本書是上海市高等學校計算機等級考試（二級）Python程序設計考試科目的參考教材，並在教學內容和要求上兼容全國計算機等級考試二級Python語言程序設計考試。本教材以程序設計初學者為教學對像，從程序設計基本概念出發，通過大量示例由淺入深、循序漸進地講述Python程序設計的基本概念和基本方法。本書內容包括Python語言及其編程環境、Python的基本語法、Python程序的基本流程控制、Python的組合數據類型、文件與基於文件的數據分析、函數、面向對像的程序設計與Python生態、圖形化界面設計、圖形繪制與數據可視化、正則表達式與簡單爬蟲、數據庫操作和基於第三方庫的應用舉例。本書的例題源碼、電子課件、習題素材等資源提供掃碼下載。

李東方，第二軍醫大學基礎部計算機教研室主任，教授，計算機應用技術專業碩士生導師，第二軍醫大學特級教師、全軍優秀教師、總後育纔銀獎獲得者。上海市圖形圖像學會會員，上海市計算機基礎教育協會常務理事。《計算機基礎與應用簡明教程》作者。

目 錄
第1章 Python語言及其編程環境 （1）
1．1 Python語言概述 （1）
1．2 Python的安裝 （3）
1．2．1 Python的官網下載安裝 （3）
1．2．2 Anaconda集成開發環境 （4）
1．3 Python程序設計步驟 （5）
1．4 常用的Python第三方編輯器 （7）
習題1 （11）
第2章 Python的基本語法 （12）
2．1 Python程序的書寫格式與基本規則 （12）
2．1．1 基本詞法單位、標識符/常量/運算符等的構成規則與關鍵字 （12）
2．1．2 程序的書寫格式與基本規則 （14）
2．2 Python的基本數據類型 （18）
2．2．1 數值類型 （18）
2．2．2 字符串類型 （21）
2．3 Python的基本運算和表達式 （24）
2．3．1 變量的操作 （24）
2．3．2 運算符 （29）
2．3．3 算術運算 （29）
2．3．4 輸入與輸出 （31）
2．3．5 賦值、關繫和邏輯運算 （33）
2．3．6 表達式 （35）
2．3．7 賦值語句 （36）
習題2 （38）
第3章 Python程序的基本流程控制 （40）
3．1 計算思維和程序設計基本方法 （40）
3．1．1 計算思維 （40）
3．1．2 程序設計基本方法 （41）
3．2 順序結構 （41）
3．3 分支結構 （43）
3．3．1 if語句 （43）
3．3．2 if-elif-else語句 （43）
3．3．3 分支語句嵌套 （46）
3．4 循環結構 （47）
3．4．1 while語句 （47）
3．4．2 for語句和range()內置函數 （49）
3．4．3 循環語句嵌套 （51）
3．4．4 轉移和中斷語句 （53）
3．5 程序調試 （55）
3．5．1 語法錯誤與邏輯錯誤 （55）
3．5．2 常見語法錯誤 （55）
3．5．3 排查程序錯誤的方法 （59）
3．5．4 程序運行中try-except異常處理 （61）
習題3 （63）
第4章 Python的組合數據類型 （65）
4．1 序列型組合數據類型 （65）
4．1．1 字符串 （66）
4．1．2 列表 （71）
4．1．組 （77）
4．2 映射型組合數據類型―字典 （83）
4．2．1 創建字典 （83）
4．2．2 訪問字典中的值 （84）
4．2．3 更新字典 （84）
4．2．4 字典的操作 （84）
4．3 集合型組合數據―集合 （88）
4．3．1 集合的創建 （88）
4．3．2 集合的修改 （90）
4．3．3 集合的數學運算 （92）
習題4 （93）
第5章 文件與基於文件的數據分析 （96）
5．1 文件的基本概念 （96）
5．1．1 文件和目錄 （96）
5．1．2 文件的編碼 （97）
5．1．3 文本文件和二進制文件的區別 （99）
5．2 文件的操作 （99）
5．2．1 文件的打開和關閉 （99）
5．2．2 定位 （100）
5．2．3 文件的讀取、寫入、追加 （102）
5．3 基於文件的數據分析 （105）
5．3．1 對數據文件的讀取和遍歷 （105）
5．3．2 詞頻分析 （108）
5．3．3 第三方庫jieba和中文詞頻分析 （110）
5．3．4 第三方庫wordcloud和詞語可視化 （111）
習題5 （112）
第6章 函數 （114）
