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本書為高等院校Python程序設計教材。 本書內容覆蓋高等院校對Python程序設計課程的主要教學要求，結構嚴謹、層次清晰、兼具基礎性與實踐性。全書共13章，從程序設計的基本概念入手，系統介紹Python的變量與數據類型、順序結構、選擇結構、循環結構等核心語法；隨後深入講解列表、元組、字符串、字典、集合等常用組合數據類型；在學生掌握基礎語法體系後，進一步介紹函數、面向對象程序設計、異常處理、文件操作及Python標準庫與第三方庫應用等內容，幫助學生初步具備程序設計、數據處理與可視化的綜合能力。 全書配備大量貼合課堂教學需求的示例代碼、流程圖和習題，有助於學生構建系統化的知識結構並提升動手實踐能力。書中內容緊扣國家對高等學校培養應用型、復合型人才的能力要求，結構安排合理、講解邏輯嚴謹、案例豐富，突出了Python語言的實用性與可擴展性。 為方便教學與上機實踐，本書還提供配套的教學資源，包括授課計劃、電子課件、示例代碼及習題參考答案等，以支持教師授課與學生自主學習。 本書既可作為高等院校Python程序設計、計算思維基礎等課程的教材，也適合作為廣大編程愛好者系統學習Python的參考書。全書內容兼顧理論與實踐，可滿足課堂教學、實驗實訓和自學提升等多樣化學習需求。
目錄大綱
第1章 Python與程序設計概論 1
1.1 程序與程序設計的概念 1
1.1.1 程序的定義 1
1.1.2 程序的基本特征 1
1.1.3 程序設計的定義 1
1.1.4 程序設計的基本步驟 2
1.2 Python的發展歷史與應用領域 2
1.2.1 Python的發展歷程 2
1.2.2 Python的特點 3
1.2.3 Python的應用領域 3
1.3 Python開發環境的選擇與安裝 4
1.3.1 Python解釋器與版本選擇 4
1.3.2 常用開發環境 4
1.4 Anaconda的安裝與JupyterLab的使用 4
1.4.1 Anaconda的安裝與啟動 5
1.4.2 在JupyterLab中編寫與運行程序 6
1.5 註釋與基本編碼規範 7
1.5.1 單行註釋與塊註釋 7
1.5.2 Python代碼縮進規則 8
1.5.3 編碼風格基礎 8
1.5.4 編碼規範的重要性與良好習慣 8
習題1 9
第2章 基本數據類型與順序結構 10
2.1 變量與賦值 10
2.1.1 變量的概念 10
2.1.2 標識符的命名規則與規範 10
2.1.3 賦值語句與多重賦值 11
2.1.4 變量是對象的引用 12
2.2 基本數據類型 12
2.2.1 整數類型 13
2.2.2 浮點數類型 13
2.2.3 復數類型 14
2.2.4 布爾類型 14
2.2.5 字符串基礎 15
2.3 類型轉換與運算符優先級 16
2.3.1 顯式類型轉換 16
2.3.2 隱式類型轉換 16
2.3.3 運算符優先級與括號的使用 17
2.4 表達式與語句 18
2.4.1 表達式及其求值 18
2.4.2 語句及其種類 19
2.4.3 表達式與語句的關系 20
2.5 輸入與輸出 20
2.5.1 print()的基本使用 20
2.5.2 input()的基本使用 21
2.5.3 綜合練習：溫度轉換、BMI計算器 21
2.6 程序流程與順序結構 22
2.6.1 三大程序結構概念 22
2.6.2 流程圖簡介與示例 23
2.6.3 綜合練習：計算學生平均分 24
習題2 24
第3章 選擇結構 26
3.1 條件判斷與邏輯表達式 26
3.1.1 條件判斷的基本概念 26
3.1.2 邏輯表達式的構造 26
3.1.3 短路求值 27
3.1.4 條件判斷的常見模式與優先級規則 27
3.2 單分支if結構 28
3.2.1 if語句的語法與執行流程 28
3.2.2 單分支案例 29
3.3 二分支if-else結構 29
3.3.1 二分支的語法與執行流程 30
3.3.2 二分支案例 30
3.4 多分支if-elif-else結構 31
3.4.1 多分支的語法與執行流程 31
3.4.2 多分支案例 32
3.5 嵌套條件與可讀性優化 33
3.5.1 嵌套條件的基本語法與應用 33
3.5.2 嵌套條件的可讀性問題與改進策略 35
