用微课学Python云开发技术应用

本书包括Python的语言基础（基础部分）和高级应用（提高部分）两方面内容，共14个项目。从Python的起源、发展、特性和优势开始，介绍了Python的安装和配置，数据类型、表达式和用户交互，流程控制，容器数据类型，文件操作及系统交互，函数等语言基础，并且内容由浅入深、循序渐进，逐步引入高级应用，包括面向对象编程、模块和程序打包、异常处理、图形用户界面编程、与数据库交互、网络编程、多线程和多进程、数据分析和数据可视化等。本书内容精练全面、结构清晰、图文并茂、编排合理，力求降低学习难度，提高读者的学习兴趣。本书适合作为高职、高专院校的相关专业教材，也适合作为应用型本科的相关专业教材，还适合作为软件开发技术人员的参考书和各类程序开发培训机构的培训资料。

项目1Python概述及安装、配置1
1．1任务1认识Python1
1．1．1Python的起源和发展1
1．1．2Python的特性和优势2
1．1．3Python与云计算6
1．2任务2下载和安装Python6
1．2．1Python版本差异6
1．2．2Python虚拟机简介6
1．2．3Python的下载7
1．2．4在Windows环境下安装Python8
1．2．5在Windows下配置Python环境9
1．3任务3熟悉开发工具的使用9
1．3．1使用交互式解释器10
1．3．2使用文本编辑器10
1．3．3使用集成开发环境11
1．3．4Python增强工具11
1．4任务4获取帮助和查看文档12
1．4．1查看特定对象的可用操作12
1．4．2文档字符串12
1．4．3使用帮助函数13
1．4．4使用文档13
1．5小结13
1．6习题14
项目2数据类型、表达式和用户交互15
2．1任务1掌握Python数据类型15
2．1．1基本数据类型15
2．1．2容器数据类型16
2．2任务2掌握表达式和运算符17
2．2．1数学运算符17
2．2．2比较运算符18
2．2．3赋值运算符18
2．2．4位运算符19
2．2．5身份运算符20
2．2．6逻辑运算符20
2．2．7运算符优先级20
2．3任务3了解Python代码的规范性要求21
2．3．1合法的变量名21
2．3．2转义字符22
2．3．3编写注释22
2．3．4变量注解23
2．3．5行拆分与行拼接23
2．4任务4程序设计：模拟掷骰子24
2．4．1初识模块24
2．4．2掷骰子的实现24
2．5任务5初步了解Python中的对象24
2．5．1工厂函数25
2．5．2不可变对象25
2．5．3可变对象25
2．6任务6了解Python程序的交互方法26
2．6．1input()函数26
2．6．2print()函数的一些特性26
2．6．3格式化表达式27
2．6．4其他相关函数27
2．6．5任务：打印员工信息表28
2．7小结28
2．8习题29
项目3流程控制30
3．1任务1了解代码块和程序框图30
3．1．1代码块与缩进30
3．1．2程序框图31
3．2任务2掌握分支结构32
3．2．1单条件分支结构32
3．2．2多条件分支结构33
3．2．3嵌套的分支结构34
3．2．4单句多条件和短路逻辑35
3．2．5多个if代码块35
3．2．6if语句的三目运算形式36
3．3任务3掌握循环结构36
3．3．1while语句36
3．3．2子任务：骰子模拟器38
3．3．3子任务：输出九九乘法表38
3．3．4break语句39
3．3．5continue语句39
3．3．6循环结构中的else语句39
3．3．7pass语句40
3．4任务4掌握高级循环：for循环、列表推导式及生成器40
3．4．1for循环40
3．4．2基于for循环的死循环42
3．4．3列表推导式43
3．4．4生成器44
3．5小结45
3．6习题45
项目4容器数据类型：序列、字典和集合47
4．1任务1了解序列类型47
4．1．1容器数据类型简介47
4．1．2序列的索引和切片操作48
4．1．3序列中的运算符重载49
4．2任务2了解列表和元组49
4．2．1列表和元组49
4．2．2列表常用方法50
4．2．3列表和数据结构50
4．2．4可变对象的复制52
4．2．5元组54
4．3任务3了解字符串55
4．3．1字符串简介55
4．3．2字符串常用方法55
