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Python語言是一種非常強大的、完備的編程語言，不僅在人工智能領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，還能實現(xiàn)從Web應(yīng)用、桌面應(yīng)用、科學(xué)計算、數(shù)據(jù)分析到網(wǎng)絡(luò)爬蟲等各種程序的編寫。本書詳細介紹Python語言所涵蓋的絕大部分實用知識點，循序漸進地講解這些知識點的使用方法和技巧。全書共13章，主要包括Python語言概述、Python語法基礎(chǔ)、組合數(shù)據(jù)類型、函數(shù)與模塊、文件操作與管理、異常處理、正則表達式、面向?qū)ο缶幊獭D形界面編輯、數(shù)據(jù)庫編程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與可視化、網(wǎng)絡(luò)爬蟲和網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計。本書內(nèi)容新穎，體系合理，通俗易懂，實用性強，適合作為高等學(xué)校程序設(shè)計課程的教材，也適合對Python程序設(shè)計感興趣的大眾讀者閱讀。

人工智能代表了人類科學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)地，是未來信息技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，Python語言與其密不可分。隨著大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能的飛速發(fā)展，機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用變得越來越重要。Life is short,you need Python是Python社區(qū)的名言，翻譯過來就是人生苦短，我用Python。Python語言從20世紀(jì)90年代初誕生至今已有30年的時間，但在很長一段時間里，國內(nèi)使用Python語言的開發(fā)者并不多，而在近這幾年，人們對Python語言的關(guān)注度迅速提升。這是由于2016年，AlphaGo擊敗人類職業(yè)圍棋選手，引起了人工智能和Python語言的熱潮。Python語言不僅在人工智能領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，作為一種非常強大的、完備的編程語言，它還能實現(xiàn)從Web應(yīng)用、桌面應(yīng)用、科學(xué)計算、數(shù)據(jù)分析到網(wǎng)絡(luò)爬蟲等各種程序的編寫。Python語言具有豐富的動態(tài)特性、簡單的語法結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟮木幊烫攸c，并擁有成熟而豐富的第三方庫，因此適合于很多領(lǐng)域的軟件和硬件開發(fā)。
編程是在校大學(xué)生學(xué)習(xí)的重要部分，除了直接的應(yīng)用以外，學(xué)習(xí)編程還是了解計算機科學(xué)本質(zhì)的方法。Python的發(fā)展也給高校編程課程的教學(xué)帶來了新的方向，很多高校陸續(xù)開設(shè)相關(guān)課程。本書作者長期從事程序設(shè)計語言教學(xué)與應(yīng)用開發(fā)，在長期的工作中，積累了豐富的經(jīng)驗，由于Python語言涉及的領(lǐng)域很多，學(xué)習(xí)資料相對分散，因此，作者覺得很有必要編寫一本全面介紹Python語言在各個主要領(lǐng)域應(yīng)用與實戰(zhàn)的教材。為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展，切實滿足社會各個領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C應(yīng)用人才不斷增長的需求，本書在編寫時力求融入計算思維的思想，并將多年教學(xué)實踐所形成的解決實際問題的思維模式和方法滲透到整個教學(xué)過程中。與傳統(tǒng)的程序設(shè)計類教材不同，本書除介紹程序設(shè)計的基本技能外，還著重介紹分析問題和解決問題的方法和思路，通過構(gòu)建典型案例，為學(xué)生在未來利用Python程序設(shè)計語言解決各自專業(yè)中遇到的實際問題打下良好的基礎(chǔ)。
本書具有以下特點。
1. 內(nèi)容全面
本書詳細介紹Python語言所涵蓋的絕大部分實用知識點，循序漸進地講解這些知識點的使用方法與技巧，幫助讀者快速入門。
2. 豐富的習(xí)題
學(xué)習(xí)程序設(shè)計的方法是通過實踐，本書每章結(jié)尾都有大量不同難度的習(xí)題供學(xué)生練習(xí)，同時供讀者檢驗自己的學(xué)習(xí)情況，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中存在的問題。
3. 大量教學(xué)實例
教授程序設(shè)計的方式是通過實例，本書針對每一個知識點提供相關(guān)程序?qū)嵗瑢嵗囊?guī)模循序漸進，使讀者更直觀地理解Python編程語言的基本語法和程序設(shè)計方法，并逐步提升解決問題的能力。
4. 注重實際應(yīng)用
