Python语言实践及数据分析

随着大数据时代的来临，数据处理技术已经渗透到各个领域，现在的教育基础也正逐渐从“读、写和算术”变成“读、写和计算”。在这个背景下，利用编程实现数据分析已经成为每个学科及专业学生的 素质。作为一种功能强大、易学易用的编程语言，Python语言已经成为数据分析的首选工具。在科学与现实的环境中，大家需要利用编程技术完成各种计算工作，需要学习程序设计的基本方法和应用技巧。这些技术和方法能够广泛地被应用于信息处理、数据科学、人工智能等诸多领域，因此，为了帮助各专业的学生更好地掌握Python语言在数据分析方面的应用和实践，编者编写了这本《Python语言实践及数据分析》图书。
本书的主要目标是通过提供经验和必要的基本工具使学生能够进行更加有效的科学计算。事实上，通过编程进行科学计算是一种自然而然、富有成就和充满创造的体验。通过循序渐进地学习，辅以数学、管理学中的典型应用案例，本书为学生提供了使用Python编写程序以解决相关问题的机会。本书旨在帮助读者全面了解Python语言在数据分析领域的应用和实践，通过系统的内容和丰富的案例让读者掌握Python语言的基础知识、数据分析的核心技术和实际应用的解决方案。同时，本书还注重培养读者的实践能力和创新思维，帮助读者更好地应对实际工作中面临的挑战。
本书还提供了一种跨学科的方法。考虑到课程面向的学生主体有可能是多类别的，为了更好地满足读者的需求，本书在编写过程中充分考虑了管理、经济等各类专业学生的特点和需求，采用了通俗易懂的语言和生动形象的案例，使内容更加贴近实际、更加易于理解。本书将重点讲述编程计算在管理学中的重要地位，以及演示数据智能是如何支持生活实践中的管理决策的。这种跨学科的方法向学生强调了一种基本思想，即在当今世界中，数学、管理学、工程学都已和计算紧密结合在一起。本书可以作为众多专业的基础课程，包括一些文科专业和理科专业，也可以作为算法设计与分析、机器学习、人工智能、大数据分析与预测等课程的先行课程。
总之，这是一本全面介绍Python语言在数据分析领域应用的实用书，适用于所有对编程和数据分析感兴趣的读者。通过对本书的学习，读者将能够深入了解Python语言和数据分析的应用和实践，提高自己的综合素质和职业竞争力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
本书由山东师范大学董现垒和魏哲学共同编写。由于时间关系和编者学识所限，书中不足之处在所难免，敬请诸位同行、专家和读者指正。

编者 
2023年10月

本书是一本面向数据分析介绍Python编程的语言实践教材，旨在帮助读者掌握Python语言的基础知识和核心技术、提高解决实际科学计算问题的能力。本书内容丰富，涵盖了Python编程的各个方面，包括Python的基本编程规范、常用内置数据类型、程序流程控制、列表和数组、函数和模块、面向对象的程序设计、输入输出与文件和数据库应用等内容。书中给出了各种跨学科的Python程序示例，难度适中，有助于读者循序渐进地掌握Python编程的核心技术和应用方法。通过系统学习，读者可以深入地理解Python编程的思想和方法，实现高效灵活的编程和便捷有效的科学计算。
本书可以作为数据科学、计算机科学、经济管理、统计、数字媒体技术、办公自动化等相关专业研究生、本科生或专科生的教材，也可以作为相关从业人员的工具书或Python爱好者的进阶自学用书。

董现垒，山东师范大学商学院实验中心主任、副教授、博士生导师，山东师范大学东岳学者青年人才，山东师范大学梅谷学堂院务秘书，管理科学与工程学会理事，中国数量经济学会开放经济专业委员会副秘书长。主要科研领域包括城市交通、科学计量学和大数据分析与预测等。主持国家自然科学基金青年项目1项、面上项目1项，在.oumalo/theAssociationforInfomationScienceanaTechnology、IformationProcessing&Management、JouinalofIformetriesJonnmalofInfonmationScience、《统计与决策》、《软科学》、《经济问题》等国内外重要的学术期刊上发表论文60余篇。
魏哲学，山东师范大学商学院信息管理与信息系统系讲师，2015年获山东大学计算机科学与技术学院计算机软件与理论专业博士学位，研究方向为算法设计、计算复杂性分析和生物信息学。长期从事Python语言实践及数据分析课程教学工作。