4．3．3增强的格式化字符串方法57
4．3．4方法和函数的链式调用59
4．3．5Python代码中的字符编码60
4．3．6数据编码61
4．3．7子任务：基于控制台的计算器61
4．4任务4了解字典62
4．4．1字典简介62
4．4．2字典的创建和访问62
4．4．3键必须是可哈希的64
4．4．4字典相关方法64
4．4．5子任务：员工信息系统65
4．5任务5了解集合66
4．5．1集合简介66
4．5．2可变集合和不可变集合67
4．6小结68
4．7习题68
项目5文件操作及系统交互70
5．1任务1认识文件句柄对象70
5．1．1文件的打开70
5．1．2文件的读取71
5．1．3文件指针操作72
5．1．4文件的写入73
5．1．5文件的缓冲73
5．2任务2掌握文件和目录的管理75
5．2．1文件的复制75
5．2．2文件的删除76
5．2．3文件的属性获取76
5．2．4文件的重命名78
5．2．5目录的创建79
5．2．6目录的删除79
5．2．7与目录有关的其他操作80
5．2．8系统命令的执行80
5．2．9输入/输出重定向81
5．2．10带有参数的源代码脚本执行方式82
5．2．11子任务：文本替换程序82
5．3任务3掌握时间和日期的处理83
5．3．1时间戳及时间元组83
5．3．2格式化时间和日期84
5．3．3程序运行时间控制85
5．3．4日期的置换86
5．3．5日期和时间的差值计算86
5．4任务4了解序列化87
5．4．1序列化和反序列化87
5．4．2JSON和JSON化88
5．5任务5基于文件存储的用户账户登录功能88
5．5．1程序功能设计89
5．5．2程序实现89
5．6小结91
5．7习题91
项目6函数92
6．1任务1掌握函数的定义和调用92
6．1．1函数的定义和调用92
6．1．2函数对象赋值94
6．1．3位置参数94
6．1．4关键字参数95
6．1．5默认参数95
6．1．6可变参数和关键字收集器97
6．1．7参数组98
6．1．8函数注解98
6．2任务2了解函数的高级特性和功能99
6．2．1作用域和名称空间99
6．2．2在函数中修改全局变量100
6．2．3匿名函数101
6．2．4用函数实现生成器101
6．2．5子任务：重新实现xreadlines()方法103
6．2．6递归函数103
6．2．7函数闭包105
6．2．8装饰器105
6．3任务3掌握高阶函数107
6．3．1什么是高阶函数107
6．3．2map()函数108
6．3．3reduce()函数108
6．3．4filter()函数110
6．3．5sorted()函数110
6．4小结112
6．5习题112
项目7面向对象编程114
7．1任务1了解什么是面向对象编程114
7．1．1面向对象思想114
7．1．2对象和类114
7．1．3封装115
7．2任务2掌握类和实例的语法规则115
7．2．1类和对象的创建116
7．2．2类的构造方法116
7．2．3类方法及self参数116
7．2．4类和对象的属性117
7．3任务3链表的实现117
7．3．1链表的结构特征117
7．3．2链表的创建和初始化118
7．3．3链表的信息查询和数据查找119
7．3．4为链表添加新节点119
7．3．5删除节点121
7．4任务4掌握类的深度定制121
7．4．1为对象添加属性和方法122
7．4．2静态方法122
7．4．3类方法123
7．4．4静态属性123
7．4．5类属性124
7．4．6私有字段125
7．4．7私有方法126
7．4．8标准类127
7．4．9对象的销毁与回收127
7．5任务5掌握类的继承和派生128
7．5．1父类和子类128
7．5．2继承128
7．5．3覆盖方法129
7．5．4多重继承130
7．5．5钻石问题和经典类130
7．5．6新式类的其他特性131
7．5．7super类131
7．6任务6了解类的其他特性和功能132
7．6．1抽象类和抽象方法132
7．6．2动态定义类133
7．6．3运算符重载134
7．6．4子任务：链表的改进135
7．7小结137
7．8习题138
项目8模块和程序打包139
8．1任务1熟悉模块的概念和用法139
8．1．1定义模块139
8．1．2导入模块140
8．1．3导入和加载140
