第1章 魔法初体验：Python能帮你做什么？

你有没有过这样的经历：周末晚上赶作文，写到结尾才发现忘了写名字，第二天交作业的时候在全班面前社死？或者攒了三个月的零花钱，每次买完辣条、贴纸、奥特曼卡片都随手记在小本子上，期末想看看这个月花了多少，翻遍书包都找不到那个皱巴巴的小本子？甚至过年拍了几百张全家福，想找奶奶生日那天的那张，在手机相册里滑了十分钟都没找到？这些看起来很小、很烦的小事，其实都有一个共同的解决办法——用Python写一段小代码，让电脑自动帮你搞定！

1.1 什么是“自动化办公”？先从整理书包说起

我们先拿你每天都要做的事——整理书包来举例。每天放学回家，你要把语文书、数学书、练习册、作业本、文具分别放到书包的不同隔层里，第二天上课前还要对照课程表核对有没有漏带，这个过程你每天都要做，重复、枯燥，还经常忘带作业被老师批评。如果现在有一个“魔法小助手”，你只要告诉它“语文书放左边隔层，数学书放右边隔层，明天有体育课要带跳绳”，它就能每天自动帮你整理好书包，还会在出门前提醒你带东西，是不是一下子轻松了很多？

这种让机器代替人完成重复、有规则的工作的方式，就是自动化办公。很多人觉得“自动化办公”是上班族才需要学的技能，其实根本不是！不管是整理书包、统计零花钱、整理照片，还是批改听写、写读书笔记，这些你每天都要做的、有固定规则的重复小事，都可以用自动化办公来解决，省下来的时间你可以多玩一会、多看一本喜欢的书，甚至可以多睡半小时觉。

那怎么才能实现自动化办公呢？答案就是Python——我们这本书要教你的“魔法超能力”。

1.2 Python是什么？你的专属魔法小助手

如果把电脑比作一个什么都能做的魔法城堡，那Python就是城堡里最听话、最能干的小助手。它什么都懂，不管是处理Word文档、Excel表格、手机照片，还是上网找资料、识别你写的字、甚至帮你写小游戏，它都能帮你搞定。

你可能会问：现在有这么多编程语言，为什么我们偏偏要学Python？我们拿它和其他你可能会接触到的编程语言对比一下，你就知道它的好处了：

1.2.1 和Scratch比：从积木块到自由咒语

很多小朋友在信息课上都学过Scratch，用积木块拖来拖去就能写小游戏、做动画，特别简单。但Scratch有个问题：它只能做动画、小游戏这些“看得见”的东西，要处理电脑里的真实文件，比如Word作文、Excel零花钱表格、手机照片，就特别麻烦，甚至根本做不到。而且Scratch的积木块是固定的，你想实现一些特殊的功能，比如“把所有照片里带‘奶奶’关键词的整理到一起”，Scratch根本没有对应的积木块给你用。

Python不一样，它就像你学会了写字之后，不用再受积木块的限制，想写什么句子就写什么句子，想实现什么功能就写什么代码。而且Python有成千上万个别人已经写好的魔法工具包（专业术语叫“库”），就像你买文具的时候不用自己做铅笔，直接买现成的就行。想处理Word文档？有`python-docx`工具包，几十行代码就能实现自动加署名、自动排版；想处理Excel表格？有`pandas`工具包，1秒钟就能统计1000笔零花钱的收支；想处理照片？有`Pillow`工具包，10秒钟就能整理1000张照片。这些工具包都是免费的，你想用什么直接下载安装就行，不用自己从零开始写代码。

我们可以用下面的流程图对比一下Scratch和Python处理任务的逻辑： ```mermaid graph LR A[整理1000张手机照片] --> B{用Scratch} A --> C{用Python} B --> D[没有对应积木块，无法实现] C --> E[调用Pillow工具包] E --> F[10秒钟自动按日期/关键词分类] F --> G[省1小时整理时间] ```

1.2.2 和C++/Java比：不用背复杂规则的“说话式编程”

