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| 編輯推薦： |
●入门即知全貌:全面介绍Python语言语法，包括元编程，每个知识点均有练习代码、实训案例。
●入门即用对象:从Python对象建模开始学习编程，轻松掌握面向对象方法，有助于将面向对象编程思维快速融入自然思维。
●入门即会工程:把计算思维、软件工程思维融入实际项目开发中，有助于读者快速掌握工程化分析问题的方法。
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| 內容簡介： |
“只有胸怀全局，才能在思考问题时高瞻远瞩。”熟悉一门编程语言的全貌，才能举重若轻、得心应手地运用其解决编程问题。本书以项目案例为驱动，旨在帮助读者轻松掌握 Python语言对象体系和编程计算生态的有关知识，并培养读者运用计算思维和软件工程思维进行程序设计的能力。全书内容共分为 14章。第 1章从 Python开发环境的搭建、直观的 turtle对象绘图程序入手，介绍了 Python语言描述的对象模型、软件对象的工作方式。第 2～13章的内容包括： Python基础，数据类型，运算符，流程控制，组合数据类型，函数，类与对象，异常、调试与测试，文件与数据格式化，标准库应用编程，第三方库应用编程，虚拟环境与程序打包发布。这部分内容完整地讲解了 Python语言对象体系和编程计算生态的知识点，有利于读者在头脑中搭建起 Python语言全景的知识框架体系。同时，用计算思维过程方法分析人机大战猜拳游戏程序开发步骤，分别以案例形式讲解了游戏项目问题分解、模式识别、归纳抽象、数据描述、算法设计、流程图设计、面向过程程序开发、面向对象程序开发，将计算思维融入案例开发的步骤之中，有利于读者快速掌握计算思维并实现程序设计。第 14章介绍了软件工程思维方法，以中国茶叶知识数据爬虫为例，按照软件工程流程，完整地讲解了爬虫的开发过程，有利于读者快速掌握基于 Python语言的软件工程思维并实现程序设计。
《Python编程基础与应用》不仅适合所有对 Python语言感兴趣的读者阅读，还适合作为高等院校各专业 Python语言课程教材和社会培训机构的教材。
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| 目錄：
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第1章绪论 1
1.1 Python概述 1
1.1.1 Python的发展 1
1.1.2 Python的特点 2
1.1.3 Python的应用 3
1.2 Python开发环境 4
1.2.1 Python官方标准版开发环境 4
1.2.2第一个Python程序 5
1.2.3 Python IDLE的使用 6
1.2.4 PyCharm集成开发环境 7
1.2.5 Anaconda集成开发环境 12
1.2.6 Web版在线开发环境 14
1.3 模块、包与库 14
1.3.1模块的安装 15
1.3.2模块的导入与使用 15
1.4 turtle对象绘图库 18
1.4.1 turtle对象编程思维 18
1.4.2 turtle库概述 20
1.4.3 turtle绘图操作方法 23
实训与习题 28
第2章 Python基础 30
2.1 基础语法 30
2.1.1代码格式 30
2.1.2标识符与关键字 32
2.1.3变量与常量 34
2.2 解释器命名空间 35
2.2.1 Python解释器 35
2.2.2命名空间 35
2.3 函数对象 38
2.3.1内置函数 38
2.3.2自定义函数 40
2.4 类与对象 41
2.4.1内置类型与对象 41
2.4.2自定义类 43
2.4.3自定义元类 44
2.5 模块对象 45
2.6 文件对象 46
2.7 Python代码风格 47
2.7.1代码布局风格 47
2.7.2实体命名风格 48
2.7.3代码注释风格 48
2.7.4 Python之禅 48
实训与习题 48
第3章数据类型 51
3.1 概述 51
3.2 基本数据类型 51
3.2.1整数类型 51
3.2.2浮点类型 52
3.2.3复数类型 53
3.2.4布尔类型 53
3.2.5基本类型转换 53
3.3 组合数据类型 54
3.3.1字符串 54
3.3.2字节组 59
3.3.3列表 61
3.3.4元组 64
3.3.5集合 66
3.3.6字典 67
3.4 问题描述 70
3.4.1 问题描述概述 70
3.4.2人机大战猜拳游戏问题描述 70
实训与习题 71
第4章运算符 73
4.1 算术运算符 73
4.1.1 加法运算符 74
4.1.2 乘法运算符 74
4.2 赋值运算符 75
4.2.1 基本赋值运算符 76
4.2.2 扩展赋值运算符 76
