Python语言及其应用(第2版) [美]比尔·卢巴诺维奇(Bill Lubanovic) 著 门佳 译 专业科技

前言 xxv 第 一部分  Python基础 第 1 章  Python初探 3 1.1 谜题 3 1.2 小程序 5 1.3 大程序 7 1.4 现实世界中的Python 10 1.5 Python和其他语言 10 1.6 为什么选择Python 12 1.7 为什么不选择Python 14 1.8 Python 2和Python 3 14 1.9 安装Python 15 1.10 运行Python 15 1.10.1 使用交互式解释器 15 1.10.2 使用Python文件 16 1.10.3 下一步 17 1.11 禅意时刻 17 1.12 后续内容 17 1.13 练习 18 第 2 章  数据：类型、值、变量和名称 19 2.1 Python数据皆是对象 19 2.2 类型 20 2.3 可变性 21 2.4 字面值 22 2.5 变量 22 2.6 赋值 23 2.7 变量是名称，不是位置 24 2.8 向多个名称赋值 27 2.9 为名称重新赋值 27 2.10 复制 27 2.11 选个好变量名 28 2.12 后续内容 28 2.13 练习 28 第 3 章  数字 29 3.1 布尔值 29 3.2 整数 30 3.2.1 字面整数 30 3.2.2 整数运算符 31 3.2.3 整数和变量 33 3.2.4 优先级 34 3.2.5 基数 35 3.2.6 类型转换 37 3.2.7 int类型有多大 39 3.3 浮点数 40 3.4 数学函数 41 3.5 后续内容 41 3.6 练习 41 第 4 章  if语句 42 4.1 使用#注释 42 4.2 使用\续行 43 4.3 使用if、elif和else进行比较 44 4.4 True是什么 46 4.5 使用in进行多重比较 47 4.6 新秀：我是海象 48 4.7 后续内容 49 4.8 练习 49 第 5 章  字符串 50 5.1 使用引号创建字符串 50 5.2 使用str()创建字符串 52 5.3 使用\转义 53 5.4 使用+拼接 54 5.5 使用*重复 55 5.6 使用[]获取字符 55 5.7 使用分片提取子串 56 5.8 使用len()获取字符串长度 58 5.9 使用split()分割字符串 58 5.10 使用join()合并字符串 59 5.11 使用replace()进行替换 59 5.12 使用strip()进行剥离 59 5.13 搜索和选择 60 5.14 大小写 62 5.15 对齐 63 5.16 格式化 63 5.16.1 旧式样：% 63 5.16.2 新式样：{}和format() 66 5.16.3 近期新式样：f字符串 67 5.17 未完待续 68 5.18 后续内容 68 5.19 练习 68 第 6 章  while循环和for循环 70 6.1 while循环 70 6.1.1 使用break跳出循环 71 6.1.2 使用continue跳过本次循环 71 6.1.3 使用else检查break 71 6.2 使用for和in进行迭代 72 6.2.1 使用break跳出循环 73 6.2.2 使用continue跳过本次循环 73 6.2.3 使用else检查break 73 6.2.4 使用range()生成数字序列 74 6.3 其他迭代器 74 6.4 后续内容 74 6.5 练习 74 第 7 章  元组和列表 76 7.1 元组 76 7.1.1 使用逗号和()创建元组 77 7.1.2 使用tuple()创建元组 78 7.1.3 使用+拼接元组 78 7.1.4 使用*复制元素 78 7.1.5 比较元组 78 7.1.6 使用for和in迭代元组 79 7.1.7 修改元组 79 7.2 列表 80 7.2.1 使用[]创建列表 80 7.2.2 使用list()创建或转换列表 80 7.2.3 使用split()从字符串创建列表 80 7.2.4 使用[offset]获取列表项 81 7.2.5 使用切片获取列表项 82 7.2.6 使用append()在末尾添加列表项 82 7.2.7 使用insert()按偏移插入列表项 83 7.2.8 使用*复制所有列表项 83 7.2.9 使用extend()或+拼接列表 83 7.2.10 使用[offset]修改列表项 84 7.2.11 使用切片修改列表项 84 7.2.12 使用del按偏移删除列表项 85 7.2.13 使用remove()按值删除列表项 85 7.2.14 使用pop()按偏移获取列表项并删除 85 7.2.15 使用clear()删除所有列表项 86 7.2.16 使用index()按值查找列表项的偏移 86 7.2.17 使用in测试值 86 7.2.18 使用count()统计某个值出现的次数 87 7.2.19 使用join()将列表转换为字符串 87 7.2.20 使用sort()或sorted()重新排序列表项 87 7.2.21 