第一部分基礎篇

第1章Python概述

1.1程序設計語言

1.1.1程序設計語言概述

1.1.2編譯和解釋

1.2Python簡介

1.2.1Python的發展歷程

1.2.2Python的特點

1.2.3Python的應用領域

1.3Python的安裝

1.4第一個Python程序

1.5Python程序的格式框架

1.5.1注釋

1.5.2嚴格的縮進規則

1.5.3語句續行

本章習題

第2章Python語言基礎

2.1變量和標識符

2.1.1編寫一個簡單的程序

2.1.2變量

2.1.3標識符

2.1.4關鍵字

2.2基本輸入函數和輸出函數

2.2.1input()函數

2.2.2print()函數

2.3數字類型

2.3.1整數類型

2.3.2浮點數類型

2.3.3布爾類型

2.3.4復數類型

2.4數字類型的操作

2.4.1算術運算符

2.4.2復合賦值運算符

2.4.3內置數學函數

2.4.4算術運算符編程實例

2.5字符串

2.5.1字符編碼

2.5.2字符串類型的表示

2.5.3字符串的基本操作

2.5.4字符串的常用方法

2.6格式化輸出

2.6.1使用fstring格式化輸出

2.6.2使用%操作符格式化輸出

2.6.3使用format()方法格式化輸出

2.7數據類型轉換

2.8編程實例

本章習題

第3章組合數據類型

3.1組合數據類型概述

3.2列表

3.2.1列表的創建

3.2.2列表的索引和切片

3.2.3列表的修改

3.2.4列表的連接和嵌套

3.2.5列表的方法

組

3.組的創建和訪問

3.組的更新和刪除

3.組同時為多個變量賦值

3.4集合

3.4.1集合的創建

3.4.2集合的運算

3.4.3集合的操作

3.5字典

3.5.1字典的創建

3.5.2字典的操作

本章習題

第4章程序控制結構

4.1程序控制結構概述

4.1.1程序的概念

4.1.2程序設計

4.1.3程序的基本結構

4.2順序結構

4.3條件表達式

4.3.1關繫表達式

4.3.2邏輯表達式

4.3.3混合條件表達式

4.3.4條件表達式的取值範圍

4.4分支結構

4.4.1單分支結構

4.4.2雙分支結構

4.4.3多分支結構

4.4.4分支結構的嵌套

4.5循環結構

4.5.1for循環

4.5.2while循環

4.5.3break與continue語句

4.5.4else語句與循環結構

4.5.5循環的嵌套

4.5.6隨機數在循環結構中的應用

4.5.7循環結構程序應用

本章習題

第5章函數與模塊

5.1函數定義與調用

5.1.1函數定義

5.1.2函數調用

5.1.3函數返回值

5.1.4匿名函數

5.1.5嵌套函數

5.2參數傳遞

5.2.1形式參數和實際參數

5.2.2傳遞不可變對像的引用

5.2.3傳遞可變對像的引用

5.2.4序列解包參數傳遞

5.3參數類型

5.3.1位置參數

5.3.2關鍵參數

5.3.3默認參數

5.3.4可變參數

5.4變量作用域

5.4.1Python作用域

5.4.2局部變量

5.4.3全局變量

5.4.4全局語句global

5.4.5非局部語句nonlocal

5.5遞歸函數

5.5.1遞歸函數的定義

5.5.2遞歸函數的原理

5.5.3遞歸函數實例

5.6函數應用

5.7模塊與包

5.7.1模塊的概念

5.7.2模塊的導入

5.7.3包的使用

本章習題

第二部分進階篇

第6章文件操作

6.1文件操作概述

6.2文件對像的方法

6.2.1單文件對像方法

6.2.2多文件對像方法

6.3常用文件操作標準庫

6.3.1os 文件/目錄方法

6.3.2shutil 文件操作模塊

6.3.3glob文件操作模塊

6.3.4JSON文件操作模塊

本章習題

第7章面向對像程序設計

7.1面向對像程序設計概述

7.1.1面向對像程序設計的發展

7.1.2面向對像的基本概念

7.1.3面向對像的特性

7.2創建類和類的屬性

7.2.1創建類

7.2.2類屬性

7.2.3創建對像

7.2.4類屬性和實例屬性

7.3類的方法

7.3.1在類中定義方法

7.3.2類的構造方法

7.3.3方法名的引用

7.3.4方法的不同類型

7.4作用域和命名空間

7.4.1作用域和命名空間的概念

7.4.2數據共享和作用域

7.5類的繼承

7.5.1子類的定義

7.5.2子類的構造方法

7.5.3super()方法

7.5.4Python的多繼承機制

7.6私有成員

7.7方法重寫

7.8關於方法重載

本章習題

第8章異常處理

8.1錯誤與異常

8.2捕獲並處理異常

8.2.1try…except語句

8.2.2try…except…else語句

8.2.3try…except…finally語句

8.3拋出異常和自定義異常

8.3.1如何拋出異常

8.3.2用戶自定義異常

8.4斷言處理

本章習題

第三部分應用篇

第9章Turtle繪制圖形

9.1Turtle繪圖基礎

9.1.1畫布

9.1.2畫筆