4.3 比较运算符 76
4.4 逻辑运算符 77
4.5 成员运算符 79
4.6 身份运算符 80
4.7 位运算符 80
4.8 集合运算符 81
4.9 三目运算符 82
4.10运算符优先级 83
4.11计算思维 84
4.11.1 计算思维过程 84
4.11.2 人机大战猜拳游戏计算思维分析 85
实训与习题 87
第5章流程控制 89
5.1 程序流程 89
5.2 条件语句 90
5.2.1 if语句 90
5.2.2 if-else语句 91
5.2.3 if-elif-else语句 92
5.2.4 if语句嵌套 92
5.3 循环语句 93
5.3.1 while循环语句 93
5.3.2 for循环语句 94
5.3.3 循环嵌套语句 96
5.4 多分支选择语句 98
5.5 跳转语句 99
5.5.1 break语句 99
5.5.2 continue语句 99
5.6 人机大战猜拳游戏程序设计案例 100
5.6.1 程序流程图 100
5.6.2程序设计 100
实训与习题 101
第6章组合数据类型 103
6.1 概述 103
6.1.1 序列类型 103
6.1.2 集合类型 104
6.1.3 映射类型 105
6.1.4 可迭代对象与迭代器 105
6.2 字符串 107
6.2.1 字符串概述 107
6.2.2 字符串的操作方法 109
6.3 列表 114
6.3.1 列表推导式 115
6.3.2 列表的操作方法 116
6.4 元组 118
6.4.1 元组概述 118
6.4.2 元组推导式 119
6.5 集合 119
6.5.1 集合推导式 120
6.5.2 集合的操作方法 121
6.5.3 frozenset集合 124
6.6 字典 125
6.6.1 字典推导式 126
6.6.2 字典的操作方法 127
6.7 用列表实现人机大战猜拳游戏程序案例 130
实训与习题 131
第7章函数 133
7.1 函数定义和调用 133
7.1.1 定义函数 133
7.1.2 调用函数 134
7.1.3 return返回语句 135
7.2 函数参数传递 136
7.2.1 位置、关键字和默认参数的传递 136
7.2.2 参数的打包与解包 137
7.2.3 混合传递 139
7.3 变量作用域 140
7.3.1 全局变量 140
7.3.2 局部变量 141
7.4 特殊函数 143
7.4.1 递归函数 143
7.4.2 lambda表达式与匿名函数 144
7.5 闭包函数 145
7.6 生成器 146
7.6.1 生成器表达式 146
7.6.2 生成器函数 147
7.7 装饰器 148
7.7.1 简单装饰器 148
7.7.2 多个装饰器 149
7.7.3 插入日志 149
7.8 内置高阶函数 150
7.8.1 map()函数 150
7.8.2 zip()函数 151
7.9 面向过程编程案例 152
7.9.1 面向过程编程思想 152
7.9.2人机大战猜拳游戏面向过程编程 152
实训与习题 153
第8章类与对象 155
8.1 类的定义和对象创建 155
8.1.1 类的定义 155
8.1.2 对象创建与使用 156
8.2 属性 156
8.2.1 类属性与对象属性 156
8.2.2 公有属性与私有属性 159
8.2.3 特殊属性 159
8.3 方法 160
8.3.1 对象方法、类方法、静态方法与property方法 160
8.3.2 公有方法与私有方法 163
8.3.3 特殊方法 164
8.4 Python的对象体系 166
8.4.1 object基类 167
8.4.2 type元类 170
8.5 抽象类 172
8.5.1 抽象类的使用方式 172
8.5.2 abc模块定义抽象类 173
8.6 封装、继承和多态 173
8.6.1 封装 173
8.6.2 继承 174
8.6.3 多态 177
8.7 面向对象编程案例 178
8.7.1 面向对象编程思想 178
8.7.2 人机大战猜拳游戏面向对象编程 178
8.7.3 利用对象继承关系的人机大战猜拳游戏编程 179
实训与习题 180
第9章异常、调试与测试 182
9.1 异常 182
9.1.1 异常与错误 182
9.1.2 异常类型 183
9.1.3 异常捕获与处理 184
9.1.4 raise与assert抛出异常 188
9.1.5 自定义异常类 190
9.1.6 异常的传递 191
9.2 调试 192
9.2.1 程序调试策略 192
9.2.2 Python调试方法 192
9.3 测试 196
9.3.1 软件测试分类 196
9.3.2 Python测试技术 198
实训与习题 200
第10章文件与数据格式化 202
10.1 文件 202
10.1.1 文件概述 202
