第1章 初识Python
1.1 程序设计语言 ........................................................................ 1
1.1.1 程序设计语言的概念 ................................................. 1
1.1.2 编译与解释 ................................................................. 2
1.2 Python 语言 ............................................................................ 2
1.2.1 Python 的历史 ............................................................ 2
1.2.2 Python 的特点 ............................................................ 3
1.2.3 Python 的应用 ............................................................ 3
1.3 Python 的开发环境 ................................................................ 4
1.3.1 下载和安装 Python .................................................... 4
1.3.2 IDLE 开发环境 ........................................................... 6
1.3.3 PyCharm 开发环境 ..................................................... 7
1.4 Python 程序的运行 .............................................................. 10
1.4.1 Python 程序的运行原理 .......................................... 10
1.4.2 建立和运行 Python 程序 ......................................... 11
1.5 Python 编程方法与应用 ...................................................... 12
1.5.1 程序设计方法 ........................................................... 12
1.5.2 程序示例 ................................................................... 13
1.5.3 Python 的帮助文档 .................................................. 16
1.6 利用 AI 工具辅助编程* ...................................................... 17
习题 1 ............................................................................................ 18
第2章 Python基础知识
2.1 程序的书写规范................................................................... 20
2.1.1 Python 的语句 ........................................................... 20
2.1.2 代码块与缩进 ........................................................... 20
2.1.3 注释 ........................................................................... 21
2.2 标识符和关键字................................................................... 21
2.2.1 标识符 ....................................................................... 22
2.2.2 关键字 ....................................................................... 22
2.3 Python 的数据类型 .............................................................. 23
2.4 Python 的变量 ...................................................................... 25
2.5 Python 的运算符 .................................................................. 26
2.5.1 算术运算符 ............................................................... 26
2.5.2 比较运算符 ............................................................... 26
2.5.3 逻辑运算符 ............................................................... 27
2.5.4 赋值运算符 ............................................................... 27
2.5.5 位运算符 ................................................................... 27
2.6 运算符的优先级................................................................... 28
2.7 利用 AI 工具解决编程中的问题（1）*............................. 29
习题 2 ............................................................................................ 30
第3章 Python中的字符串
3.1 字符串的表示 ...................................................................... 32
3.1.1 字符串常量 ............................................................... 32
3.1.2 转义符 ....................................................................... 32
3.2 字符串的格式化................................................................... 33
3.2.1 使用 str.format()方法格式化字符串 ........................ 33
3.2.2 使用 f-strings 方法格式化字符串 ............................ 35
3.3 字符串的操作符................................................................... 35
3.4 操作字符串的方法 ............................................................... 36
3.5 输入/输出语句 ..................................................................... 40
3.5.1 输入语句 ................................................................... 40
3.5.2 输出语句 ................................................................... 40
3.6 向 AI 工具提供数据* .......................................................... 41
习题 3 ............................................................................................ 42
第4章 Python程序的流程
4.1 程序设计流程 ...................................................................... 44
4.1.1 程序流程图 ............................................................... 44
4.1.2 结构化程序设计的基本流程 ................................... 44
4.2 分支结构 .............................................................................. 45
4.3 循环结构 .............................................................................. 47
4.3.1 遍历循环：for 语句 ................................................. 47
4.3.2 条件循环：while 语句 ............................................. 49
4.3.3 循环的嵌套 ............................................................... 50
4.4 流程控制的其他语句 .......................................................... 51
4.4.1 跳转语句 ................................................................... 51
4.4.2 pass 语句 ................................................................... 51
4.4.3 循环结构中的 else 语句 ........................................... 52
4.5 流程控制语句的应用 .......................................................... 53
4.6 利用 AI 工具解决编程中的问题（2）* ............................ 55
习题 4 ............................................................................................ 56
第5章 Python的组合数据类型
5.1 序列类型 .............................................................................. 59
5.2 列表 ...................................................................................... 60
5.2.1 列表的基本操作 ....................................................... 60
5.2.2 列表的方法 ............................................................... 61
5.2.3 遍历列表 ................................................................... 62
5.2.4 列表推导式 ............................................................... 63
5.3 元组 ...................................................................................... 64
5.3.1 元组的基本操作 ....................................................... 64
5.3.2 元组与列表的转换 ................................................... 65
5.3.3 生成器推导式* ......................................................... 65
