Python语言因其简洁、易读的语法，以及丰富强大的标准库和第三方库，在数据科学、人工智能、Web开发、自动化脚本等各个领域都得到广泛应用，成为开发者的首选工具之一。《程序设计基础(Python)（微课版）》通过深入浅出的教学方式，系统地介绍Python编程的核心概念，并提供丰富的实例和练习，帮助读者有效掌握编程技能。《程序设计基础(Python)（微课版）》共8章，内容安排如下：第1章介绍Python语言的概述和安装方法，以及常用的集成开发环境，帮助读者迅速上手。第2章讲解Python语言的基础知识，如标识符和变量的命名规范、各种基本数据类型的使用方法，以及常见的运算符和表达式。第3章介绍基本的流程控制结构，包括顺序结构、分支结构和循环结构等，帮助读者掌握程序的逻辑控制。第4章详细介绍Python的组合数据类型，包括序列型数据类型(字符串、列表、元组)、集合和字典等。第5章讲解函数的定义和调用，以及函数参数的不同类型和作用域的概念，帮助读者编写可复用的代码块。第6章介绍Python文件操作的基本概念和操作方法，以及Python程序的结构和第三方库的使用，使读者能够处理文件数据和异常情况。第7章讲解数据可视化的概念和使用Matplotlib库进行图表绘制的方法，帮助读者通过图表展示数据。第8章介绍网络爬虫的基本原理和实现方法，包括HTTP请求、网页解析和数据存储等。附录部分包括了常用的第三方开发工具介绍和常用的内置函数等。《程序设计基础(Python)（微课版）》大部分案例代码使用Python3.11.x和Python3.12.x编写，并尽可能保持与其他版本的兼容性。《程序设计基础(Python)（微课版）》既可作为计算机及相关专业的教材，也可以作为Python爱好者的参考书。

《程序设计基础(Python)（微课版）》是介绍Python语言的入门教材，共分为8章，内容涵盖了Python语言的基础知识和常用编程技巧。基础内容包括Python语言的概述及基础知识、流程控制结构、组合数据类型、函数及文件操作；常用编程技巧包含使用Matplotlib库进行数据可视化和网络爬虫的开发。它旨在启迪读者的编程思维(如分析问题、理解需求、设计算法等)，帮助读者提高解决问题的能力。《程序设计基础(Python)（微课版）》以简明易懂的方式讲解Python的核心概念和常用功能，使初学者更容易理解和掌握。此外，书中通过大量的实例讲解，帮助读者将理论知识应用到解决实际问题中，加深对Python编程的理解，增强应用能力。

前 言

党的二十大报告进一步强调了教育、科技和人才在实现第二个百年奋斗目标中的战略地位。我们必须深入实施科教兴国、人才强国和创新驱动发展战略，加快科技自立自强步伐，提升国家发展的独立性、自主性和安全性水平。当前，人工智能、大数据、物联网等相关理论与技术正在迅速发展，并在各个行业中得到广泛应用。Python语言作为这些技术发展的重要推动力之一，其简洁易学的特点和强大的生态系统极大地促进了技术的普及和创新。Python不仅提升了开发效率，还为开发人员提供了丰富的工具和库，加速了技术的落地应用。这些进展不仅推动了产业数字化转型的步伐，也为经济社会发展注入了新的活力，展现出了Python巨大的发展潜力和广泛的应用前景。
Python是一种简单易学、功能强大的编程语言。随着人工智能和大数据时代的到来，对Python编程的需求日益增长。本书是介绍Python语言的入门教材，共分为8章，内容涵盖了Python语言的基础知识和常用编程技巧。基础内容包括Python语言的概述及基础知识、流程控制结构、组合数据类型、函数及文件操作；常用编程技巧包含使用Matplotlib库进行数据可视化和网络爬虫的开发。本书旨在启迪读者的编程思维(如分析问题、理解需求、设计算法等)，帮助读者提高解决问题的能力。
本书以简明易懂的方式讲解Python的核心概念和常用功能，使初学者更容易理解和掌握。此外，书中通过大量的实例讲解，帮助读者将理论知识应用到解决实际问题中，加深对Python编程的理解，增强应用能力。
本书作为基础编程类教材，不仅适用于进阶学习者，还适用于高等院校计算机类的本科生或研究生的高级编程类课程教学，也可为有一定编程经验的开发人员提供理论参考。
本书由高洪皓担任主编，负责对书籍进行策划、内容选择与编辑审定；由冉琼慧子、王烨担任副主编，协助策划和编辑工作，负责特定章节的编辑与核对。冯都滨、李昊、麻宣政、潘志豪、段钇作、王凯思也参与了编写工作，邹启明、钟宝燕、朱弘飞、陶媛、宋波、张军英、高珏、佘俊等对本书内容提出了宝贵意见，在此表示由衷的感谢！
由于作者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。
编 者

高洪皓，博士，上海大学副教授/韩国嘉泉大学教授，博士生导师，宝钢教师奖获得者，英国工程与技术学会会士(IETFellow)，英国计算机学会会士(BCSFellow)。长期致力于软件智能研究，聚焦软件安全、云边端计算任务调度、AI4Healthcare等方向的应用实践，入选2022中国高被引学者，2023高被引科学家，2021-2023Top2%顶尖科学家榜单。长期从事大学计算机基础教学，包括程序设计(C)、程序设计(Python)、数据库基础、操作系统等基础课程。主讲的程序设计(C)入选2022年上海高等学校一流课程，入选2022年上海高校市级重点课程。