編程注重實踐，害怕閉門造車。每一個語法，每一個知識點，都要反復(fù)用實例來演練，才能加深對知識的理解，并且要做到舉一反三，只有這樣才能對知識有深入的理解。本書改變了傳統(tǒng)教材以語言、語法學(xué)習(xí)為重點的缺陷，從基本的語言、語法學(xué)習(xí)上升到程序的問題解決層次。為了讓學(xué)生能在有限的教學(xué)課時內(nèi)真正掌握程序開發(fā)的思想、方法，書中提供一些實際應(yīng)用的案例代碼，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。
Python語言程序設(shè)計前言本書共13章，其內(nèi)容簡單介紹如下。
第1章主要介紹Python的安裝與配置、Python程序編寫規(guī)范和簡單的Python程序示例。
第2章介紹Python數(shù)據(jù)類型概述、數(shù)值類型操作、字符串操作、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。
第3章主要介紹組合數(shù)據(jù)類型，如列表、元組、字典和集合的概念與應(yīng)用。
第4章主要介紹函數(shù)的概念、基本語法與應(yīng)用。
第5章主要介紹文件與文件的操作、os模塊的使用、二維與多維數(shù)據(jù)的存儲與處理。
第6章主要介紹異常的定義和分類、異常的處理機制。
第7章介紹正則表達式的概念、re模塊的使用以及編譯正則表達式。
第8章介紹面向?qū)ο缶幊谭椒�，包括類的定義，對象的創(chuàng)建，類的屬性和方法，面向?qū)ο蟮姆庋b、繼承與多態(tài)三大基本特性。
第9章主要介紹Python圖形界面編程，包括Python中的GUI庫、Tkinter GUI的布局管理、Tkinter GUI編程的組件、Python中的事件響應(yīng)。
第10章介紹數(shù)據(jù)庫編程，包括數(shù)據(jù)庫基本概念、SQLite數(shù)據(jù)庫、使用Python操作MySQL數(shù)據(jù)庫。
第11章主要介紹數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與可視化，包括科學(xué)計算庫NumPy、數(shù)據(jù)可視化庫Matplotlib、數(shù)據(jù)分析庫Pandas。
第12章主要介紹網(wǎng)絡(luò)爬蟲，包括網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)概述、使用BeautifulSoup提取HTML內(nèi)容、使用BeautifulSoup4解析網(wǎng)頁等。
第13章介紹網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識、基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程、基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程。
限于篇幅，作者沒有辦法僅通過一本書將所有的Python編程相關(guān)知識都灌輸給大家，只能盡自己所能，在與大家分享盡可能多的知識和經(jīng)驗的同時培養(yǎng)你對編程的興趣，提高你編寫代碼的水平。
需要說明的是，學(xué)習(xí)編程是一個實踐的過程，在利用本書學(xué)習(xí)Python編程時，建議讀者一定要多思考，多分析，多動手練習(xí)，確保真正掌握所學(xué)知識。如果讀者在學(xué)習(xí)的過程中遇到暫時無法解決的問題，不要太多糾結(jié)，繼續(xù)往后學(xué)習(xí)，或可豁然開朗。
本書由林川與秦永彬主持編寫，其中林川擬定編寫內(nèi)容和大綱及負責(zé)編寫第5～7章，并對全書統(tǒng)稿與定稿。參加本書編寫的還有張波老師、許華容老師、羅媛老師、章杰老師、郭劍老師和王世水老師。
本書在編寫的過程中，參考了大量文獻，在此對各文獻的作者表示衷心的感謝！同時還要感謝研究生楊志、青肖杰、李展志，他們參與了書中用例的編寫與調(diào)試。
由于作者水平有限，書中難免存在一些疏漏和錯誤，殷切希望同行專家和廣大讀者批評指正。
林川2021年5月

第1章Python語言概述1
1.1Python概述1
1.1.1Python發(fā)展史1
1.1.2Python的特點1
1.1.3Python的應(yīng)用領(lǐng)域3
1.2Python開發(fā)環(huán)境下載與安裝4
1.2.1Python開發(fā)環(huán)境下載4
1.2.2Python開發(fā)環(huán)境安裝5
1.2.3啟動Python5
1.2.4運行Hello World程序6
1.3Python其他開發(fā)環(huán)境9
1.3.1Anaconda 簡介9
1.3.2Eclipse PyDev9
1.4Python 程序語法元素分析9
1.4.1程序的格式框架10
1.4.2注釋10
1.4.3命名與保留字11
1.4.4字符串12
1.4.5賦值語句12
1.4.6input()函數(shù)13
1.4.7分支語句13
1.4.8print()函數(shù)14
1.4.9循環(huán)語句14
1.4.10函數(shù)15
1.4.11標(biāo)準(zhǔn)庫與擴展庫中對象的導(dǎo)入與使用16
1.5思考與練習(xí)17
第2章Python語法基礎(chǔ)19
2.1Python數(shù)據(jù)類型概述19
2.1.1常量與變量19
2.1.2數(shù)值類型概述20
