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| 編輯推薦： |
本套教材紧扣全国青少年编程能力等级考试（PAAT）考纲，在语法规范方面起到引导作用，避免在青少年Python编程教学中陷入琐碎和繁复的逻辑“陷阱”。教材通过具象化解抽象，通过寓教于乐的任务引领学生提高分析问题、归纳问题、找出问题背后的关键知识关联的能力，从而培养学生的计算思维的能力，让学生在学习中获得乐趣、获得自信、获得在信息化时代求解问题的能力及智慧，使得学生的综合素质得到锻炼。
本教材拟定的读者为具有Python编程基础的中学阶段的学习者，故在内容呈现方面较一二级用书，在抽象和逻辑方面均有不同的提升。
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| 內容簡介： |
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本书以团体标准《青少年编程能力等级第2 部分：Python 编程》为依据，内容覆盖该标 准Python 编程四级的全部12 个知识点。全书共12 个单元，分为三部分。第一部分为算法基础篇 （第1、2 单元），主要介绍Python 中常见数据结构和算法分析的基础知识，包括堆栈、队列及基本应用、 算法的复杂度计算等内容。第二部分为算法提高篇（第3~7 单元），主要介绍排序、查找、匹配、蒙特 卡罗、分形等常见算法的基本原理和实现方法。第三部分为算法进阶篇（第8~12 单元），重点介绍 Python 中机器学习及人工智能经典算法的基本原理及实践方法，主要包括聚类、预测、调度、分类、 路径等算法的讲解。本书适合报考全国青少年编程能力等级考试（PAAT）Python 四级科目的考生选用， 也是初、高中学段青少年了解和实践机器学习及人工智能编程的较为理想的教材。
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| 目錄：
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第1单元 堆栈队列 0011.1 认识数据结构 002
1.2 堆栈 003
1.3 队列 009
1.4 堆栈和队列的基本应用 . 012
习题. 017
第2单元 算法分析 0192.1 计算的复杂性 020
2.2 时间复杂度 . 021
2.3 空间复杂度 . 029
2.4 优秀算法的评价标准. 032
习题. 033
第3单元 排序算法0353.1 冒泡排序. 036
3.2 选择排序. 039
3.3 直接插入排序 042
习题. 045
第4单元 查找算法0474.1 顺序查找. 049
4.2 二分查找. 051
4.3 插值查找. 055
习题. 059
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第5单元 匹配算法 061
5.1 字符串暴力匹配算法（BF 算法） .062
5.2 字符串匹配KMP 算法.064
5.3 字符串匹配BM 算法.071
习题.076
第6单元 蒙特卡罗算法078
6.1 蒙特卡罗算法简介 079
6.2 蒙特卡罗算法的应用.081
习题.085
第7单元 分形算法087
7.1 大自然中的分形几何.088
7.2 Koch 曲线的递归算法.091
7.3 分形树的递归算法 094
7.4 牛顿迭代算法096
习题.102
第8单元 聚类算法 103
8.1 认识聚类.104
8.2 鸢尾花分类 .106
8.3 分散性聚类算法（K-means）.107
8.4 基于层次的聚类算法(AGNES) 114
8.5 基于密度的聚类算法(DBSCAN)118
习题.124
第9单元 预测算法 126
9.1 普通线性回归预测算法 .127
VIII
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2023/9/13 9:51:53
9.2 岭回归预测算法 133
9.3 Lasso 回归预测算法 .137
习题.141
第10单元 调度算法 143
10.1 进程调度.144
10.2 先来先服务调度算法.145
10.3 短作业优先调度算法.147
10.4 优先级调度算法 151
习题.156
第11单元 分类算法. 158
11.1 支持向量机分类算法.160
11.2 K-最近邻算法.161
11.3 随机森林算法163
习题.169
第12单元 路径算法. 171
12.1 路径算法概述172
12.2 迪杰斯特拉算法 174
12.3 弗洛伊德算法179
12.4 SPFA 算法.186
习题.189
附录A 人工智能及机器学习基础. 191
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| 內容試閱：
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国家大力推动青少年人工智能和编程教育的普及与发展，为中国科技自主
创新培养扎实的后备力量。Python 语言作为贯彻《新一代人工智能发展规划》
和《中国教育现代化2035》的主流编程语言，在青少年编程领域逐渐得到了
广泛的推广及普及。
当前，作为一项方兴未艾的事业，青少年编程教育在实施中受到因地区差
异、师资力量专业化程度不够、社会培训机构庞杂等诸多因素引发的无序发展
状态的影响，出现了教学质量良莠不齐、教学目标不明确、教学质量无法科学
评价等诸多“痛点”问题。
本套丛书以团体标准《青少年编程能力等级第2 部分：Python 编程》（T/
CERACU/AFCEC/SIA/CNYPA 100.2—2019）为依据，内容覆盖标准全部48
个知识点。本书对应青少年编程能力Python 编程四级。作者充分考虑四级对
应的青少年年龄阶段的学业适应度，形成了以知识点为主线，知识性、趣味性、
能力素养锻炼相融合的，与全国青少年编程能力等级考试（PAAT ）标准相符
合的一套适合学生学习和教师实施教学的教材。
“育人”先“育德”，为实现立德树人的基本目标，课程案例融合中华民族
传统文化、社会主义核心价值观、红色基因传承等元素，注重传道授业解惑、
育人育才的有机统一。融合“标准”、“知识与能力”和“测评”，以“标准”
界定“知识与能力”，以“知识与能力”约束“测评”，是本书的编撰原则及核
心特色。用规范、科学的教材，推动青少年Python 编程教育的规范化，以编
程能力培养为核心目标，培养青少年的计算思维和逻辑思维能力，塑造面向未
来的青少年核心素养，是本书编撰的初心和使命。
本书由潘晟旻组织编写并统稿。全书共分为12 单元，其中，第1 单元由
刘领兵编写；第2~7 单元、附录由姜迪编写；第8~12 单元由丁黎明和向维维
Gwszw四级1-7.indd 5 2023/9/13 9:51:31
跟我学Python四级
VI
编写。
本书的编写得到了全国高等学校计算机研究会的立项支持（课题编号：
CERACU2021P03）。畅学教育科技有限公司为本书提供了插图设计和平台测
试等方面的支持。全国高等学校计算机教育研究会—清华大学出版社联合教材
工作室对本书的编写给予了大力协助。“PAAT 全国青少年编程能力等级考试”
考试委员会对本书给予了全面的指导。郑骏、姚琳、石健、佟刚、李莹等专家
对本书给予了审阅和指导。在此对上述机构、专家、学者和同仁一并表示深深
的感谢！
祝孩子们通过本教材的学习，能够顺利迈入Python 编程的乐园，点亮计
算思维的火花，用代码编织智能、用智慧开创未来的能力。
作者
2023 年7 月
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