案例学Python(基础篇)

随着人工智能和大数据的蓬勃发展，Python将会得到越来越多开发者的喜爱和应用。身边有很多朋友都开始使用Python语言进行开发。正是因为Python是一门如此受欢迎的编程语言，所以笔者精心地编写了本书，希望让更多的人能够掌握这门优秀的编程语言。
学习编程语言的正确选择
想从事程序开发的初学者都需要一本适合自己的图书来学习编程。笔者也是从初学者走过来的，因此十分理解广大初学者的内心需求。当对自己的程序开发水平有了一定的信心之后，本着分享技术的理念，开始了本书的创作。本书涵盖了Python基础入门和案例实战两部分内容，对实战知识不是点到为止地讲解，而是深入地探讨。采用纸质书 配套视频资源 网络答疑的形式，帮助初学者获得基础入门 实例练习 项目实战的学习效果。通过本书的学习，将解决绝大多数初学者的学习困惑，使初学者能够从零基础迈入Python开发高手的行列。
本书特色
(1) 完全零基础，门槛低。
为了使初学者能够完全看懂本书的内容，本书遵循“从入门到精通”基础类图书的写法，循序渐进地讲解Python语言的基本知识。
(2) 案例有趣味性且实用，提高学习兴趣。
本书中的每一个案例都富有趣味性且与现实生活息息相关，一改传统编程书强迫灌输式的讲解方式，这样可以提高初学者的学习兴趣，在熟悉有趣的代码中学会编程。
(3) 提供在线技术支持，消除初学者的痛点。
对于自学编程的人来说，的痛点是遇到问题时无人可问。在购买本书后，读者将会得到本书创作团队的技术支持，可以获得一对一在线辅导服务，快速解决读者在学习中遇到的问题。此外，我们还会定期开展视频授课，让读者切身体会到与众多志同道合的朋友一起学习编程，将会是一件非常快乐的事情。
(4) 配套资源丰富，包含视频、PPT、源码。
书中每一章均提供了网络视频教学，这些视频能够帮助读者快速入门，增强学习的信心，从而理解所学知识。读者可通过扫描每章二级标题下的二维码，获取案例视频资源，既可在线观看也可以下载到本地随时学习。此外，本书的配套学习资源中还提供了全书案例的源代码，案例源代码读者可通过扫描下方的二维码获取。
本书读者对象
初学编程的自学者      ? 编程爱好者
大中专院校的教师和学生  ? 相关培训机构的教师和学员
毕业设计的学生    初级和中级程序开发人员
软件测试人员           ? 实习中的初级程序员
在职程序员       
致谢
在写作本书的过程中得到了家人和朋友的鼓励，十分感谢大家给予我的巨大支持。本书从开始写作到终出版，得到了清华大学出版社编辑的支持和辅助，在此一并表示感谢。由于作者水平有限，书中难免存在纰漏之处，诚请读者提出意见或建议，以便修订并使之更臻完善。感谢读者购买本书，希望这本书能为读者在编程路上领航，祝您阅读快乐！

编  者  

《案例学Python（基础篇）》循序渐进地讲解Python语言的基本语法知识，并通过大量的实例讲解各个知识点的具体用法。本书分为4篇，共计14章。其中第1篇是准备开始篇，包括Python简要介绍；第2篇是基础语法篇，包括基本语法，Python的面向对象，文件操作，标准库函数，异常处理，多线程开发；第3篇是典型应用篇，包括网络开发，Tkinter图形化界面开发，数据库开发，Django Web开发，数据可视化；第4篇是项目实战篇，通过两个大型实例的实现过程，详细讲解使用Python语言开发大型商业项目的过程，这两个项目是水果连连看游戏和人工智能版NBA季后赛预测分析系统。
《案例学Python（基础篇）》适合初学Python的人员阅读，也适合计算机相关专业的师生阅读，还可供开发人员参考使用。

张晓博，哈尔滨工业大学计算机硕士，热衷于人工智能、机器学习、Android开发和物联网开发，对AI项目的架构设计和实现原理有非常深刻的认识和理解，应用开发经验也十分丰富。另外还十分精通Python、C、C  、Java、C#开发语言，熟悉软件规划、项目架构和项目推广。近年来随着AI和大数据业务的兴起，深入研究了人工智能开发应用，并且基于Python的AI研发一直是擅长的领域。

第1章  Python简要介绍 1
1.1  Python语言介绍 2
1.1.1  Python在TIOBE榜的排名 2
1.1.2  Python为什么这么火 2
1.2  安装Python 3