2.2數(shù)值類型的操作24
2.2.1內(nèi)置的數(shù)值運算操作符24
2.2.2內(nèi)置的數(shù)值運算函數(shù)25
2.2.3內(nèi)置的數(shù)字類型轉(zhuǎn)換函數(shù)26
Python語言程序設(shè)計目錄2.2.4數(shù)學(xué)庫的使用27
2.3字符串和布爾值28
2.3.1字符串28
2.3.2字符串類型的格式化33
2.3.3布爾值37
2.4條件語句40
2.4.1基本的條件語句41
2.4.2有分支的條件語句43
2.4.3嵌套的條件語句44
2.4.4連綴的ifelifelse45
2.4.5條件表達式46
2.5while循環(huán)47
2.5.1while循環(huán)48
2.5.2循環(huán)內(nèi)的控制51
2.6for循環(huán)54
2.6.1for…in循環(huán)54
2.6.2range()函數(shù)55
2.7應(yīng)用舉例57
2.7.1線性搜索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思考與練習(xí)61
第3章組合數(shù)據(jù)類型66
3.1列表66
3.1.1創(chuàng)建列表66
3.1.2訪問列表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列表的內(nèi)置函數(shù)與其他方法74
3.1.6二維列表75
3.1.7列表應(yīng)用舉例77
3.2元組78
3.2.1創(chuàng)建元組79
3.2.2訪問元組79
3.2.3元組的常用操作80
3.2.4元組與列表的比較81
3.3字典81
3.3.1創(chuàng)建字典81
3.3.2訪問字典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字典的函數(shù)與方法86
3.3.6字典應(yīng)用舉例87
3.4集合88
3.4.1創(chuàng)建集合88
3.4.2訪問集合89
3.4.3更新集合89
3.4.4集合常用的其他操作90
3.5思考與練習(xí)92
第4章函數(shù)與模塊95
4.1函數(shù)的定義與調(diào)用95
4.1.1函數(shù)的定義95
4.1.2函數(shù)的調(diào)用96
4.2函數(shù)的參數(shù)與返回值97
4.2.1參數(shù)傳遞97
4.2.2函數(shù)參數(shù)99
4.2.3參數(shù)傳遞時的解包傳遞103
4.2.4函數(shù)的返回值104
4.3變量的作用域106
4.3.1全局變量106
4.3.2局部變量106
4.4匿名函數(shù)108
4.5模塊110
4.5.1模塊的概念110
4.5.2模塊的導(dǎo)入110
4.5.3自定義模塊和包112
4.5.4第三方模塊的安裝114
4.5.5常用內(nèi)置模塊116
4.6函數(shù)的高級應(yīng)用121
4.6.1遞歸121
4.6.2函數(shù)的嵌套定義125
4.6.3閉包126
4.7思考與練習(xí)127
第5章文件操作與管理131
5.1文件與文件操作131
5.1.1文件的定義131
5.1.2文件的類型131
5.1.3文件的操作與管理132
5.2os模塊的使用137
5.2.1os模塊的系統(tǒng)操作137
5.2.2對目錄和文件的管理138
5.2.3path模塊中基本方法的使用139
5.3數(shù)據(jù)的處理140
5.3.1數(shù)據(jù)的組織維度140
5.3.2一維數(shù)據(jù)的存儲與處理140
5.3.3二維數(shù)據(jù)的存儲與處理141
5.3.4多維數(shù)據(jù)的存儲與處理142
5.4思考與練習(xí)143
第6章異常處理145
6.1異常的定義和分類145
6.1.1異常的定義145
6.1.2異常和錯誤的區(qū)別145
6.1.3常見的異常145
6.2異常處理機制147
6.2.1常見的異常處理148
6.2.2拋出異常處理148
6.2.3自定義異常處理149
6.3思考與練習(xí)150
第7章正則表達式151
7.1正則表達式簡介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模塊154
7.2.1match()和search()函數(shù)154
7.2.2findall()和finditer()函數(shù)155
7.2.3sub()函數(shù)和subn()函數(shù)156
7.2.4split()函數(shù)156
7.3編譯正則表達式157
7.4思考與練習(xí)158
第8章面向?qū)ο缶幊?59
8.1面向?qū)ο蟾攀?59
8.1.1面向過程程序設(shè)計方法159
8.1.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法163
8.1.3Python支持的編程方式163
8.2類和對象165
8.2.1對象的概念165
8.2.2對象和類的區(qū)別165
8.2.3類的定義166
8.2.4對象的創(chuàng)建167
8.2.5對象的顯示168
8.3屬性和方法169
8.3.1類的屬性170
8.3.2類的方法172
8.3.3構(gòu)造函數(shù)172
8.3.4析構(gòu)函數(shù)174
8.3.5垃圾回收機制174
8.3.6類的內(nèi)置方法176
8.3.7方法的動態(tài)特性178
8.4面向?qū)ο笕齻€基本特性181
