本书从Python程序设计语言的基础知识讲起，由浅入深过渡到以Python为开发工具的各种应用。全书分基础、进阶和应用三个模块共11章。基础部分包括第1章到第四章，内容涵盖计算机编程过程，Python概述，Python开发环境搭建，Python基本数据类型，Python容器类数据和计算机控制结构。进阶提高部分包括第5章到第9章，内容涵盖Python的函数和函数式编程，文件，Python程序的异常处理，Turtle绘图和几个Python常用的第三方库。应用部分包括第10章到第11章, 内容涵盖Python应用生态，网络爬虫，科学计算与可视化，机器学习等各种Python应用。

本书力求以程序设计初学者为本，力争成为易懂、专业、好用的 Python 教材。本书概念清晰、叙述明确，特别对难理解或有可能歧义之处加强了分 析和示例。本书内容丰富，包含学习中常见的问题和解决方法，教学案例 和习题提供丰富的学习和实践资源，并融合部分中国特色文化以提高学生 的兴趣和家国情怀。本书承载了程序设计知识和能力目标，也实现了价值目 标。

林荫，常州大学怀德学院信息工程系副教授。长期从事大学计算机、程序设计语言和数据结构与算法的一线教学工作，长期从事相关专业和课程的教研工作，曾获得江苏省第一届微课大赛奖，并多次获得学院多媒体教学和教学成果奖等。余海洋，目前任职于常州大学怀德学院，教育管理助理研究员，硕士研究生，主要从事计算机相关专业基础课程教学、教学管理和软件开发等工作。

第 1 章绪论 ...............................................................................................11.1计算机编程基础....................................................................... 11.1.1 计算机编程过程 ................................................................ 21.1.2 计算机程序设计语言 .......................................................... 31.1.3 高级语言的执行机制 .......................................................... 41.2Python 语言概述 ..................................................................... 51.2.1 Python 语言的诞生和发展 .................................................. 51.2.2 Python 语言的特点 ............................................................ 61.2.3 Python 语言的应用生态 ..................................................... 71.3构建 Python 开发环境 .............................................................. 81.3.1 Python 开发环境简介 ........................................................ 81.3.2 下载 Python 安装包 ........................................................... 91.3.3 Python 安装和验证 .......................................................... 111.3.4 Python 编程和运行 .......................................................... 141.4Python 程序及编写规范 .......................................................... 161.4.1 IPO 程序编写方法 ........................................................... 161.4.2 一个完整的 Python 程序 .................................................. 171.4.3 Python 的注释规则 .......................................................... 181.4.4 Python 的缩进规则 .......................................................... 191.4.5 Python 程序编写规则 ...................................................... 19 1.4.6 命名规范 ........................................................................ 20 小结 ............................................................................................. 21 习题一 .......................................................................................... 21第 2 章Python 语法基础..........................................................................232.1Python 对象 ..........................................................................242.1.1 Python 中的对象 ............................................................. 242.1.2 Python 的标识符 ............................................................. 242.1.3 常量............................................................................... 252.1.4 变量............................................................................... 252.2数字数据类型 ......................................................................... 272.2.1 整数类型 ........................................................................ 272.2.2 浮点数类型 ..................................................................... 28I2.2.3 复数类型 .....................................................................292.2.4 逻辑类型 .....................................................................302.3 运算符 .............................................................................. 302.3.1算术运算符 ..................................................................302.3.2 赋值运算符 ..................................................................342.3.3 关系运算符 ..................................................................342.3.4逻辑运算符 .................................................................. 362.3.5 身份运算符 ..................................................................372.3.6 位运算符 .....................................................................382.3.7 运算符的优先级 ...........................................................402.4 输入输出语句 ..................................................................... 412.4.1 输出函数 print() ...........................................................412.4.2 格式化输出 ..................................................................432.4.3 输入函数 input() 及扩展 ................................................472.5 常用内置函数 ..................................................................... 492.5.1 对象操作函数 ...............................................................492.5.2 数学函数 .....................................................................502.5.3 数据转换函数 ...............................................................522.6 Python 标准库 ................................................................... 552.6.1 math 模块 ...................................................................552.6.2 random 模块 ...............................................................582.7 综合案例 ........................................................................... 60 小结 ......................................................................................... 62 习题二 ...................................................................................... 62第 3 章容器数据类型...............................................................................673.1容器数据类型概述 .............................................................. 683.2序列的操作 ........................................................................ 693.2.1 常用的序列操作............................................................693.2.2 序列的操作——函数和方法 ............................................733.3字符串 .............................................................................. 793.3.1 字符串基本操作 ...........................................................793.3.2 字符串的常用函数 ........................................................813.3.3 字符串的常用方法 ........................................................833.3.4 标准库 string 模块 ........................................................85II目 录3.4列表 .................................................................................... 863.4.1 列表的创建和修改 ......................................................... 873.4.2 列表的常用函数............................................................. 873.4.3 列表的常用方法............................................................. 