1.2.1  选择版本 3
1.2.2  在Windows系统中下载并安装Python 3
1.2.3  安装PyCharm 5
1.3  案例1：个Python程序——石头、剪刀、布游戏 9
1.3.1  功能介绍 9
1.3.2  具体实现 9
1.3.3  注释 10
1.3.4  标识符和关键字 11
1.3.5  变量 11
1.3.6  输入和输出 12
1.3.7  使用IDLE运行程序 13
1.3.8  使用PyCharm运行Python程序 15
1.3.9  缩进 17
第2章  基本语法 19
2.1  字符串 20
2.1.1  案例1：统计某玄幻小说的点击量 20
2.1.2  案例2：修改某网络小说的名字 21
2.1.3  案例3：打印输出老师对某学生的评价 22
2.1.4  案例4：查询某小说主人公的基本信息 23
2.2  数字类型 24
2.2.1  案例5：查询某变量属于什么类型 24
2.2.2  案例6：查询某小说的好评数量 26
2.3  运算符和表达式 27
2.3.1  案例7：计算某计算机专业学生的期末考试成绩 28
2.3.2  案例8：某麦当劳餐厅的本月畅销商品 29
2.3.3  案例9：货物搬运计算器 30
2.3.4  案例10：输出显示某上市公司第四季度的营收金额 31
2.3.5  案例11：某店家的双十一促销活动 33
2.4  使用列表 34
2.4.1  案例12：输出显示某学生的出生年份 34
2.4.2  案例13：将某网店畅销手机品牌中的“华为”修改为OPPO 35
2.4.3  案例14：修改购物车中的商品 35
2.5  元组 36
2.5.1  案例15：查询某学生的信息 37
2.5.2  案例16：提取某平台畅销商品和不畅销商品的销量 38
2.6  字典 39
2.6.1  案例17：修改某学生的资料 39
2.6.2  案例18：遍历输出简历中的信息 40
2.7  条件语句 41
2.7.1  案例19：车票价格调查问卷系统 41
2.7.2  案例20：比较两款同类商品的价格 43
2.7.3  案例21：判断是否为酒后驾车 44
2.8  for循环语句 45
2.8.1  案例22：秒针计时器 46
2.8.2  案例23：获取两个整数之间的所有素数 47
2.9  while循环语句 48
2.9.1  案例24：制作国庆假期游玩攻略 49
2.9.2  案例25：智能电脑护眼系统 50
2.9.3  案例26：个税计算器 51
2.10  函数 53
2.10.1  案例27：××速运快递称重 系统 53
2.10.2  案例28：输出两名学生的 资料信息 55
2.10.3  案例29：根据身高和体重 计算BMI指数 56
2.10.4  案例30：计算年底应得的 奖金总额 58
第3章  Python的面向对象 61
3.1  类和对象 62
3.1.1  案例1：打印输出某产品的说明书 62
3.1.2  案例2：查询某富豪的财富有多少 63
3.2  类方法 64
3.2.1  案例3：查询微信账号昵称和微信钱包中的余额 64
3.2.2  案例4：计算某商品的利润 65
3.2.3  案例5：输出显示某游戏的萌宠信息 66
3.2.4  案例6：打印输出某天猫旗舰店的信息 67
3.2.5  案例7：输出显示某公司的客户类型和数量 68
3.2.6  案例8：提醒乘客地铁即将进站 69
3.3  属性 70
3.3.1  案例9：查询邮政编码 71
3.3.2  案例10：显示某4S店新车的里程信息 72
3.3.3  案例11：修改某汽车里程表的数据 73
3.4  继承 75
3.4.1  案例12：输出显示某款宝马车的信息 75
3.4.2  案例13：打印输出××款535Li的发动机参数 76
3.4.3  案例14：实现多重继承 78
3.4.4  案例15：模拟某款海战游戏 81
3.5  模块和包 82
3.5.1  案例16：显示《三体2·黑暗森林》上部序章中的段内容 82
3.5.2  案例17：模拟某火车发布即将查票的通知 84
3.5.3  案例18：编写一个故事 85
3.6  迭代器 86
3.6.1  案例19：输出显示某公司的客户类型和数量 87
3.6.2  案例20：伪随机抽奖系统 87