10.1.2 文件打开与关闭 204
10.1.3 文件读写 208
10.2 数据格式 212
10.2.1 数据维度 212
10.2.2 数据的存储格式 213
10.2.3 数据的读写 214
实训与习题 215
第11章标准库应用编程 218
11.1概述 218
11.2 os操作系统模块 219
11.3 sys解释器系统模块 220
11.4时间与日期模块 222
11.4.1 time模块 222
11.4.2 datatime模块 225
11.4.3 calendar模块 229
11.5 math和random库 231
11.5.1 math库 231
11.5.2 random库 233
11.6 Python并发编程 234
11.6.1 并发概述 234
11.6.2 多进程编程 235
11.6.3 多线程编程 237
11.6.4 多协程编程 239
11.7网络编程 240
11.7.1 TCP/IP概述 240
11.7.2 UDP通信编程 242
11.7.3 TCP通信编程 243
实训与习题 244
第12章第三方库应用编程 246
12.1概述 246
12.2数据分析与可视化 253
12.2.1 NumPy科学计算库 253
12.2.2 Pandas数据分析库 256
12.2.3 Matplotlib数据可视化库 259
12.2.4 花园超市水果销售统计图绘制过程 265
12.2.5 学生成绩统计分析案例 267
12.3文本分析与可视化 269
12.3.1 jieba库 269
12.3.2 wordcloud库 271
实训与习题 273
第13章虚拟环境与程序打包发布 275
13.1 Python虚拟环境 275
13.1.1 虚拟环境的创建 275
13.1.2 虚拟环境的使用 276
13.1.3 虚拟环境的结构 278
13.2程序打包与发布 278
13.2.1 模块的构建与使用 279
13.2.2 包的构建与使用 280
13.2.3 库的构建 281
13.2.4 库的发布 282
13.3 PyInstaller库打包Python文件为 exe文件 283
13.3.1 程序打包为 exe文件 283
13.3.2 PyInstaller工具打包Python文件为exe文件 284
实训与习题 285
第14章项目开发实战——茶叶数据爬虫开发 287
14.1软件工程 287
14.1.1 学习软件工程的意义 287
14.1.2 软件工程概述 288
14.1.3 软件项目开发流程 289
14.2 Python网络爬虫开发 290
14.2.1 需求分析 291
14.2.2 方案规划 291
14.2.3 设计描述 292
14.2.4 编程实现 293
14.2.5 测试运行 298
实训与习题 299
参考文献 302
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| 內容試閱：
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数字时代已来临，人工智能时代的大幕也已揭开。人类已处于算力时代，算力是社会的基础生产力。高效地利用算力解决问题已成为衡量社会先进性的重要指标，也是发挥个人和团队工作能力的基础。若要有效地利用算力，就必须具备计算思维能力。计算思维是人类继理论思维、实验思维之后兴起的第三种思维方式。
计算思维(computational thinking)是周以真(Jeannette Marie Wing)教授于 2006年首次提出的概念。计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学方方面面的一系列思维活动。计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的思维过程，其解决问题的表现形式应该能有效地被信息处理代理执行。计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人与机器执行。计算方法和模型使得人们敢于去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。
编程语言的运算符表示对数据进行加工处理的方法。通过运算符进行运算能得到确定结果的问题，都可以通过计算机强大算力的计算得到解决。若要利用计算机算力解决问题，就要用计算机能理解的符号或模型把问题描述出来。如何描述问题？需要利用我们人类大脑的复杂思维活动来描述，这种思维活动称为计算思维。计算思维是建立在算力基础上的一种思维方式。在算力基础上解决实际问题是较为普遍的事情，因此，计算思维是人人都需要具备的一种思维能力。