8.4.1封裝181
8.4.2繼承182
8.4.3多態(tài)188
8.5思考與練習(xí)191
第9章圖形界面編程194
9.1Python的GUI庫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編程的組件196
9.3.1框架Frame和TopLevel198
9.3.2按鈕Button199
9.3.3標(biāo)簽Label200
9.3.4文本框Entry和文本域Text201
9.3.5單選按鈕Radiobutton和復(fù)選按鈕Checkbutton203
9.3.6列表框Listbox206
9.3.7菜單Menu207
9.3.8消息框Message208
9.3.9進度條Scale和滾動條Scrollbar209
9.3.10畫布Canvas210
9.3.11對話框212
9.4事件響應(yīng)216
9.4.1事件的屬性216
9.4.2事件的綁定方法217
9.4.3系統(tǒng)協(xié)議217
9.4.4鼠標(biāo)事件218
9.4.5鍵盤事件219
9.5思考與練習(xí)220
第10章數(shù)據(jù)庫編程222
10.1數(shù)據(jù)庫簡介222
10.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念222
10.1.2SQL簡介224
10.2SQLite數(shù)據(jù)庫226
10.2.1概述226
10.2.2使用Python操作SQLite數(shù)據(jù)庫227
10.3MySQL數(shù)據(jù)庫231
10.3.1概述231
10.3.2使用Python操作MySQL數(shù)據(jù)庫233
10.4思考與練習(xí)238
第11章數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與可視化240
11.1編程環(huán)境240
11.1.1安裝Anaconda240
11.1.2編程環(huán)境簡介241
11.2科學(xué)計算庫NumPy243
11.2.1ndarray數(shù)組243
11.2.2數(shù)組索引與切片249
11.2.3數(shù)組運算250
11.2.4文件操作253
11.2.5統(tǒng)計分析函數(shù)255
11.3數(shù)據(jù)可視化庫Matplotlib257
11.3.1Matplotlib概覽257
11.3.2繪圖參數(shù)258
11.3.3繪制常用統(tǒng)計圖263
11.4數(shù)據(jù)分析庫Pandas265
11.4.1Series類型266
11.4.2DataFrame類型271
11.4.3文件讀寫278
11.4.4數(shù)據(jù)處理與分析279
11.5思考與練習(xí)284
第12章網(wǎng)絡(luò)爬蟲286
12.1網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)概述286
12.1.1網(wǎng)絡(luò)爬蟲的分類287
12.1.2網(wǎng)頁爬取技術(shù)簡介288
12.2靜態(tài)網(wǎng)頁抓取291
12.2.1通過網(wǎng)站域名獲取HTML數(shù)據(jù)291
12.2.2使用BeautifulSoup提取HTML內(nèi)容293
12.3解析網(wǎng)頁298
12.3.1BeautifulSoup4 的基本使用298
12.3.2BeautifulSoup4 四大對象301
12.3.3遍歷文檔樹303
12.3.4搜索文檔樹304
12.3.5CSS選擇器306
12.3.6正則表達式308
12.4動態(tài)網(wǎng)頁抓取313
12.4.1什么是動態(tài)網(wǎng)頁313
12.4.2利用JavaScript API抓取內(nèi)容313
12.4.3使用Selenium和Chrome Driver獲取動態(tài)頁面內(nèi)容320
12.5思考與練習(xí)326
第13章網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計327
13.1網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識327
13.1.1分層模型327
13.1.2IP地址328
13.1.3數(shù)據(jù)封裝329
13.1.4端口號329
13.1.5域名系統(tǒng)(DNS)330
13.1.6socket網(wǎng)絡(luò)編程330
13.2基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程331
13.2.1TCP工作原理331
13.2.2TCP的使用場合332
13.2.3TCP套接字的含義332
13.2.4TCP網(wǎng)絡(luò)編程實例333
13.3基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程341
13.3.1編寫UDP服務(wù)器和客戶端341
13.3.2服務(wù)端代碼342
13.3.3客戶端代碼344
13.3.4執(zhí)行調(diào)度代碼344
13.3.5執(zhí)行測試345
13.4思考與練習(xí)347
參考文獻348

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