【现货速发】PYTHON程序设计教程（第3版·微课视频版）

根据Python语言近几年的发展及教学团队近几年的教学心得，本书编写组在第2版的基础上增加了一些Python语言的新特征，并对部分章节进行了调整。其中，第2章对数据类型部分进行了调整和补充。第3章新增了基于模式匹配的match/case分支结构。第4章对各组合数据类型的访问函数或方法按照功能进行了重新组织，并补充了部分内容。第5章对字符串的格式化部分进行了补充，增加了字符串前加特定字符的功能介绍。第6章增加了仅限位置参数和仅限关键参数的函数定义方法、参数与返回值类型注解等内容，并对个数可变的参数部分进行了重新组织。新增了第7章，将包及其定义、第三方模块及其安装、模块的__name__属性等内容调整到第7章，增加了常用包与标准模块的介绍。第8章对部分描述进行了优化，增加了指定编码的文本文件存取、标准输出的重定向方法。第9章增加了迭代器类和可迭代的类的自定义方法介绍。第10章增加了object类的介绍。第13章完善了setuptools软件打包工具的使用步骤。第16章对NumPy、Matplotlib和Pandas的内容进行了补充和完善。删除了前两版中的后一章SPSS中使用Python的部分。而且，各章均对软件版本进行了更新。

使用本书时，建议Python采用3.10及以上版本，NumPy采用1.22.3及以上版本，Matplotlib采用3.5.1及以上版本，Pandas采用1.4.2及以上版本。Python从3.10这个版本开始，标准发行版本中自带的IDLE交互式环境中输入提示符单独放在左侧，不能随输入语句一起复制。本书为了清晰区分实例在交互环境中的输入和输出，在每个输入语句的开头依然保留输入提示符。

本书提供配套的程序源代码。读者可先扫描封底“文泉云盘”刮刮卡，获得权限，再扫描目录下方的二维码下载源代码，并为教师提供课件、教学大纲和部分习题参考答案。这些资料可登录清华大学出版社官方网站下载，或从“书圈”公众号下载。本书还配套微课视频，读者扫描对应章节处二维码，即可观看。

本书第3版主要由杨年华负责修订，柳青、郑戟明、肖宇、孙辞海、张晓黎老师负责书稿的审阅、部分配套视频的录制、部分习题参考答案的编写等工作。

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，敬请批评指正。

本书编写组
2023年1月

本书主要介绍Python语言的基础知识及其在数据处理、分析和可视化上的应用。本书一方面侧重讲解基础知识，另一方面侧重讲解利用Python进行数据处理、分析与可视化的方法和应用实例。为了便于理解，本书主要挑选经济管理类的案例。本书中的代码均在Python 3.10.4中测试通过，可以在Python 3.10及以上的版本中运行。 本书适合作为高校本科生或研究生“程序设计”“Python数据处理与分析”等课程的教材，也可作为相关科研工作者或工程实践者的参考书。