5.3.4 序列解包* ................................................................. 66
5.4 字典 ...................................................................................... 67
5.4.1 字典的基本操作 ....................................................... 67
5.4.2 字典的常用方法 ....................................................... 68
5.5 集合 ...................................................................................... 71
5.5.1 集合的基本操作 ....................................................... 71
5.5.2 集合运算 ................................................................... 73
5.6 组合数据类型的应用 .......................................................... 73
5.7 利用 AI 工具辅助解读代码* .............................................. 76
习题 5 ............................................................................................ 77
第6章 用函数实现代码复用
6.1 函数的定义和调用 .............................................................. 80
6.1.1 函数的定义 ............................................................... 80
6.1.2 函数的调用 ............................................................... 81
6.1.3 模块化程序设计 ....................................................... 81
6.2 函数的参数和返回值 .......................................................... 82
6.2.1 函数的参数 ............................................................... 82
6.2.2 默认参数 ................................................................... 84
6.2.3 可变参数 ................................................................... 85
6.2.4 函数的返回值 ........................................................... 86
6.2.5 lambda 函数 .............................................................. 87
6.3 递归函数 .............................................................................. 88
6.4 变量的作用域 ...................................................................... 89
6.4.1 局部变量 ................................................................... 89
6.4.2 全局变量 ................................................................... 90
6.4.3 global 语句 ................................................................ 91
6.5 Python 的内置函数 .............................................................. 92
6.5.1 数学运算函数 ........................................................... 92
6.5.2 字符串运算函数 ....................................................... 92
6.5.3 转换函数 ................................................................... 92
6.5.4 序列操作函数 ........................................................... 93
6.5.5 Python 操作相关函数 ............................................... 97
6.6 利用 AI 工具辅助模块化编程* .......................................... 98
习题 6 ............................................................................................ 99
第7章 用类实现抽象和封装
7.1 面向对象编程概述 ............................................................. 102
7.1.1 面向对象编程的概念 ............................................. 102
7.1.2 面向对象编程的特点 ............................................. 103
7.2 创建类与对象 .................................................................... 103
7.2.1 创建类 ..................................................................... 104
7.2.2 创建对象 ................................................................. 104
7.3 构造方法和析构方法 ......................................................... 105
7.3.1 构造方法 ................................................................. 105
7.3.2 析构方法 ................................................................. 106
7.3.3 self 参数 .................................................................. 107
7.3.4 成员变量和类变量 ................................................. 107
7.3.5 类方法和静态方法 ................................................. 108
7.4 类的继承 ............................................................................ 110
7.4.1 继承的实现 ............................................................. 110
7.4.2 方法重写与 super()方法 ......................................... 112
7.4.3 Python 的多继承 ..................................................... 113
7.5 类的多态 ............................................................................ 114
7.6 运算符重载 ........................................................................ 115
7.7 面向对象编程的应用 ......................................................... 118
7.8 利用 AI 工具辅助阅读编程技术文档*............................. 120
习题 7 .......................................................................................... 121
第8章 使用模块和库编程
8.1 模块 .................................................................................... 124
8.1.1 模块的概念 ............................................................. 124
8.1.2 导入模块 ................................................................. 124
8.1.3 执行模块 ................................................................. 125
8.1.4 模块搜索路径 ......................................................... 127
8.1.5 __ name__属性 ....................................................... 127
8.2 包 ........................................................................................ 128
8.3 Python 的标准库 ................................................................ 129
8.3.1 math 库 .................................................................... 129
8.3.2 random 库 ............................................................... 130
8.3.3 datetime 库 .............................................................. 131
8.4 Python 的第三方库 ............................................................ 135
8.4.1 第三方库简介 ......................................................... 135
8.4.2 pip 工具 ................................................................... 135
8.4.3 Python 常用的第三方库 ........................................ 137
8.4.4 使用 pyinstaller 库打包文件 .................................. 137
8.5 turtle 库的应用 ................................................................... 139
8.6 jieba 库的应用 ................................................................... 142
8.6.1 jieba 库简介 ............................................................ 142
8.6.2 jieba 库的分词函数 ................................................ 143
8.6.3 添加单词和自定义词典 ......................................... 143
8.6.4 基于 TF-IDF 算法的关键词抽取 .......................... 144
8.6.5 中文文本的词频统计 ............................................. 145
8.6.6 使用词云实现文本数据可视化 ............................. 147
