Python編程導論（第2版）計算思維實現

趙雷，博士，教授，博士生導師。近年來，主持國家自然科學基金項目2項，重點參與國家自然科學基金項目4項、863-306主題重點項目1項，主持和參與江蘇省自然科學基金項目各1項，主持江蘇省高校自然科學基金重大項目1項，主持或參與海外合作科技開發和研究項目20余項，主持或參與其它項目20余項，主編教材1部，主持或參與各類軟件研發項目30余項。獲得江蘇省教學成果二等獎2項、蘇州大學教學成果一等獎1項。參與國家級精品課程和省級精品課程建設各1項。近年來，在國際會議和各類期刊上發表論文130余篇。

目錄

 

 

第1章計算思維和Python概述1

1.1計算思維1

1.1.1什麼是計算思維1

1.1.2計算思維的關鍵要素1

1.1.3計算思維實例2

1.1.4計算思維與程序設計4

1.1.5計算思維和計算能力4

1.2程序設計語言發展概述4

1.2.1機器語言5

1.2.2匯編語言5

1.2.3高級語言5

1.2.4編譯和解釋6

1.3Python語言概述7

1.3.1Python的發展7

1.3.2Python的優缺點7

1.4Python解釋器的安裝8

1.5集成開發環境9

1.5.1IDLE9

1.5.2PyCharm9

1.5.3Visual Studio10

1.5.4Visual Studio Code10

習題11

第2章Python基礎知識13

2.1基本數值數據類型13

2.1.1整型13

2.1.2浮點型14

2.1.3復數型15

2.1.4布爾型15

2.2變量16

2.2.1變量概述16

2.2.2變量命名規則16

2.2.3變量的賦值17

2.2.4深度理解變量17

2.2.5變量的刪除17

2.3Python的運算符18

2.3.1常用運算符18

2.3.2運算符的優先級19

2.4輸入與輸出20

2.4.1input（）函數20

2.4.2print（）函數21

2.4.3輸出的格式控制22

2.5模塊與包24

2.5.1導入模塊24

2.5.2安裝第三方包25

2.6典型例題26

習題29

第3章數據的組織——列表31

3.1列表概述31

3.2創建列表的方法32

3.3列表基本操作34

3.3.1索引34

3.3.2切片34

3.3.3連接和重復36

3.3.4查詢操作37

3.3.5修改操作38

3.3.6反轉40

3.3.7復制40

3.4列表與排序41

3.5典型例題44

習題46

第4章分支結構程序48

4.1條件判斷48

4.1.1比較運算符48

4.1.2測試運算符49

4.1.3“真”和“假”49

4.2邏輯運算符50

4.2.1邏輯與50

4.2.2邏輯或51

4.2.3邏輯非52

4.2.4邏輯運算符的優先級52

4.3if語句52

4.3.1單分支if52

4.3.2雙分支if53

4.3.3多分支if54

4.4if嵌套55

4.5條件表達式56

4.6流程圖57

4.6.1流程圖的核心元素57

4.6.2流程圖的基本結構57

4.6.3流程圖示例58

4.7典型例題60

習題63

第5章循環結構程序65

5.1循環與重復計算65

5.2while循環65

5.3for循環67

5.4break、continue和pass69

5.4.1break69

5.4.2continue70

5.4.3pass71

5.5循環嵌套71

5.6循環優化73

5.7典型例題75

習題79

第6章數據的組織——元組、字典和集合82

6.1元組82

6.2字典83

6.2.1創建字典84

6.2.2查詢字典84

6.2.3修改字典85

6.2.4與字典相關的排序86

6.3集合87

6.3.1創建集合87

6.3.2查詢集合88

6.3.3修改集合89

6.4典型例題90

習題94

第7章函數和程序結構97

7.1函數概述97

7.2函數分類97

7.2.1內置函數97

7.2.2標準庫函數98

7.2.3第三方庫函數100

7.2.4用戶自定義函數100

7.3函數的定義101

7.4函數的返回值102

7.5函數的調用103

7.5.1普通對象和可變對象的傳遞103

7.5.2實際參數“亂序”105

7.6提供缺省參數的函數105

7.7匿名函數105

7.8全局變量與局部變量106

7.8.1局部變量106

7.8.2全局變量107

7.9函數作為參數108

7.10常用高階函數111

7.10.1map()函數111

7.10.2filter()函數112

7.10.3reduce()函數113

7.11裝飾器114

7.12生成器117

7.13多文件程序118

7.13.1包、模塊和函數118

7.13.2用戶自定義模塊119

7.14典型例題120

習題124

第8章字符串和正則表達式126