8．1．4模块文件和关键变量140
8．1．5模块的别名141
8．1．6反射142
8．2任务2熟悉包的概念和用法143
8．2．1如何使用包143
8．2．2搜索路径与环境变量144
8．2．3名称空间144
8．2．4虚拟环境145
8．3任务3熟悉标准库的查询和帮助146
8．3．1模块的查询146
8．3．2拆解轮子146
8．4任务4了解标准库中常用的包和模块147
8．4．1Python增强147
8．4．2系统互动148
8．4．3网络148
8．5任务5模块化程序设计：用户账户登录（总体设计）149
8．5．1设计目标149
8．5．2程序结构149
8．6任务6模块：验证码的生成和校验（实现）151
8．6．1什么是验证码151
8．6．2随机数和权重设置151
8．6．3验证码功能的实现151
8．7任务7模块：创建新账户（实现）152
8．7．1创建新账户的关键步骤152
8．7．2输入字符时遮盖内容152
8．7．3信息加密：hashlib模块153
8．7．4创建新账户的实现154
8．8任务8模块：密码核对和锁定检测（实现）155
8．8．1功能设计155
8．8．2功能实现155
8．9任务9用户登录系统主程序（实现）156
8．9．1用户登录过程中的关键步骤157
8．9．2主程序的实现157
8．10任务10程序打包和部署158
8．10．1使用Distutils打包158
8．10．2使用PyInstaller创建可执行文件159
8．11小结160
8．12习题161
项目9异常处理162
9．1任务1了解什么是异常162
9．1．1异常和错误162
9．1．2为什么要使用异常处理机制163
9．2任务2掌握异常的检测和处理163
9．2．1常见的异常类型163
9．2．2处理异常164
9．2．3处理多个异常165
9．2．4在单except子句中处理多个异常166
9．2．5获取发生异常的原因166
9．2．6捕获所有异常167
9．2．7else子句168
9．2．8finally子句168
9．2．9单独的try．．．finally语句169
9．3任务3掌握处理异常的其他方法169
9．3．1主动触发异常：raise语句169
9．3．2封装内建函数170
9．3．3自定义异常170
9．3．4上下文管理：with语句172
9．3．5断言：assert语句173
9．3．6回溯最近发生的异常173
9．4小结174
9．5习题174
项目10图形用户界面编程176
10．1任务1了解PythonGUI编程的基本概念176
10．1．1常用的PythonGUI工具介绍176
10．1．2wxPython的安装177
10．1．3关于帮助177
10．1．4GUI程序设计的一般流程178
10．2任务2掌握GUI框架的设计179
10．2．1使用wx．Frame创建框架179
10．2．2理解应用程序对象的生命周期180
10．2．3如何管理wxPython对象的ID号180
10．2．4wx．Point和wx．Size181
10．2．5创建窗口面板181
10．2．6wx．Frame的样式设置181
10．3任务3掌握基本组件的使用182
10．3．1静态文本框183
10．3．2文本样式设置184
10．3．3图片显示185
10．3．4文本框185
10．3．5按钮和事件驱动186
10．3．6验证器188
10．4任务4掌握对话框的使用189
10．4．1消息对话框190
10．4．2文本输入对话框191
10．4．3文件选择器对话框192
10．5任务5掌握菜单栏、工具栏和状态栏193
10．5．1菜单栏193
10．5．2工具栏193
10．5．3状态栏194
10．5．4子任务：编写一个文本编辑器194
10．6任务6了解选择器类组件的使用200
10．6．1单选按钮201
10．6．2复选框202
10．6．3列表框203
10．6．4树形控件204
10．7任务7了解其他窗口组件205
10．7．1选项卡205
10．7．2静态框205
10．7．3滚动条206
10．7．4滑块207
10．7．5微调控制器208
10．7．6进度条209
10．8任务8界面管理和设计210
10．8．1布局管理器210
10．8．2界面生成工具211
10．9小结213