很多小朋友可能会听爸爸妈妈说过“学C++能参加信息学竞赛”，但C++和Java这类语言的语法特别复杂，比如你要输出一句“你好，我是林小宇”，C++要写6行代码，还要定义一堆你根本看不懂的变量类型，记错一个标点符号就会报错，对小朋友特别不友好。

Python不一样，它的语法就像你平时说话一样简单，输出同样的内容，Python只要1行代码： ```python print("你好，我是林小宇") ``` 你只要会写汉字、会打拼音，就能写Python代码，不用背复杂的语法规则，不用记各种符号的作用，哪怕你数学只考70分，也能轻松学会。根据2023年青少年编程学习报告，超过60%的10-15岁小朋友已经接触过Python编程，其中85%的小朋友认为“Python比想象中简单，很容易上手”。

我们可以用下面的UML图直观对比不同语言实现同一个功能的代码量： ```plantuml @startuml title 不同编程语言输出自我介绍代码量对比 actor 小朋友 participant Python participant C++ participant Java

小朋友 -> Python: 1行代码<br>print("你好，我是林小宇") note right of Python: 语法像说话，无复杂规则

小朋友 -> C++: 6行代码<br>#include <iostream><br>using namespace std;<br>int main() {<br> cout << "你好，我是林小宇" << endl;<br> return 0;<br>} note right of C++: 需要头文件、命名空间、主函数，规则复杂

小朋友 -> Java: 7行代码<br>public class Hello {<br> public static void main(String[] args) {<br> System.out.println("你好，我是林小宇");<br> }<br>} note right of Java: 需要定义类、主方法，规则繁琐 @enduml ```

1.2.3 Python为什么特别适合做自动化办公？

除了简单好上手，Python还有个特别大的优势：它是专门为“提高效率”设计的。你想实现什么自动化功能，几乎都能找到对应的工具包，不用自己从零开始写代码。比如：

• 要处理Word/Excel/PPT？有`python-docx`、`pandas`、`python-pptx`工具包
• 要处理照片/视频？有`Pillow`、`opencv-python`工具包
• 要识别照片里的文字？有`pytesseract`工具包
• 要画统计图表？有`matplotlib`、`seaborn`工具包
• 要上网爬资料？有`requests`、`beautifulsoup4`工具包

这些工具包就像魔法小助手自带的工具箱，你需要用什么就拿什么，不用自己造工具，写代码的速度特别快，实现同样的自动化任务，Python的代码量只有C++的1/10，写起来快，改起来也方便。

1.3 5个超酷的Python自动化办公Demo，看完你就会爱上它

光说Python厉害你可能没感觉，我们直接看5个小朋友每天都会遇到的场景，看看Python的“超能力”到底有多强：

Demo1：自动给作文批量加署名，再也不怕社死

痛点场景：老师布置了3篇不同主题的作文，要求每篇的右下角都要写“五年级3班 林小宇”，你写了3遍，结果有一篇把班级写成了“五年级2班”，交作业的时候被老师当众批评，太尴尬了！

Python解决方案：你只要写一段10行左右的代码，告诉Python你的班级和名字，它就能在1秒钟内把你文件夹里的所有作文都加上正确的署名，哪怕有100篇作文，它也绝对不会写错，绝对不会累。

代码示例（只要改一改里面的班级和名字就能用）： ```python

导入处理Word文档的魔法工具

from docx import Document from docx.shared import Pt, RGBColor

👇 这里改你的班级和名字，每次用只要改这里就行

my_class = "五年级3班" my_name =

"林小宇"，这就是你每次写作文都要写的署名，就像你每天整理书包都要放语文书和数学书一样，是固定的内容。Python里有个特别好用的东西叫变量，就像你写作文用的草稿纸：你提前在草稿纸上写好“班级：五年级3班，名字：林小宇”，后面写作文的时候只要引用草稿纸上的内容就行，要是哪天你转学了，只要改一下草稿纸上的班级，后面所有用到班级的地方都会自动更新，不用每一处都改。这里的`my_class`和`my_name`就是两个变量，你只要改这两个变量里的内容，所有作文的署名都会自动更新，是不是特别方便？

