第1章 Python簡介 001
1.1 Python及其特征 001
1.1.1 Python是什麼 001
1.1.2 為什麼要學Python 002
1.1.3 Python的應用 003
1.2 搭建Python環境 004
1.2.1 安裝Python 004
1.2.2 安裝PyCharm 006
1.2.3 配置PyCharm 008
1.3 編寫簡單的Python程序 011

第2章 Python變量與運算符 015
2.1 要重視給程序加注釋 015
2.2 變量與賦值 016
2.2.1 什麼是變量 016
2.2.2 賦值語句 016
2.3 數據類型 017
2.3.1 Numbers（數字）型 018
2.3.2 String（字符串）型 018
2.4 輸入與輸出 021
2.4.1 print函數 021
2.4.2 input函數 026
2.5 基本運算 028

第3章 Python條件與循環語句 032
3.1 條件語句 032
3.2 循環語句 038

第4章 Python基本數據結構 049
4.1 序列及其操作 049
4組及其操作 050
4.3 列表及其操作 053
4.3.1 創建與訪問列表 053
4.3.2 對素的操作 055
4.3.3 對整個列表的操作 059
4.4 集合及其操作 066
4.4.1 集合的創建 066
4.4.2 集合的運算 068
4.4.3 集合的函數處理 070
4.5 字典及其操作 073
4.5.1 字典的創建 073
4.5.2 字典的處理 075

第5章 Python的函數 083
5.1 函數及其調用方法 083
5.1.1 函數的定義 083
5.1.2 函數的調用 084
5.2 函數的參數傳遞 085
5.2.1 可選參數傳遞 085
5.2.2 可變參數傳遞 087
5.3 函數的返回值 088
5.4 局部變量和全局變量 089
5.5 lambda函數 093
5.6 函數遞歸 094

第6章 Python的面向對像編程 101
6.1 面向對像編程 101
6.2 類和對像 102
6.2.1 類 102
6.2.2 對像 102
6.2.3 類的方法 105
6.2.4 繼承 105
6.2.5 多繼承 107
6.2.6 方法重寫 109

第7章 Python常見錯誤與異常處理 113
7.1 Bug與Debug 113
7.1.1 粗心導致的語法錯誤SyntaxError 113
7.1.2 知識不熟練導致的錯誤 115
7.1.3 思路不清晰時的解決方法 116
7.2 異常情況及其處理方法 116
7.2.1 異常情況 116
7.2.2 對異常情況的處理 119

第8章 Python對目錄和文件的操作 124

第9章 Python的Excel自動化操作 133
9.1 Pandas簡介 133
9.2 使用Pandas讀取Excel表格 135
9.3 讀取CSV和TXT文件 137
9.4 Series的行和列 138
9.5 DataFrame的數據變更及行列變換 141
9.6 數據填充與列計算 146
9.7 數據的分割與合並 148
9.8 數據的排序與去重 152
9.9 數據的篩選與過濾 154
9.10 數據的可視化 158

第10章 Python玩轉Word文檔 166
10.1 認識python-docx庫 166
10.2 python-docx的基本操作 167
10.3 文本屬性 170
10.3.1 段落屬性 170
10.3.2 字體格式 176
10.4 設置頁眉和頁腳 178
10.5 在Word中插入圖片 180
10.6 Word中的表格操作 181
10.6.1 添加表格並裝填數據 181
10.6.2 批量讀取Word文件中的表格 185
10.7 批量生成Word文檔 188

第11章 Python玩轉PDF 192
11.1 讀取PDF文件的基本信息和文件寫入功能 192
11.2 PDF文件的分割、提取與合並 195
11.3 PDF文件的加密與解密 198
11.4 為PDF加水印與去水印 204
11.5 讀取PDF數據 207

第12章 Python的圖像處理 210
12.1 利用OpenCV讀取和保存圖像 210
12.2 OpenCV Python的圖形繪制 213
12.3 圖像中的像素處理 217
12.4 圖像中的算術運算與邏輯運算 220
12.4.1 圖像的算術運算 220
12.4.2 圖像的邏輯運算 222
12.5 圖像的閾值操作 225
12.6 圖像的模糊平滑處理 228
12.6.1 均值濾波 229
12.6.2 方框濾波 230
12.6.3 高斯濾波 231
12.6.4 中值濾波 232
12.6.5 雙邊濾波 233
12.6.6 2D卷積（自定義卷積核）濾波 234
12.7 圖像的形態學操作 237
12.7.1 圖像腐蝕 237
12.7.2 圖像膨脹 239
12.7.3 組合形態學操作 240
12.8 Canny邊緣檢測 243
12.9 圖像的模板匹配 245
12.10 利用GrabCut提取前景 250
12.11 OpenCV的鼠標交互 253
12.12 角點（特征點）檢測 258
12.13 利用Haar算法進行人臉檢測 260

