《Python程序设计（新形态版）》采用由浅入深、循序渐进、学练结合的方式，系统地介绍了 Python 语言的核心知识，并将相关内容渗透到具体章节中，致力于使学生在学习 Python 知识的过程中，能快速领悟知识点。
《Python程序设计（新形态版）》共9 章，从Python 概述开始，逐步介绍Python 的数据类型、常用内置函数、数据的输入与输出、程序控制结构、字符串、正则表达式、组合数据类型、函数、文件及深度学习应用实例等。
《Python程序设计（新形态版）》内容翔实，案例新颖，结构清晰，重点明确，适合作为高等学校计算机程序设计课程教材，也可以作为Python语言爱好者自学及计算机科学与技术相关专业人员的参考书。

本书采用先概念后实现的结构，循序渐进地介绍Python语言的核心知识，语言简洁，结构清晰。本书将Python基础知识、进阶技巧与应用案例相结合，既注重基础理论的深入讲解，又强调实践技能的训练培养。
基础渐进，应用并重 理论与实践相结合，由基本概念出发，逐步深入实际应用，阐述Python基础理论，介绍丰富的教学案例和编程实践。
深入浅出，易于理解 先阐述基础概念，后介绍应用实现，以直观的方式介绍Python编程的核心概念和技巧，使学习过程既高效又轻松。
资源丰富，易教易学 提供全套的教学资源，包括微课视频、程序代码、教学课件、教学大纲、实验教程和电子教案等。

在信息技术迅猛发展的今天，Python 语言凭借其简洁的语法结构、强大的功能及广泛
的应用场景，成为众多编程专业人士的优选语言。特别是在人工智能领域的广泛应用，更
是让Python 成为学习和研究的热点。基于这样的背景，我们精心编写了《Python 程序设
计（新形态版）》，旨在为广大学习者提供一本全面系统、易于理解且富有实践指导意义的
Python 程序设计学习教材。
本书将Python 基础知识、进阶技巧与应用案例相结合，既注重基础理论的深入讲解，
又强调实践技能的训练培养，确保读者能够学以致用。同时，本书中每章内容均设有相关
案例，引导读者在学习Python 程序设计的同时培养深厚的家国情怀，增强民族自豪感和
社会责任感。
本书共9 章。第1 章是Python 概述，对Python 语言进行了全面概述，包括特点、安
装指南、运行机制以及如何利用IDLE 工具进行程序调试；第2 章是数据类型和常用内置
函数，深入探讨了Python 的数据类型和内置函数，阐释了标识符与关键字、变量的声明
与使用、数据类型、运算符及内置函数的相关知识；第3 章是数据的输入与输出，介绍了
如何使用input( ) 和print( ) 等输入输出函数实现数据交互；第4 章是程序控制结构，详细
解读了顺序结构、选择结构和循环结构的概念和运用；第5 章是字符串和正则表达式，深
入探讨了字符串处理和正则表达式的使用方法；第6 章是组合数据类型，详细讲解了列表、
元组、字典和集合等数据类型的操作；第7 章是函数，围绕函数的概念展开，详细讲解了
函数的定义与调用、函数参数传递、递归函数、变量作用域以及模块和包的创建与导入；
第8 章是文件，系统介绍了文件的概念、文件写读操作、CSV 文件写读操作以及目录与文
件操作的方法；第9 章是深度学习应用实例，介绍了深度学习、卷积神经网络和VGG19
网络，并通过数据加载、数据处理、网络结构、模型训练和网络推断等步骤实现了猫和狗
的识别。
本书由长期从事计算机基础教学、科研工作的骨干教师黄凌霄（第5 章和第6 章）、
刘倩（第1 章和第2 章）、牛万红（第7 章和第8 章）、姚新波（第3 章和第4 章）、刘
昊（第9 章）共同编写。在编写本书过程中，得到了宁夏大学汤全武老师、宁夏大学信
息工程学院领导和相关教师的大力支持，及清华大学出版社的鼎力帮助，在此表示诚挚
的谢意。此外，本书编写过程中参考了大量的文献资料和网站资料，在此也表示衷心的
感谢。
前 言
PREFACE
II Python 程序设计（新形态版）
配 套 资 源
● 程序代码等资源：扫描目录上方的配套资源二维码下载。
● 教学课件、教学大纲、实验教程、电子教案、习题答案等资源：在清华大学出版社
官方网站本书页面下载，或者扫描封底的书圈二维码在公众号下载。
● 微课视频（324 分钟，47 集）：扫描书中相应章节中的二维码在线学习。
注：请先扫描封底刮刮卡中的文泉云盘防盗码进行绑定后再获取配套资源。
本书是宁夏高校专业类课程思政教材研究基地的研究成果之一，并获得宁夏大学教材
出版基金的资助。
由于时间仓促和作者水平有限，书中难免存在不妥之处，竭诚欢迎读者提出宝贵意见。
作　者
2025 年2 月