第1章Python概述

1.1Python语言的发展史

1.2Python语言的特点

1.3Python的下载与安装

1.3.1Python的下载

1.3.2Python的安装

1.4开始使用Python

1.4.1交互方式

1.4.2代码文件方式

1.4.3代码文件的打开

1.4.4代码风格

1.5Python的集成开发环境

1.5.1Wing IDE

1.5.2PyCharm

1.6模块导入与常用标准模块

1.6.1模块及其导入方式

1.6.2常用标准模块

1.7使用帮助

1.8程序文件中的乱码问题

习题1

第2章Python语言基础知识

2.1控制台的基本输入与输出

2.1.1控制台的基本输入

2.1.2控制台的基本输出

2.2标识符、变量与赋值语句

2.2.1标识符

2.2.2变量

2.2.3赋值语句

2.3数据类型

2.3.1数值类型

2.3.2布尔类型

2.3.3序列类型

2.3.4映射类型

2.3.5集合类型

2.3.6可变与不可变的对象类型

2.3.7对象的内存分配

2.4从字符串中获取数值和表达式的计算结果

2.4.1从字符串中获得数值类型的对象

2.4.2使用eval()函数计算字符串中表达式的值

2.5运算符、表达式及条件表达式

2.5.1运算符与表达式

2.5.2复合赋值运算符

2.5.3条件表达式

2.6常用的Python内置函数

2.7注释与续行

2.7.1单行注释

2.7.2多行注释

2.7.3续行符

习题2

第3章控制语句

3.1基于条件表达式的if语句分支结构

3.1.1单分支if语句

3.1.2双分支if/else语句

3.1.3多分支if/elif/else语句

3.1.4分支结构的嵌套

3.1.5分支结构的三元运算

3.2pass语句

3.3基于模式匹配的match/case分支结构

3.3.1匹配简单对象

3.3.2匹配序列对象

3.3.3匹配字典对象

3.4循环结构控制语句

3.4.1简单while循环结构

3.4.2简单for循环结构

3.4.3break语句和continue语句

3.4.4带else的循环结构

3.4.5循环的嵌套

3.4.6嵌套循环中的break语句和continue语句

3.5控制结构的应用实例

习题3

第4章常用组合数据类型

4.1列表

4.1.1列表的创建

4.1.2列表的访问 

4.1.3列表元素的修改

4.1.4列表的切片

4.1.5列表的运算

4.1.6列表元素的插入与扩展

4.1.7列表中特定元素出现次数的统计

4.1.8列表元素与列表对象的删除

4.1.9列表中特定元素位置的查找

4.1.10列表元素位置的反转与元素的排序

4.1.11适用于序列的常用函数

4.1.12可用于序列位置反转的reversed类

4.1.13列表元素的遍历

4.1.14列表的应用实例

4.2元组

4.2.1元组的创建

4.2.2元组的访问 

4.2.3元组的不可变特性 

4.2.4元组的运算

4.2.5元组的遍历

4.3列表与元组之间的相互生成

4.3.1从列表生成元组

4.3.2从元组生成列表

4.4整数序列

4.4.1整数序列的创建

4.4.2整数序列的索引和切片

4.5字典

4.5.1字典的创建

4.5.2修改与扩充字典元素

4.5.3字典元素相关计算

4.5.4根据字典的键查找对应的值

4.5.5删除字典中的元素

4.5.6获取字典元素对象

4.5.7遍历字典

4.5.8字典的应用实例

4.6从字典生成列表与元组

4.6.1从字典生成列表

4.6.2从字典生成元组

4.7集合

4.7.1set集合的创建

4.7.2set集合的运算

4.7.3set集合的方法

4.7.4set集合的应用实例

4.8可迭代对象与迭代器对象

4.8.1可迭代对象

4.8.2迭代器对象

4.8.3创建常用的迭代器对象

4.9推导式

4.9.1列表推导式

4.9.2字典推导式

4.9.3集合推导式

4.9.4生成器推导式

4.10序列解包

4.11any()与all()函数

习题4

第5章字符串与正则表达式

5.1字符串构造

5.2字符串编码

5.3字符串格式化

5.3.1用%格式化字符串

5.3.2用format()方法格式化字符串

5.3.3用fstrings字面量方法格式化字符串

5.4字符串前加特定字符的作用

5.4.1去除转义功能

5.4.2字节串的表示

5.5字符串截取

5.6字符串常用内置函数

5.7字符串常用方法

5.8字符串string模块

5.9正则表达式

习题5

第6章函数的设计

6.1函数的定义

6.2函数的调用过程

6.3函数的返回

6.4位置参数与关键参数

6.5仅限位置参数和仅限关键参数

6.6默认参数

6.7参数与返回值类型注解

6.8个数可变的参数

6.8.1以组合对象为形参接收多个实参

6.8.2以组合对象为实参给多个形参分配参数

6.8.3形参和实参均为组合对象

6.9变量作用域

6.10生成器函数

6.10.1生成器函数的定义

6.10.2生成器与迭代器的区别

6.11lambda表达式

6.11.1lambda表达式的概念

6.11.2lambda表达式的应用

6.12常用函数式编程

6.12.1利用filter()寻找可迭代对象中满足自定义函数要求的元素

6.12.2利用reduce()对可迭代对象元素按照自定义函数进行迭代
计算

6.12.3利用map()将可迭代对象元素作用到自定义函数

6.13对象执行函数

6.13.1eval()函数

6.13.2exec()函数

6.14递归

习题6

第7章程序的组织与常用标准模块

7.1包及其定义

7.2第三方模块及其安装

7.3模块的__name__属性

7.4常用包与标准模块

7.4.1collections包

7.4.2pprint模块

