目 錄

前言

學時分配建議

第1章Python開發環境搭建與使用  1 本章學習目標  1

1.1Python 語言概述  1

1.2Python 開發環境搭建  2

1.2.1 IDLE  2

1.2.2  Anaconda3  3

1.3安裝擴展庫  5

1.4標準庫與擴展庫對像的導入與使用  7

1.5 Python 代碼布局規範  8

本章知識要點  9

習題  9

第2章Python常用內置對像與運算符  10

本章學習目標  10

2.1Python 常用內置對像  10

2.1.1  常量與變量 11

2.1.2  數字  13

2.1.3  字符串  14

2.1.4  組、字典、集合  15

2.2Python 運算符與表達式  15

2.2.1  算術運算符  16

2.2.2  關繫運算符  18

2.2.3  成員測試運算符  19

2.2.4  集合運算符  19

2.2.5  邏輯運算符  19

2.3Python 常用內置函數  20

2.3.1  類型轉換函數  22

2.3.2  max() 、min() 、sum()  25

2.3.3  input() 、print()  26

2.3.4  sorted() 、reversed()  27

2.3.5 map() 29

2.3.6 reduce()  30

2.3.7 filter() 31

大數據的Python基礎

2.3.8 range() 32

2.3.9  zip() 32

本章知識要點  33

習題  34

第3章組  35

本章學習目標  35

3.1 列表  35

3.1.1  列表創建與刪除  35

3.1.2 素訪問  36

3.1.3  列表常用方法  37

3.1.4  列表對像支持的運算符  39

3.1.5  內置函數對列表的操作  40

3.2 列表推導式語法與應用  41

3組與生成器表達式  45

3.3.1&nbs組素訪問  45

3.3.2&nbs組與列表的區別  45

3.3.3  生成器表達式  46

3.4 切片語法與應用  47

3.5 序列解包  49

本章知識要點  50

習題  50 第4章字典  52

本章學習目標  52

4.1 基本概念  52

4.2 字典創建與刪除  52

4.3素訪問  53

4.4素添加、修改與刪除  54

4.5 字典應用案例  55

本章知識要點  57

習題  58 第5章集合  59

本章學習目標  59

5.1 基本概念  59

5.2 集合創建與刪除  59

5.3 集合常用操作與運算  60

5.3.1 素增加與刪除  60

5.3.2  集合運算  61

5.3.3  內置函數對集合的操作  61

5.4 集合應用案例  62

目 錄VII

本章知識要點  64 習題  65 第6章字符串與正則表達式  66 本章學習目標  66

6.1 字符串編碼格式  66

6.2 轉義字符與原始字符串  67

6.3 字符串常用方法與操作  67

6.3.1 format()  68

6.3.2  encode()  69

6.3.3  find() 、rfind() 、index() 、rindex() 、count()  70

6.3.4  split() 、rsplit()  71

6.3.5  join()  72

6.3.6  lower() 、upper()、capitalize() 、title() 、swapcase()  72

6.3.7  replace() 、maketrans() 、translate()  73

6.3.8  strip() 、rstrip() 、lstrip()  74

6.3.9  startswith() 、endswith()  75

6.3.10  isalnum() 、isalpha() 、isdigit() 、isspace() 、isupper() 、islower()  75

6.3.11  center() 、ljust() 、rjust()  75

6.3.12  字符串支持的運算符  76

6.3.13  適用於字符串的內置函數  76

6.3.14  字符串切片  77

6.3.15  數據壓縮與解壓縮  78

6.4 正則表達式語法與應用  78

6.4.1  正則表達式基本語法  78

6.4.2  使用正則表達式模塊re 處理字符串  80

6.5 分詞與中文拼音處理  82

6.5.1  分詞  82

6.5.2  中文拼音處理  83

6.6 應用案例  84

本章知識要點  93

習題  93

第7章 程序控制結構  95 本章學習目標  95

7.1 基本語法  95

7.1.1  條件表達式  95

7.1.2  選擇結構基本語法  95

7.1.3  循環結構基本語法  98

7.1.4  異常處理結構基本語法  99

7.2 應用案例  100

大數據的Python基礎

