Python程序設計與數據分析（微課版）

目錄

第1章Python概述/1

1.1引言1

1.1.1問題導入1

1.1.2知識結構導圖1

1.2程序設計語言與程序1

1.2.1機器語言2

1.2.2匯編語言3

1.2.3高級語言3

1.3Python程序設計語言概述4

1.3.1Python簡介4

1.3.2Python的前世今生4

1.4Python編程環境搭建5

1.4.1下載和安裝Python5

1.4.2Python安裝目錄介紹6

1.5開啟Python編程11

1.5.1Windows下Python代碼的編寫和運行11

1.5.2PyCharm集成開發環境14

1.6Python程序的運行過程17

1.7Python在線幫助和相關資源19

1.8本章小結19

1.9習題20

第2章Python基本語法/21

2.1引言21

2.1.1問題導入21

2.1.2知識結構導圖21

2.2對象22

2.3標識符23

2.4變量和常量23

2.4.1變量23

2.4.2常量24

2.5數據類型25

2.5.1整型25

2.5.2浮點型26

2.5.3復數類型27

2.5.4字符串類型27

2.5.5空值28

2.6數據類型轉換28

2.7算術運算符與算術表達式29

2.8復合賦值運算符29

2.9標準輸入和輸出30

2.9.1標準輸入函數30

2.9.2標準輸出函數31

2.10fstring表達式31

2.11程序設計方法IPO34

2.12程序錯誤35

2.12.1語法錯誤35

2.12.2運行時錯誤35

2.12.3邏輯錯誤36

2.12.4異常處理36

2.13應用案例研討38

2.13.1計算三角形的周長38

2.13.2計算平均年齡39

2.13.3求整數各位數字之和39

2.14本章小結40

2.15習題40

第3章字符串/43

3.1引言43

3.1.1問題導入43

3.1.2知識結構導圖43

3.2字符編碼和字符串44

3.2.1字符編碼44

3.2.2字符串45

3.2.3轉義字符46

3.3字符串內置函數47

3.3.1ord()和chr()函數47

3.3.2len()函數48

3.3.3max()和min()函數49

3.4訪問字符串中的元素49

3.4.1字符串的索引49

3.4.2訪問字符串中的單個字符49

3.4.3訪問字符串中的子字符串50

3.5字符串運算50

3.5.1字符串連接運算50

3.5.2字符串復制運算51

3.5.3判斷子串51

3.5.4字符串比較51

3.6字符串方法52

3.6.1測試字符串中子串的方法52

3.6.2搜索字符串中子串的方法53

3.6.3格式化字符串的方法54

3.6.4操作字符串的方法55

3.7應用案例研討57

3.7.1計算速度57

3.7.2文件夾路徑分割57

3.7.3定制賀卡58

3.8本章小結58

3.9習題59

第4章選擇結構/62

4.1引言62

4.1.1問題導入62

4.1.2知識結構導圖62

4.2布爾值63

4.3比較運算符與表達式63

4.4邏輯運算符與表達式65

4.5運算符的優先級和結合方向65

4.6三種選擇結構67

4.6.1單分支結構67

4.6.2雙分支結構69

4.6.3多分支結構70

4.7嵌套if語句72

4.8matchcase語句74

4.9條件表達式76

4.10pass語句77

4.11應用案例研討77

4.11.1閏年判斷問題77

4.11.2自動生成減法算式問題79

4.11.3月份天數問題81

4.12本章小結83

4.13習題83

第5章循環結構/87

5.1引言87

5.1.1問題導入87

5.1.2知識結構導圖87

5.2while循環88

5.2.1while循環初探88

5.2.2使用while生成5個算式89

5.3循環設計策略90

5.3.1猜數字90

5.3.2循環設計策略概述92

5.3.3生成多個減法算式93

5.3.4根據用戶確認控制循環94

5.3.5使用哨兵值控制循環95

5.4for循環96

5.4.1for循環的基本語法96

5.4.2使用for循環打印三角形圖案97

5.5循環控制關鍵字98

5.5.1break和continue98

5.5.2使用break98

5.5.3使用continue99

5.6循環附帶的else語句101

5.7嵌套循環102

5.8應用案例研討105

5.8.1求斐波那契數列105

5.8.2尋找素數107

5.8.3模擬計算圓周率108

5.9本章小結109

5.10習題109

第6章函數/112

6.1引言112

6.1.1問題導入112

6.1.2知識結構導圖112

6.2Python函數概述113

6.2.1函數的作用113

6.2.2函數的分類114

6.3自定義函數115

6.3.1自定義函數的定義115

6.3.2函數的調用116

6.3.3函數的參數和返回值116

6.4函數參數的類型117

6.4.1位置參數117

6.4.2關鍵字參數118

6.4.3默認參數119

6.4.4可變位置參數120

6.4.5可變關鍵字參數122

6.5變量作用域123

6.5.1局部變量124

6.5.2全局變量124

6.6遞歸126

6.6.1遞歸的基本概念126

6.6.2階乘的遞歸求解126

6.6.3斐波那契數列的遞歸求解127

6.7匿名函數128

6.7.1匿名函數的創建128

6.7.2匿名函數的使用129

6.8自定義模塊和包129

6.8.1自定義模塊130

6.8.2包131

6.9應用案例研討133

6.9.1最大公約數133

6.9.2輸出n個素數134

6.9.3月日歷136

6.10本章小結141

6.11習題142

第7章列表/145

7.1引言145

7.1.1問題導入145

7.1.2知識結構導圖145

7.2創建列表146

7.2.1使用方括號［］創建列表146

7.2.2使用list類創建列表146

7.2.3使用列表生成式創建列表147

7.3訪問列表148

7.3.1索引148

7.3.2訪問列表中某一個元素148

7.3.3遍歷列表中所有元素149