3.6.3  案例21：猜数游戏 89
3.7  生成器 90
3.7.1  案例22：模拟演示某代表团的金牌数量变化情况 90
3.7.2  案例23：模拟乘坐电梯下楼的过程 91
3.8  装饰器 93
3.8.1  案例24：使用装饰器装饰带参函数 93
3.8.2  案例25：显示某酒店的坐标 94
第4章  文件操作 97
4.1  使用File操作文件 98
4.1.1  案例1：查看记事本文件“重要学习文件”的信息 98
4.1.2  案例2：打开或关闭文件“8强名单.txt” 101
4.1.3  案例3：打印输出某专业的导师名单信息 101
4.1.4  案例4：读取文件“销售数据”中的部分内容 102
4.2  使用OS对象 103
4.2.1  案例5：查看是否有操作系统文件的权限 103
4.2.2  案例6：修改学习资料保存位置的工作路径 105
4.2.3  案例7：修改文件“数据库下载地址”的操作权限 105
4.2.4  案例8：向文件中写入某综艺节目的收视率 106
4.2.5  案例9：读取文件“财务预算计划”中的指定内容 108
4.2.6  案例10：创建一个名为“迅雷电影”的文件夹 109
4.3  其他文件操作模块 110
4.3.1  案例11：读取两个文件中的内容 110
4.3.2  案例12：将记事本文件的名字保存到Excel文件中 111
第5章  标准库函数 113
5.1  字符串处理函数 114
5.1.1  案例1：分解一封家书 114
5.1.2  案例2：分解市面上在售的iPhone手机型号名单 115
5.1.3  案例3：匹配处理顺丰快递中的发件人地址信息 116
5.1.4  案例4：检索字符串中的信息 117
5.1.5  案例5：修改某个网址 118
5.1.6  案例6：过滤掉字符串中的敏感字符 119
5.2  数字处理函数 121
5.2.1  案例7：计算数字值 121
5.2.2  案例8：计算一个数的次方结果 122
5.2.3  案例9：分别实现误差运算和精确运算 123
5.2.4  案例10：实现二进制、八进制或十六进制数转换 124
5.3  日期和时间函数 125
5.3.1  案例11：返回执行当前程序的时间 126
5.3.2  案例12：制作一个2022年日历 126
5.4  正则表达式 129
5.4.1  案例13：提取电话号码 129
5.4.2  案例14：设置只能使用网易邮箱地址 130
第6章  异常处理 133
6.1  语法错误 134
6.1.1  案例1：找出程序的错误 134
6.1.2  案例2：缩进错误 134
6.2  异常处理 135
6.2.1  案例3：将某条新闻信息写入指定文件中 135
6.2.2  案例4：解决不能打开文件“头条新闻.txt”的异常 136
6.2.3  案例5：根据销售额和销售数量计算每个商品的单价 137
6.2.4  案例6：向指定文件中写入内容 138
6.3  抛出异常 140
6.3.1  案例7：输出显示某电影的实时票房 140
6.3.2  案例8：对应聘者的要求是年龄在20到25岁之间 141
6.3.3  案例9：自定义一个异常类 142
第7章  多线程开发 145
7.1  使用threading模块 146
7.1.1  案例1：分别计算1到5的平方和16到20的平方 146
7.1.2  案例2：模拟拍卖会竞拍情况 147
7.1.3  案例3：黄蓉和老顽童捉迷藏游戏 149
7.1.4  案例4：运行4个线程 151
7.1.5  案例5：模拟运行一个软件的过程 152
7.1.6  案例6：每隔一秒输出显示当前的时间 154
7.1.7  案例7：输出显示两班航班在机场的降落顺序 156
7.2  使用进程库multiprocessing 156
7.2.1  案例8：使用Process对象创建进程 157
7.2.2  案例9：模拟某在线商城顾客与客服的对话 159
7.3  使用线程优先级队列模块queue 160
7.3.1  案例10：某电商双十一全球购物盛典倒计时 160
7.3.2  案例11：直播田径赛场百米飞人大战 162
第8章  网络开发 165
8.1  Socket套接字编程 166
