或者使用内置函数。
- 需要一个方法统计及格人数 → 循环遍历列表，用条件判断检查分数是否及格，用计数器记录。
- 需要一个地方把这些计算过程打包，方便调用 → 函数。
- 最后需要把结果打印出来。
设计函数: 我们可以为每个小任务设计一个函数：
- calculate_total(scores): 计算总分，返回总分。
- calculate_average(scores): 计算平均分，返回平均分。
- find_max_score(scores): 找出最高分，返回最高分。
- count_passing_students(scores, pass_score): 统计及格人数，返回人数。
- 主程序部分：创建分数列表，调用上面的函数，打印结果。

3. Step by Step 实现项目代码 (40 分钟)

老师带领学生一步一步编写代码。每写一部分，都运行测试一下。

第一步：创建分数列表

# 存储学生分数
scores = [85, 92, 78, 95, 88, 60, 75, 99, 55, 82]
print("原始分数列表：", scores)
print("-" * 20) # 打印分隔线

（简单回顾列表创建和打印）

第二步：实现计算总分的函数

# 计算总分函数
def calculate_total(scores_list):
    # 在函数内部定义一个变量来累加总分
    total = 0
    # 遍历分数列表
    for score in scores_list:
        total = total + score # 累加分数
    # 返回计算好的总分
    return total

# 调用函数测试
total_score = calculate_total(scores)
print("总分是：", total_score)
print("-" * 20)

（强调函数参数、返回值，以及循环累加的用法）
（可选：如果时间允许，可以顺带介绍内置函数 sum() 的用法：total = sum(scores_list)）

第三步：实现计算平均分的函数

# 计算平均分函数
def calculate_average(scores_list):
    # 先获取总分 (可以调用上面定义的函数，或者直接用 sum() 函数)
    total = sum(scores_list) # 直接使用内置 sum 函数
    # 获取学生人数 (列表长度)
    count = len(scores_list)
    # 避免除以零的错误 (虽然这个例子不容易出现，但是个好习惯)
    if count == 0:
        return 0.0 # 如果列表是空的，平均分是 0
    # 计算平均分并返回
    average = total / count
    return average

# 调用函数测试
average_score = calculate_average(scores)
print("平均分是：", average_score)
print("-" * 20)

（强调函数参数、返回值，以及如何处理可能的错误，虽然这里的列表不为空）

第四步：实现找出最高分和最低分的函数

# 找出最高分函数
def find_max_score(scores_list):
    # 检查列表是否为空
    if len(scores_list) == 0:
        return None # 或者返回一个特殊值表示没有分数
    # 使用内置函数 max()
    max_score = max(scores_list)
    # 返回最高分
    return max_score

# 找出最低分函数
def find_min_score(scores_list):
    # 检查列表是否为空
    if len(scores_list) == 0:
        return None
    # 使用内置函数 min()
    min_score = min(scores_list)
    # 返回最低分
    return min_score

# 调用函数测试
highest = find_max_score(scores)
lowest = find_min_score(scores)
print("最高分是：", highest)
print("最低分是：", lowest)
print("-" * 20)

（强调函数参数、返回值，介绍 max() 和 min() 函数的用法。可以简单提及如何用循环自己实现 max/min，作为可选的挑战）

第五步：实现统计及格人数的函数

# 统计及格人数函数
def count_passing_students(scores_list, pass_score):
    # 初始化计数器
    count = 0
    # 遍历分数列表
    for score in scores_list:
        # 使用条件判断检查是否及格
        if score >= pass_score:
            count = count + 1 # 计数器加一
    # 返回及格人数
    return count

# 调用函数测试
pass_line = 60 # 设定及格分数线
passing_count = count_passing_students(scores, pass_line)
print(f"及格分数线是：{pass_line}分") # f-string 格式化输出
print("及格人数是：", passing_count, "个")
print("-" * 20)

（强调函数带多个参数，循环和条件判断的结合使用，计数器的用法）

第六步：主程序整合与打印最终结果

# --- 这是程序的“主入口”部分 ---

# 准备数据
student_scores = [85, 92, 78, 95, 88, 60, 75, 99, 55, 82]
pass_score_line = 60

print("--- 学生成绩分析报告 ---")
print(f"分析的分数列表：{student_scores}")
print("-" * 20)

# 调用之前定义的函数，获取结果
total = calculate_total(student_scores)
average = calculate_average(student_scores)
highest = find_max_score(student_scores)
lowest = find_min_score(student_scores)
passing_count = count_passing_students(student_scores, pass_score_line)

# 打印所有结果
print(f"总分：{total}")
print(f"平均分：{average:.2f}") # 使用 f-string 并格式化平均分保留两位小数
print(f"最高分：{highest}")
print(f"最低分：{lowest}")
print(f"及格人数 ({pass_score_line}分以上)：{passing_count} 人")
print("-" * 20)
print("分析完成。")

（强调主程序如何组织，调用函数获取结果，并打印。介绍 f-string 格式化输出，特别是控制小数位数）

4. 巩固练习与扩展 (15 分钟)

练习 1: 修改上面的代码，让及格分数线 pass_score_line 由用户输入决定。

# TODO: 让用户输入及格分数线，并转换为数字类型
# pass_score_line_str = input("请输入及格分数线：")
# pass_score_line = TODO: 转换为数字
# TODO: 然后调用 count_passing_students 函数

练习 2: 在主程序中，额外统计并打印优秀人数（90 分及以上）。可以自己写一个函数，或者直接在主程序中用循环和条件判断实现。
练习 3: (选做) 修改 find_max_score 函数，不使用内置的 max() 函数，而是自己用循环遍历列表来找到最高分。

5. 总结与提问 (5 分钟)

回顾: 总结本节课通过一个综合项目，使用了列表、循环、条件判断和函数来解决问题。强调了分解问题、用函数封装代码、用列表存储数据、用循环和条件处理数据的过程。
提问:
- 在这个项目中，列表用来做什么？
- 我们定义了哪些函数？每个函数负责做什么？
- 计算总分和统计及格人数为什么都用到了循环？
- 统计及格人数为什么用到了条件判断？
- 函数参数和返回值在这个项目中有什么作用？
答疑: 回答学生问题。

6. 布置课后作业 (5 分钟)

作业 1: 参考课堂项目，编写一个程序，分析一个英文单词列表。
- 创建一个字符串列表，存放 10 个左右的英文单词。
- 编写一个函数 count_words_starting_with(word_list, letter)，接收一个单词列表和一个字母作为参数，统计列表中以该字母开头的单词有多少个，并返回数量。
- 编写一个函数 find_longest_word(word_list)，接收一个单词列表，找出并返回其中最长的单词。（提示：可以使用循环和 len() 进行比较）。
- 在主程序中调用这些函数，打印出以 ‘a’ 开头的单词数量，以及列表中最长的单词。
作业 2: 参考课堂项目，编写一个简单的商品清单分析程序。
- 创建一个列表，存放商品的单价，例如 prices = [2.5, 5.0, 1.2, 10.0, 3.5]。
- 计算并打印商品的总价格、最贵的商品价格、最便宜的商品价格。
- 假设所有商品都打 8 折，创建一个新的列表，存放打折后的价格，并打印这个新列表。（提示：遍历原列表，计算打折价，添加到新列表）。
作业 3: (选做) 扩展商品清单程序。再创建一个列表，存放对应商品的数量，例如 quantities = [3, 1, 5, 2, 4]。计算所有商品的总价（单价乘以数量再求和）。编写一个函数来实现。

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