第1章Python概述1
1.1程序1
1.1.1計算機工作原理簡介1
1.1.2程序設計語言類型1
1.1.3程序的執行方式3
1.2Python簡介、環境的安裝與使用3
1.2.1Python簡介3
1.2.2在Windows平臺上安裝Python IDLE環境4
1.2.3Python IDLE的運行6
1.3Python語言的基本語法規則9
1.3.1幾個簡單的Python程序9
1.3.2Python基本語法規則11
1.4Python模塊13
1.4.1模塊的概念13
1.4.2擴展庫的安裝13
1.4.3模塊的導入和使用15
1.4.4常用模塊介紹16
習題19
第2章Python基本數據類型、表達式和內置函數22
2.1Python數據類型22
2.1.1Python的數值數據類型23
2.1.2Python的組合數據類型24
2.1.3Python中的常量與變量25
2.2Python運算符與表達式26
2.2.1算術運算符26
2.2.2賦值運算符28
2.2.3關繫運算符29
2.2.4邏輯運算符30
2.2.5成員測試運算符31
2.2.6位運算符32
2.2.7身份運算符33
2.2.8運算符的優先級和結合性33
2.3Python常用內置函數34
2.3.1數學運算函數35
2.3.2類型轉換函數36
2.3.3基本輸入/輸出函數38
2.3.4值、求和與排序函數42
2.3.5迭代器函數43
2.3.6其他內置函數46
習題47
Python語言程序設計基礎教程目錄第3章程序控制結構52
3.1控制結構概述52
3.1.1處理模式52
3.1.2算法的結構化表示53
3.1.3算法的語言表示55
3.2選擇結構56
3.2.1雙分支結構56
3.2.2單分支結構57
3.2.3多分支結構58
3.2.4嵌套分支結構60
3.2.5選擇結構綜合舉例62
3.3循環控制結構65
3.3.1while循環語句65
3.3.2for循環語句67
3.3.3break語句69
3.3.4continue語句70
3.3.5else語句71
3.3.6多重循環結構72
3.3.7循環結構綜合舉例74
3.4異常處理結構76
3.4.1異常的分類76
3.4.2try…except…語句77
3.4.3try…except…else…語句80
3.4.4try…except…else…finally…語句81
習題82
第4章組合數據類型89
4.1組合數據類型概述89
4.2列表類型90
4.2.1列表的創建90
4.2.2列表的訪問91
4.2.3列表的切片93
4.2.4列表的操作95
組類型99
4.組的創建99
4.組的訪問和切片101
4.組的操作102
4.4集合類型103
4.4.1集合的創建103
4.4.2集合的訪問104
4.4.3集合的操作104
4.5字典類型107
4.5.1字典的創建107
4.5.2字典的訪問108
4.5.3字典的操作110
習題113
第5章函數118
5.1函數的定義與調用118
5.1.1函數的定義119
5.1.2函數的調用與返回120
5.1.3函數嵌套調用和遞歸調用122
5.1.4函數的閉包空間與裝飾器126
5.2參數傳遞129
5.2.1函數形參131
5.2.2函數實參132
5.2.3可變長形參133
5.2.4實參解包135
5.3變量作用域137
5.3.1全局變量137
5.3.2局部變量140
5.3.3非局部變量141
5.4lambda表達式函數143
習題146
第6章字符串和正則表達式152
6.1字符串概述152
6.1.1字符串的表示153
6.1.2字符串的運算155
6.2字符串處理的函數和方法156
6.2.1字符串處理的內置函數156
6.2.2字符串對像的常用方法160
6.3正則表達式模塊168
6.3.1正則表達式的模式設計169
6.3.2正則表達式模塊的常用函數176
6.3.3正則表達式應用舉例182
習題183
第7章文件189
7.1文件基本處理189
7.1.1文件概述189
7.1.2文件的訪問190
7.2數據維度195
7.2.1維度概述196
7.2.2各維度數據的存儲197
7.2.3各維度數據的表示和處理198
7.2.4基於模塊的維度數據處理199
7.3文件管理202
7.3.1相關模塊202
7.3.2文件管理案例204
習題206
第8章Python面向對像編程207
8.1面向對像概述207
8.1.1面向過程和面向對像207
8.1.2面向對像相關概念208
8.2類對像與實例對像209
8.2.1類209
8.2.2實例210
8.3對像成員211
8.3.1對像成員安全級別211
8.3.2屬性成員212
8.3.3方法成員214
8.4繼承和多態217
8.4.1繼承217
8.4.2多態219
8.4.3特殊方法重載220
習題223
第9章科學計算與可視化225
