第1章計算思維和Python概述

1．1計算思維

1．1．1什麼是計算思維

1．1．2計算思維的關鍵要素

1．1．3計算思維實例

1．1．4計算思維與程序設計

1．1．5計算思維和計算能力

1．2Python語言概述

1．2．1Python的發展

1．2．2Python的優缺點

1．3Python解釋器的安裝

1．4集成開發環境

1．4．1IDLE

1．4．2PyCharm

1．4．3Visual Studio

1．4．4Visual Studio Code

習題

第2章Python基礎知識

2．1基本數值數據類型

2．1．1整型

2．1．2浮點型

2．1．3復數型

2．1．4布爾型

2．2變量

2．2．1變量概述

2．2．2變量命名規則

2．2．3變量的賦值

2．2．4深度理解變量

2．2．5變量的刪除

2．3Python的運算符

2．3．1常用運算符

2．3．2運算符的優先級

2．4輸入與輸出

2．4．1input（）函數

2．4．2print（）函數

2．4．3輸出的格式控制

2．5模塊與包

2．5．1導入模塊

2．5．2安裝第三方包

習題

目錄

Python編程導論——計算思維實現
第3章數據的組織——列表

3．1列表概述

3．2創建列表的方法

3．3列表基本操作

3．3．1索引

3．3．2切片

3．3．3連接和重復

3．3．4查詢操作

3．3．5修改操作

3．3．6反轉

3．3．7復制

3．4列表與排序

習題

第4章分支結構程序

4．1條件判斷

4．1．1比較運算符

4．1．2測試運算符

4．2邏輯運算符

4．2．1邏輯與

4．2．2邏輯或

4．2．3邏輯非

4．2．4邏輯運算符的優先級

4．3if語句

4．3．1單分支if

4．3．2雙分支if

4．3．3多分支if

4．4if嵌套

4．5條件表達式

4．6典型例題分析

習題

第5章循環結構程序

5．1循環與重復計算

5．2while循環

5．3for循環

5．4break、continue和pass

5．4．1break

5．4．2continue

5．4．3pass

5．5循環嵌套

5．6循環優化

5．7典型例題

習題

第6章數據的組織—&mda組、字典和集合

組

6．2字典

6．2．1創建字典

6．2．2查詢字典

6．2．3修改字典

6．2．4與字典相關的排序

6．3集合

6．3．1創建集合

6．3．2查詢集合

6．3．3修改集合

6．4典型例題

習題

第7章函數和程序結構

7．1函數概述

7．2函數分類

7．2．1內置函數

7．2．2標準庫函數

7．2．3第三方庫函數

7．2．4用戶自定義函數

7．3函數的定義

7．4函數的返回值

7．5函數的調用

7．5．1普通對像和可變對像的傳遞

7．5．2實際參數“亂序”