我们继续把这段代码写完，你只要把这段代码复制到Python编辑器里，改一改你的班级和名字，还有作文文件夹的路径，点一下“运行”，1秒钟就能给你所有的作文加上署名，绝对不会写错班级和名字，再也不会交作业的时候社死： ```python

导入处理Word文档的魔法工具

from docx import Document from docx.shared import Pt, RGBColor import os # 导入处理文件路径的工具，就像你找书包里的书要先翻隔层

👇 这里改你的班级和名字，每次用只要改这里就行

my_class = "五年级3班" my_name = "林小宇" signature = f"{my_class} {my_name}" # 把班级和名字拼成完整的署名，就像你把名字和班级写在一起

指定你的作文文件夹路径，比如"我的作文"文件夹就在桌面

folder_path = "./我的作文"

遍历文件夹里的所有Word文档

for filename in os.listdir(folder_path): if filename.endswith(".docx"): # 只处理Word文档，跳过其他文件 doc = Document(os.path.join(folder_path, filename)) # 打开这个Word文档

在文档最后一段的末尾添加署名

last_paragraph = doc.paragraphs[-1] run = last_paragraph.add_run(f"\n{signature}") # 换行之后加署名 run.font.name = "宋体" # 设置字体为宋体，和老师要求的一样 run.font.size = Pt(12) # 设置字号为小四 run.font.color.rgb = RGBColor(255, 0, 0) # 设置颜色为红色

保存修改后的文档，文件名后面加"_已加署名"，不会覆盖原来的作文

doc.save(os.path.join(folder_path, f"{filename[:-5]}_已加署名.docx")) print(f"✅ 已经给《{filename}》加好署名啦！") ``` 运行这段代码之后，你的“我的作文”文件夹里就会多出来3个带“_已加署名”后缀的Word文档，每篇作文的右下角都有红色的“五年级3班 林小宇”，和你手写的格式一模一样。哪怕你有100篇作文，它也绝对不会累，绝对不会写错，1秒钟就能搞定，省下来的时间你可以多玩一局《我的世界》，或者多看一集《间谍过家家》，是不是特别爽？

::: tip 电子版互动提示 点击这里查看Demo1的运行演示视频，还能下载代码直接使用 👉 [点击观看](https://example.com/demo1.mp4) :::

1.3.2 Demo2：1秒钟统计完你一年的零花钱，再也不怕算错数

很多小朋友都有零花钱，每次买辣条、贴纸、奥特曼卡片、盲盒，都随手记在小本子上，或者存在微信零钱里，月底想看看这个月花了多少，剩了多少，哪个东西买的最多，你翻遍皱巴巴的小本子，算了两遍都算不清，还差点把“花了32元”算成“剩32元”，气的你不想说话。要是攒了一年的零花钱，想算算这一年一共花了多少，那得算到什么时候？

Python的第二个超能力就是超级计算，只要你把每次的收支都记在Excel表格里，一行记一次：比如第一列是日期，第二列是“收入”或者“支出”，第三列是金额，第四列是买了什么，然后运行一段代码，1秒钟就能出所有结果：这个月一共收了50元压岁钱，花了32元，剩18元；支出最多的是奥特曼卡片，花了12元，占总支出的37.5%；支出最少的是贴纸，花了3元，占9.4%，还能自动生成一张饼图，一眼就能看出来钱都花在哪了。

我们先来看这段代码，和你刚才看到的署名代码一样简单，只要改一改表格路径就能用： ```python

导入处理表格的魔法工具pandas，还有画图工具matplotlib

import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt

设置画图的时候显示中文，不然饼图里的字会是方框

plt.rcParams["font.sans-serif"] = ["SimHei"] # 用来正常显示中文标签 plt.rcParams["axes.unicode_minus"] = False # 用来正常显示负号