7.3.4列表切片150

7.4列表方法150

7.4.1添加列表元素151

7.4.2刪除列表元素151

7.4.3排序列表元素153

7.4.4微實例: 求一組數據中的最小值及其序號154

7.5列表運算符155

7.6字符串和列表155

7.6.1將字符串轉換為列表155

7.6.2將各列表元素合起來變成一個長字符串156

7.7復制列表156

7.8比較列表157

7.9嵌套列表158

7.10應用案例研討159

7.10.1統計字符個數159

7.10.2第一代身份證號升級為第二代身份證號161

7.10.3模擬微信搶紅包162

7.10.4學生測試成績評分165

7.11本章小結167

7.12習題168

第8章字典、元組和集合/172

8.1引言172

8.1.1問題導入172

8.1.2知識結構導圖172

8.2字典173

8.2.1鍵值對173

8.2.2字典的創建173

8.2.3字典的操作175

8.2.4字典相等性檢測176

8.2.5字典方法177

8.2.6字典生成式179

8.3字典應用案例研討180

8.3.1微信通訊錄180

8.3.2統計小寫字母的出現次數182

8.3.3用戶登錄和用戶註冊184

8.4元組186

8.4.1元組的創建187

8.4.2元組的操作187

8.5集合188

8.5.1集合的創建188

8.5.2集合的操作189

8.5.3集合的運算190

8.5.4集合間的關系191

8.5.5集合生成式191

8.6元組和集合應用案例研討192

8.6.1維納年齡192

8.6.2電影院票務系統193

8.7本章小結194

8.8習題195

第9章數據文件/198

9.1引言198

9.1.1問題導入198

9.1.2知識結構導圖198

9.2數據文件概述199

9.2.1文件類型199

9.2.2文件路徑199

9.2.3讀寫文件的基本流程200

9.3文件讀寫基礎200

9.3.1打開一個文件200

9.3.2讀數據201

9.3.3寫入數據203

9.3.4測試文件的存在性204

9.3.5文件指針205

9.3.6文件關閉和立刻寫入206

9.3.7with語句206

9.4os庫207

9.4.1進程管理207

9.4.2獲取和改變環境參數208

9.4.3路徑管理209

9.5常見文本文件格式及應用實例210

9.5.1TXT文件210

9.5.2CSV文件211

9.6本章小結213

9.7習題214

第10章面向對象程序設計/216

10.1引言216

10.1.1問題導入216

10.1.2知識結構導圖216

10.2面向對象程序設計範式217

10.2.1對象217

10.2.2類217

10.2.3實例化217

10.2.4屬性和方法218

10.3Python類219

10.3.1創建類219

10.3.2創建對象220

10.3.3屬性221

10.3.4方法225

10.3.5方法重載228

10.4成員私有化229

10.4.1私有屬性229

10.4.2私有方法231

10.5面向對象的三大特性232

10.5.1封裝232

10.5.2繼承232

10.5.3多態237

10.6object類238

10.7應用案例研討240

10.8本章小結243

10.9習題243

第11章Pandas數據分析/247

11.1引言247

11.1.1問題導入247

11.1.2知識結構導圖247

11.2NumPy的數值計算與矩陣操作248

11.2.1ndarray對象的常用屬性248

11.2.2創建ndarray對象249

11.2.3NumPy的數組類型轉換250

11.2.4數組輸出251

11.2.5數組運算251

11.3Pandas數據分析基礎254

11.3.1Pandas數據結構254

11.3.2Pandas索引操作260

11.3.3Pandas數據抽取264

11.3.4Pandas數據編輯265

11.3.5Pandas數據排序267

11.3.6Pandas數據匯總與統計269

11.3.7Pandas數據分組與聚合271

11.4Pandas數據處理273

11.4.1數據讀取與導出273

11.4.2數據合並275

11.4.3數據清洗278

11.4.4數據標準化283

11.5本章小結283

11.6習題284

第12章Matplotlib數據可視化/288

12.1引言288

12.1.1問題導入288

12.1.2知識結構導圖288

12.2數據可視化概述289

12.2.1數據可視化的作用289

12.2.2數據可視化工具簡介289

12.2.3數據可視化的基本過程290

12.3Matplotlib入門291

12.3.1Matplotlib概述291

12.3.2圖形和坐標系292

12.3.3Matplotlib繪圖基本流程293

12.4繪制圖形296

12.4.1常用繪圖概述296

12.4.2折線圖297

12.4.3散點圖300

12.4.4氣泡圖302

12.4.5條形圖304

12.4.6雷達圖305

12.4.7直方圖307

12.4.8餅圖309

12.5多圖形和多坐標系310

12.5.1繪制多圖形310

12.5.2繪制多坐標系312

12.6本章小結315

12.7習題315

第13章數據處理與分析實戰/317

13.1引言317

13.1.1問題導入317

13.1.2知識結構導圖317

13.2Jupyter Notebook開發環境318

13.2.1Jupyter Notebook簡介318

13.2.2安裝Jupyter Notebook318

13.2.3Jupyter Notebook的基本操作319

13.3數據處理與分析基本流程322

13.3.1明確問題和數據獲取323

13.3.2數據清洗324

13.3.3數據探索性分析329

13.3.4數據轉換與特征工程340

13.3.5數據建模與評估343

13.3.6數據可視化345

13.3.7結果解釋與報告347

13.4本章小結348

13.5習題348

參考文獻/350