Python语言程序设计_林川、秦永彬、张波、许华容、罗媛、章杰、郭剑、王世水_9787302587682

Python语言是一种非常强大的、完备的编程语言，不仅在人工智能领域有广泛的应用，还能实现从Web应用、桌面应用、科学计算、数据分析到网络爬虫等各种程序的编写。本书详细介绍Python语言所涵盖的绝大部分实用知识点，循序渐进地讲解这些知识点的使用方法和技巧。全书共13章，主要包括Python语言概述、Python语法基础、组合数据类型、函数与模块、文件操作与管理、异常处理、正则表达式、面向对象编程、图形界面编辑、数据库编程、数据统计分析与可视化、网络爬虫和网络程序设计。本书内容新颖，体系合理，通俗易懂，实用性强，适合作为高等学校程序设计课程的教材，也适合对Python程序设计感兴趣的大众读者阅读。

人工智能代表了人类科学发展的前沿领地，是未来信息技术发展的主要方向之一，Python语言与其密不可分。随着大数据、云计算和人工智能的飞速发展，机器学习、数据分析和数据可视化应用变得越来越重要。Life is short,you need Python是Python社区的名言，翻译过来就是人生苦短，我用Python。Python语言从20世纪90年代初诞生至今已有30年的时间，但在很长一段时间里，国内使用Python语言的开发者并不多，而在近这几年，人们对Python语言的关注度迅速提升。这是由于2016年，AlphaGo击败人类职业围棋选手，引起了人工智能和Python语言的热潮。Python语言不仅在人工智能领域有广泛的应用，作为一种非常强大的、完备的编程语言，它还能实现从Web应用、桌面应用、科学计算、数据分析到网络爬虫等各种程序的编写。Python语言具有丰富的动态特性、简单的语法结构和面向对象的编程特点，并拥有成熟而丰富的第三方库，因此适合于很多领域的软件和硬件开发。
编程是在校大学生学习的重要部分，除了直接的应用以外，学习编程还是了解计算机科学本质的方法。Python的发展也给高校编程课程的教学带来了新的方向，很多高校陆续开设相关课程。本书作者长期从事程序设计语言教学与应用开发，在长期的工作中，积累了丰富的经验，由于Python语言涉及的领域很多，学习资料相对分散，因此，作者觉得很有必要编写一本全面介绍Python语言在各个主要领域应用与实战的教材。为了适应信息技术的发展，切实满足社会各个领域对计算机应用人才不断增长的需求，本书在编写时力求融入计算思维的思想，并将多年教学实践所形成的解决实际问题的思维模式和方法渗透到整个教学过程中。与传统的程序设计类教材不同，本书除介绍程序设计的基本技能外，还着重介绍分析问题和解决问题的方法和思路，通过构建典型案例，为学生在未来利用Python程序设计语言解决各自专业中遇到的实际问题打下良好的基础。
本书具有以下特点。
1. 内容全面
本书详细介绍Python语言所涵盖的绝大部分实用知识点，循序渐进地讲解这些知识点的使用方法与技巧，帮助读者快速入门。
2. 丰富的习题
学习程序设计的方法是通过实践，本书每章结尾都有大量不同难度的习题供学生练习，同时供读者检验自己的学习情况，及时发现学习过程中存在的问题。
3. 大量教学实例
教授程序设计的方式是通过实例，本书针对每一个知识点提供相关程序实例，实例的规模循序渐进，使读者更直观地理解Python编程语言的基本语法和程序设计方法，并逐步提升解决问题的能力。
4. 注重实际应用
编程注重实践，害怕闭门造车。每一个语法，每一个知识点，都要反复用实例来演练，才能加深对知识的理解，并且要做到举一反三，只有这样才能对知识有深入的理解。本书改变了传统教材以语言、语法学习为重点的缺陷，从基本的语言、语法学习上升到程序的问题解决层次。为了让学生能在有限的教学课时内真正掌握程序开发的思想、方法，书中提供一些实际应用的案例代码，有助于培养学生解决实际问题的能力。
Python语言程序设计前言本书共13章，其内容简单介绍如下。
第1章主要介绍Python的安装与配置、Python程序编写规范和简单的Python程序示例。
第2章介绍Python数据类型概述、数值类型操作、字符串操作、分支结构和循环结构。
第3章主要介绍组合数据类型，如列表、元组、字典和集合的概念与应用。
第4章主要介绍函数的概念、基本语法与应用。
第5章主要介绍文件与文件的操作、os模块的使用、二维与多维数据的存储与处理。
第6章主要介绍异常的定义和分类、异常的处理机制。
第7章介绍正则表达式的概念、re模块的使用以及编译正则表达式。
第8章介绍面向对象编程方法，包括类的定义，对象的创建，类的属性和方法，面向对象的封装、继承与多态三大基本特性。
第9章主要介绍Python图形界面编程，包括Python中的GUI库、Tkinter GUI的布局管理、Tkinter GUI编程的组件、Python中的事件响应。
第10章介绍数据库编程，包括数据库基本概念、SQLite数据库、使用Python操作MySQL数据库。
第11章主要介绍数据统计分析与可视化，包括科学计算库NumPy、数据可视化库Matplotlib、数据分析库Pandas。
第12章主要介绍网络爬虫，包括网络爬虫技术概述、使用BeautifulSoup提取HTML内容、使用BeautifulSoup4解析网页等。
第13章介绍网络编程的基础知识、基于TCP的网络编程、基于UDP的网络编程。
