第9课：Python 数据魔法 —— 让数据开口说话

📊 数据就藏在你身边——成绩单、作息表、零花钱记录……今天我们要让 Python 帮你分析它们！

⏱️ 预计用时：55 分钟

学习目标

学完这节课，你将会：

• 掌握 Python 的列表和字典，学会组织和存储复杂数据
• 学会用 for 循环遍历数据，做统计和分析
• 学会文件读写——把数据保存到文件，也能从文件里读取
• 用 Python 做一个学习数据分析器，并生成漂亮的 HTML 报告

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概念时间：怎样把数据"装"进程序？

上节课我们学了变量——一个变量就像一个盒子，装一个东西。但如果你要装一整个班的成绩呢？总不能创建 50 个变量吧？

列表（List）= 一排排整齐的储物柜

列表就像学校里的储物柜，一排格子，每个格子都有编号，里面各放着一个东西。

# 储物柜里装着每次考试的分数
scores = [85, 92, 78, 95, 88]

# 第1个格子（编号从0开始！）
print(scores[0])    # 输出：85

# 最后一个格子
print(scores[-1])   # 输出：88

# 一共有几个格子
print(len(scores))  # 输出：5

你可以往列表里添加、删除、修改元素：

scores.append(90)      # 在末尾添加一个 90
scores.remove(78)      # 删掉 78
scores[0] = 100        # 把第1个改成 100

小贴士

列表的编号从 0 开始，不是从 1 开始。这是所有编程语言的传统——虽然有点反直觉，但用多了就习惯了。就像楼层号，有些地方 G 楼就是 0 楼。

字典（Dict）= 贴着标签的文件夹

如果说列表是用编号找东西，字典就是用名字找东西。

# 一个学生的信息
student = {
    "姓名": "小明",
    "年龄": 13,
    "班级": "初一(3)班",
    "爱好": ["编程", "画画", "篮球"]
}

# 用"标签"来找
print(student["姓名"])   # 输出：小明
print(student["爱好"])   # 输出：['编程', '画画', '篮球']

字典里的每一项都是 "键: 值" 的配对——"键"就是标签名，"值"就是里面装的东西。

想了解更多？

列表和字典可以嵌套使用——列表里装字典，字典里装列表，就像俄罗斯套娃一样。

# 一个班的成绩表
class_scores = [
    {"姓名": "小明", "语文": 85, "数学": 92},
    {"姓名": "小红", "语文": 90, "数学": 88},
    {"姓名": "小刚", "语文": 78, "数学": 95}
]

这就是现实世界数据在程序里的样子！数据库、API 返回的数据，几乎都是这种"列表套字典"的结构。

for 循环 = 挨个检查每个格子

当你想处理列表里的每一项时，就用 for 循环：

scores = [85, 92, 78, 95, 88]

# 把每个分数都打印出来
for score in scores:
    print(f"分数：{score}")

# 计算平均分
total = sum(scores)
average = total / len(scores)
print(f"平均分：{average}")

小贴士

f"分数：{score}" 叫做 f-string，是 Python 里最方便的字符串拼接方式。在引号前加个 f，就可以用 {} 把变量嵌进去。就像填空题一样！

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概念时间：文件读写

程序关掉后，变量里的数据就没了。要想把数据长久保存，就需要写入文件。

写入文件

# 打开文件（如果不存在会自动创建）
with open("my_data.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("第一行数据\n")
    f.write("第二行数据\n")

读取文件

with open("my_data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()
    print(content)

小贴士

with open(...) as f: 这种写法的好处是，不管代码有没有出错，文件最后都会自动关闭。就像"用完记得关门"是自动的。encoding="utf-8" 确保中文不会乱码。

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动手时间：做一个学习数据分析器！

今天的项目分两个阶段：先做一个终端版的数据分析器，然后升级它，让它生成一个漂亮的 HTML 报告！

第一步：创建项目

mkdir grade-analyzer
cd grade-analyzer
claude

第二步：让 Claude Code 创建数据分析器

魔法咒语

用 Python 做一个学习数据分析器，要求：
1. 文件名叫 analyzer.py
2. 定义一个数据结构，包含一个学生各科的成绩（至少5科），每科有多次考试成绩
3. 示例数据格式（用字典和列表）：
   - 语文：[85, 90, 78, 92, 88]
   - 数学：[92, 85, 96, 88, 90]
   - 英语：[78, 82, 85, 80, 88]
   - 等等
4. 分析功能：
   - 每科的平均分、最高分、最低分
   - 找出最强科目和最弱科目
   - 计算总平均分
   - 分析每科的进步趋势（最近几次是否在提高）
5. 在终端用格式化的方式漂亮地输出结果
6. 用 emoji 和分隔线让输出好看

