Python程序设计与算法基础教程（第2版）/21世纪高等学校计算机类课程创新规划教材· 微课版

程序设计是大专院校计算机、电子信息、工商管理等相关专业的必修课程。Python语言是一种解释型、面向对象的计算机程序设计语言,广泛用于计算机程序设计教学语言、系统管理编程脚本语言、科学计算等,特别适用于快速的应用程序开发。Python编程语言广受开发者的喜爱,并被列入LAMP(Linux、Apache、MySQL以及Python/Perl/PHP),已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。 本书集教材、练习册、上机指导于一体,基于Windows 10和Python 3.7构建Python开发平台,通过大量的实例由浅入深、循序渐进地阐述Python语言的基础知识,以及使用Python语言的开发应用实例,具体内容包括Python概述,Python语言基础,程序流程控制,常用内置数据类型,序列数据类型,输入和输出,错误和异常处理,函数、类和对象,模块和客户端,算法与数据结构基础,图形用户界面,图形绘制,数值日期和时间处理,字符串和文本处理,文件、数据库访问,网络和Web编程,多线程编程以及系统管理等。 本书是第1版的升级和完善。 在第1版的基础上,在每个章节中增加了“蒙特卡洛模拟:赌徒破产命运”“基于字典的通信录”“使用随机数估值圆周率”“去除列表中的重复项生成器函数”“文本统计”“基因预测”“字符串加密和解密”“病毒扫描”“遍历并输出文件目录结构”等实用小案例。 本书的每个章节末还增加了“网络爬虫案例”“百度音乐批量下载器”“使用pandas进行数据分析和处理”“猜单词游戏”“井字棋(Tic Tac Toe)游戏”“21点扑克牌游戏”“简易图形用户界面计算器”“基于turtle的汉诺塔问题求解动画的设计和实现”“基于模块的库存管理系统”“基于数据库和GUI的教务管理系统”“文本相似度比较分析”“文本统计并行处理”“科学计算和数据分析”“使用嵌套循环实现图像处理算法”“NLTK与自然语言处理”等大的实用案例研究。实用案例研究作为本书的电子资源,采用二维码的方式印在书上,作为开源的补充阅读和学习资源,并且随着Python程序的需求和演变将不断增补和更新。 教程还提供教学微课视频,方便学生反复观看和学习课程相关内容,扫描书中的二维码,可以在线观看视频讲解。 为了更好地帮助读者理解和掌握知识点及应用技能,本书提供了700多个大大小小的实例、431道复习题(选择题、填空题和思考题)、563个实践操作任务、37个综合应用案例。本书配套的教学课件、教学大纲、电子教案、期末试卷、习题答案可以通过扫描封底课件二维码下载。 本书由华东师范大学江红和余青松共同编写,衷心感谢清华大学出版社的编辑,敬佩他们的睿智和敬业。由于时间和编者学识有限,书中不足之处在所难免,敬请诸位同行、专家和读者指正。 编 者 2019年5月 封面 1 扉页 2 内容简介 3 版权页 3 前言 4 目录 6 第1章 Python概述 26 1.1 初识Python语言 26 1.2 Python语言版本和开发环境 27 1.3 下载和安装Python 28 1.4 使用Python解释器解释执行Python程序 31 1.5 使用文本编辑器和命令行编写和执行Python源文件程序 33 1.6 使用集成开发环境IDLE编写和执行Python源文件程序 36 1.7 在线帮助和相关资源 37 1.8 复习题 41 1.9 上机实践 42 1.10 案例研究:安装和使用其他Python环境 42 第2章 Python语言基础 43 2.1 Python程序概述 43 2.2 Python对象和引用 44 2.3 标识符及其命名规则 48 2.4 变量和赋值语句 50 2.5 表达式和运算符 52 2.6 语句 54 2.7 函数和模块 56 2.8 类和对象 58 2.9 模块和包 58 2.10 复习题 59 2.11 上机实践 61 2.12 案例研究:使用Pillow库处理图像文件 61 第3章 程序流程控制 63 3.1 顺序结构 63 3.2 选择结构 63 3.3 循环结构 69 3.4 复习题 78 3.5 上机实践 80 3.6 案例研究:使用嵌套循环实现图像处理算法 83 第4章 常用内置数据类型 84 4.1 Python内置数据类型概述 84 4.2 int类型 85 4.3 float类型 87 4.4 complex类型 89 4.5 bool类型 91 4.6 str类型 92 4.7 比较关系运算和条件表达式 95 4.8 算术运算符和位运算符 97 4.9 混合运算和数值类型转换 98 4.10 