第13章 Python網絡爬蟲 264
13.1 網絡爬蟲 264
13.1.1 什麼是網絡爬蟲 264
13.1.2 網絡爬蟲的工作 265
13.1.3 什麼是網頁 266
13.1.4 什麼是URL 268
13.1.5 robots協議 269
13.2 從網頁獲取數據 270
13.2.1 有的網頁直接提供下載 270
13.2.2 Python爬蟲的工作流程 271
13.2.3 利用Requests庫 272
13.3 通過Beautiful Soup進行數據解析 279
13.3.1 Beautiful Soup的使用方法 280
13.3.2 Beautiful Soup選擇器 281
13.3.3 方法選擇器 283
13.3.4 CSS選擇器 287
13.4 爬蟲的實戰 289

第14章 Python的GUI編程 297
14.1 GUI與GUI編程 297
14.2 導入Tkinter創建第一個界面程序 298
14.3 窗口布局管理器 302
14.4 Tkinter的常用組件和屬性 306
14.5 Tkinter的內容組件 308
14.5.1 Label標簽顯示文本和圖片 308
14.5.2 Message組件顯示文本信息 309
14.5.3 Entry組件實現信息交互 311
14.5.4 Text組件靈活處理文本 312
14.6 Tkinter的按鈕組件 316
14.6.1 單擊按鈕並觸發事件的例子 316
14.6.2 單選按鈕 317
14.6.3 復選框組件 318
14.6.4 列表框與組合欄 321
14.7 Tkinter的菜單組件 325
14.8 Tkinter的窗體組件 328
14.8.1 子窗體 328
14.8.2 交互對話框 330
14.8.3 輸入對話框 334
14.8.4 文件選擇對話框 335
14.9 Tkinter組件的補充 336
14.9.1 滑塊 336
14.9.2 滾動條 337
14.10 Tkinter的事件響應 338

參考文獻 344

黨的二十大報告提出“實施科教興國戰略，強化現代化建設人纔支撐”，指出要“開闢發展新領域新賽道，不斷塑造發展新動能新優勢”，並且要“加強基礎學科、新興學科、交叉學科建設，加快建設中國特色、世界一流的大學和優勢學科”。
人工智能與計算機編程是實現這一任務的重要途徑。提到編程，很多人的第一反應就是敲代碼。我們為什麼要學習編程呢？學習編程有什麼用呢？
在當前這個計算機技術與我們日常生活和學習深度融合的時代，就連小朋友都知道，出門可以用手機掃一掃完成支付，作業也可以在手機上提交。人工智能這類詞彙更是頻繁地出現在我們的視線之中，計算機技術正在不斷改變我們的生活方式。就好像20世紀末汽車出現在我們的生活中，在當時擁有一個駕照甚至可以幫助你找到一份不錯的工作。如今，汽車已經普及，擁有駕照也變成了一件很正常的事情，甚至是的技能之一。在時代趨勢的推動下，學習人工智能的主要編程語言Python也如同當年學習開車一樣，到最後也很有可能成為一種大眾化的基礎技能。所以學習Python編程，並不局限於某一個專業，編程也不單單是一個技能，而是一種趨勢。我們為什麼不先行一步，走在前面呢？
當我們接觸到編程之後還會慢慢地了解到，編程能力也是一種分析數據和解決問題的能力。通過編程，可以很快地將自己的想法得以實現，同時編程也是一門非常具有考驗性和挑戰性的技術，需要不斷地嘗試，不斷地在失敗中總結經驗、吸取教訓，最終達到目的。在這個過程中，其實對於每一個學習的人而言都是對分析能力、思維能力和個人耐心的磨煉。
既然編程有這麼多的用處，那麼學起來麻煩嗎？在回答這個問題之前，我想先談談自己的觀點，當我們想要去做某件事的時候，要著眼於是否應該去做這件事，而不是一味地考慮做這件事情有哪些困難。誠然，在學習編程的過程中肯定會遇到很多問題，但是所有的枯燥與辛苦到最後都會成為培育果實的營養。在本書中並不會涉及復雜的數學公式與計算，而是側重於在簡要明了地闡述基本思路之後，通過大量的實際案例分析來展現編程的思想。本書給出了一些實例，特別是在後半部分針對一些具體使用場景進行了詳細講解。
本書第1～7章由戴鳳智、程宇輝、遊國棟編寫，第8～14章由程宇輝、冀承緒編寫。全書由戴鳳智校正。本書獲得了天津市普通高等學校本科教學改革與質量建設研究計劃項目（B231005702）和天津科技大學教育教學改革研究課題（KY202304）的支持。
最後，祝願大家可以從本書提供的各種實例中找到自己感興趣的地方，與我一起在編程的世界裡探索寶藏。本書中的一些例題源代碼可以從化學工業出版社官網下載（www.cip.com.cn-服務-資源下載-搜索書名），也可以通過電子郵件YuhuiChengTUST@outlook.com聯繫我們，咱們共同交流學習。
由於編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編者