8.1.1  案例1：创建一个Socket服务器端和客户端 166
8.1.2  案例2：搭建一个TCP简易聊天程序 169
8.1.3  案例3：搭建一个UDP简易聊天程序 171
8.2  socketserver编程 173
8.2.1  案例4：模拟同学E和同学F的网络对话 173
8.2.2  案例5：在线机器人客服系统 176
8.3  使用select模块实现多路I/O复用 177
8.3.1  案例6：同时监听电脑中的多个网络端口 177
8.3.2  案例7：连接服务器并实现与服务器端管理员的对话 179
8.4  使用包urllib 181
8.4.1  案例8：爬取某个网页中的图片文件 181
8.4.2  案例9：实现HTTP身份验证 184
8.5  使用http包 186
8.5.1  案例10：访问百度主页 186
8.5.2  案例11：获取指定URL地址网页的数据 188
8.6  收发电子邮件 190
8.6.1  案例12：获取指定邮箱中的两封邮件的主题和发件人信息 190
8.6.2  案例13：发送一封邮件 192
第9章  Tkinter图形化界面开发 195
9.1  tkinter开发基础 196
9.1.1  案例1：创建个tkinter程序 196
9.1.2  案例2：确定是否购买购物车中的商品 197
9.2  tkinter组件开发 199
9.2.1  案例3：输出显示阿里旗下的四大品牌 199
9.2.2  案例4：简易购物程序 201
9.2.3  案例5：简易文本编辑器 203
9.2.4  案例6：模拟记事本编辑器 205
9.2.5  案例7：在窗体中显示4个电商平台的名字 206
9.2.6  案例8：问卷调查系统 208
9.3  库tkinter的事件 211
9.3.1  案例9：“英尺/米”转换器 211
9.3.2  案例10：为某商城设计一个购买按钮 214
第10章  数据库开发 217
10.1  操作SQLite3数据库 218
10.1.1  案例1：使用方法cursor.execute() 执行SQL语句 218
10.1.2  案例2：在SQLite3数据库中 添加、删除、修改数据信息 219
10.1.3  案例3：将自定义类Point 适配SQLite3数据库 222
10.2  操作MySQL数据库 223
10.2.1  案例4：输出显示MySQL 数据库的版本号 224
10.2.2  案例5：在MySQL数据库中 创建一个新表 225
10.2.3  案例6：向MySQL数据库中 添加新的数据 226
10.2.4  案例7：查询数据库中的员工 信息 227
10.2.5  案例8：更新数据库中的 信息 229
10.2.6  案例9：删除数据库中的指定 信息 230
10.3  使用MariaDB数据库 231
10.3.1  案例10：实现数据的插入、 更新和删除操作 231
10.3.2  案例11：使用MariaDB 创建MySQL数据库 233
10.4  使用MongoDB数据库 235
10.4.1  案例12：使用pymongo 操作MongoDB数据库 235
10.4.2  案例13：使用mongoengine 操作MongoDB数据库 238
10.5  使用ORM操作数据库 241
10.5.1  案例14：使用SQLAlchemy 操作两种数据库 241
10.5.2  案例15：使用Peewee 操作SQLite数据库 246
10.5.3  案例16：使用Pony创建 一个SQLite数据库 247
第11章  Django Web开发 249
11.1  Django Web初级实战 250
11.1.1  案例1：个Django Web 程序 250
11.1.2  案例2：加法计算器 253
11.1.3  案例3：创建SQLite3 数据库 256
11.2  Django Web高级实战 258
11.2.1  案例4：在线博客系统 258
11.2.2  案例5：开发一个在线商城 系统 265
第12章  数据可视化 283
12.1  使用Matplotlib 284
12.1.1  案例1：绘制点 284
12.1.2  案例2：自定义散点 图样