Python程序设计语言

追溯Python语言的发展历程，自1989年开始研制到1991年个版本诞生，Python就已经具备类、函数、异常处理、包含列表和词典在内的核心数据类型以及以模块为基础的拓展生态库等语言特性。Python 一经推出就获得专业人士的喜爱，经过 30 多年的发展，Python 已被广泛应用到系统编程、网络爬虫、人工智能、科学计算、大数据、数据分析、云计算、图像开发、深度学习、Web开发、系统运维等众多领域。
近几年，Python在TIOBE语言排行榜上的位次不断上升，2021年6月Python 位列第二，与目前位居榜首的C语言差距仅0.7%，这主要得益于Python语言具有如下优点：1) 语法简洁清晰、优雅，是一门简单易学的编程语言，对于初学者而言，不但入门容易，而且将来深入学习下去，就可以编写一些非常复杂的程序；2) 开发效率非常高，拥有非常强大的第三方库，基本上你想通过计算机实现的任何功能，Python官方库里都有相应的模块进行支持，直接下载调用后，便可在基础库的基础上进行开发，从而极大缩短了开发周期，避免了重复造轮子。
Python语言简单易学，在高校计算机相关专业的教学研究中已取得丰硕成果，但随着跨学科建设不断深入，各学科不断融合，各专业与计算机学科的联系更加紧密，适合计算机基础课程的Python语言教学迫在眉睫。《Python程序设计语言》是针对基础教学编写的Python程序设计语言教材，旨在让没有基础的各专业学生在有限的学时中学习编程思想、掌握Python的语法特点，并能付诸实践为所学专业服务，从而推进“计算思维”“逻辑思维”教学。
《Python程序设计语言》基于Python 3.8编写而成，所有内容都已经过反复推敲、讨论。全书通过大量的实例，由浅入深、循序渐进地讲述了计算机基础及Python概述，基本数据类型、运算符与表达式，程序控制结构，组合数据类型，字符串操作，函数，文件和文件夹操作，Python异常处理，中文文本分析，科学计算与数据分析，网络爬虫技术，Python计算生态等内容。
《Python程序设计语言》共12章，第1和12章由王超老师编写，第2章由孙志勇老师编写，第3章由韦韫韬老师编写，第4和10章由刘越老师编写，第5章由陈育德老师编写，第6和9章由李美珊老师编写，第7和8章由李春洁老师编写，第11章由邰学礼老师编写，后由王超老师统稿、薛佳楣教授主审。
《Python程序设计语言》在编写过程中参考了很多文献和网络素材，在此向相关作者表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。我们的电话是010-62796045，邮箱是992116@qq.com。《Python程序设计语言》配套的电子课件、知识导图、教学大纲、习题答案、实例源文件和答案解析可以到http://www.tupwk.com.cn/downpage网站下载，也可以扫描下方的二维码下载。
 

编者
2021年8月

《Python程序设计语言》注重培养读者通过计算思维的方式解决实际问题的能力。全书基于Python语言对计算机程序设计的相关知识进行了全面而系统的介绍，此外还精心提供了大量有趣的程序实例，非常适合新手入门。 全书共12章，内容主要包括计算机基础及Python概述，基本数据类型、运算符与表达式，程序控制结构，组合数据类型，字符串操作，函数，文件和文件夹操作，Python异常处理，中文文本分析，科学计算与数据分析，网络爬虫技术，Python计算生态等。 《Python程序设计语言》既适合作为高等院校Python程序设计语言课程的教材，也适合从事相关工作的工程师和爱好者阅读使用。 《Python程序设计语言》的电子课件、知识导图、教学大纲、习题答案、实例源文件和答案解析可以到http://www.tupwk.com.cn/ downpage网站下载，也可以扫描前言中的二维码下载。