9.1.3繪圖命令

9.1.4Turtle庫的坐標體繫

9.1.5Turtle色彩體繫

9.2Turtle應用示例

本章習題

第10章Tkinter圖形用戶界面

10.1Tkinter基礎

10.1.1窗口的創建與布局

10.1.2常用控件

10.1.3常用控件和屬性的使用方法

10.2Tkinter應用示例

本章習題

第11章科學計算與可視化

11.1NumPy

11.1.1NumPy概述

11.1.2NumPy的安裝

11.1.3NumPy中的數組及操作

11.2Pandas

11.2.1Pandas概述

11.2.2Pandas的安裝

11.2.3Pandas的數據結構及應用

11.3Matplotlib

11.3.1Matplotlib概述

11.3.2Matplotlib的安裝

11.3.3Matplotlib的接口和方法

11.4綜合應用示例

本章習題

第12章網絡爬蟲

12.1爬蟲原理

12.2Scrapy框架

12.2.1Scrapy的安裝

12.2.2Scrapy常用方法

12.2.3Scrapy內置工具 

12.2.4Scrapy實例

本章習題

參考文獻

近年來，隨著互聯網的迅速發展，相關的產業和領域也在不斷地開拓，現在人工智能、物聯網、數據分析無疑是新興的熱門行業，而Python作為其重要的支持語言之一也備受關注。

Python語言是一種面向對像、解釋型、動態數據類型的高級程序設計語言，具有簡潔的語法規則，使用戶學習程序設計更容易，同時具有非常完善的基礎代碼庫，覆蓋了網絡、文件、GUI、數據庫、文本等大量內容，被形像地稱為“內置電池”。Python的應用領域十分廣泛，從簡單的文字處理，到Web應用和遊戲開發，甚至在數據分析、人工智能和航天飛機控制領域，都能找到Python的身影。從學習程序設計的角度，選擇Python作為入門語言是十分合適的。

本書突出程序設計語言支撐專業的特色，從基本的程序設計思想入手，知識內容由淺入深，語法介紹以夠用、實用和應用為原則，將必要的基礎知識融會貫通到編程實例中，加深讀者的學習和理解，是一本適合初學者學習的書籍。

本書主要內容

全書內容分為三個部分共12章。

第一部分基礎篇。第1章Python概述，介紹程序設計語言、Python的發展歷程、特點、下載與安裝方法、Python程序的格式框架。第2章Python語言基礎，介紹變量和標識符、基本輸入及輸出函數、基本數據類型及數據類型轉換。第3章組合數據類型，介紹組合數據類型的創建、訪問、操作方法。第4章程序控制結構，介紹條件表達式、三種控制結構的語法和應用。第5章函數與模塊，介紹函數定義與調用、參數傳遞、參數類型、變量作用域、遞歸函數、函數應用、模塊與包。

第二部分進階篇。第6章文件操作，介紹文件操作概述、文件對像的方法、常用文件操作標準庫。第7章面向對像程序設計，主要介紹創建類和類的屬性、類的方法、作用域和命名空間、類的繼承、私有成員等內容。第8章異常處理，介紹錯誤與異常、捕獲並處理異常、拋出異常和自定義異常、斷言處理。

第三部分應用篇。第9章Turtle繪制圖形，介紹Turtle繪圖基礎及應用示例。第10章Tkinter圖形用戶界面，介紹Tkinter基礎及應用示例。第11章科學計算與可視化，介紹NumPy、Pandas、Matplotlib及其綜合應用示例。第12章網絡爬蟲，介紹爬蟲原理及Scrapy框架。

本書特色

(1) 由淺入深，循序漸進。

本書從基礎知識入手，逐層深入，條理清晰。每章都設有“本章學習目標”和“本章習題”，以便讀者學習新的技能和鞏固所學知識。

(2) 精心策劃，準確定位。

本書針對初學者的特點，精心設計編程示例，將必要的基礎知識融會貫通到編程示例中，激發讀者學習程序設計的熱情，激活創新。

(3) 注重理論，聯繫實際。

本書語法介紹以夠用、實用和應用為原則，將Python的語法融入問題求解中； 從實際應用案例中抽取教學要素，重點強化模塊化程序設計方法與基本算法的學習，讓讀者在學習的過程中潛移默化地提高計算思維能力。

(4) 代碼完整，講解詳盡。

本書每個知識點都配有相應的示例代碼，代碼的關鍵點也有注釋說明，同時給出了代碼的運行結果。讀者可以參照運行結果閱讀源程序，便於加深理解。

配套資源

為便於教與學，本書配有源代碼、教學課件、教學大綱、考試大綱、習題答案、授課計劃表、軟件安裝包。

(1) 獲取源代碼和軟件安裝包的方式： 刮開並用手機版微信App掃描本書封底的文泉雲盤防盜碼，授權後再掃描下方二維碼，即可獲取。

源代碼

軟件安裝包

(2) 其他配套資源可以掃描本書封底的“書圈”二維碼，關注後回復本書書號，即可下載。

讀者對像

本書可作為高等院校計算機相關專業本科生程序設計基礎課程的教材，也可作為全國計算機等級考試及各類計算機培訓班教材，亦可供軟件工程師和廣大計算機愛好者自學使用。

本書由張樞任主編，範大鵬、李琳琳任副主編。第1～3章、第7章及附錄部分由張樞編寫，第6章、第9～12章由範大鵬編寫，第4章、第5章、第8章由李琳琳編寫。全書由張樞統稿。

在編寫本書的過程中，作者參考了諸多相關資料，在此，對相關資料的作者表示衷心的感謝。限於個人水平和時間倉促，書中難免存在疏漏之處，歡迎廣大讀者批評指正。

編者2023年10月