内置标准数学函数 99 4.11 复习题 99 4.12 上机实践 102 4.13 案例研究:科学计算和数据分析 106 第5章 序列数据类型 107 5.1 Python序列数据概述 107 5.2 序列数据的基本操作 108 5.3 元组 112 5.4 列表 113 5.5 字符串 115 5.6 字节序列 118 5.7 复习题 120 5.8 上机实践 123 5.9 案例研究:猜单词游戏 123 第6章 输入和输出 125 6.1 输入和输出概述 125 6.2 命令行参数 125 6.3 标准输入和标准输出函数 127 6.4 文件和文件对象 129 6.5 标准输入、输出和错误流 131 6.6 重定向和管道 132 6.7 复习题 136 6.8 上机实践 137 6.9 案例研究:21点扑克牌游戏 137 第7章 错误和异常处理 138 7.1 程序的错误 138 7.2 异常处理 140 7.3 断言处理 144 7.4 程序的基本调试方法 146 7.5 使用logging模块输入日志 147 7.6 复习题 150 7.7 上机实践 151 7.8 案例研究:使用调试器调试Python程序 152 第8章 函数和函数式编程 153 8.1 函数概述 153 8.2 函数的声明和调用 154 8.3 参数的传递 156 8.4 函数的返回值 161 8.5 变量的作用域 162 8.6 递归函数 165 8.7 内置函数的使用 169 8.8 Python函数式编程基础 170 8.9 复习题 175 8.10 上机实践 177 8.11 案例研究:井字棋游戏 177 第9章 面向对象的程序设计 178 9.1 面向对象概念 178 9.2 类对象和实例对象 179 9.3 属性 180 9.4 方法 184 9.5 继承 190 9.6 对象的特殊方法 191 9.7 对象的引用、浅拷贝和深拷贝 195 9.8 可迭代对象:迭代器和生成器 196 9.9 自定义类应用举例 205 9.10 复习题 208 9.11 上机实践 209 9.12 案例研究:文本相似度比较分析 209 第10章 模块和客户端 210 10.1 模块化程序设计的概念 210 10.2 模块的设计和实现 212 10.3 模块的导入和使用 216 10.4 包 217 10.5 模块的导入顺序 219 10.6 名称空间与名称查找顺序 221 10.7 复习题 224 10.8 上机实践 224 10.9 案例研究:基于模块的库存管理系统 225 第11章 算法与数据结构基础 226 11.1 算法及其性能分析 226 11.2 查找算法 228 11.3 排序算法 231 11.4 常用数据结构 236 11.5 数组 237 11.6 栈和队列 239 11.7 集合 241 11.8 字典 244 11.9 collections模块的其他数据结构 250 11.10 应用举例 251 11.11 复习题 253 11.12 上机实践 256 11.13 案例研究:程序运行时间度量分析 257 第12章 图形用户界面 258 12.1 图形用户界面概述 258 12.2 tkinter概述 259 12.3 几何布局管理器 261 12.4 事件处理 264 12.5 常用组件 265 12.6 对话框 276 12.7 菜单和工具栏 281 12.8 基于wxPython的图形用户界面设计入门 286 12.9 复习题 288 12.10 上机实践 290 12.11 案例研究:简易图形用户界面计算器 290 第13章 图形绘制 291 13.1 Python绘图模块概述 291 13.2 基于tkinter的图形绘制 292 13.3 基于turtle模块的海龟绘图 296 13.4 基于Matplotlib模块的绘图 300 13.5 复习题 303 13.6 上机实践 303 13.7 案例研究:汉诺塔问题求解动画 305 第14章 数值日期和时间处理 306 14.1 相关模块概述 306 14.2 math模块和数学函数 306 14.3 cmath模块和复数数学函数 310 14.4 random模块和随机函数 311 14.5 数值运算模块NumPy 313 14.6 日期和时间处理 315 14.7 应用举例 318 14.8 复习题 321 14.9 上机实践 322 14.10 案例研究:使用pandas进行数据分析和处理 323 第15章 字符串和文本处理 324 15.1 相关模块概述 324 15.2 字符串处理的常用操作 324 15.3 正则表达式 328 15.4 正则表达式模块re 334 15.5 