本章知識要點  103

習題  103

第8章函數設計與應用  104

本章學習目標  104

8.1 函數定義與使用  104

8.1.1  基本語法  104

8.1.2  遞歸函數  105

8.1.3  函數嵌套定義  106

8.2 函數參數  107

8.2.1  位置參數  107

8.2.2  默認值參數  108

8.2.3  關鍵參數  108

8.2.4  可變長度參數  109

8.3 變量作用域  110

8.4  lambda 表達式  111

8.5 生成器函數  112

8.6 應用案例  113

本章知識要點  122

習題  123

第9章文件與文件夾操作 124

本章學習目標  124

9.1 文件的概念及分類  124

9.2 文件操作基本知識  125

9.2.1  內置函數open()  125

9.2.2  文件對像常用方法  125

9.2.3  上下文管理語句with  126

9.3 文本文件內容操作案例  126

9.4 JSON 文件操作  127

9.5 CSV 文件操作  129

9.6 二進制文件操作  129

9.6.1  使用pickle 模塊讀寫二進制文件  130

9.6.2  使用struct 模塊讀寫二進制文件  131

9.7 標準庫對文件與文件夾的操作  132

9.7.1  os 模塊  132

9.7.2  os.path 模塊  133

9.7.3  shutil 模塊  134

9.8 Excel 與Word 文件操作案例  136

本章知識要點  148 習題  148

目 錄IX

第10章numpy與pandas基礎  149 本章學習目標  149

10.1 numpy 數組運算與矩陣運算基礎  149

10.1.1 數組生成與常用操作  149

10.1.2 矩陣生成與常用操作  160

10.1.3 計算特征值與特征向量  164

10.1.4 計算逆矩陣  165

10.1.5 矩陣QR 分解  165

10.1.6 計算行列式  165

10.1.7 矩陣奇異值分解  166

10.1.8 求解線性方程組  167

10.1.9 計算矩陣和向量的範數  167

10.2 pandas 數據處理基礎  167

10.2.1 一維數組Series 與常用索引數組生成與操作  168

10.2.2 創建二維數組DataFrame  171

10.2.3 DataFrame 常用操作  173

10.2.4 缺失值處理  178

10.2.5 重復值處理  179

10.2.6 異常值處理  180

10.2.7 分組計算  181

10.2.8 透視轉換與交叉表  182

10.2.9 數據差分  184

10.2.10 計算相關繫數  185

本章知識要點  186

習題  187

習題答案  188

附錄  189

附錄A Python 編程常見問題與解答  189

附錄B Python 關鍵字清單  192

附錄C 常用Python 內置模塊與標準庫清單  193

附錄D 常用Python 擴展庫清單  194

參考文獻  195

前 言

   本書是機械工業出版社策劃的普通高等教育“十三五”人工智能與大數據規劃教材中的一本，根據叢書的總體設計，本書定名為《大數據的Python 基礎》。雖然在整理內容時確實適當增加了數據分析與處理需要用到的Python 基礎知識和相關案例，但實際上大部分內容是使用Python 做任何領域的開發都要用到的基礎，畢竟基礎知識是通用的。全書共72 個例題，文件操作的案例稍多一些，不管是日常工作還是數據采集與分析，都用得到。還有很多例子是隱藏在基礎知識和代碼片段中的，需要仔細挖掘和體會。

   筆者個人建議，書上的內容至少要閱讀三遍。遍通覽全書，快速了解總體內容和知識框架，並大概了解一些術語。第二遍仔細閱讀並認真練習每一段代碼和每一個例題，動手輸入並運行這些代碼，確保結果正確。第三遍重點體會書上的代碼為什麼要這樣寫，想想還有沒有更好的寫法，思考一下每個代碼片段主要解決了什麼問題，不同代碼片段和例題的集成又可以解決哪些問題。

   本書全部代碼適用於Python 3.5/3.6/3.7 以及更新的版本，可以作為Python 愛好者的快速入門參考書，也可以作為數據科學與大數據技術專業和計算機、電子信息等其他相關專業的Python 程序設計課程教材。作為教材建議采用32 學時或48 學時。

   歡迎關注筆者的微信公眾號“Python 小屋”，免費閱讀超過800 篇原創Python 技術文章或者免費觀看超過300 節Python 微課，雖然微課中的案例與本書並不完全一樣，但是很多知識點是相通的，可以觸類旁通，也有助於對本書中案例的學習和理解。選用本書作教材的教師可以在筆者的微信公眾號文章中選擇更多習題和實驗項目用於教學。如果廣大讀者朋友和用書教師發現書中不足之處，歡迎通過微信公眾號留言或者用電子郵箱dongfuguo2005@126.com 與筆者聯繫，在此表示衷心感謝！

   董付國