使用len()获得列表长度 88 7.2.22 使用=赋值 88 7.2.23 使用copy()、list()或切片复制列表 89 7.2.24 使用deepcopy()复制所有内容 89 7.2.25 比较列表 90 7.2.26 使用for和in迭代列表 91 7.2.27 使用zip()迭代多个序列 92 7.2.28 使用推导式创建列表 92 7.2.29 列表的列表 95 7.3 元组和列表 95 7.4 不存在元组推导式 95 7.5 后续内容 96 7.6 练习 96 第 8 章  字典和集合 98 8.1 字典 98 8.1.1 使用{}创建字典 98 8.1.2 使用dict()创建字典 99 8.1.3 使用dict()进行转换 99 8.1.4 使用[key]添加或修改字典项 100 8.1.5 使用[key]或get()获取字典项 101 8.1.6 使用keys()获取所有的键 102 8.1.7 使用values()获取所有值 102 8.1.8 使用items()获取所有“键–值”对 102 8.1.9 使用len()获取长度 103 8.1.10 使用{**a, **b}合并字典 103 8.1.11 使用update()合并字典 103 8.1.12 使用del按键删除字典项 104 8.1.13 使用pop()按键获取字典项并将其删除 104 8.1.14 使用clear()删除所有字典项 105 8.1.15 使用in测试键是否存在 105 8.1.16 使用=赋值 105 8.1.17 使用copy()复制 105 8.1.18 使用deepcopy()复制所有内容 106 8.1.19 比较字典 107 8.1.20 使用for和in迭代字典 107 8.1.21 字典推导式 108 8.2 集合 109 8.2.1 使用set()创建集合 110 8.2.2 使用set()进行转换 110 8.2.3 使用len()获取集合元素个数 111 8.2.4 使用add()添加元素 111 8.2.5 使用remove()删除元素 111 8.2.6 使用for和in迭代集合 111 8.2.7 使用in测试元素 111 8.2.8 集合运算 112 8.2.9 集合推导式 115 8.2.10 使用frozenset()创建不可变集合 115 8.3 目前为止学过的数据结构 116 8.4 创建更复杂的数据结构 116 8.5 后续内容 117 8.6 练习 117 第 9 章  函数 119 9.1 使用def定义函数 119 9.2 使用圆括号调用函数 120 9.3 实参与形参 120 9.3.1 有用的None 122 9.3.2 位置实参 123 9.3.3 关键字实参 123 9.3.4 指定默认形参值 124 9.3.5 使用*拆分/汇集位置实参 125 9.3.6 使用**拆分/汇集关键字实参 126 9.3.7 仅关键字形参 127 9.3.8 可变实参和不可变实参 128 9.4 文档字符串 128 9.5 作为“头等公民”的函数 129 9.6 内部函数 131 9.7 匿名函数：lambda 132 9.8 生成器 133 9.8.1 生成器函数 134 9.8.2 生成器推导式 134 9.9 装饰器 135 9.10 名称空间和作用域 137 9.11 名称中_和__的用法 139 9.12 递归 139 9.13 异步函数 140 9.14 异常 140 9.14.1 使用try和except处理错误 141 9.14.2 编写自己的异常 142 9.15 后续内容 143 9.16 练习 143 第 10 章  对象和类 144 10.1 什么是对象 144 10.2 简单对象 145 10.2.1 使用class定义类 145 10.2.2 特性 145 10.2.3 方法 146 10.2.4 初始化 147 10.3 继承 148 10.3.1 从父类继承 148 10.3.2 覆盖方法 149 10.3.3 添加方法 150 10.3.4 使用super()获得父类的帮助 151 10.3.5 多重继承 152 10.3.6 mixin 153 10.4 为self正名 154 10.5 特性访问 154 10.5.1 直接访问 154 10.5.2 getter和setter 155 10.5.3 用于特性访问的属性 155 10.5.4 计算值属性 157 10.5.5 使用名称重整保护内部隐私 158 10.5.6 类和对象特性 158 10.6 方法的类型 159 10.6.1 实例方法 159 10.6.2 类方法 159 10.6.3 静态方法 160 10.7 鸭子类型 160 10.8 魔术方法 162 10.9 聚合和组合 165 10.10 何时使用对象或其他东西 166 10.11 具名元组 166 10.12 数据类 168 10.13 attrs 169 10.14 后续内容 169 10.15 练习 169 第 11 章  模块、包和赠品 170 11.1 模块和import语句 170 