893.5元组 .................................................................................... 923.6字典 .................................................................................... 943.6.1 字典的创建 ................................................................... 953.6.2 字典的访问 ................................................................... 963.6.3 字典常用的内置方法 ...................................................... 983.6.4 字典的应用 ..................................................................1023.6.5 字典和列表的比较 ........................................................1043.7集合 .................................................................................. 1043.7.1 集合的创建 ..................................................................1053.7.2 集合运算 .....................................................................106 3.7.3 集合的常用内置方法和函数 ............................................108 小结 ......................................................................................... 109 习题三 ...................................................................................... 109第 4 章程序的控制结构 ......................................................................... 1134.1 程序的控制结构概述 ........................................................... 1144.2 程序的选择结构.................................................................. 1144.2.1 单分支结构 ..................................................................1144.2.2 双分支结构 ..................................................................1154.2.3 多分支结构 ..................................................................1164.2.4 判断条件和组合 ...........................................................1174.2.5 选择结构 ：条件表达式 ..................................................1194.3 程序的循环结构.................................................................. 1204.3.1 遍历循环结构 for ..........................................................1204.3.2 列表推导式 ..................................................................1224.3.3 条件循环结构 while ......................................................1234.3.4 循环控制语句 ...............................................................1254.3.5 循环嵌套 .....................................................................1284.4 综合案例 ........................................................................... 129 小结 ......................................................................................... 139 习题四 ...................................................................................... 139IIIPython 程序设计基础第 5 章函数 ...........................................................................................1455.1 函数的概念 ....................................................................... 1465.1.1 函数的定义和调用 ....................................................... 1465.1.2 函数的调用过程........................................................... 1475.2 函数的参数与返回值 .......................................................... 1485.2.1 实参和形参 ................................................................. 1485.2.2 实参与形参的传递 ....................................................... 1495.2.3 函数的返回值 .............................................................. 1515.2.4 无参函数 .................................................................... 1525.3 参数的类型 ....................................................................... 1525.3.1 位置参数 .................................................................... 1525.3.2 默认参数 .................................................................... 1535.3.3 关键字参数 ................................................................. 1545.3.4 可变长度参数 .............................................................. 1545.4 lambda() 函数 .................................................................. 1565.5 变量的作用域 .................................................................... 1585.6 递归 ................................................................................. 1605.6.1 递归的定义 ................................................................. 1605.6.2 递归的调用过程........................................................... 1605.6.3 递归的实现 ................................................................. 1615.6.4 Fibonacci 数列 ........................................................... 1615.7 综合案例 .......................................................................... 164 小结 ........................................................................................ 169 习题五 ..................................................................................... 169第 6 章文件 ...........................................................................................1726.1文件基本操作 .................................................................... 1726.1.1 文件概述 .................................................................... 1726.1.2 文件的打开和关闭 ....................................................... 1736.1.3 文件读写 .................................................................... 1746.1.4 文件定位 .................................................................... 1776.1.5 os 库 ......................................................................... 1786.1.6 time 库....................................................................... 1816.2常用的格式文件 ................................................................. 1856.2.1 CSV 格式文件 ............................................................. 185IV目 录6.2.2 JSON 格式文件 ............................................................. 1866.3 综合案例 ............................................................................ 188 小结 .......................................................................................... 189 习题六 ....................................................................................... 190第 7 章程序的异常处理 .........................................................................1927.1 程序的错误和异常 ............................................................... 1927.2 捕获异常 ............................................................................ 194小结 .......................................................................................... 197习题七 ....................................................................................... 197第 8 章turtle 绘图 ..................................................................................2018.1 画布设置 ............................................................................ 