第1章  计算机基础及Python概述   1
1.1  计算机基础概述   2
1.1.1  冯 ? 诺依曼结构   2
1.1.2  计算机硬件系统   2
1.1.3  计算机软件系统   3
1.2  程序设计语言   3
1.2.1  程序设计语言概述   3
1.2.2  编译和解释   4
1.2.3  计算机编程方法   5
1.3  Python语言简介   6
1.3.1  Python语言的发展及现状   6
1.3.2  Python语言的特点与应用领域   7
1.4  Python开发环境的安装与配置   9
1.4.1  开发环境的安装   9
1.4.2  Python代码的运行方式   10
1.5  Python语言的编码规范   13
1.6  第三方库的安装   14
1.7  扩展库的导入与使用   16
1.8  习题   17
第2章  基本数据类型、运算符与表达式   19
2.1  引例   20
2.2  基本数据类型   21
2.2.1  数值类型   21
2.2.2  字符串类型   23
2.2.3  逻辑类型   25
2.2.4  其他常用数据类型   25
2.3  标识符和保留字   27
2.3.1  标识符   27
2.3.2  保留字   27
2.4  变量和赋值语句   28
2.4.1  变量   28
2.4.2  简单赋值   28
2.4.3  链式赋值   28
2.4.4  复合赋值   29
2.4.5  序列解包赋值   29
2.5  基本输入与输出   30
2.5.1  输入语句   30
2.5.2  输出语句   31
2.6  运算符和表达式   31
2.6.1  算术运算符及表达式   32
2.6.2  关系运算符及表达式   34
2.6.3  逻辑运算符及表达式   35
2.7  混合运算和数值类型的转换   35
2.7.1  隐式转换   37
2.7.2  显式转换   37
2.8  习题   38
第3章  程序控制结构   40
3.1  条件表达式   41
3.1.1  关系运算符   41
3.1.2  逻辑运算符   42
3.1.3  条件表达式   42
3.2  选择结构   42
3.2.1  单分支选择结构   43
3.2.2  双分支选择结构   44
3.2.3  多分支选择结构   47
3.2.4  pass语句   48
3.3  循环结构   49
3.3.1  可迭代对象   49
3.3.2  range对象   49
3.3.3  while语句   50
3.3.4  for语句   54
3.3.5  continue语句和break语句   56
3.3.6  循环嵌套   57
3.4  random库的基本应用   59
3.5  经典程序分析   63
3.6  习题   67
第4章  组合数据类型   73
4.1  列表   74
4.1.1  列表的创建与删除   74
4.1.2  列表元素的访问及修改   74
4.1.3  列表常用操作   75
4.1.4  列表对象支持的运算符   79
4.1.5  列表操作函数   80
4.1.6  列表推导式   82
4.1.7  列表切片   82
4.1.8  列表应用案例   83
4.2  元组   85
4.2.1  元组的创建与访问   85
4.2.2  元组与列表的差异   87
4.2.3  元组应用案例   88
4.3  字典   88
4.3.1  字典的创建与删除   88
4.3.2  访问字典元素   89
4.3.3  字典元素的添加、修改与删除   90
4.3.4  字典应用案例   92
4.4  集合   93
4.4.1  集合的创建与删除   93
4.4.2  集合操作与运算   95
4.4.3  集合应用案例   98
4.5  经典程序分析   100
4.6  习题   101
第5章  字符串操作   106
5.1  字符串格式化   107
5.1.1  字符的转义与原始字符串   107
5.1.2  %格式化   107
5.1.3  format格式化   108
5.1.4  f-string格式化   109
5.2  字符串的索引与切片   110
5.3  常用的Python内置字符串操作方法   111
5.3.1  字符串查找方法find()、rfind()、index()、rindex()和count()   111
5.3.2  字符串替换方法replace()   112
5.3.3  字符分隔方法split()、rsplit()、partition()和rpartition()   112
5.3.4  字符串连接方法join()   112
5.3.5  字符串排版方法center()、ljust()、rjust()和zfill()   113
5.3.6  大小写字符转换方法lower()、upper()、capitalize()、title()和swapcase()   113
5.3.7  判断类字符串方法startswith()、endswith()、isupper()、islower()、isdigit()、isalnum()和isalpha()   113
5.3.8  其他字符串相关方法strip()、rstrip()和lstrip()   114
5.4  Python内置的字符串运算符及字符串处理函数   114
5.4.1  字符串运算符   114
5.4.2  字符串处理函数   114
5.5  经典程序分析   115
5.6  习题   117
第6章  函数   120
6.1  函数的定义及使用方法   121
6.2  函数参数   123
6.2.1  位置参数   123
6.2.2  默认值参数   123
6.2.3  关键参数   124
6.2.4  可变长度参数   124
6.3  函数的返回值   126
6.4  变量的作用域   127
6.5  lambda表达式   129
6.6  经典程序分析   131
6.7  习题   133
第7章  文件和文件夹操作   138
7.1  文件概述   139
7.1.1  文件   139
7.1.2  文件的类型   139
7.2  文件操作   139
7.2.1  文件的打开与关闭   140
7.2.2  文件的读写   142
7.2.3  文件内容的定位   147
7.2.4  文件对象的常用属性   151
7.2.5  上下文管理语句with   151
7.2.6  CSV文件的读写   153
7.3  文件夹操作   158
7.3.1  路径与相对路径   159
7.3.2  目录操作   160
7.3.3  文件操作   163
7.4  经典程序分析   164
7.5  习题   169
第8章  Python异常处理   174
8.1  Python异常   175
8.1.1  Python异常的产生原因   175
8.1.2  常见的Python异常   175
8.2  常用的异常处理方法   176
8.2.1  捕获和处理异常   177
8.2.2  触发异常   182
8.3  断言语句与上下文管理语句   184
8.4  习题   185
第9章  中文文本分析   187
9.1  中文文本分析相关库   188
9.1.1  jieba库概述   188
9.1.2  词云绘制库wordcloud   194
9.2  中文文本分析应用实例   197
9.2.1  英文词频统计   197
9.2.2  中文词频统计   198
9.2.3  制作词云   201
9.3  习题   203