11.1.1 导入模块 170 11.1.2 使用别名导入模块 172 11.1.3 导入部分模块 172 11.2 包 172 11.2.1 模块搜索路径 174 11.2.2 相对导入和保证导入 174 11.2.3 名称空间包 175 11.2.4 模块和对象 176 11.3 Python标准库 176 11.3.1 使用setdefault()和defaultdict()处理缺失的键 177 11.3.2 使用Counter()计数 178 11.3.3 使用OrderedDict()按键排序 179 11.3.4 栈+队列=双端队列 180 11.3.5 使用itertools迭代代码结构 181 11.3.6 使用pprint()美化输出 182 11.3.7 获得随机数 182 11.4 获取其他Python代码 184 11.5 后续内容 184 11.6 练习 184 第二部分  Python实践 第 12 章  数据处理 187 12.1 文本字符串：Unicode 188 12.1.1 Python 3 Unicode字符串 188 12.1.2 UTF-8 191 12.1.3 编码 191 12.1.4 解码 192 12.1.5 HTML实体 194 12.1.6 归一化 195 12.1.7 更多信息 196 12.2 字符串：正则表达式 196 12.2.1 使用match()查找起始匹配 197 12.2.2 使用search()查找抢先发售匹配 198 12.2.3 使用findall()查找所有匹配 198 12.2.4 使用split()在匹配处分割 199 12.2.5 使用sub()替换匹配 199 12.2.6 模式：特殊字符 199 12.2.7 模式：使用修饰符 201 12.2.8 模式：指定match()的输出 203 12.3 二进制数据 203 12.3.1 bytes和bytearray 204 12.3.2 使用struct转换二进制数据 205 12.3.3 其他二进制数据工具 207 12.3.4 使用binascii()转换二进制/字符串 208 12.3.5 位运算符 208 12.4 珠宝类比 209 12.5 后续内容 209 12.6 练习 209 第 13 章  日历和时钟 211 13.1 闰年 212 13.2 datetime模块 212 13.3 使用time模块 215 13.4 读写日期和时间 216 13.5 所有的转换 220 13.6 替代模块 220 13.7 后续内容 221 13.8 练习 221 第 14 章  文件和目录 222 14.1 文件输入和输出 222 14.1.1 使用open()创建或打开文件 222 14.1.2 使用print()写入文本文件 223 14.1.3 使用write()写入文本文件 223 14.1.4 使用read()、readline()或readlines()读取文本文件 225 14.1.5 使用write()写入二进制文件 226 14.1.6 使用read()读取二进制文件 227 14.1.7 使用with自动关闭文件 227 14.1.8 使用seek()改变文件位置 228 14.2 内存映射 229 14.3 文件操作 229 14.3.1 使用exists()检查文件是否存在 230 14.3.2 使用isfile()检查文件类型 230 14.3.3 使用copy()复制文件 231 14.3.4 使用rename()重命名 231 14.3.5 使用link()或symlink()创建链接 231 14.3.6 使用chmod()改变文件权限 231 14.3.7 使用chown()改变文件所属权 232 14.3.8 使用remove()删除文件 232 14.4 目录操作 232 14.4.1 使用mkdir()创建目录 232 14.4.2 使用rmdir()删除目录 232 14.4.3 使用listdir()列出目录内容 232 14.4.4 使用chdir()改变当前目录 233 14.4.5 使用glob()列出匹配文件 233 14.5 路径名 234 14.5.1 使用abspath()获取路径名 235 14.5.2 使用realpath()获取符号链接路径名 235 14.5.3 使用os.path.join()构建路径名 235 14.5.4 使用pathlib 235 14.6 BytesIO和StringIO 236 14.7 后续内容 237 14.8 练习 237 第 15 章  进程和并发 238 15.1 程序和进程 238 15.1.1 使用subprocess创建进程 239 15.1.2 使用multiprocessing创建进程 240 15.1.3 使用terminate()终止进程 241 15.1.4 使用os获得系统信息 241 15.1.5 使用psutil获取进程信息 242 15.2 命令自动化 242 15.2.1 invoke 243 15.2.2 其他命令助手 243 