2018.2 画笔设置 ............................................................................ 2058.3 图形绘制 ............................................................................ 2088.4 综合案例 ............................................................................ 209小结 .......................................................................................... 215习题八 ....................................................................................... 215第 9 章Python 的第三方库 ....................................................................2189.1 第三方库概述 ...................................................................... 2189.2 第三方库的获取和安装 ......................................................... 2189.3 jieba 库及其使用 ................................................................. 2199.4 wordcloud 库及其使用 ........................................................ 2239.5 Python 程序打包 ................................................................. 2269.6 综合案例 ............................................................................ 227小结 .......................................................................................... 232习题九 ....................................................................................... 232第 10 章Python 数据工程与可视化 .......................................................23410.1 网络爬虫 .......................................................................... 23410.1.1 Requests ................................................................... 23510.1.2 beautifulsoup4 ........................................................... 23610.2 科学计算 .......................................................................... 23910.2.1 数组的创建 ................................................................. 24010.2.2 数组的属性 ................................................................. 242VPython 程序设计基础10.2.3 切片和索引 ................................................................. 24410.2.4 数组的变换 ................................................................. 24610.2.5 广播 ........................................................................... 24810.3 可视化............................................................................... 25010.3.1 创建画布和创建子图 .................................................... 25010.3.2 添加画布内容 .............................................................. 25210.3.3 绘图的显示与保存........................................................ 25310.3.4 pyplot 的动态 rc 参数 .................................................. 25310.3.5 常见图形绘制 .............................................................. 25510.4 Pandas ............................................................................. 25910.4.1 Series ........................................................................ 25910.4.2 DataFrame ................................................................. 25910.4.3 数据查询 .................................................................... 26110.4.4 数据清洗 .................................................................... 26210.5 综合案例 ........................................................................... 265 小结 ........................................................................................... 268 习题十 ........................................................................................ 268第 11 章Python 高级运用 ......................................................................27011.1机器学习 ........................................................................... 27111.1.1 scikit-learn ................................................................. 27111.1.2 TensorFlow ................................................................ 27111.1.3 Theano ...................................................................... 27211.1.4 Keras ......................................................................... 27211.1.5 PyTorch ..................................................................... 27211.2用户图形界面（GUI）.......................................................... 27311.2.1 PyQt5 ........................................................................ 27311.2.2 wxPython ................................................................... 27411.2.3 PyGTK ....................................................................... 27411.3Web 开发 .......................................................................... 27511.3.1 Django ...................................................................... 27511.3.2 Pyramid ..................................................................... 27611.3.3 Flask ......................................................................... 27611.4游戏开发 ........................................................................... 27711.4.1 Pygame ..................................................................... 27711.4.2 Panda3D.................................................................... 277VI目 录11.4.3 cocos2d ................................................................... 27811.5其他第三方库 ................................................................... 27811.5.1 PIL ........................................................................... 27811.5.2 SymPy ...................................................................... 27911.5.3 NLTK ........................................................................ 27911.5.4 WeRoBot .................................................................. 279 11.5.5 MyQR ....................................................................... 280 小结 ......................................................................................... 281 习题十一 ................................................................................... 281附录 A Python 运算符和优先级 .............................................................283附录 B Python 保留字............................................................................284 附录 C Python 内置函数 ........................................................................286 附录 D Python 常用标准库 ....................................................................289 附录 E Python 常见第三方库 .................................................................290 附录 F Python 常见内置异常 .................................................................292 习题解答 ..................................................................................................294 参考文献 ..................................................................................................308