7．6提供缺省參數的函數

7．7匿名函數

7．8全局變量與局部變量

7．8．1局部變量

7．8．2全局變量

7．9多文件程序

7．9．1包、模塊和函數

7．9．2用戶自定義模塊

7．10典型例題

習題

第8章字符串和正則表達式

8．1字符在計算機內的存儲

8．1．1ASCII

8．1．2Unicode

8．1．3機內碼和字符的轉換

8．2字符串

8．2．1字符串常量

8．2．2轉義表示

8．3字符串常用操作

8．3．1字符串索引

8．3．2字符串切片

8．3．3字符串連接

8．3．4字符串常用方法

8．4正則表達式

8．4．1正則表達式簡介

8．4．2正則表達式模塊

8．字符

8．4．4常用正則表達式

8．4．5常用函數與方法

8．5典型例題

習題

第9章文件和數據持久存儲

9．1文件概述

9．2文本文件的訪問

9．2．1文件的打開和關閉

9．2．2文本文件的寫入

9．2．3文本文件的讀取

9．2．4with結構

9．3二進制文件的訪問

9．3．1struct模塊

9．3．2字節序

9．3．3寫入二進制文件

9．3．4讀取二進制文件

9．4文件操作及文件夾操作

9．4．1遍歷文件夾

9．4．2其他常用的文件及文件夾操作

9．5文件操作應用案例

9．5．1批量文件處理

9．5．2格式化文本文件處理——以CSV文件為例

9．5．3特殊格式文件處理——以WAV文件為例

習題

第10章異常和程序健壯性

10．1異常概述

10．2Python異常類的結構

10．3異常處理

10．3．1try…except結構

10．3．2異常處理的包容性

10．3．3具有多個except子句的異常處理結構

10．3．4try…except…else結構

10．3．5try…except…finally結構

10．4異常處理過程中發生的異常

10．5異常的特殊用法

10．5．1主動拋出異常

10．5．2利用raise跳出多重循環

10．5．3從遞歸中快速返回

10．5．4利用異常簡化程序

習題

第11章程序測試與調試

11．1程序測試與調試的目的和任務

11．2程序測試

11．2．1黑盒測試

11．2．2白盒測試

11．2．3灰盒測試

11．3錯誤分類

11．3．1語法錯誤

11．3．2運行錯誤

11．3．3邏輯錯誤

11．4程序調試的常用方法

11．4．1利用輸出

11．4．2單步調試與斷點

習題

第12章常用計算思維實現

12．1枚舉思維

12．2貪心思維

12．3二分思維

12．4遞歸思維

12．5分治思維

12．6動態規劃

習題

第13章NumPy、Pandas和Matplotlib

13.1NumPy

13．1．1NumPy數組對像

13．1．2NumPy的數據類型

13．1．3數據文件讀寫

13．1．4簡單統計

13．1．5矩陣與線性代數

13．2Pandas

13．2．1Series

13．2．2DataFrame

13．2．3Panel

13．3Matplotlib

13．3．1基本概念

13．3．2折線圖

13．3．3定制圖形風格

13．3．4散點圖

13．3．5柱狀圖

13．3．6直方圖

13．3．7餅圖

13．3．8三維繪圖

習題

第14章Python圖形用戶界面

14．1Hello World

14．2wxPython UI控件

14．3wxPython事件

14．4wxFormBuilder可視化構建工具

習題

參考文獻

在卡內基梅隆大學的周以真教授於2006年提出計算思維概念之前，這一思想其實已經廣泛存在。周教授進行了總結和凝練，並給出了定義: 計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、繫統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一繫列思維活動。
雲計算、大數據、人工智能技術發展迅猛，計算思維的內涵也在不斷發展和擴充，如何把計算思維真正地融入教學，讓學生知識和能力齊頭並進，是一個非常有意義的問題。
Python作為一門高級程序設計語言，近年來發展迅猛。它具有入門知識簡單、學習曲線平滑、應用領域廣泛等一繫列優點，非常適合作為程序設計的入門語言。
在思考將教學內容與計算思維融合穿插的前提下，本書結合多年的教學實踐和經驗，設計了章節的內容並優化了先後順序，挑選了典型示例，並輔以分析、講解和程序。希望在講解Python語法之外，培養讀者的分解、抽像、算法、調試和泛化等核心能力。
本書由朱曉旭負責編寫第1、2、4、5、7、8章，趙雷負責編寫第9~12章，劉安負責編寫第3、6章，胡沁涵負責編寫第14章，第13章由劉安、趙雷和朱曉旭協作完成。胡沁涵還負責整理各章的習題。
在本書的編寫過程中，李翔、張恆、羅正樑、張子豪、曹樹心、宋哲、羅峰、徐偉、徐一、喬丹、湯添文和崔耘旗參與了校對工作，並提出了大量寶貴的意見和建議。
由於編者水平有限，加之時間倉促，書中錯誤在所難免，歡迎讀者批評指正。
編者
2021年9月