运行试试：

python analyzer.py

你应该能看到每科的详细分析结果，包括平均分、最高最低分、强弱科目等。

第三步：理解核心代码

看看 Claude Code 写的代码，你会看到这些关键部分：

字典存储成绩数据

grades = {
    "语文": [85, 90, 78, 92, 88],
    "数学": [92, 85, 96, 88, 90],
    "英语": [78, 82, 85, 80, 88],
}

遍历字典做分析

for subject, scores in grades.items():
    avg = sum(scores) / len(scores)
    highest = max(scores)
    lowest = min(scores)
    print(f"{subject}: 平均 {avg:.1f}, 最高 {highest}, 最低 {lowest}")

:.1f 是格式化数字——保留一位小数。92.6666666 会显示成 92.7。

第四步：让分析器支持手动输入

魔法咒语

改进 analyzer.py：
1. 让用户可以手动输入自己的成绩数据
2. 先问有哪些科目（用逗号分隔输入）
3. 再逐科问有几次考试成绩（用空格分隔输入）
4. 输入完成后做分析
5. 分析完后把数据保存到 grades.json 文件里
6. 下次运行时，先检查有没有 grades.json，如果有就问用户是用已有数据还是输入新数据

第五步：生成 HTML 报告（Python + HTML 结合！）

这一步是今天的重头戏——让 Python 生成一个漂亮的 HTML 页面来展示分析结果！

魔法咒语

给 analyzer.py 加一个"生成 HTML 报告"的功能：
1. 分析完成后，用 Python 生成一个 report.html 文件
2. HTML 报告要包含：
   - 标题和生成日期
   - 一个表格显示每科的平均分、最高分、最低分
   - 用不同颜色标记：90分以上绿色，60-89蓝色，60以下红色
   - 最强科目和最弱科目的醒目提示
   - 总平均分和整体评价
3. 报告要有漂亮的 CSS 样式（渐变背景、圆角卡片等）
4. 生成完成后在终端提示"报告已生成，请打开 report.html 查看"
5. 自动用浏览器打开 report.html（用 webbrowser 模块）

运行后，一个漂亮的 HTML 报告会自动在浏览器中打开！

小贴士

这就是 Python + HTML 结合的威力！Python 负责数据处理和分析（后端工作），HTML 负责漂亮的展示（前端工作）。你已经在体验"全栈开发"了！

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今天学了什么？

概念	说明	例子
列表	用编号存储一组数据	[85, 92, 78]
字典	用名字存储配对数据	{"语文": 85, "数学": 92}
for 循环	遍历每一项数据	for score in scores:
f-string	字符串格式化	f"平均分：{avg:.1f}"
文件写入	保存数据到文件	open("file.txt", "w")
JSON	结构化数据格式	json.dump(data, f)
生成 HTML	Python 输出网页文件	Python 写入 .html 文件

关键收获：Python 擅长处理数据，HTML 擅长展示信息——它们结合起来就是最佳搭档！

1. Python 列表的编号（索引）从几开始？

2. 以下哪个是 Python 字典的正确写法？

3. 在 f-string 中，花括号里的变量名会被替换成什么？

4. 今天的项目中，Python 和 HTML 各自的角色是什么？

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挑战任务

1. 真实数据：把你自己最近的考试成绩输入进去，看看分析结果
2. 增加趋势分析：让 HTML 报告显示每科成绩的趋势（用箭头 ↑↓→ 表示进步、退步、稳定）
3. 多人对比：改造程序，支持输入多个同学的数据，生成对比报告
4. 零花钱分析器：用同样的方法做一个零花钱收支分析器

参考示例

本课的完整示例代码可以在这里查看：grade-analyzer.py

下载后在终端运行：

python grade-analyzer.py