15.3 并发 244 15.3.1 队列 245 15.3.2 进程 245 15.3.3 线程 246 15.3.4 concurrent.futures 248 15.3.5 绿色线程和gevent 251 15.3.6 twisted 252 15.3.7 asyncio 254 15.3.8 Redis 254 15.3.9 队列之外的选择 257 15.4 后续内容 257 15.5 练习 257 第 16 章  持久性存储 258 16.1 平面文本文件 258 16.2 填充式文本文件 258 16.3 表格式文本文件 259 16.3.1 CSV 259 16.3.2 XML 261 16.3.3 XML安全提示 263 16.3.4 HTML 263 16.3.5 JSON 264 16.3.6 YAML 266 16.3.7 tablib 267 16.3.8 Pandas 267 16.3.9 配置文件 268 16.4 二进制文件 269 16.4.1 填充式二进制文件和内存映射 269 16.4.2 电子表格 270 16.4.3 HDF5 270 16.4.4 TileDB 270 16.5 关系数据库 270 16.5.1 SQL 271 16.5.2 DB-API 272 16.5.3 SQLite 273 16.5.4 MySQL 274 16.5.5 PostgreSQL 275 16.5.6 SQLAlchemy 275 16.5.7 其他数据库访问包 280 16.6 NoSQL数据存储 280 16.6.1 dbm家族 280 16.6.2 memcached 281 16.6.3 Redis 282 16.6.4 文档数据库 288 16.6.5 时间序列数据库 289 16.6.6 图数据库 289 16.6.7 其他NoSQL 289 16.7 全文数据库 290 16.8 后续内容 290 16.9 练习 290 第 17 章  网络 292 17.1 TCP/IP 292 17.1.1 套接字 293 17.1.2 Scapy 297 17.1.3 Netcat 297 17.2 联网模式 297 17.3 “请求–回应”模式 298 17.3.1 ZeroMQ 298 17.3.2 其他消息工具 301 17.4 “发布–订阅”模式 302 17.4.1 Redis 302 17.4.2 ZeroMQ 303 17.4.3 其他“发布–订阅”工具 305 17.5 互联网服务 305 17.5.1 域名系统 305 17.5.2 Python电子邮件模块 306 17.5.3 其他协议 306 17.6 Web服务和API 306 17.7 数据序列化 307 17.7.1 使用pickle进行序列化 307 17.7.2 其他序列化格式 308 17.8 远程过程调用 309 17.8.1 XML-RPC 309 17.8.2 JSON-RPC 310 17.8.3 MessagePack-RPC 311 17.8.4 zerorpc 312 17.8.5 gRPC 312 17.8.6 twirp 313 17.9 远程管理工具 313 17.10 大数据 313 17.10.1 Hadoop 314 17.10.2 Spark 314 17.10.3 Disco 314 17.10.4 Dask 314 17.11 云 315 17.11.1 Amazon Web服务 316 17.11.2 Google Cloud 316 17.11.3 Microsoft Azure 316 17.11.4 OpenStack 316 17.12 Docker 316 17.13 后续内容 317 17.14 练习 317 第 18 章  Web 318 18.1 Web客户端 319 18.1.1 使用telnet进行测试 320 18.1.2 使用curl进行测试 321 18.1.3 使用httpie进行测试 322 18.1.4 使用httpbin进行测试 322 18.1.5 Python的标准Web库 322 18.1.6 标准库之外的requests 324 18.2 Web服务器 325 18.2.1 最简单的Python Web服务器 326 18.2.2 Web服务器网关接口（WSGI） 327 18.2.3 ASGI 327 18.2.4 Apache 328 18.2.5 NGINX 329 18.2.6 其他Python Web服务器 329 18.3 Web服务器框架 330 18.3.1 Bottle 330 18.3.2 Flask 332 18.3.3 Django 336 18.3.4 其他框架 336 18.4 数据库框架 337 18.5 Web服务和自动化 337 18.5.1 webbrowser 337 18.5.2 webview 338 18.6 Web API和REST 339 18.7 爬取数据 339 18.7.1 Scrapy 340 18.7.2 BeautifulSoup 340 18.7.3 