正则表达式应用举例 337 15.6 应用举例 339 15.7 复习题 341 15.8 上机实践 343 15.9 案例研究:NLTK与自然语言处理 344 第16章 文件和数据交换 345 16.1 文件操作相关模块概述 345 16.2 文本文件的读取和写入 345 16.3 二进制文件的读取和写入 347 16.4 随机文件访问 349 16.5 内存文件的操作 350 16.6 文件的压缩和解压缩 351 16.7 CSV格式文件的读取和写入 351 16.8 输入重定向和管道 355 16.9 对象序列化 357 16.10 复习题 359 16.11 上机实践 360 16.12 案例研究:百度音乐批量下载器 360 第17章 数据库访问 361 17.1 数据库基础 361 17.2 Python数据库访问模块 362 17.3 使用sqlite3模块连接和操作SQLite数据库 364 17.4 使用SQLiteStudio查看和维护SQLite数据库 367 17.5 复习题 367 17.6 上机实践 368 17.7 案例研究:基于数据库和GUI的教务管理系统 368 第18章 网络编程和通信 369 18.1 网络编程的基本概念 369 18.2 基于socket的网络编程 371 18.3 基于urllib的网络编程 378 18.4 基于http的网络编程 379 18.5 基于ftplib的网络编程 379 18.6 基于poplib和smtplib的网络编程 381 18.7 复习题 382 18.8 上机实践 383 18.9 案例研究:网络爬虫案例 383 第19章 并行计算:进程、线程和协程 384 19.1 并行处理概述 384 19.2 基于线程的并发处理 385 19.3 基于进程的并行计算 395 19.4 基于线程池/进程池的并发和并行任务 399 19.5 基于asyncio的异步IO编程 401 19.6 应用举例 403 19.7 复习题 406 19.8 上机实践 406 19.9 案例研究:文本统计并行处理 406 第20章 系统管理 407 20.1 系统管理相关模块 407 20.2 目录、文件和磁盘的基本操作 407 20.3 执行操作系统命令和运行其他程序 411 20.4 获取终端的大小 412 20.5 文件的压缩和解压缩 413 20.6 configparser模块和配置文件 414 20.7 应用举例 415 20.8 复习题 417 20.9 上机实践 418 20.10 案例研究:简易图形用户界面压缩软件 418 正文结束 418 参考文献 419 本书集教材、练习册、上机指导于一体,基于Windows 10和Python 3.7构建Python开发平台,阐述Python语言的基础知识,以及使用Python语言的开发应用实例,具体内容包括Python概述,Python语言基础,程序流程控制,常用内置数据类型,序列数据类型,输入和输出,错误和异常处理,函数、类和对象,模块和客户端,算法与数据结构基础,图形用户界面,图形绘制,数值日期和时间处理,字符串和文本处理,文件、数据库访问,网络和Web编程,多线程编程以及系统管理等。本书编者结合多年的程序设计、系统开发以及授课经验,由浅入深、循序渐进地介绍Python程序设计语言,让读者能够较为系统、全面地掌握程序设计的理论和应用。本书还提供了教学微课视频。本书可以作为高等学校各专业的计算机程序设计教程,也可作为广大程序设计开发者、爱好者的自学参考书。 本书集教材,练习册,上机指导于一体,基于Windows 10和Python 3.5.2构建Python开发平台,阐述Python语言的基础知识,以及使用Python语言的实际开发应用实例,具体内容包括:Python概述,Python语言基础,程序流程控制,常用内置数据类型,系列数据类型,输入和输出,错误和异常处理,函数,类和对象,模块和客户端,算法与数据结构基础,图形用户界面,图形绘制,数值日期和时间处理,字符串和文本处理,文件,数据库访问,网络和Web编程,多线程编程以及系统管理等. 本教程集教材、练习册、上机指导于一体,基于Windows10和Python3.5.2构建Python开发平台,阐述Python语言的基础知识,以及使用Python语言的实际开发应用实例,具体内容包括:Python概述、Python语言基础、程序流程控制、常用内置数据类型、系列数据类型、输入和输出、错误和异常处理、函数、类和对象、模块和客户端、算法与数据结构基础、图形用户界面、图形绘制、数值日期和时间处理、字符串和文本处理、文件、数据库访问、网络和Web编程、多线程编程以及系统管理等。