6．1 函數的定義與調用 （114）
6．1．1 函數的聲明 （114）
6．1．2 函數的調用 （115）
6．2 參數的傳遞 （115）
6．2．1 參數按位置依次傳遞 （115）
6．2．2 參數賦值和參數默認值傳遞 （115）
6．2．組類型可變長參數傳遞 （116）
6．2．4 字典類型可變長參數傳遞 （116）
6．2．5 高階函數 （117）
6．2．6 函數中變量的作用域 （118）
6．3 匿名函數 （119）
6．4 函數的遞歸 （120）
6．5 函數的高級應用 （122）
6．5．1 生成器 （122）
6．5．2 裝飾器與閉包 （122）
習題6 （124）
第7章 面向對像的程序設計與Python生態 （128）
7．1 面向對像的概念 （128）
7．2 類與實例 （129）
7．2．1 創建類和子類 （129）
7．2．2 增加屬於類的對像實例 （130）
7．2．3 用函數表示類的行為特征 （132）
7．3 面向對像的特征 （132）
7．3．1 封裝 （132）
7．3．2 繼承 （133）
7．3．3 多態 （134）
7．4 Python程序的組織和管理 （135）
7．4．1 模塊結構 （135）
7．4．2 包和庫 （136）
7．4．3 庫的模塊引用 （137）
7．5 Python的生態 （139）
7．5．1 內置庫與第三方庫 （139）
7．5．2 第三方庫的安裝 （141）
7．6 可執行文件與pyinstaller庫 （144）
習題7 （145）
第8章 圖形化界面設計 （146）
8．1 窗體控件布局 （146）
8．1．1 根窗體 （146）
8．1．2 tkinter常用控件 （147）
8．1．3 控件布局 （151）
8．2 tkinter常見控件的特有屬性 （154）
8．2．1 文本輸入/輸出相關控件 （154）
8．2．2 按鈕 （157）
8．2．3 單選按鈕 （159）
8．2．4 復選框 （160）
8．2．5 列表框與組合框 （164）
8．2．6 滑塊 （170）
8．2．7 菜單 （171）
8．2．8 子窗體 （173）
8．2．9 模式對話框 （174）
8．3 事件響應 （178）
習題8 （181）
第9章 圖形繪制與數據可視化 （184）
9．1 tkinter庫的Canvas圖形繪制方法 （184）
9．1．1 Canvas繪圖的基本方法 （185）
9．1．2 Canvas的函數圖形繪制 （189）
9．2 turtle庫的圖形繪制方法 （192）
9．2．1 turtle的基本方法 （193）
9．2．2 turtle圖形繪制 （194）
9．3 matplotlib庫的圖形繪制方法 （202）
9．3．1 環境安裝和基本方法 （202）
9．3．2 繪制二維函數圖形 （205）
習題9 （208）
第10章 正則表達式與簡單爬蟲 （210）
10．1 正則表達式 （210）
10．1．1 非貪婪匹配模式 （211）
10．1．2 貪婪匹配模式 （212）
10．2 re庫的內置函數 （212）
10．2．1 匹配與搜索 （213）
10．2．2 切分與分組 （215）
10．2．3 替換 （215）
10．3 正則表達式的應用：簡單爬蟲 （216）
10．3．1爬取新聞鏈接和標題 （216）
10．3．2爬取新聞圖片素材 （218）
習題10 （219）
第11章 數據庫操作 （220）
11．1 訪問SQLite數據庫 （220）
11．1．1 SQLite數據庫連接對像及表的SQL操作 （221）
11．1．2 遊標對像和SQL查詢 （224）
11．2 訪問Access、MySQL和SQL Server數據庫 （225）
習題11 （227）
第12章 基於第三方庫的應用舉例 （231）
12．1 對Excel文件的操作 （231）
12．1．1 用openpyxl在內存中創建工作表 （231）
12．1．2 數據的讀取 （232）
12．1．3 編輯操作和寫入 （233）
12．2 圖片操作 （236）
12．2．1 Image模塊及應用 （236）
12．2．2 ImageChops特效與合成 （238）
習題12 （241）
附錄A 上海市高等學校計算機等級考試（二級）Python程序設計考試大綱 （242）
附錄B 全國計算機等級考試二級Python語言程序設計考試大綱 （247）
參考文獻 （250）

