本書介紹了使用Python語言進行程序設計的方法及其應用。全書共14章，分為三部分。第一部分為基礎篇（第1～5章），主要介紹Python的基礎語法，包括Python語言的概述，Python的基本數據類型、變量、運算符、表達式等概念，三種程序的基本控制結構，函數，組、集合與字典四種簡單數據結構。第二部分為進階篇（第6～10章），主要介紹Python的一些高級特性和功能，包括模塊和包的使用，字符串的處理，Python的面向對像編程，異常處理和文件處理。第三部分為應用篇（第11～14章），主要介紹Python在某些領域的應用方法，包括GUI程序開發、數據管理和數據庫管理、Web開發及多任務編程。本書既可以作為高等院校計算機與軟件相關專業的教材，也可以作為軟件從業人員的學習指導用書。

呂雲翔，任職於北京航空航天大學，具有多年的軟件開發、項目管理、計算機教學經驗。

目 錄

基礎篇
第1章Python語言概述 2
1．1Python簡史 2
1．2Python的語言特點 3
1．3搭建Python開發環境 4
1．3．1Python的下載與安裝 4
1．3．2Python命令行的使用 8
1．4Python的開發工具 8
1．4．1IDLE 9
1．4．2PyCharm 9
1．4．3Eclipse 10
1．5第一個Python程序―Hello， World 11
1．6Python的編碼規範 12
1．6．1命名規則 12
1．6．2代碼縮進 12
1．6．3使用空行分隔代碼 13
1．6．4語句的分隔 13
小結 14
習題 14
第2章Python基本概念 15
2．1基本數據類型 15
2．2變量 17
2．2．1變量的命名 17
2．2．2變量的創建 18
2．3運算符 19
2．3．1算術運算符 19
2．3．2關繫運算符 19
2．3．3邏輯運算符 20
2．3．4位運算符 20
2．3．5身份運算符 21
2．3．6成員運算符 21
2．4表達式 22
2．4．1算術表達式 22
2．4．2優先級 22
2．5賦值語句 23
2．5．1賦值運算符 23
2．5．2增強型賦值運算符 24
2．6常用模塊與函數 25
2．6．1常用內置函數 25
2．6．2常用模塊及函數 27
2．7基本輸入/輸出 28
2．7．1基本輸出 29
2．7．2基本輸入 29
小結 31
習題 31
第3章Python控制結構 33
3．1三種基本控制結構 33
3．2選擇結構 33
3．2．1單選擇結構―if語句 33
3．2．2雙選擇結構―if-else語句 35
3．2．3多選擇結構―if-elif-else語句 36
3．2．4選擇結構的嵌套 38
3．3實例：使用選擇結構進行程序設計 39
3．3．1鋻別合法日期 39
3．3．2判斷兩個圓的位置關繫 41
3．4循環結構 45
3．4．1while循環 45
3．4．2for循環 47
3．4．3break語句與continue語句 48
3．4．4循環結構的嵌套 49
3．5實例：使用循環結構進行程序設計 50
3．5．1計算質數 50
3．5．2計算π的近似值 51
小結 53
習題 53
第4章函數 54
4．1函數的定義 54
4．2定義函數 54
4．3調用函數 55
4．4變量的作用域 56
4．5函數的參數 57
4．5．1形參與實參 57
4．5．2默認參數 58
4．5．3位置參數和關鍵字參數 59
4．5．4可變長度參數 60
4．6返回多個值 61
4．7實例：將功能封裝為函數 61
4．7．1鋻別合法日期 61
4．7．2封裝turtle模塊圖形函數 63
4．8遞歸 65
4．9實例：使用遞歸解決問題 67
4．9．1實例：計算斐波那契數 67
4．9．2實例：漢諾塔 68
4．10lambda表達式 71
4．11生成器 72
小結 73
習題 73
第5章Python數據結構 75
5．1列表 75
5．1．1列表的基本操作 75
5．1．2列表相關的函數 78
5．1．3在函數中使用列表 79
5．1．4列表查找 81
5．1．5列表排序 83
5．1．6多維列表 86
5組 87
5．2組的基本操作 87
5．2組封裝與序列拆封 89
5．2組與列表的比較 90
5．3集合 90
5．3．1集合的基本操作 90
5．3．2子集與超集 91
5．3．3集合運算 92
5．3．4集合與列表的比較 93
5．4字典 93
5．4．1字典的基本操作 94
5．4．2字典相關的函數 95
5．5實例：使用數據結構進行程序設計 96
5．5．1計算質數 96
5．5．2詞頻統計 98
小結 99
習題 99
進 階 篇
第6章使用模塊 101
6．1模塊的創建 101
6．2模塊的導入 102
6．3包 103
6．3．1模塊組織成包 103
6．3．2從包中導入 104
6．3．3包內引用 104
6．4第三方包的安裝 105
小結 105
習題 106
第7章字符串與正則表達式 107
7．1字符串的基本操作 107
7．2字符串相關函數 108
7．3格式化字符串 110
7．4實例：使用字符串進行程序設計 112
7．4．1檢測回文串 112
7．4．2字符串的簡單加密 113
7．5字符編碼 117
7．5．1字符編碼方式 117
7．5．2使用Python處理中文 118
7．6 正則表達式 119
7．6．1 正則表達式簡介 120
7．6．2 使用re模塊處理正則表達式 122
7．7 實例：使用正則表達式進行程序設計 124
7．7．1 用戶注冊信息格式校驗 124
7．7．2 模擬scanf函數 126
小結 127
習題 127
第8章面向對像編程 129
8．1面向對像的概念 129
8．2類與對像 129
8．2．1定義一個類 130
8．2．2構造類的對像 131
8．2．3定義私有成員 133
8．3運算符重載 134
8．4實例：進行面向對像的程序設計 138
8．4．1Circle類的實現 138
8．4．2Fraction類的實現 142
8．5繼承 145
小結 148
習題 148
第9章異常處理 150
9．1異常的概念 150
9．2異常的拋出與捕獲 151
9．2．1使用raise關鍵字拋出異常 151
9．2．2使用try．．．except捕獲異常 152
9．2．3使用else和finally子句處理異常 153
9．3自定義異常 154
9．4使用斷言 155
小結 155
習題 156
第10章文件處理 157
10．1文件的創建與讀寫 157
10．1．1文件的創建與打開 157
10．1．2文件的寫入 158
10．1．3文件的讀取 159
10．1．4設置文件讀取指針 160
10．2文件和目錄操作 161
10．2．1文件操作 161
10．2．2目錄操作 162
10．2．3 文件和目錄操作實例 163
10．3Python的流對像 169
10．3．1標準輸入 169
10．3．2標準輸出 170
10．3．3日志輸出 170
10．4 實例：處理文件 171
10．4．1 獲取文件屬性 171
10．4．2實例：獲取MP3數據 173
小結 175
習題 175
應 用 篇
第11章使用Python進行GUI開發 177
11．1GUI編程 177
11．2Tkinter的主要組件 178
11．2．1標簽 178
11．2．2框架 179
11．2．3按鈕 180
11．2．4輸入框 180
11．2．5單選按鈕和復選按鈕 181
11．2．6列表框與滾動條 183
11．2．7 畫布 184
11．2．8 標準對話框 186
11．3實例：使用Tkinter進行GUI編程―三連棋遊戲 188
11．3．1用戶界面設計 188
11．3．2創建菜單 189
11．3．3創建遊戲面板 190
11．3．4用戶界面與遊戲的連接 191
小結 197
習題 198
第12章使用Python進行數據管理 199
12．1引言 199
12．2數據對像的持久化 200
12．2．1使用pickle模塊存取對像 200
12．2．2使用shelve模塊隨機訪問對像 200
12．3使用itertools模塊分析和處理數據 202
12．3．1數據過濾函數 202
12．3．2groupby函數 203
12．4實例：教務信息數據分析與處理 204
12．5Python中SQLite數據庫的使用 205
12．5．1SQLite 206
12．5．2連接數據庫 206
12．5．3創建表 207
12．5．4插入數據記錄 207
12．5．5查詢數據記錄 208
12．5．6更新和刪除數據記錄 209
12．5．7回滾與關閉數據庫 209
12．6實例：封裝MySQL數據庫操作 209
小結 211
習題 212
第13章使用Python進行Web開發 213
13．1Django 213
13．2創建項目和模型 213
13．2．1創建項目 213
13．2．2數據庫設置 214
13．2．3啟動服務器 215
13．2．4創建模型 215
13．3生成管理頁面 218
13．4構建前端頁面 222
小結 225
習題 225
第14章使用Python進行多任務編程 226
14．1進程和線程 226
14．1．1進程 226
14．1．2線程 226
14．1．3串行、並發與並行 227
14．2Python中的多線程編程 228
14．2．1線程的創建與管理 228
14．2．2鎖機制：線程間的同步問題 231
14．2．3Queue模塊：隊列同步 234
14．3Python中的進程編程 237
14．3．1進程的創建與終止 237
14．3．2實例：編寫簡易的控制臺 239
14．3．3使用subprocess模塊進行多進程管理 239
14．3．4進程間通信 240
小結 243
習題 243
附錄A：ASCII碼表 244
附錄B：Python關鍵字 245
附錄C：Python開源項目介紹 246
參考文獻 249