8.1字符在計算機內的存儲126

8.1.1ASCII126

8.1.2Unicode126

8.1.3機內碼和字符的轉換127

8.2字符串127

8.2.1字符串常量127

8.2.2轉義表示128

8.3字符串常用操作128

8.3.1字符串索引128

8.3.2字符串切片130

8.3.3字符串連接131

8.3.4字符串常用方法133

8.4正則表達式136

8.4.1正則表達式簡介136

8.4.2正則表達式模塊136

8.4.3元字符136

8.4.4常用正則表達式138

8.4.5常用函數與方法138

8.5典型例題142

習題144

第9章文件和數據持久存儲147

9.1文件概述147

9.2文本文件的訪問147

9.2.1文件的打開和關閉148

9.2.2文本文件的寫入149

9.2.3文本文件的讀取150

9.2.4with結構152

9.3二進制文件的訪問153

9.3.1struct模塊153

9.3.2字節序155

9.3.3寫入二進制文件156

9.3.4讀取二進制文件157

9.4文件操作及文件夾操作158

9.4.1遍歷文件夾158

9.4.2其他常用的文件及文件夾操作161

9.5文件操作應用案例161

9.5.1批量文件處理161

9.5.2格式化文本文件處理——以CSV文件為例162

9.5.3常用數據文件處理——以Excel文件為例165

9.5.4特殊格式文件處理——以JPG文件為例168

9.5.5特殊格式文件處理——以WAV文件為例171

習題172

第10章異常和程序健壯性175

10.1異常概述175

10.2Python異常類的結構177

10.3異常處理180

10.3.1try…except結構180

10.3.2異常處理的包容性183

10.3.3具有多個except子句的異常處理結構184

10.3.4try…except…else結構186

10.3.5try…except…finally結構187

10.4異常處理過程中發生的異常189

10.5異常的特殊用法191

10.5.1主動拋出異常191

10.5.2利用raise跳出多重循環193

10.5.3從遞歸中快速返回194

10.5.4利用異常簡化程序195

10.6自定義異常196

10.7斷言197

習題198

第11章面向對象編程方法199

11.1面向對象的基本概念199

11.2成員的保護性201

11.3構造函數與析構函數202

11.3.1構造函數__init__()202

11.3.2析構函數__del__()203

11.4繼承204

11.5繼承中的MRO207

11.6多態209

11.7類成員211

習題214

第12章常用計算思維實現216

12.1枚舉思維216

12.2貪心思維218

12.3二分思維221

12.4遞歸思維224

12.5分治思維229

12.6動態規劃232

習題236

第13章NumPy、Pandas和Matplotlib238

13.1NumPy238

13.1.1NumPy的數組對象238

13.1.2NumPy的數據類型242

13.1.3數據文件讀寫243

13.1.4簡單統計246

13.1.5矩陣與線性代數247

13.2Pandas250

13.2.1Series250

13.2.2DataFrame255

13.2.3Panel267

13.3Matplotlib267

13.3.1基本概念267

13.3.2折線圖270

13.3.3定制圖形風格272

13.3.4散點圖273

13.3.5柱狀圖275

13.3.6直方圖280

13.3.7餅圖281

13.3.8三維繪圖283

習題286

第14章Python應用開發入門287

14.1wxPython287

14.1.1wxPython的安裝與使用287

14.1.2wxPython UI控件288

14.1.3wxPython事件299

14.1.4wxFormBuilder可視化構建工具302

14.2Qt for Python304

14.2.1PySide的安裝與使用304

14.2.2Qt Widgets部件307

14.2.3信號和插槽310

14.2.4Qt可視化編輯器312

14.3Flask313

14.3.1Flask的安裝與使用314

14.3.2路由和視圖函數315

14.3.3Jinjia2模板引擎319

14.3.4Cookie和Session320

14.3.5SQLite數據庫322

習題 329

第15章大模型調用編程330

15.1大模型調用簡介330

15.2開發環境準備332

15.3基礎調用334

15.4提示工程335

15.5函數調用337

15.6流式輸出341

習題342

參考文獻344