requests-html 341 18.8 看场电影吧 341 18.9 后续内容 344 18.10 练习 344 第 19 章  成为Python主义者 345 19.1 关于编程 345 19.2 寻找Python代码 346 19.3 安装Python包 346 19.3.1 使用pip 346 19.3.2 使用virtualenv 347 19.3.3 使用pipenv 347 19.3.4 使用包管理器 348 19.3.5 从源代码安装 348 19.4 集成化开发环境 348 19.4.1 IDLE 348 19.4.2 PyCharm 348 19.4.3 IPython 349 19.4.4 Jupyter Notebook 350 19.4.5 JupyterLab 351 19.5 名称和文档 351 19.6 添加类型提示 352 19.7 测试 353 19.7.1 使用pylint、pyflakes 和pep8检查代码 353 19.7.2 使用unittest进行测试 355 19.7.3 使用doctest进行测试 358 19.7.4 使用nose进行测试 359 19.7.5 其他测试框架 360 19.7.6 持续集成 360 19.8 调试Python代码 361 19.8.1 使用print() 361 19.8.2 使用装饰器 362 19.8.3 使用pdb 363 19.8.4 使用breakpoint() 368 19.9 记录错误消息 368 19.10 优化 370 19.10.1 测量时间 370 19.10.2 算法和数据结构 373 19.10.3 Cython、NumPy和C扩展 374 19.10.4 PyPy 374 19.10.5 Numba 374 19.11 源代码控制 375 19.11.1 Mercurial 375 19.11.2 Git 376 19.12 分发你的程序 378 19.13 克隆本书 378 19.14 更多内容 378 19.14.1 图书 379 19.14.2 网站 379 19.14.3 团体 380 19.14.4 会议 380 19.14.5 Python相关的工作机会 380 19.15 后续内容 380 19.16 练习 381 第 20 章  Python的艺术 382 20.1 2D图形 382 20.1.1 标准库 382 20.1.2 PIL和Pillow 383 20.1.3 ImageMagick 386 20.2 3D图形 387 20.3 3D动画 387 20.4 图形用户界面 388 20.5 绘图、图形和可视化 389 20.5.1 Matplotlib 389 20.5.2 Seaborn 391 20.5.3 Bokeh 393 20.6 游戏 393 20.7 音频和音乐 393 20.8 后续内容 394 20.9 练习 394 第 21 章  工作中的Python 395 21.1 Microsoft Office套件 395 21.2 执行企业任务 396 21.3 处理企业数据 397 21.3.1 提取、转换和装载 397 21.3.2 数据验证 400 21.3.3 其他信息源 400 21.4 开源Python企业包 400 21.5 金融中的Python 401 21.6 商业数据安全 401 21.7 地图 402 21.7.1 格式 402 21.7.2 根据shapefile绘制地图 403 21.7.3 Geopandas 405 21.7.4 其他绘图包 405 21.7.5 应用和数据 406 21.8 后续内容 406 21.9 练习 406 第 22 章  Python的科学 407 22.1 标准库中的数学和统计 407 22.1.1 数学函数 407 22.1.2 处理复数 409 22.1.3 使用decimal准确计算浮点数 410 22.1.4 使用fractions执行有理数运算 410 22.1.5 使用array创建压缩序列 411 22.1.6 使用statistics进行简单的统计 411 21.1.7 矩阵乘法 411 22.2 科学Python 411 22.3 NumPy 412 22.3.1 使用array()创建数组 412 22.3.2 使用arange()创建数组 413 22.3.3 使用zeros()、ones()和random()创建数组 413 22.3.4 使用reshape()改变数组的形状 414 22.3.5 使用[]获取元素 415 22.3.6 数组的算术运算 416 22.3.7 线性代数 417 22.4 SciPy 418 22.5 SciKit 418 22.6 Pandas 418 22.7 Python和各个科学领域 419 22.8 后续内容 420 22.9 练习 420 附录A  写给初级程序员的计算机软硬件知识 421 附录B  安装Python 3 430 附录C  截然不同的async 437 附录D  习题答案 442 附录E  速查表 483