Python程序设计

Python 的语法清晰、简洁，并且拥有大量的第三方函数模块，既适合初学者将其作为程序设计入门学习语言，又能满足工程技术人员、科研人员的计算需求。本书主要介绍 Python 程序设计的基础知识，包括 Python 程序设计的基本思想和常用方法，用于培养学生利用 Python 解决各类实际问题的能力。本书共 8 章，均以项目为驱动，主要内容包括 Python 概述、Python 的基础语法与 Python 中的数据类型、流程控制、函数、面向对象、模块、异常处理与文件操作、多线程。本书可以作为高等职业院校软件技术、嵌入式技术、通信技术等相关专业程序设计类课程的入门教材，也可以供工程技术人员、科研人员阅读参考。

第1章? Python 概述..........................................................1 1.1 初识 Python .................................................................................................. 2 1.1.1 Python 简介 ....................................................................................................2 1.1.2 Python 的应用领域 ........................................................................................7 1.1.3 小结回顾 .......................................................................................................11 1.2 搭建 Python 开发环境 ............................................................................... 12 1.2.1 在 Windows 操作系统中搭建 Python 开发环境 ........................................12 1.2.2 在 Linux 操作系统中搭建 Python 开发环境 ..............................................17 1.2.3 在 macOS 中搭建 Python 开发环境............................................................17 1.2.4 小结回顾 .......................................................................................................17 1.3 Python 集成开发环境 ................................................................................ 18 1.3.1 常用的 Python IDE .......................................................................................18 1.3.2 Jupyter Notebook ..........................................................................................21 1.3.3 案例 1：计算体脂率 ....................................................................................22 1.3.4 小结回顾 .......................................................................................................24 1.4 本章回顾 .................................................................................................... 25 第2章? Python 的基础语法与 Python 中的数据类型................26 2.1 Python 的基础语法 .................................................................................... 27 2.1.1 Python 的语法特点 ......................................................................................27 2.1.2 Python 中的运算符 ......................................................................................31 2.1.3 小结回顾 .......................................................................................................35 2.2 Python 中的基本数据类型 ........................................................................ 36 2.2.1 数字类型 .......................................................................................................36 2.2.2 字符串类型 ...................................................................................................38 2.2.3 布尔类型 .......................................................................................................45 2.2.4 小结回顾 .......................................................................................................45 2.3 Python 中的高级数据类型 ........................................................................ 46 2.3.1 列表 ...............................................................................................................47 2.3.2 元组 ...............................................................................................................52 2.3.3 字典 ...............................................................................................................54 2.3.4 集合 ...............................................................................................................56 2.3.5 数据类型转换 ...............................................................................................60 2.3.6 案例 2：健身培训班学员的成绩统计 ........................................................62 2.3.7 小结回顾 .......................................................................................................64 2.4 本章回顾 .................................................................................................... 65 第3章? 流程控制 .............................................................67 3.1 选择结构 .................................................................................................... 68 3.1.1 if 语句 ...........................................................................................................68 3.1.2 if...else 语句 ..................................................................................................69 3.1.3 if...elif...else 语句 ..........................................................................................70 3.1.4 选择结构的嵌套 ...........................................................................................72 3.1.5 案例 3：模拟期末考试考生进入考场前的查验流程 ................................73 3.1.6 小结回顾 .......................................................................................................74 3.2 循环结构 .................................................................................................... 75 3.2.1 while 循环 .....................................................................................................75 3.2.2 for 循环 .........................................................................................................78 3.2.3 循环结构的嵌套 ...........................................................................................83 3.2.4 循环控制 .......................................................................................................86 3.2.5 案例 4：剪刀石头布游戏 ............................................................................89 3.2.6 小结回顾 .......................................................................................................91 3.3 本章回顾 .................................................................................................... 91 第4章? 函数...................................................................94 4.1 函数的基础知识 ........................................................................................ 95 4.1.1 函数的定义与调用 .......................................................................................95 4.1.2 函数的返回值 ...............................................................................................99 4.1.3 Python 中常用的内置函数 ........................................................................100 4.1.4 案例 5：验证哥德巴赫猜想 ......................................................................104 4.1.5 小结回顾 .....................................................................................................105 4.2 参数传递与变量的作用域 ...................................................................... 105 4.2.1 函数的参数传递 .........................................................................................106 4.2.2 传递的参数类型 .........................................................................................107 4.2.3 变量的作用域 .............................................................................................113 4.2.4 匿名函数与高阶函数 .................................................................................115 4.2.5 案例 6：计算某公司销售员工的奖金 ......................................................119 4.2.6 小结回顾 .....................................................................................................121 4.3 本章回顾 .................................................................................................. 