计算思维对其他学科的研究产生了深刻的影响。例如，计算生物学正在改变着生物学家的思考方式；量子计算正在改变着物理学家的思考方式。计算思维也渗透到了普通人的生活之中，掌握计算思维已经成为现代人应具备的基本技能。计算思维是各专业学生都应掌握的思维方式，可以将其应用于专业研究和专业创新中。掌握计算思维，有助于人们更好地从事医学、法律、商业、政治工作，以及其他任何类型的科学和工程，甚至艺术工作。
Python语言以其显著的优点成为人们广泛接受的编程语言，是各行各业利用计算机解决问题的重要工具，是一种通用的现代计算语言。 Python语言以其强大的计算生态，得到了各个领域的广泛应用，几乎可以说形成了“ Python万能工具，全民编程”的时代。 Python更是数据分析和人工智能领域的首选语言，利用 Python进行科学计算的研究机构日益增多，一些知名大学已经采用 Python来教授程序设计课程。例如，哈佛大学的计算机课程 CS50、卡内基梅隆大学的编程基础、麻省理工学院的计算机科学及编程导论课程等都使用 Python语言。
Python是一个用于解决问题的强大利器。若要快速掌握这个利器，就需要快速了解其所有性能，然后择其为我所用之处，修炼绝技，使其发挥最佳效能。本书以全景的方式展示了 Python语言的知识点，旨在帮助读者快速入门。建议读者采用框架式的学习方法，快速地熟悉 Python的数据类型、运算符、程序控制、输入输出、模块导入 5个方面的知识，在头脑中建立起 Python语言知识框架体系，其他知识点在应用编程中再逐步深入。这样可以达到快速掌握 Python语言工具并将其应用于实际情境的目标。
在 Python中，元类对象创建类对象，类对象创建实例对象，实例对象实现具体的工作。 Python面向对象建模的计算思维与自然思维方式一致，语法也接近自然语言，用 Python语言可以很容易地描述现实世界的对象。通过 Python学习和掌握计算思维是最佳途径。计算思维分为问题分解、模式识别、归纳抽象和算法设计 4个步骤。本书以人机大战猜拳游戏项目开发过程为主线，以用到的解决问题的 Python编程知识点进行章节划分，详细讲解了解决问题的办法。第 3章数据类型中讲解了用 Python数据结构描述人机大战猜拳游戏的案例；第 4章运算符中讲解了用计算思维过程分析人机大战猜拳游戏并设计算法的案例；第 5章流程控制中讲解了绘制人机大战猜拳游戏算法流程图的案例；第 6章组合数据类型中讲解了利用列表、字典等组合数据类型设计人机大战猜拳游戏程序的案例；第 7章函数中讲解了面向过程设计人机大战猜拳游戏程序的案例；第 8章类与对象中讲解了面向对象设计人机大战猜拳游戏程序的案例。通过案例完整地演绎 Python计算思维解决问题的步骤，有利于读者快速习得运用计算思维分析问题并编程实现的能力。
运用 Python语言编程解决问题，终归属于软件工程范畴，因此，应该具备工程化的构建软件项目的能力。本书第 14章首先介绍了软件工程思维及软件开发流程，软件开发流程可以分为需求分析、方案制定、设计描述、制造编程、检验部署 5个阶段；然后按照这 5个阶段讲解爬虫项目开发过程，将软件工程思维融入项目开发中，有利于读者快速掌握软件工程思维和软件项目开发方法。
本书特色体现在以下三方面。
(1) 入门即知全貌。本书全面介绍了 Python语言的知识点，每个知识点均有练习代码、实训案例，有利于读者快速、全面地掌握 Python语言工具。
(2) 入门即用对象。在 Python中，一切皆对象，通过 Python著名的 turtle对象绘图库，读者可以直观地学习和使用 Python对象，然后设计对象，从而有助于将 Python面向对象计算思维快速融入自然思维。
(3) 入门即会工程。每个程序员都是艺术家，编程既是创造性的活动，也是工程性的活动，软件质量必须靠工程化的技术来保障。把软件工程思维、方法融入实际项目开发中，有利于读者快速掌握软件工程思维和软件项目开发方法。
本书编著团队包括重庆理工大学的汪治华、河南科技大学的张虎、焦作大学的崔艳、黑龙江生态工程职业学院的王艳玲和滨州职业学院的杨娜娜。该团队具有政府部门管理、产业发展规划、科技创业企业孵化、企业经营、产品开发实战经验，以及高等院校科研教学实践经验。本书是编著团队基于多年从事计算机社会服务和高等院校 Python语言教学实践的经验总结，是在深入理解 Python语言特点的基础上倾心打造的力作。
在编写本书的过程中，编者参考、引用和改编了国内外出版物中的相关资料及网络资源。同时，还得到了来自社会企业和高等院校专家同仁的关心、指导和大力支持。在此表示诚挚的感谢。
在编写本书的过程中，我们虽竭尽所能地将好的内容呈现给读者，但书中也难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。服务邮箱：476371891@qq.com。
编 者 2023年 12月
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