读取你的零花钱Excel表格，表格要放在和代码同一个文件夹里

df = pd.read_excel("我的零花钱.xlsx")

计算总收入、总支出、结余

total_income = df[df["收支类型"] == "收入"]["金额"].sum() # 筛选出所有收入，加起来 total_expense = df[df["收支类型"] == "支出"]["金额"].sum() # 筛选出所有支出，加起来 balance = total_income - total_expense # 结余=收入-支出

打印结果

print("="*30) print(f"💰 本月总收入：{total_income}元") print(f"💸 本月总支出：{total_expense}元") print(f"💎 本月结余：{balance}元") print("="*30)

统计每个类别的支出金额

expense_by_category = df[df["收支类型"] == "支出"].groupby("购买物品")["金额"].sum()

画饼图

plt.figure(figsize=(6, 6)) # 设置饼图大小 plt.pie(expense_by_category, labels=expense_by_category.index, autopct="%1.1f%%", startangle=90) plt.title("本月支出占比图", fontsize=15) plt.savefig("支出饼图.png") # 保存饼图为图片 plt.show() # 显示饼图 print("✅ 已经生成支出饼图，保存在代码文件夹里啦！") ``` 你可能会问：`df`是什么？`groupby`是什么？其实你不用搞懂这些专业术语，你只要知道：`pandas`就是个超级计算器，你给它一个Excel表格，它就能瞬间算完所有的加减乘除，还能帮你分类统计，比你用计算器算快100倍，还绝对不会算错。根据《2024年青少年数字素养发展报告》，会使用自动化表格工具的小朋友，统计零花钱、考试成绩的时间比不会用的小朋友少80%，算错率几乎为0。

我们可以用下面的流程图对比手动统计和Python自动统计的区别： ```mermaid graph LR A[有100笔零花钱

你刚才看到的`my_name = "林小宇"`就是你每天写作文都要写的署名，就像你整理书包时每天都要放语文书和数学书一样，是固定不变的内容。Python里有个特别好用的东西叫变量，就像你写作文用的草稿本：你提前在草稿纸上写好“班级：五年级3班，名字：林小宇”，后面写作文时只要引用草稿本上的内容就行；要是哪天你转学了，只要改一下草稿本上的班级，后面所有用到班级的地方都会自动更新，不用每一处都改。这里的`my_class`和`my_name`就是两个变量，你只要改这两个变量里的内容，所有作文的署名都会自动更新，是不是特别方便？

我们继续把这段署名代码写完，你只要把这段代码复制到Python编辑器里，改一改你的班级和名字，还有作文文件夹的路径，点一下“运行”，1秒钟就能给所有作文加上正确的署名，绝对不会写错班级和名字，再也不会交作业的时候社死： ```python

导入处理Word文档的魔法工具

from docx import Document from docx.shared import Pt, RGBColor import os # 导入处理文件路径的工具，就像你找书包里的书要先翻隔层

👇 这里改你的班级和名字，每次用只要改这里就行

my_class = "五年级3班" my_name = "林小宇" signature = f"{my_class} {my_name}" # 把班级和名字拼成完整的署名，就像你把名字和班级写在一起

指定你的作文文件夹路径，比如"我的作文"文件夹就在桌面

folder_path = "./我的作文"

遍历文件夹里的所有Word文档，就像你翻书包一本一本找作文本

for filename in os.listdir(folder_path): if filename.endswith(".docx"): # 只处理Word文档，跳过其他文件比如图片 doc = Document(os.path.join(folder_path, filename)) # 打开这个Word文档

在文档最后一段的末尾添加署名

last_paragraph = doc.paragraphs[-1] run = last_paragraph.add_run(f"\n{signature}") # 换行之后加署名 run.font.name = "宋体" # 设置字体为宋体，和老师要求的一样 run.font.size = Pt(12) # 设置字号为小四 run.font.color.rgb = RGBColor(255, 0, 0) # 设置颜色为红色

保存修改后的文档，文件名后面加"_已加署名"，不会覆盖原来的作文

doc.save(os.path.join(folder_path