第1 章　Python 概述 1
　 　 视频讲解：12 分钟，2 集
1.1　Python 简介 1
1.2　Python 安装 3
1.3　Python 的运行 6
1.4　文件方式运行Python 程序 7
1.5　包管理工具 8
1.6　使用IDLE 进行程序调试 8
小结 10
习题 10
第2 章　数据类型和常用内置函数 11
　 　 视频讲解：20 分钟，2 集
2.1　标识符和关键字 11
2.1.1　标识符 11
2.1.2　关键字 12
2.2　变量 12
2.2.1　变量的声明和赋值 12
2.2.2　变量链式赋值 13
2.2.3　变量多重赋值 13
2.2.4　序列解包赋值 14
2.2.5　交换变量 14
2.2.6　删除变量 14
2.3　内置数据类型 14
2.3.1　数值类型 15
2.3.2　布尔类型 15
2.3.3　字符串类型 15
2.3.4　列表类型 16
2.3.5　元组类型 16
2.3.6　集合类型 17
2.3.7　字典类型 17
2.3.8　二进制序列类型 17
配套资源
VI Python 程序设计（新形态版）
2.4　运算符 18
2.4.1　算术运算符 18
2.4.2　表达式和算术运算符的优先级 19
2.4.3　复合赋值运算符 19
2.4.4　关系运算符 20
2.4.5　逻辑运算符 21
2.4.6　成员运算符 21
2.4.7　身份运算符 22
2.4.8　运算符的优先级 22
2.5　内置函数 23
2.5.1　数学相关内置函数 23
2.5.2　类型转换内置函数 26
2.5.3　其他常用内置函数 27
2.6　内置模块 29
2.6.1　导入模块 29
2.6.2　math 模块 30
2.6.3　random 模块 31
2.6.4　time 模块 33
2.6.5　turtle 模块 33
小结 38
习题 39
第3 章　数据的输入与输出 41
　 　 视频讲解：46 分钟，10 集
3.1　输入函数input( ) 41
3.2　输出函数print( ) 43
小结 50
习题 51
第4 章　程序控制结构 53
　 　 视频讲解：75 分钟，13 集
4.1　顺序结构 53
4.2　选择结构 54
4.2.1　单分支选择结构 54
4.2.2　双分支选择结构 55
4.2.3　多分支选择结构 57
4.3　循环结构 60
4.3.1　遍历循环for 语句 60
4.3.2　条件循环while 语句 61
4.3.3　循环的嵌套 64
　 目　录 VII
目　录
4.3.4　循环控制语句 65
4.3.5　程序异常处理 69
小结 70
习题 70
第5 章　字符串和正则表达式 76
　 　 视频讲解：35 分钟，4 集
5.1　字符串 76
5.1.1　字符串编码 76
5.1.2　字符串的创建 78
5.1.3　转义字符的使用 79
5.1.4　字符串的截取 80
5.1.5　字符串常用方法 82
5.2　正则表达式 87
5.2.1　正则表达式概述 87
5.2.2　正则表达式元字符 88
5.2.3　正则表达式模块 90
5.2.4　匹配选项编译标志 94
小结 94
习题 95
第6 章　组合数据类型 98
　 　 视频讲解：30 分钟，4 集
6.1　列表 98
6.1.1　列表的创建 99
6.1.2　列表的访问 99
6.1.3　列表的切片 100
6.1.4　列表元素的增加 102
6.1.5　列表元素的删除 104
6.1.6　列表元素的修改 106
6.1.7　列表元素的索引和统计 106
6.1.8　列表元素的排序和反序 107
6.1.9　列表的其他操作 109
6.2　元组 112
6.2.1　元组的创建 112
6.2.2　元组的访问 113
6.2.3　元组的删除 113
6.3　字典 114
6.3.1　字典的创建 114
6.3.2　字典元素的访问 115
6.3.3　字典元素的修改与增加 117
VIII Python 程序设计（新形态版）
6.3.4　字典元素的删除 119
6.4　集合 120
6.4.1　集合的创建 120
6.4.2　集合元素的增加与删除 121
6.4.3　集合的运算 122
小结 123
习题 124
第7 章　函数 127
　 　 视频讲解：50 分钟，7 集
7.1　函数的定义与调用 127
7.1.1　函数的定义 128
7.1.2　函数的返回值 128
7.1.3　函数的调用 130
7.1.4　匿名函数定义与调用 131
7.1.5　函数嵌套定义与调用 133
7.2　函数参数传递 135
7.2.1　函数的形参和实参 135
7.2.2　参数传递 136
7.2.3　参数传递方式 137
7.3　递归函数 141
7.3.1　递归函数原理 141
7.3.2　递归函数的定义和调用 141
7.3.3　递归函数的应用 143
7.4　变量作用域 144
7.4.1　局部变量 145
7.4.2　全局变量 146
7.5　模块和包 148
7.5.1　模块和包概述 148
7.5.2　模块的类型 148
7.5.3　自定义模块的创建与导入 148
7.5.4　包的创建与导入 149
小结 150
习题 151
第8 章　文件 154
　 　 视频讲解：34 分钟，4 集
8.1　文件概述 154
8.1.1　文件概念 154
8.1.2　文件分类 155
8.2　文件写读操作 156
　 目　录 IX
8.2.1　文件的打开与关闭 156
8.2.2　文件写入与读取 157
8.2.3　文件位置指针 162
8.3　CSV 文件写读操作 163
8.3.1　CSV 文件概述 163
8.3.2　CSV 文件写入与读取 163
8.4　目录与文件操作 165
8.4.1　目录操作 166
8.4.2　文件操作 169
小结 171
习题 171
第9 章　深度学习应用实例 175
　 　 视频讲解：22 分钟，1 集
9.1　实例引入 175
9.2　背景介绍 176
9.2.1　深度学习与图像分类 176
9.2.2　卷积神经网络中的基本单元 177
9.2.3　VGG19 网络的基本结构 179
9.3　实验内容 180
9.3.1　实验环境 180
9.3.2　实验步骤 180
9.3.3　实验评估 187
小结 187
习题 188