8.7 利用 AI 工具辅助使用第三方库* .................................... 149
习题 8 .......................................................................................... 150
第9章 Python 的文件操作
9.1 文件的概念 ........................................................................ 153
9.2 文件的打开与关闭 ............................................................ 154
9.3 文件的读写操作 ................................................................ 155
9.3.1 读取文件数据 ......................................................... 155
9.3.2 向文件写数据 ......................................................... 157
9.3.3 文件的定位读写 ..................................................... 158
9.3.4 读写二进制文件 ..................................................... 158
9.4 文件和目录操作 ................................................................ 160
9.4.1 常用的文件操作函数 ............................................. 160
9.4.2 文件的复制、删除及重命名操作 ......................... 161
9.4.3 文件的目录操作 ..................................................... 162
9.5 使用 CSV 文件格式读写数据 ........................................... 162
9.5.1 CSV 文件介绍 ........................................................ 162
9.5.2 读写 CSV 文件 ....................................................... 163
9.6 文件操作的应用................................................................. 166
9.7 利用 AI 工具学习文件编码方式* .................................... 168
习题 9 .......................................................................................... 169
第10章 异常处理
10.1 异常处理概述................................................................... 172
10.1.1 异常的概念 ........................................................... 172
10.1.2 异常示例 ............................................................... 172
10.1.3 Python 的异常类 ................................................... 173
10.2 异常处理机制................................................................... 176
10.2.1 try…except 语句 ................................................... 176
10.2.2 else 语句和 finally 语句 ........................................ 177
10.2.3 捕获所有的异常 ................................................... 178
10.3 抛出异常 .......................................................................... 179
10.3.1 raise 语句 ............................................................... 179
10.3.2 抛出异常示例 ....................................................... 180
10.4 断言与上下文管理 ........................................................... 181
10.4.1 断言 ....................................................................... 181
10.4.2 上下文管理 ........................................................... 182
10.5 自定义异常类................................................................... 183
10.6 利用 AI 工具辅助分析程序中的异常* ........................... 184
习题 10 ........................................................................................ 185
第11章 tkinter GUI 编程
11.1 tkinter 编程概述 ............................................................... 188
11.1.1 第一个 tkinter GUI 程序 ....................................... 188
11.1.2 设置窗口和组件的属性 ....................................... 189
11.2 tkinter GUI 的布局管理 ................................................... 190
11.2.1 使用 pack()方法的布局 ........................................ 190
11.2.2 使用 grid()方法的布局 ......................................... 191
11.2.3 使用 place()方法的布局 ....................................... 192
11.2.4 使用框架的复杂布局 ........................................... 193
11.3 tkinter 的常用组件 ........................................................... 194
11.3.1 Label 组件 ............................................................. 194
11.3.2 Button 组件 ........................................................... 195
11.3.3 Entry 组件 ............................................................. 196
11.3.4 Listbox 组件 .......................................................... 198
11.3.5 Radiobutton 组件 .................................................. 199
11.3.6 Checkbutton 组件 ................................................. 201
11.3.7 Text 组件 ............................................................... 202
11.3.8 Spinbox 组件 ......................................................... 203
11.4 tkinter 的事件处理 ........................................................... 204
11.4.1 使用 command 参数实现事件处理 ..................... 204
11.4.2 使用组件的 bind()方法实现事件处理 ................ 205
11.5 tkinter GUI 的应用 ........................................................... 206
习题 11 ........................................................................................ 209
第12章 爬取与分析网页中的数据
12.1 爬取网页的 urllib 和 requests 库 .................................... 211
12.1.1 爬取网页的基础知识 ........................................... 211
12.1.2 urllib 库* ............................................................... 212
12.1.3 requests 库 ............................................................. 214
12.2 解析网页的 beautifulsoup4 库 ........................................ 216
12.2.1 beautifulsoup4 库概述 .......................................... 216
12.2.2 beautifulsoup4 库的对象 ...................................... 218
12.2.3 beautifulsoup4 库操作解析文档树 ...................... 220
12.3 网页爬取技术的应用 ...................................................... 223
12.3.1 爬取单一网页的信息 ........................................... 223
12.3.2 爬取多个网页的信息 ........................................... 226
习题 12 ........................................................................................ 229
第13章 科学计算与图表绘制
13.1 用于科学计算的 numpy 库 ............................................. 231
13.1.1 numpy 数组的创建 ............................................... 231
13.1.2 访问 numpy 数组的元素 ...................................... 233
13.1.3 numpy 的 ufunc 函数和算术运算 ........................ 234
13.1.4 numpy 数组的形状操作 ....................................... 237
13.1.5 numpy 库的文件操作 ........................................... 238
13.2 用于绘制图表的 matplotlib 库 ........................................ 240
13.2.1 matplotlib 简介 ..................................................... 240
13.2.2 matplotlib.pyplot 模块中的函数 .......................... 240
13.2.3 绘制直方图、条形图、饼图 ............................... 244
习题 13 ........................................................................................ 246