9.1數值計算模塊225
9.1.1numpy庫概述225
9.1.2創建數組226
9.1.3數組運算228
9.1.4訪素232
9.1.5數組方法235
9.2數據分析模塊236
9.2.1Series數據236
9.2.2DataFrame數據242
9.3數據可視化模塊254
9.3.1圖形制作過程概述254
9.3.2各種類型圖形的制作259
習題264
附錄APython內置函數一覽表267
參考文獻271

Python是一種面向對像的解釋型計算機程序設計語言，同時也支持面向過程的編程。具有豐富和強大的標準庫及第三方可擴展庫，可擴展性非常好。據TIOBE的編程語言排行榜統計，截至2021年8月，Python 已經成為繼C語言之後的第二大語言。
Python語言有很多優點: 簡單易學、免費開源、高層語言、可移植性強、面向對像、可擴展性、可嵌入型、豐富的庫、規範的代碼等。因此，在繫統編程、圖形界面開發、科學計算、文本處理、數據庫編程、Web開發、自動運維、多媒體應用、遊戲開發、大數據、金融分析、人工智能等方面得到廣泛應用。目前，不僅計算機相關專業人員選擇使用Python語言快速開發，非計算機專業人員也紛紛選擇Python語言幫助自己解決專業問題。
“程序設計基礎”是高校普遍開設的一門計算機基礎課程，它既面向計算機專業的學生，也面向非計算機專業的學生。該課程的主要目標是通過程序設計語言的學習，使學生掌握一種計算機語言的基本語法和規則，掌握程序設計的基本方法和編程技能，並學會使用該語言通過編程解決一些實際的問題。
本書作者長期從事非計算機專業的“程序設計基礎”課程的教學，積累了豐富的教學經驗。把多年的教學體驗融入本書的編寫中，力爭做到如下幾點。
(1) 對每個知識點提供相關的程序實例，使讀者能更直觀地理解和掌握Python語言的基本語法和程序設計方法，並逐步提升解決問題的能力。
(2) 每一章後面提供了適量的習題，便於讀者檢驗自己的學習情況，及時發現學習過程中存在的問題並及時解決。
(3) 針對重點和難點知識，給出了大量的分析和注釋，力爭把重點和難點講透講懂，並給出應用實例。
本書共分為9章，各章節內容如下。
第1章的主要內容有計算機工作原理簡介，程序和程序設計語言的概念及分類，程序的執行方式；Python語言的概述，Python開發工具IDLE的下載、安裝、運行；通過幾個簡單的例子學習，使讀者掌握Python語言的基本語法規則；Python中模塊的概念，模塊的下載、安裝、導入以及math和random模塊的使用。
第2章的主要內容有基本數據類型常量的表示形式，變量的定義；各種運算符的功能、優先級和結合性，表達式的書寫規範；後對常用的內置函數進行講解。
第3章的主要內容有算法的概念，算法的表示方法，如傳統的流程圖、NS流程圖等；選擇結構程序設計，如雙分支、單分支、多分支和嵌套的if語句等；循環結構程序設計，如while和for循環語句、break和continue循環跳轉語句以及else語句；多重循環結構程序的設計；異常處理的概念及分類、異常處理控制語句try語句的各種類型。
第4章的主要內容有組合數據類型的概念及分類；列表的創建、訪問、切片以及列表的運算和操作函數、方組的創建、訪問、切組的運算和操作函數及方法；集合的創建、訪問以及集合的運算和操作函數及方法；字典的創建、訪問和操作函數及方法等。
第5章的主要內容有函數的概念、定義、調用、返回值；函數的參數傳遞，位置參數、關鍵字參數、默認值參數、可變長參數；變量的作用域即全局變量、局部變量和非局部變量；lambda函數的定義和使用。
第6章的主要內容有字符串的創建、訪問、切片以及字符串的運算和操作函數及方法；正則表達式的模式設計、正則表達式的常用函數等。
第7章的主要內容有文件的基本處理；數據維度的概念、表示、處理及文件管理等。
第8章的主要內容有面向對像的概念及與面向過程的區別；類的定義，實例對像的創建；對像屬性和對像方法的使用；繼承與多態的概念；方法重載等。
第9章的主要內容有與科學計算和數據可視化相關的numpy、pandas和matplotlib三個擴展庫的介紹和使用。
本書由江西師範大學計算機信息工程學院的任課教師編寫，具體分工如下: 傅清平老師負責第1、2、4章、第3章的3.3節和3.4節以及附錄A的編寫；李雪斌老師負責第3章的3.1節和3.2節及第7～9章的編寫；徐文勝老師負責第5、6章的編寫。全書由傅清平老師統稿和定稿。
本書在編寫和出版過程中得到了許多人的幫助，包括領導的支持和關心、同事的意見和建議及家人的理解和支持。清華大學出版社的領導和編校人員為本書的出版提供了無私的幫助，在此一並表示真誠的感謝！
本書在編寫過程中，參考了大量的書籍和資料，在此謹向這些文獻資料的作者表示衷心的感謝！
由於作者的時間和水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

編者2021年8月