限于篇幅，作者没有办法仅通过一本书将所有的Python编程相关知识都灌输给大家，只能尽自己所能，在与大家分享尽可能多的知识和经验的同时培养你对编程的兴趣，提高你编写代码的水平。
需要说明的是，学习编程是一个实践的过程，在利用本书学习Python编程时，建议读者一定要多思考，多分析，多动手练习，确保真正掌握所学知识。如果读者在学习的过程中遇到暂时无法解决的问题，不要太多纠结，继续往后学习，或可豁然开朗。
本书由林川与秦永彬主持编写，其中林川拟定编写内容和大纲及负责编写第5～7章，并对全书统稿与定稿。参加本书编写的还有张波老师、许华容老师、罗媛老师、章杰老师、郭剑老师和王世水老师。
本书在编写的过程中，参考了大量文献，在此对各文献的作者表示衷心的感谢！同时还要感谢研究生杨志、青肖杰、李展志，他们参与了书中用例的编写与调试。
由于作者水平有限，书中难免存在一些疏漏和错误，殷切希望同行专家和广大读者批评指正。
林川2021年5月

第1章Python语言概述1
1.1Python概述1
1.1.1Python发展史1
1.1.2Python的特点1
1.1.3Python的应用领域3
1.2Python开发环境下载与安装4
1.2.1Python开发环境下载4
1.2.2Python开发环境安装5
1.2.3启动Python5
1.2.4运行Hello World程序6
1.3Python其他开发环境9
1.3.1Anaconda 简介9
1.3.2Eclipse PyDev9
1.4Python 程序语法元素分析9
1.4.1程序的格式框架10
1.4.2注释10
1.4.3命名与保留字11
1.4.4字符串12
1.4.5赋值语句12
1.4.6input()函数13
1.4.7分支语句13
1.4.8print()函数14
1.4.9循环语句14
1.4.10函数15
1.4.11标准库与扩展库中对象的导入与使用16
1.5思考与练习17
第2章Python语法基础19
2.1Python数据类型概述19
2.1.1常量与变量19
2.1.2数值类型概述20
2.2数值类型的操作24
2.2.1内置的数值运算操作符24
2.2.2内置的数值运算函数25
2.2.3内置的数字类型转换函数26
Python语言程序设计目录2.2.4数学库的使用27
2.3字符串和布尔值28
2.3.1字符串28
2.3.2字符串类型的格式化33
2.3.3布尔值37
2.4条件语句40
2.4.1基本的条件语句41
2.4.2有分支的条件语句43
2.4.3嵌套的条件语句44
2.4.4连缀的ifelifelse45
2.4.5条件表达式46
2.5while循环47
2.5.1while循环48
2.5.2循环内的控制51
2.6for循环54
2.6.1for…in循环54
2.6.2range()函数55
2.7应用举例57
2.7.1线性搜索57
2.7.2搜索值58
2.7.3二分搜索58
2.7.4冒泡排序60
2.8思考与练习61
第3章组合数据类型66
3.1列表66
3.1.1创建列表66
3.1.2访问列表67
3.1.3更新列表69
3.1.4列表常用的其他操作71
3.1.5列表的内置函数与其他方法74
3.1.6二维列表75
3.1.7列表应用举例77
3.2元组78
3.2.1创建元组79
3.2.2访问元组79
3.2.3元组的常用操作80
3.2.4元组与列表的比较81
3.3字典81
3.3.1创建字典81
3.3.2访问字典83
3.3.3更新字典84
3.3.4字典常用的其他操作85
3.3.5字典的函数与方法86
3.3.6字典应用举例87
3.4集合88
3.4.1创建集合88
3.4.2访问集合89
3.4.3更新集合89
3.4.4集合常用的其他操作90
3.5思考与练习92
第4章函数与模块95
4.1函数的定义与调用95
4.1.1函数的定义95
4.1.2函数的调用96
4.2函数的参数与返回值97
4.2.1参数传递97
4.2.2函数参数99
4.2.3参数传递时的解包传递103
4.2.4函数的返回值104
4.3变量的作用域106
4.3.1全局变量106
4.3.2局部变量106
4.4匿名函数108
4.5模块110
4.5.1模块的概念110
4.5.2模块的导入110
4.5.3自定义模块和包112
4.5.4第三方模块的安装114
4.5.5常用内置模块116
4.6函数的高级应用121
4.6.1递归121
4.6.2函数的嵌套定义125
4.6.3闭包126
4.7思考与练习127
第5章文件操作与管理131
5.1文件与文件操作131
5.1.1文件的定义131
5.1.2文件的类型131
5.1.3文件的操作与管理132
5.2os模块的使用137
5.2.1os模块的系统操作137
5.2.2对目录和文件的管理138
5.2.3path模块中基本方法的使用139
5.3数据的处理140
5.3.1数据的组织维度140
5.3.2一维数据的存储与处理140
5.3.3二维数据的存储与处理141
5.3.4多维数据的存储与处理142
5.4思考与练习143
第6章异常处理145
6.1异常的定义和分类145
6.1.1异常的定义145
6.1.2异常和错误的区别145
6.1.3常见的异常145
6.2异常处理机制147
6.2.1常见的异常处理148
6.2.2抛出异常处理148
6.2.3自定义异常处理149