3.6 條件表達式 36
3.6.1 基本語法與應用 36
3.6.2 嵌套條件表達式 37
習題3 37
第4章 循環結構 39
4.1 while循環 39
4.1.1 while循環的語法與執行流程 39
4.1.2 while循環的常見模式 40
4.1.3 防止死循環的原則與輸入防護 40
4.2 for循環與range() 41
4.2.1 for循環的語法與序列遍歷 41
4.2.2 range()的參數含義與常見用法 42
4.3 循環控制語句 43
4.3.1 break語句的語法與應用 44
4.3.2 continue語句的語法與應用 45
4.3.3 循環的else子句的語法與應用 45
4.4 嵌套循環與復雜循環邏輯 46
4.4.1 嵌套循環 46
4.4.2 循環的優化原則 48
習題4 49
第5章 列表與元組 50
5.1 序列類型概述 50
5.1.1 序列的基本概念 50
5.1.2 可變序列與不可變序列 50
5.2 列表的創建 51
5.3 列表的基本操作 51
5.3.1 使用索引訪問單個元素 51
5.3.2 使用切片訪問子列表 52
5.3.3 列表的拼接與重復 53
5.4 列表的增刪改查操作 53
5.4.1 增加元素 53
5.4.2 刪除元素 54
5.4.3 修改元素與切片賦值 55
5.4.4 查詢操作 56
5.5 列表的常用方法與聚合函數 56
5.5.1 排序與反轉 56
5.5.2 聚合函數 58
5.6 列表的遍歷與復制 58
5.6.1 列表的遍歷 58
5.6.2 列表的復制 60
5.7 嵌套列表 61
5.7.1 創建嵌套列表 61
5.7.2 訪問嵌套列表中的元素 61
5.7.3 修改嵌套列表中的元素 61
5.7.4 遍歷嵌套列表 62
5.8 列表推導式 63
5.8.1 列表推導式的基本語法 63
5.8.2 帶條件的列表推導式 64
5.8.3 帶else的列表推導式 64
5.8.4 嵌套列表推導式 64
5.9 元組 65
5.9.1 元組的創建 65
5.9.2 元組的不可變性 66
5.9.3 元組的訪問與遍歷 66
5.9.4 元組與列表的比較 67
習題5 67
第6章 字符串 69
6.1 字符串的基本概念 69
6.2 字符串的創建、轉義字符與原始字符串 70
6.2.1 字符串的創建 70
6.2.2 轉義字符 70
6.2.3 原始字符串 71
6.3 字符串的基本操作 71
6.3.1 索引、切片與遍歷 72
6.3.2 字符串的拼接與重復 72
6.4 字符串的常用方法 73
6.4.1 大小寫轉換方法 73
6.4.2 類別判斷方法 73
6.4.3 查找與計數方法 74
6.4.4 清理與替換方法 74
6.4.5 拆分與拼接方法 75
6.4.6 對齊與填充方法 76
6.5 字符串格式化 76
6.5.1 字符串格式化的概念 76
6.5.2 f-string的基本用法 77
6.5.3 str.format()方法 78
6.5.4 傳統%格式化簡介 79
6.6 字符編碼與字符集基礎 80
6.6.1 字符與編碼的基本概念 80
6.6.2 字符與編碼值的轉換 81
6.6.3 編碼與解碼 81
6.7 正則表達式基礎 82
6.7.1 正則表達式基礎概念 82
6.7.2 查找符合模式的子串 83
6.7.3 字符串的替換與拆分 84
習題6 85
第7章 字典 86
7.1 字典的基本概念 86
7.2 字典的創建 87
7.3 字典的基本操作 88
7.3.1 訪問與取值 88
7.3.2 添加與修改元素 89
7.3.3 刪除與清空元素 89
7.4 字典的視圖對象與遍歷 90
7.4.1 字典的視圖對象 90
7.4.2 遍歷字典內容 91
7.4.3 成員判斷與遍歷結合 92
7.5 字典的常用方法與函數 94
7.5.1 字典更新與合並 94
7.5.2 字典排序 95
7.5.3 字典復制 96
7.5.4 字典統計 97
7.6 字典的嵌套組合使用 98
7.6.1 嵌套字典的使用 99
7.6.2 字典與列表的組合使用 100
7.6.3 嵌套數據的多層遍歷 101
7.7 字典推導式 102
7.7.1 基本語法結構 102
7.7.2 字典推導式應用示例 102
習題7 104