目 录

第1章 Python语言概述 1
1.1 Python语言简介 2
1.2 Python的安装 3
1.2.1 下载Python 3
1.2.2 安装Python 4
1.2.3 环境变量配置 4
1.3 集成开发环境介绍 5
1.4 优质个程序 7
1.5 Python程序的代码编写规范 8
本章小结 10
课后习题 10

第2章 Python语言基础 13
2.1 标识符和变量 14
2.1.1 标识符和关键字 14
2.1.2 常量和变量 15
2.2 基本数据类型 15
2.2.1 数值类型 15
2.2.2 字符串类型 19
2.2.3 布尔类型 23
2.3 基本运算符和表达式 25
2.3.1 运算符 25
2.3.2 基本输入与输出 27
2.3.3 表达式 30
2.3.4 赋值语句 32
本章小结 33
课后习题 33

第3章 基本流程结构控制 37
3.1 顺序结构 38
3.2 分支结构 39
3.2.1 单分支结构 39
3.2.2 双分支结构 39
3.2.3 多分支结构 40
3.2.4 分支嵌套结构 42
3.3 循环结构 43
3.3.1 while循环 43
3.3.2 for循环和range()函数 45
3.3.3 break语句和continue语句 46
3.3.4 循环的嵌套 48
3.3.5 经典例题 48
3.4 程序的异常处理 52
3.4.1 异常的概念 52
3.4.2 异常处理基础 52
3.4.3 捕获特定异常 53
3.4.4 捕获多个异常 54
3.4.5 异常链 55
3.4.6 使用else和finally 55
3.4.7 实战案例 56
本章小结 56
课后习题 57

第4章 Python组合数据类型 63
4.1 序列型数据类型 64
4.1.1 字符串 64
4.1.2 列表 67
4.1.3 元组 75
4.2 集合型数据类型 76
4.2.1 创建集合 77
4.2.2 集合元素的访问与操作 78
4.2.3 集合运算 79
4.3 映射型数据类型——字典 81
4.3.1 创建字典 81
4.3.2 字典的基本运算 83
4.3.3 字典的操作 84
4.4 列表表达式 91
4.4.1 三元表达式 92
4.4.2 列表推导式 92
4.4.3 生成器表达式 94
本章小结 96
课后习题 96

第5章 函数与类 101
5.1 函数的定义与调用 102
5.1.1 函数的定义 102
5.1.2 函数的调用 103
5.1.3 main方法 104
5.2 函数的形参与实参 105
5.3 函数的参数类型 106
5.3.1 位置参数 106
5.3.2 关键字参数 107
5.3.3 默认值参数 107
5.3.4 可变长度参数 108
5.3.5 函数名作参数 108
5.4 变量作用域 109
5.5 匿名函数 111
5.6 函数的递归 112
5.7 类和对象 114
5.7.1 类和对象的概念 114
5.7.2 类和对象的创建 114
5.7.3 封装 116
5.7.4 继承和多态 119
本章小结 122
课后习题 122

第6章 文件 127
6.1 基本概念 128
6.1.1 文件的编码 128
6.1.2 文本文件和二进制文件 129
6.2 文件操作 129
6.2.1 文件的打开和关闭 129
6.2.2 文件的读取、写入、追加 131
6.2.3 文件的内容定位 134
6.3 Python程序结构 136
6.3.1 源程序和模块结构 136
6.3.2 包和库 138
6.3.3 库的模块引用 139
6.3.4 Python中第三方库的
安装与使用 140
6.4 文本文件操作案例 142
6.4.1 英文词频分析 143
6.4.2 使用jieba库的中文词频
分析 145
6.4.3 使用wordcloud库的
文本渲染 148
6.5 Excel文件数据分析案例 150
6.5.1 CSV文件转换为
Excel文件 150
6.5.2 使用numpy库和pandas库
读取Excel文件 151
本章小结 157
课后习题 157

第7章 数据可视化 161
7.1 数据可视化与Matplotlib 162
7.1.1 数据可视化的概念 162
7.1.2 Matplotlib简介 162
7.2 使用Matplotlib绘制图表 163
7.2.1 简单图表绘制 164
7.2.2 绘制线型图 168
7.2.3 绘制饼图 174
7.2.4 绘制堆叠条形图 177
7.2.5 绘制二维直方图 182
7.2.6 绘制热力图 185
本章小结 187
课后习题 187
第8章 网络爬虫 191
8.1 爬虫概述 192
8.2 数据爬取 192
8.2.1 发送HTTP请求 193
8.2.2 解析网页内容 197
8.2.3 数据存储 206
8.3 案例 214
8.3.1 案例一 214
8.3.2 案例二 216
本章小结 224
课后习题 224

附录A 第三方开发工具介绍 227
附录B 常用内置函数及相关说明 229
附录C 常用函数库 232
附录D ASCII表 237
参考文献 241