前 言

Python是一種解釋型、支持面向對像特性的、動態數據類型的高級程序設計語言。自從20世紀90年代Python公開發布以來，經過二十多年的發展，Python以其語法簡潔而高效、類庫豐富而強大、適合快速開發等原因，成為當下最流行的腳本語言之一，也廣泛應用到了統計分析、計算可視化、圖像工程、網站開發等許多專業領域。

相比於C++、Java等語言來說，Python更加易於學習和掌握，並且可以利用其大量的內置函數與豐富的擴展庫來快速實現許多復雜的功能。在Python語言的學習過程中，仍然需要通過不斷地練習與體會來熟悉Python的編程模式，盡量不要將其他語言的編程風格用在Python中，而要從自然、簡潔的角度出發，以免設計出低效率的Python程序。

本書的主要特色如下。

知識技術全面準確：本書主要針對國內計算機相關專業的高校學生以及程序設計愛好者們，詳細介紹了Python語言的各種規則和規範，以便讓讀者能夠全面掌握這門語言，從而設計出優秀的程序。

內容架構循序漸進：本書的知識脈絡清晰明了，基礎篇主要介紹Python的基本語法規則，提高篇主要講解一些更加深層的概念，而應用篇則說明Python在具體應用場景中應當如何使用。本書內容由淺入深，便於讀者理解和掌握。

代碼實例豐富完整：對於書中每一個知識點都會配有一些示例代碼並輔助相關說明文字及運行結果，還會在某些章節中對一些經典的程序設計問題進行深入的講解和探討。讀者可以參考源程序上機操作，加深體會。

本書中所有代碼均能在Python 2.7.11中成功運行；對其稍加調整後也可以適用於Python 3.x。

由於Python的教學方法本身還在探索之中，加之編者的水平和能力有限，本書難免有疏漏之處，懇請各位同仁和廣大讀者批評指正，也希望各位能就實踐過程中的經驗和心得與編者進行交流（編者郵箱：yunxianglu@hotmail.com）。

編 者