第10章  科学计算与数据分析   206
10.1  NumPy库的使用   207
10.1.1  NumPy数组对象ndarray   207
10.1.2  创建数组的常用方法   207
10.1.3  ndarray数组对象的属性   208
10.1.4  NumPy库支持的数据类型   209
10.2  数组对象的常见操作   210
10.2.1  修改数组元素   211
10.2.2  数组与普通值的运算   211
10.2.3  数组间的运算   212
10.2.4  数组的排序   213
10.2.5  数组的内积运算   213
10.2.6  访问数组中的元素   214
10.2.7  数组对函数运算的支持   214
10.2.8  改变数组的形状   215
10.3  矩阵生成与常用操作   216
10.3.1  矩阵生成   216
10.3.2  矩阵转置   216
10.3.3  查看矩阵特征   217
10.3.4  矩阵运算   218
10.3.5  相关系数矩阵   218
10.4  matplotlib库的使用   219
10.4.1  线性图   219
10.4.2  散点图   221
10.4.3  饼图   221
10.4.4  条形图   222
10.4.5  直方图   223
10.4.6  子图绘制—— subplot()函数   224
10.5  Pandas库的使用   226
10.5.1  Pandas简介   226
10.5.2  Pandas数据结构   226
10.5.3  Pandas数据操作   229
10.6  科学计算相关库应用实例   235
10.7  习题   237
第11章  网络爬虫技术   238
11.1  计算机网络基础知识   239
11.1.1  网络层次划分   239
11.1.2  超文本标记语言HTML   240
11.2  网络爬虫   242
11.2.1  网络爬虫的分类及工作原理   243
11.2.2  使用Python访问互联网并编写
爬虫代码   244
11.3  requests库的使用   246
11.3.1  请求方式   246
11.3.2  响应状态码   248
11.3.3  简单网络爬虫的通用框架   249
11.4  BeautifulSoup库的使用   250
11.4.1  HTML文档解析器   250
11.4.2  BeautifulSoup的4种对象   251
11.4.3  文档树的遍历   253
11.5  爬虫技术应用实例   255
11.6  习题   258
第12章  Python计算生态   260
12.1  计算思维   261
12.2  Python计算生态的形成   262
12.3  Python内置函数   262
12.3.1  算术运算函数   263
12.3.2  数据类型转换函数   264
12.3.3  数据测试函数   264
12.3.4  迭代器函数   265
12.3.5  其他常用内置函数   267
12.4  Python标准库   267
12.4.1  turtle绘图库   267
12.4.2  random随机数库   272
12.4.3  math数学库   273
12.5  第三方库   276
12.5.1  第三方库的获