第8章 集合 105
8.1 集合的基本概念 105
8.2 集合的創建 106
8.3 集合的基本操作 107
8.3.1 添加與更新元素 107
8.3.2 刪除與清空元素 108
8.3.3 成員判斷 109
8.3.4 集合的遍歷 109
8.3.5 示例：統計一段文本中不重復的單詞數 109
8.4 集合的數學運算 110
8.4.1 並集 110
8.4.2 交集 111
8.4.3 差集 111
8.4.4 對稱差集 111
8.4.5 子集與超集判斷 112
8.4.6 示例：學生選課統計分析 112
8.5 集合的常用方法與內置函數 113
8.5.1 集合復制 113
8.5.2 集合的常用統計函數 114
8.5.3 集合的等價比較 114
8.5.4 集合的就地更新方法 114
8.6 集合推導式 115
8.6.1 集合推導式的語法 115
8.6.2 集合推導式與列表推導式的對比 116
8.6.3 示例：提取唯一元素 116
8.7 集合與其他數據類型的轉換 116
8.7.1 列表與集合的相互轉換 117
8.7.2 元組與集合的轉換 117
8.7.3 字符串與集合的轉換 117
8.7.4 集合與字典鍵的關系 118
8.7.5 示例：通過集合比較不同數據源 118
8.8 不可變集合frozenset 118
8.8.1 frozenset的特點 119
8.8.2 創建與常用操作方法 119
8.8.3 典型應用場景 120
習題8 120
第9章 函數 122
9.1 函數的基本概念 122
9.2 自定義函數 122
9.2.1 函數的定義 122
9.2.2 調用函數 123
9.2.3 函數的基本組成與執行流程 124
9.3 函數的參數 125
9.3.1 形式參數與實際參數的概念 125
9.3.2 參數傳遞機制 126
9.3.3 參數的類型 127
9.3.4 參數順序與調用順序 128
9.3.5 序列與字典的解包傳參 129
9.4 函數的返回值 129
9.4.1 return語句的語法與作用 129
9.4.2 返回單個值與多個值 130
9.4.3 無返回值函數 131
9.4.4 提前結束函數執行 131
9.5 變量作用域與命名空間 132
9.5.1 局部變量與全局變量 132
9.5.2 LEGB作用域查找規則 133
9.5.3 global與nonlocal關鍵字 133
9.5.4 命名空間與變量生命周期 134
9.6 遞歸函數 135
9.6.1 遞歸函數的基本概念 135
9.6.2 遞歸函數的結構與執行過程 136
9.6.3 常見遞歸示例 137
9.7 匿名函數（Lambda表達式） 138
9.7.1 Lambda表達式的語法格式與特點 138
9.7.2 匿名函數的常見應用 139
9.8 常用內置函數 139
9.8.1 數學與統計函數 139
9.8.2 類型轉換與序列構造函數 140
9.8.3 序列操作與疊代函數 140
9.8.4 其他常用函數 141
9.9 主程序入口 142
9.9.1 __name__與主程序入口機制 142
9.9.2 主程序入口結構 142
習題9 144
第10章 面向對象程序設計基礎 145
10.1 面向對象程序設計概述 145
10.1.1 程序設計方法的發展 145
10.1.2 類與對象的概念及關系 145
10.1.3 對象的屬性與方法 146
10.2 定義類與創建對象 146
10.2.1 定義類 146
10.2.2 創建對象 147
10.3 類成員 147
10.3.1 屬性 147
10.3.2 方法 149
10.3.3 self參數的作用 151
10.4 封裝與屬性訪問控制 151
10.4.1 封裝的基本概念與作用 152
10.4.2 對象屬性與方法訪問權限 152
10.4.3 使用方法訪問與修改屬性 153
10.5 繼承與代碼復用 155
10.5.1 繼承的基本概念 155
10.5.2 繼承的基本語法 156
10.5.3 方法重寫 157
10.5.4 使用super()調用父類方法 157
10.6 多態與靈活的對象使用方式 158
10.6.1 多態的基本概念 158
10.6.2 Python中的多態實現 158
10.7 特殊方法與運算符重載 161