7.4.3random模块

7.4.4日期与时间模块

习题7

第8章文件操作

8.1文件的基础知识

8.2文件的打开与关闭

8.3读写文件

8.3.1文本文件的写入

8.3.2文本文件的读取

8.3.3采用指定编码存取文本文件

8.3.4序列化与二进制文件的写入

8.3.5二进制文件的读取与反序列化

8.4文件指针

8.5将标准输出重定向到文件

8.6Excel文件的读写

8.6.1利用xlwt模块写xls文件 

8.6.2利用xlrd模块读取xls文件 

8.6.3利用xlutils实现xlrd和xlwt之间对象的转换

8.6.4利用openpyxl模块写xlsx文件

8.6.5利用openpyxl模块读取xlsx文件

8.7文件操作的应用实例

习题8

第9章类与对象

9.1认识Python中的对象和方法

9.2类的定义与对象的创建

9.3类中的属性

9.3.1类属性和实例属性

9.3.2实例属性的访问权限

9.3.3类属性的访问权限

9.4类中的方法

9.4.1实例的构造与初始化

9.4.2类的实例方法

9.4.3实例方法的访问权限

9.4.4静态方法与类方法

9.4.5析构方法

9.5可变对象与不可变对象的参数传递

9.6get和set方法

9.7运算符的重载

9.8迭代器类和可迭代的类

9.8.1自定义迭代器类

9.8.2自定义可迭代的类

9.9面向对象和面向过程

9.9.1类的抽象与封装

9.9.2面向过程编程

9.9.3面向对象编程

习题9

第10章类的重用

10.1类的重用方法

10.2类的继承

10.2.1父类与子类

10.2.2继承的语法

10.2.3子类继承父类的属性

10.2.4子类继承父类的方法

10.2.5object类

10.2.6继承关系下的__init__()与__new__()方法

10.2.7多重继承

10.3类的组合

10.3.1组合的语法

10.3.2继承与组合的结合

习题10

第11章异常处理

11.1异常

11.2Python中的异常类

11.3捕获与处理异常

11.4自定义异常类

11.5with语句

11.6断言

习题11

第12章图形用户界面程序设计

12.1图形用户界面设计平台的选择

12.2使用tkinter进行GUI程序设计

12.2.1tkinter编写GUI程序的基本流程

12.2.2创建一个顶层窗口

12.2.3创建组件

12.2.4组件的布局

12.2.5事件处理

12.3使用wxPython进行GUI程序设计

12.3.1wxPython的下载与安装

12.3.2wxPython编写GUI程序的基本流程

12.3.3创建组件

12.3.4布局管理

12.3.5事件处理

12.3.6使用wxFormBuilder设计界面

12.4实例： 条形码图片识别

12.4.1应用实例背景

12.4.2条形码识别程序

12.4.3界面设计

12.4.4完整代码

习题12

第13章程序的打包与发布

13.1setuptools程序打包与发布工具

13.1.1程序为什么要打包

13.1.2推荐使用setuptools打包发布

13.1.3setuptools使用步骤

13.2pyinstaller打包

13.2.1pyinstaller的简易打包

13.2.2pyinstaller的高级打包技巧

13.3实例： 带图标的exe可执行文件的打包

习题13

第14章数据库应用开发

14.1Python Database API简介

14.1.1全局变量

14.1.2连接与游标

14.2结构化查询语言

14.2.1数据定义语言

14.2.2数据操作语言

14.2.3数据查询语言

14.3SQLite

14.3.1SQLite数据类型

14.3.2SQLite3模块

14.4实例： 学生管理数据库系统的开发

14.4.1数据表结构

14.4.2学生管理数据库系统的实现

习题14

第15章网络数据获取

15.1网页数据的组织形式

15.1.1HTML

15.1.2XML

15.2利用urllib处理HTTP协议

15.3利用BeautifulSoup 4解析HTML文档

15.3.1BeautifulSoup 4中的对象

15.3.2遍历文档树

15.4实例： 网页中内容的提取

习题15

第16章数据分析与可视化基础

16.1NumPy数据处理基础

16.1.1数据结构

16.1.2数据准备

16.1.3常用运算与函数

16.1.4使用NumPy进行简单统计分析

16.2Matplotlib绘图基础

16.2.1绘制基本图形

16.2.2绘制多轴图

16.2.3应用实例

16.3Pandas数据分析基础

16.3.1数据结构与基本操作

16.3.2读取文件数据

16.3.3数据预处理

16.3.4统计分析

16.3.5Pandas中的绘图方法

习题16

参考文献

本书主要介绍Python语言的基础知识及其在数据处理、分析和可视化上的应用。本书一方面侧重讲解基础知识，另一方面侧重讲解利用Python进行数据处理、分析与可视化的方法和应用实例。为了便于理解，本书主要挑选经济管理类的案例。本书中的代码均在Python 3.10.4中测试通过，可以在Python 3.10及以上的版本中运行。 本书适合作为高校本科生或研究生“程序设计”“Python数据处理与分析”等课程的教材，也可作为相关科研工作者或工程实践者的参考书。

书中案例以经济管理类为主，方便学生理解和应用。以训练学生利用Python语言进行数据管理和数据分析为途径，达到培养学生在大数据时代的计算思维能力、数据管理、数据分析与可视化展示能力的目的，并为人工智能相关实践课程的学习提供基础。本书除了适合作为Python程序设计的入门教程，同时也适合作为Python数据管理、分析与可视化基础的入门教材。配套微课视频、作业系统、源代码、教学课件、教学大纲等资源。