10．10习题213
项目11与数据库交互214
11．1任务1了解数据库的概念214
11．1．1关系型数据库214
11．1．2结构化查询语言215
11．1．3Python数据库API216
11．1．4选择要使用的数据库217
11．2任务2熟悉在Python中操作SQLite217
11．2．1SQLite简介217
11．2．2SQLite的安装和配置218
11．2．3sqlite3模块的使用218
11．2．4SQLite基础应用：用户账户信息219
11．3任务3熟悉在Python中操作MySQL221
11．3．1MySQL简介222
11．3．2MySQL获取和安装223
11．3．3MySQL编码设置224
11．3．4MySQL常见问题224
11．3．5Python中的MySQL驱动226
11．3．6mysql-connector/python的使用226
11．3．7使用executemany()方法批量插入数据227
11．3．8导入海量数据228
11．4小结231
11．5习题231
项目12网络编程232
12．1任务1了解网络编程基本知识232
12．1．1计算机网络层次结构232
12．1．2客户端/服务器架构模型233
12．1．2套接字233
12．1．3面向连接与无连接通信234
12．2任务2掌握基于套接字的网络编程235
12．2．1socket模块及socket对象235
12．2．2创建TCP服务器236
12．2．3创建TCP客户端237
12．2．4创建UDP服务器/客户端238
12．3任务3掌握服务器多并发功能的实现239
12．3．1socketserver模块239
12．3．2创建支持多并发的服务器240
12．3．3通过socketserver模块传输文件241
12．4小结243
12．5习题244
项目13多线程和多进程245
13．1任务1了解进程和线程的概念245
13．1．1多道程序设计和对称多处理245
13．1．2进程246
13．1．3线程247
13．2任务2掌握Python中的多线程编程248
13．2．1threading模块简介248
13．2．2守护线程249
13．2．3抢占和释放CPU250
13．3任务3了解多线程有关的高级话题251
13．3．1线程与队列251
13．3．2子任务：生产者-消费者问题251
13．3．3线程锁、临界资源和互斥253
13．3．4死锁254
13．3．5信号量255
13．3．6全局解释器锁256
13．4任务4掌握Python中的多进程编程257
13．4．1multiprocessing模块简介257
13．4．2Process类258
13．4．3跨进程全局队列259
13．4．4Value和Array类260
13．4．5Manager类261
13．4．6进程池261
13．4．7异步和同步262
13．4．8再论多进程和多线程263
13．5小结264
13．6习题265
项目14数据分析266
14．1任务1了解NumPy及NumPy数组266
14．1．1NumPy的安装266
14．1．2NumPy数组的创建方式及基本特性267
14．1．3NumPy数据类型268
14．1．4多维数组及修改形状270
14．1．5花式索引272
14．1．6数据边界约束273
14．2任务2掌握NumPy中的数学相关方法273
14．2．1特殊数组273
14．2．2随机数工具276
14．2．3数组的算术操作277
14．2．4数学函数279
14．2．5NumPy的输入和输出281
14．3任务3掌握Pandas的使用283
14．3．1什么是Pandas283
14．3．2Series的使用284
14．3．3DataFrame的创建和访问285
14．3．4数据操作287
14．3．5数据计算289
14．3．6数据排序290
14．3．7数据统计分析291
14．3．8数据相关性分析292
14．4任务4了解Matplotlib数据可视化294
14．4．1数据可视化的基本概念294
14．4．2Matplotlib的基本使用295
14．4．3数据图形中的文本设置298
14．4．4子绘图区域299
14．4．5图表绘制函数301
14．5小结304
14．6习题305