6.3思考与练习150
第7章正则表达式151
7.1正则表达式简介151
7.1.1普通字符151
7.1.2元字符152
7.1.3非打印字符152
7.2re模块154
7.2.1match()和search()函数154
7.2.2findall()和finditer()函数155
7.2.3sub()函数和subn()函数156
7.2.4split()函数156
7.3编译正则表达式157
7.4思考与练习158
第8章面向对象编程159
8.1面向对象概述159
8.1.1面向过程程序设计方法159
8.1.2面向对象程序设计方法163
8.1.3Python支持的编程方式163
8.2类和对象165
8.2.1对象的概念165
8.2.2对象和类的区别165
8.2.3类的定义166
8.2.4对象的创建167
8.2.5对象的显示168
8.3属性和方法169
8.3.1类的属性170
8.3.2类的方法172
8.3.3构造函数172
8.3.4析构函数174
8.3.5垃圾回收机制174
8.3.6类的内置方法176
8.3.7方法的动态特性178
8.4面向对象三个基本特性181
8.4.1封装181
8.4.2继承182
8.4.3多态188
8.5思考与练习191
第9章图形界面编程194
9.1Python的GUI库194
9.2Tkinter GUI的布局管理195
9.2.1pack布局195
9.2.2grid布局195
9.2.3place布局195
9.3Tkinter GUI编程的组件196
9.3.1框架Frame和TopLevel198
9.3.2按钮Button199
9.3.3标签Label200
9.3.4文本框Entry和文本域Text201
9.3.5单选按钮Radiobutton和复选按钮Checkbutton203
9.3.6列表框Listbox206
9.3.7菜单Menu207
9.3.8消息框Message208
9.3.9进度条Scale和滚动条Scrollbar209
9.3.10画布Canvas210
9.3.11对话框212
9.4事件响应216
9.4.1事件的属性216
9.4.2事件的绑定方法217
9.4.3系统协议217
9.4.4鼠标事件218
9.4.5键盘事件219
9.5思考与练习220
第10章数据库编程222
10.1数据库简介222
10.1.1数据库系统的基本概念222
10.1.2SQL简介224
10.2SQLite数据库226
10.2.1概述226
10.2.2使用Python操作SQLite数据库227
10.3MySQL数据库231
10.3.1概述231
10.3.2使用Python操作MySQL数据库233
10.4思考与练习238
第11章数据统计分析与可视化240
11.1编程环境240
11.1.1安装Anaconda240
11.1.2编程环境简介241
11.2科学计算库NumPy243
11.2.1ndarray数组243
11.2.2数组索引与切片249
11.2.3数组运算250
11.2.4文件操作253
11.2.5统计分析函数255
11.3数据可视化库Matplotlib257
11.3.1Matplotlib概览257
11.3.2绘图参数258
11.3.3绘制常用统计图263
11.4数据分析库Pandas265
11.4.1Series类型266
11.4.2DataFrame类型271
11.4.3文件读写278
11.4.4数据处理与分析279
11.5思考与练习284
第12章网络爬虫286
12.1网络爬虫技术概述286
12.1.1网络爬虫的分类287
12.1.2网页爬取技术简介288
12.2静态网页抓取291
12.2.1通过网站域名获取HTML数据291
12.2.2使用BeautifulSoup提取HTML内容293
12.3解析网页298
12.3.1BeautifulSoup4 的基本使用298
12.3.2BeautifulSoup4 四大对象301
12.3.3遍历文档树303
12.3.4搜索文档树304
12.3.5CSS选择器306
12.3.6正则表达式308
12.4动态网页抓取313
12.4.1什么是动态网页313
12.4.2利用JavaScript API抓取内容313
12.4.3使用Selenium和Chrome Driver获取动态页面内容320
12.5思考与练习326
第13章网络程序设计327
13.1网络编程的基础知识327
13.1.1分层模型327
13.1.2IP地址328
13.1.3数据封装329
13.1.4端口号329
13.1.5域名系统(DNS)330
13.1.6socket网络编程330
13.2基于TCP的网络编程331
13.2.1TCP工作原理331
13.2.2TCP的使用场合332
13.2.3TCP套接字的含义332
13.2.4TCP网络编程实例333
13.3基于UDP的网络编程341
13.3.1编写UDP服务器和客户端341
13.3.2服务端代码342
13.3.3客户端代码344
13.3.4执行调度代码344
13.3.5执行测试345
13.4思考与练习347
参考文献348

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