10.7.1 常見特殊方法簡介 161
10.7.2 初始化方法__init__ 161
10.7.3 字符串方法__str__與 __repr__ 162
10.7.4 對象的長度方法__len__ 163
10.7.5 特殊方法的使用原則 163
10.7.6 運算符重載 164
習題10 165
第11章 異常處理 167
11.1 異常處理的基本概念 167
11.1.1 錯誤與異常的區別 167
11.1.2 異常的定義與意義 167
11.1.3 Python異常體系結構 168
11.2 使用try-except捕獲和處理異常 169
11.2.1 try-except的基本語法 169
11.2.2 捕獲多個異常類型 170
11.2.3 捕獲所有異常 171
11.2.4 捕獲異常信息 172
11.2.5 使用else子句 172
11.2.6 使用finally子句 173
11.3 異常的傳播機制 173
11.3.1 異常在函數調用中的傳播 過程 174
11.3.2 調用棧與異常的逐層傳遞 174
11.3.3 異常捕獲的層級選擇原則 175
11.4 主動拋出異常 176
11.4.1 主動拋出異常的作用 176
11.4.2 raise語句的語法結構 176
11.4.3 重新拋出異常 177
11.4.4 在函數或方法中校驗參數並 拋出異常 177
11.5 自定義異常類 179
11.5.1 自定義異常的用途 179
11.5.2 自定義異常類的基本結構 179
11.5.3 為異常類添加自定義信息或屬性 180
習題11 181
第12章 文件操作 183
12.1 文件與文件路徑基礎 183
12.1.1 文件的作用與類型 183
12.1.2 文件路徑與目錄結構 183
12.1.3 文件編碼基礎 184
12.1.4 文件操作的一般流程 185
12.2 文件的打開與關閉 185
12.2.1 使用open()函數打開文件 185
12.2.2 文件對象的屬性與方法 186
12.2.3 打開文件時可能出現的異常 187
12.2.4 使用close()方法關閉文件 187
12.3 with語句與文件資源管理 188
12.3.1 with語句的作用 188
12.3.2 with語句的語法結構 188
12.3.3 with語句與異常安全 189
12.4 文件讀取操作 190
12.4.1 read()讀取內容 190
12.4.2 readline()按行讀取 190
12.4.3 readlines()讀取所有行 191
12.4.4 遍歷文件 191
12.5 文件寫入操作 192
12.5.1 write()寫入文件 192
12.5.2 writelines()寫入多行 192
12.5.3 文件讀寫中的指針定位 193
12.6 文件和目錄的操作 195
12.6.1 os模塊 196
12.6.2 pathlib模塊 198
12.7 CSV文件處理 201
12.7.1 CSV文件簡介 201
12.7.2 讀取CSV文件 201
12.7.3 寫入CSV文件 202
12.7.4 字典方式讀寫CSV文件 203
12.8 JSON文件處理 204
12.8.1 JSON簡介 204
12.8.2 使用json模塊讀寫JSON文件 205
12.8.3 JSON的常見用法 207
習題12 208
第13章 Python標準庫與第三方庫應用 209
13.1 Python庫的基本概念 209
13.1.1 標準庫與第三方庫 209
13.1.2 模塊、包與庫的概念 210
13.1.3 查詢標準庫文檔 210
13.1.4 第三方庫的安裝與管理 211
13.1.5 模塊的導入 212
13.2 數學、隨機與時間庫簡介 213
13.2.1 數學函數庫 213
13.2.2 隨機數庫 215
13.2.3 時間庫 216
13.3 科學計算、數據分析與數據可視化庫簡介 217
13.3.1 NumPy數值計算庫簡介 217
13.3.2 Pandas數據處理庫簡介 218
13.3.3 Matplotlib數據可視化庫簡介 219
13.4 網絡與網絡請求庫簡介 220
13.4.1 urllib庫簡介 220
13.4.2 requests庫簡介 221
習題13 222