第1章  第一个Python程序 1
1.1  Python程序设计 2
1.2  输入和输出 4
1.3  图形与可视化 6
1.4  小结 7
1.5  习题 8
第2章  内置数据类型 10
2.1  Python相关术语 11
2.2  字符串 16
2.3  整数 17
2.4  浮点数 19
2.5  布尔值 21
2.6  函数和API 23
2.7  小结 25
2.8  习题 27
第3章  顺序、选择和循环 30
3.1  顺序结构 31
3.2  选择结构 33
3.3  循环结构 38
3.4  语句嵌套 42
3.5  小结 44
3.6  习题 45
第4章  列表、元组、字典和集合 47
4.1  列表 48
4.2  元组 59
4.3  字典 63
4.4  集合 67
4.5  小结 70
4.6  习题 71
第5章  函数 74
5.1  函数的定义 75
5.2  函数定义的一些说明 77
5.3  数学函数的计算（案例1：高考成绩的分布） 81
5.4  使用函数组织代码（案例2：盲盒收集） 83
5.5  递归 86
5.6  小结 89
5.7  习题 91
第6章  模块 95
6.1  模块的创建和使用 96
6.2  模块化程序设计 99
6.3  自定义模块案例1：随机数模块 101
6.4  自定义模块案例2：数据统计与分析模块 105
6.5  自定义模块案例3：二项分布、泊松分布和正态分布 109
6.6  小结 112
6.7  习题 113
第7章  面向对象的程序设计 116
7.1  面向对象技术简介 117
7.2  使用数据类型 124
7.3  创建数据类型 133
7.4  小结 143
7.5  习题 144
第8章  输入、输出和文件 147
8.1  输入 149
8.2  输出 152
8.3  文件 157
8.4  小结 171
8.5  习题 172
第9章  数据库应用 176
9.1  数据库简介 176
9.2  Python数据库环境 185
9.3  本地数据库SQLite 186
9.4  关系型数据库MySQL 190
9.5  ORM框架——SQLAlchemy 194
9.6  小结 198
9.7  习题 199
参考文献 200

本书是一本面向数据分析介绍Python编程的语言实践教材，旨在帮助读者掌握Python语言的基础知识和核心技术、提高解决实际科学计算问题的能力。本书内容丰富，涵盖了Python编程的各个方面，包括Python的基本编程规范、常用内置数据类型、程序流程控制、列表和数组、函数和模块、面向对象的程序设计、输入输出与文件和数据库应用等内容。书中给出了各种跨学科的Python程序示例，难度适中，有助于读者循序渐进地掌握Python编程的核心技术和应用方法。通过系统学习，读者可以深入地理解Python编程的思想和方法，实现高效灵活的编程和便捷有效的科学计算。
本书可以作为数据科学、计算机科学、经济管理、统计、数字媒体技术、办公自动化等相关专业研究生、本科生或专科生的教材，也可以作为相关从业人员的工具书或Python爱好者的进阶自学用书。

董现垒，山东师范大学商学院实验中心主任、副教授、博士生导师，山东师范大学东岳学者青年人才，山东师范大学梅谷学堂院务秘书，管理科学与工程学会理事，中国数量经济学会开放经济专业委员会副秘书长。主要科研领域包括城市交通、科学计量学和大数据分析与预测等。主持国家自然科学基金青年项目1项、面上项目1项，在.oumalo/theAssociationforInfomationScienceanaTechnology、IformationProcessing&Management、JouinalofIformetriesJonnmalofInfonmationScience、《统计与决策》、《软科学》、《经济问题》等国内外重要的学术期刊上发表论文60余篇。
魏哲学，山东师范大学商学院信息管理与信息系统系讲师，2015年获山东大学计算机科学与技术学院计算机软件与理论专业博士学位，研究方向为算法设计、计算复杂性分析和生物信息学。长期从事Python语言实践及数据分析课程教学工作。