2020-2021学年第2节 统计分析数据评优课ppt课件

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川教版八年级下册第三单元第2节统计分析数据教学设计课题 统计分析数据单元第三单元学科信息技术年级八年级学习目标1.了解什么是数组。2.掌握Python中的基本算术运算符；掌握Python中列表类型的基本操作；掌握Humpy模块中常用的数组操作；熟练使用numpy模块进行简单的数据统计与分析。重点掌握Python中的基本算术运算符；掌握Python中列表类型的基本操作；掌握Humpy模块中常用的数组操作；熟练使用numpy模块进行简单的数据统计与分析。难点掌握Python中的基本算术运算符；掌握Python中列表类型的基本操作；掌握Humpy模块中常用的数组操作；熟练使用numpy模块进行简单的数据统计与分析。 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课前面我们学习了有关数据、数据分析的知识，并且了解了对数据分析的软件，这节课我们就利用数据分析软件Python进行分析和处理问题。听老师讲解调动学生学习的积极性，为以下的学习打下良好的基础讲授新课知识回顾Python的创始人Guido van Rossum（吉多·范罗苏姆）：荷兰人，从阿姆斯特丹大学获得了数学和计算机硕士学位，是一位精通数学与计算机的复合型人才80年代参与了ABC语言的开发，ABC语言隐藏底层、接近自然语言，执行性能低1989年圣诞节期间，在阿姆斯特丹，Guido为了打发圣诞节的无趣，决心开发一个新的脚本解释程序，这就是PythonPython简介Python：大蟒蛇的意思，因为创始人是一个叫Monty Python的喜剧团体的爱好者类似的名称：Java、小米等1991年，第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的，并能够调用C语言的库文件Python特点1.易于学习：Python有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确定义的语法，学习起来更加简单。2.易于阅读：Python代码定义的更清晰，有点像伪代码。3.易于维护：Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的，也就是开源的。4.丰富的库：Python的最大的优势之一是丰富的库，跨平台的，在UNIX，Windows和Macintosh兼容很好。包括标准库和第三方库。5.互动模式：互动模式的支持，您可以从终端输入执行代码并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片断。6.可移植：基于其开放源代码的特性，Python已经被移植（也就是使其工作）到许多平台。7.可扩展：如果你需要一段运行很快的关键代码，或者是想要编写一些不愿开放的算法，你可以使用C或C++完成那部分程序，然后从你的Python程序中调用，所谓的胶水语言。8.数据库：Python提供所有主要的商业数据库的接口。9.GUI编程：Python支持GUI，可以创建和移植到许多系统调用。10.可嵌入: 你可以将Python嵌入到C/C++程序，让你的程序的用户获得"脚本化"的能力。一、Python算术运算符要学习利用Python进行数据处理，首先要学会在Python中进行计算。 Python算术运算符如下表所示。在Python中进行数学计算时，和数学中的运算符优先级一致，同样也是先乘除后加减，同级运算符从左至右计算，可以使用“（）”调整计算的优先级。Python中的算数运算符优先级由高到低的顺序排列如下表所示。关系运算符逻辑运算符赋值运算符试一试请写出下列算式在Python中的运算结果。3+2*6=    5*6**2=      3* (7+8 )=16%3=    28//9=        35/7=18+77%9=   13*9//7=  ( 88-19 ) /2+34=欢欢和他的同学们进行了学生体质健康测试，其中测试的身高、体重如下表所示。通过这些数据，可以计算每位同学的体重指数，体重指数（BM1）= 体重（千克）/身高2（米2）。根据体重指数的计算结果和八年级学生体重指数等级表（上表）,可以判断出每位同学的体重等级是正常、低体重、超重还是肥胖。程序代码如图所示。运行结果图所示。八年级学生体重指数等级表根据八年级学生体重指数等级表（上表）可以看出：欢欢、乐乐、团团的体重指数处于正常范围，而圆圆的体重指数只有15.012197410395949, 属于低体重所以圆圆还需要在健康饮食、平衡营养的基础上加强体育锻炼。试一试参照上述方法计算一下我们班的体重指数情况？二、数组1. Python列表有序的可变的元素集合称为列表。在Python中，可以使用运算 符直接创建列表，列表用［］表示，数据之间使用逗号分隔。体重指数计算 中的身高和体重数据就可以用这种方式生成，但要想对它们进行运算，就需要分别取出其中的某一个元素，再用之前学习的for循环语句来实现。for语句python中的for语句只可用于遍历序列，如字符串、列表、元组等。格式如下：for 迭代变量 in 序列:语句组[else:语句组]迭代变量是从序列中迭代取出的元素。体重指数计算在Python中可以这样来做，程序代码如图所示。这里的t[i]表示取t组数据中的第i个元素，s[i]表示取s组数据中的第i个元素，程序运行结果如图所示。当要计算更多同学的体重指数时，可以把程序中的range(4)改为 range(len(t)),这里的len(t)表示数组t包含数据元素的个数。2. numpy数组运算在程序设计中，为了处理方便，把具有相同类型的若干数据按无序 的形式组织起来，这些由若干元素构成的数据集合称为数组。数组的运算可以用numpy模块来实现。numpy是第三方程序模块，它是一个运行速度非常快的科学计算模块，在使用之前必须先进行安装。以使用如下的命令安装numpy：     pip install numpynumpy模块的引入和学过的turtle模块的引入方法一样。例如前面的体重指数计算，可以利用numpy模块创建数组来实现。程序代码如图所示。生成数组最简单的方式就是使用array()函数，该函数可以将输入的一组数据转换为数组。输入的这组数据可以是多种形式，例如数字、字母、汉字等，数据间使用逗号分隔，一个数组中的数据必须是同一种类型。对一个数组使用数学运算，实际上就是对数组的每一个元素进行数学运算。例如：程序中的s**2,表示对s数组的每一个元素进行次方运算。对两个数组使用数学运算，实际上是对两个数组对应元素进行运算。例如：程序中的t/s**2,表示t数组中的每一个元素与s数组中对应的每个元素进行运算，程序运行结果如图所示。对比三次计算体重指数的运行结果，可以发现，图a和图b是在Python环境中的运行结果，保留的小数位数多；图c是在numpy 模块中的运行结果，保留的小数位数少。两种运行环境对浮点数默认的精度不同，所以mimpy模块保留的小数位数更少一些，这样可以节省内存，加快运算速度。拓展练习同学们可以试试运行下面代码，看看效果。温馨提示(1)zeros()函数   创建数组元素全部为0的数组；(2)ones()函数    创建数组元素全部为1的数组；(3)arange()函数  创建等差数组，该函数和之前学过的 range()函数类似。3.读写文本文件(1 )建立基础数据表当数据量比较大时，将数据依次录入程序容易出错，且效率低。因 此，用文件宜接导入数据的方法更加准确、方便。mimpy中可以直接导入文本文件。例如：下表是欢欢班某一次分项目测试的成绩表。首先将上表中的数据复制到记事本或写字板，保存为文本文件“分项目成绩表”，如图所示，用来存储数据，数据可以用空格、逗号等分隔符分隔。(2)导入数据从文件导入可以用loadtxt()函数。它能从文本文件中读取数据，并以数组的形式返回。