122 第5章? 面向对象 ........................................................... 124 5.1 面向对象简介 .......................................................................................... 125 5.1.1 面向对象与面向过程 .................................................................................125 5.1.2 面向对象的基本概念与特点 .....................................................................126 5.1.3 小结回顾 .....................................................................................................128 5.2 类与对象 .................................................................................................. 129 5.2.1 类的定义与实例化 .....................................................................................129 5.2.2 类的属性 .....................................................................................................131 5.2.3 类的方法 .....................................................................................................136 5.2.4 小结回顾 .....................................................................................................142 5.3 类的继承与组合 ...................................................................................... 143 5.3.1 继承的相关概念与语法 .............................................................................143 5.3.2 方法重写 .....................................................................................................145 5.3.3 类的组合 .....................................................................................................148 5.3.4 案例 7：马戏团动物表演 ..........................................................................150 5.3.5 小结回顾 .....................................................................................................151 5.4 本章回顾 .................................................................................................. 152 第6章? 模块................................................................. 156 6.1 模块、包和库 .......................................................................................... 157 6.1.1 模块 .............................................................................................................157 6.1.2 包 .................................................................................................................162 6.1.3 库 .................................................................................................................164 6.1.4 小结回顾 .....................................................................................................165 6.2 常用的标准库模块 .................................................................................. 166 6.2.1 正则表达式模块 .........................................................................................166 6.2.2 日期和时间模块 .........................................................................................174 6.2.3 加密模块与其他常用模块 .........................................................................183 6.2.4 小结回顾 .....................................................................................................186 6.3 基于第三方库的爬虫应用 ...................................................................... 186 6.3.1 网络爬虫概述 .............................................................................................187 6.3.2 爬虫的相关库 .............................................................................................190 6.3.3 案例 8：爬取某网站信息 ..........................................................................198 6.3.4 小结回顾 .....................................................................................................200 6.4 本章回顾 .................................................................................................. 200 第7章? 异常处理与文件操作 ............................................. 204 7.1 异常处理 .................................................................................................. 205 7.1.1 异常概述 .....................................................................................................205 7.1.2 异常处理语句 .............................................................................................207 7.1.3 自定义异常类 .............................................................................................212 7.1.4 小结回顾 .....................................................................................................213 7.2 文件操作 .................................................................................................. 213 7.2.1 文件的基本操作 .........................................................................................214 7.2.2 使用 os 模块操作文件及目录 ...................................................................220 7.2.3 二进制文件的读 / 写操作..........................................................................226 7.2.4 基于 shutil 模块的文件操作 ......................................................................227 7.2.5 Excel 文件的相关操作...............................................................................227 7.2.6 案例 9：提取某个国家（或地区）的 GDP 数据 ....................................237 7.2.7 小结回顾 .....................................................................................................238 7.3 本章回顾 .................................................................................................. 239 第8章? 多线程 .............................................................. 242 8.1 线程概述 .................................................................................................. 243 8.1.1 进程与线程 .................................................................................................243 8.1.2 多线程的相关概念 .....................................................................................245 8.1.3 小结回顾 .....................................................................................................247 8.2 使用 Python 实现多线程 ......................................................................... 248 8.2.1 使用 threading 库实现多线程....................................................................248 8.2.2 线程锁 .........................................................................................................252 8.2.3 案例 10：以单线程和多线程的方式复制文件的对比 ............................255 8.2.4 小结回顾 .....................................................................................................256 8.3 综合案例：基于多线程的爬虫应用 ...................................................... 257 8.3.1 案例分析 .....................................................................................................257 8.3.2 以单线程的方式爬取表情包 .....................................................................258 8.3.3 以多线程的方式爬取表情包 .....................................................................259 8.3.4 小结回顾 .....................................................................................................261 8.4 本章回顾 .................................................................................................. 261