前 言

程序設計基礎是高等學校計算機基礎教學的核心課程。通常，選擇一門高級程序設計語言作為教學語言，並以此貫徹程序設計的基本思想方法，培養學生的計算思維，為在更加信息化的將來所從事的專業活動，打下理解需求、求解問題、程序實現的扎實基礎。

在上海市教育委員會高教處、上海市教育考試院、上海市高等學校計算機等級考試委員會和上海市計算機基礎教育協會的組織領導下，上海各高等學校計算機基礎教育工作者團結協作，經過長期的探索和實踐，確立了“夯實基礎、面向環境、培養創新”的計算機基礎教育培養目標，構建了包括分類分層次的課程體繫、自主學習環境、計算機等級考試、創新能力培養等內容的多平臺綜合教育環境，取得了豐碩的成果。2016年上海市高等學校率先增考了二級Python程序設計科目。本書是上海市高等學校計算機等級考試（二級）Python程序設計考試科目的參考教材，並在教學內容和要求上兼容全國計算機等級考試二級Python語言程序設計考試。

Python語言是一種解釋運行、面向對像、擴展性強的程序設計語言，是學生學習計算機編程、理解計算機解決問題的方法的有效工具。學生通過對Python語言的學習，應能掌握其基本語法和基本編程方法，理解程序設計中的計算思維，並能上機調試運行程序，解決簡單的實際問題。

本書以初學者為起點，由淺入深、循序漸進地講述Python程序設計的基本概念和基本方法。本書由海軍軍醫大學、華東理工大學、復旦大學、華東師範大學、東華大學、華東政法大學等校常年工作在計算機基礎教學第一線、具有豐富教學經驗的教師集體編寫，力圖簡明實用、條理分明。通過實例進行講解，不拘泥於語法細節，避免曲折煩瑣，也力圖體現Python語言追求優雅、明確、簡單的風格。

全書共12章，內容包括：Python語言及其編程環境、Python的基本語法、Python程序的基本流程控制、Python的組合數據類型、文件與基於文件的數據分析、函數、面向對像的程序設計與Python生態、圖形化界面設計、圖形繪制與數據可視化、正則表達式與簡單爬蟲、數據庫操作和基於第三方庫的應用舉例。每章均配有教學目標和習題，書後附有上海市高等學校計算機等級考試（二級）Python程序設計考試大綱和全國計算機等級考試二級Python語言程序設計考試大綱。全書采用Python 3.x版本。本書的例題源碼、電子課件、習題素材等資源提供掃碼下載。

本書由李東方（第1、6、8、9、10、12章）、張向東（第2章）、文欣秀（第3章）、常姍（第4章）、吳萍（第5章）、劉洋（第7章）、鄭奮（第11章）編寫，文欣秀為各章編配了習題，最後由李東方統稿。在編寫過程中還得到了同濟大學、上海大學和上海對外經貿大學等校教師的指導與支持。本書部分實例應用了上海市高等學校計算機等級考試既往試題素材和部分網上佚名素材，在此一並表示誠摯感謝。

由於時間倉促和水平有限，書中難免有不妥之處，竭誠歡迎讀者提出寶貴意見。