利用loadtxt()函数导入“分项目成绩表”文件来计算总分，如图所示。sum(l)表示对数组中的每一行进行求和。如果要对数组中的每一列进行求和可以用srnn(0)实现。程序运行结果如图所示。(3)导出数据这样的结果排列方式不便于查看每位同学的总分，可以利用savetxt()函 数将数组以指定的格式保存成文本文件。例如：savetxt("b.txt", b, fmt='%.2f')表不将数组b以两位小数的形式 保存到b.txt文件中。修改上面的程序，代码如图所示。程序运行后得到的文本文件如图所示。4.组合数组(1 )水平组合数组图d中只有总分，没有基础数据，仍不方便查看和对比，故需要将计算出的总分和前面的基础数据进行合并。将两个文件中的数组合 在一起，利用hstack()函数可以实现。hstack()函数可将两个或者多个数组水平组合起来形成一个新的数组，程序代码如图所示。运行结果如图所示。从程序运行结果可以看出，数组a和数组b在水平方向首尾连接起 来，形成了一个新的数组c,这就是数组的水平组合。(2 )垂直组合数组如果需要将两个或多个数组垂直组合起来形成一个新的数组可以利用vstack（）函数。程序代码如图所示。运行结果如图所示。需要注意的是，所有参加水平组合的数组行数必须相同，所有参加 垂直组合的数组列数必须相同，否则程序会报错。在计算总分的例题中，将基础数据和计算的总分合并成一个文件可以按下图修改程序。运行结果如图所示。练习1.编写程序，利用文件导入的方式来计算本班学生体质健康水平测试各项目总分。 2.编写程序将计算的总分以文本文件的方式保存三、统计函数除了前面学习过的sum()函数，rmmpy模块还内置了很多统计函数， 如下表所示，这些函数的使用方法可参考sum()函数，根据实际需要 进行选择和使用。例如：分项目测试成绩表（如下表所示 ）计算分项目测试成绩表中各个项目的平均分，程序代码如图所示。mean（0）表示对数组中的每一列求平均值，运行结果如图所示。说一说下表是“国家学生体质健康标准”单项指标与权重（八年级）。 将刚才计算的结果与这个标准进行对比，欢欢，你能发现些什么呢？体重指数、肺活量和50米跑这三个项目的成绩还不错，立定跳远和坐位体前屈两个项目也属于良好。但女生1分钟仰卧起坐和800米跑、男生引体向上和1000米跑却连权重的一半分值都没达到，附加分更是少得可怜。这几个项目从数据来看确实与标准存在差距。对于这些不够理想的指标，我们需要进行有针对性的锻炼。例如， 长跑差说明耐力素质差，应强化耐力训练；引体向上差说明上肢力量差，应强化力量训练。争取取得进步，从而不断提高自身的体质健康水平。试一试1.编写程序计算本班学生健康水平测试各项目的平均分。2.建立本班学生立定跳远项目成绩表，编写程序找出班级 立定跳远项目跳出的最远距离。numpy模块知识清单课堂练习1.编写程序将基础数据和总分文件合并，形成完整的总分文件。    通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。                       通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。            通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。    学生小组间讨论，共同完成任务。  通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过老师演示学生动手操作，提高动手能力。小组交流、分享   学生小组间讨论，共同完成任务。     通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。                  通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。      通过老师演示学生动手操作，提高动手能力。小组交流、分享        通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。      学生小组间讨论，共同完成任务。      通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流           通过老师演示学生动手操作，提高动手能力。小组交流、分享                通过老师演示学生动手操作，提高动手能力。小组交流、分享            学生小组间讨论，共同完成任务。  通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流     学生小组间讨论，共同完成任务。          通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流         学生小组间讨论，共同完成任务。     学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。    通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务                        通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务             通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务     锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。  通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务  培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。   培养学生组间合作能力，并且炼动手能力     通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务                   通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务       培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。        通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务       培养学生组间合作能力，并且炼动手能力      通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务           培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。                培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。            培养学生组间合作能力，并且炼动手能力  通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务     锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。      通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务     培养学生组间合作能力，并且炼动手能力  培养学生独立完成练习的能力。课堂小结 总结本节课所学内容  学生回答梳理本节课的知识点，完成学习目标，培养学生总结概况能力板书设计一、Python算术运算符二、数组三、统计函数