[正版]新书 Python程序设计与算法基础教程(第3版·项目实训·题库·微课视频版) 江红、余青松 软件工具

本书集教材、练习册、上机指导、题库于一体，基于Windows 10和Python 3.10构建Python开发平台，阐述Python语言的基础知识，以及使用Python语言的实际开发应用实例，具体内容包括Python

程序设计导论，Python语言基础，程序流程控制，常用内置数据类型，组合数据类型，输入、输出和文件，错误和异常处理，函数和函数式编程，面向对象的程序设计，模块和

模块化程序设计，数据结构与算法基础，图形用户界面，图形绘制和数据可视化，数值日期和时间处理，字符串和文本处理，数据库访问，网络编程和通信，并行计算，系统管理以及Python计算生态等。

本书编者结合多年的程序设计、系统开发以及授课经验，由浅入深、循序渐进地介绍Python程序设计语言，让读者能够较为系统全面地掌握程序设计的理论和应用。本书提供了近1000个实例、523道习题、600多个实践操作任务、48个综合应用案例及

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本书可作为高等院校各专业的计算机程序设计教程，也可作为广大程序设计开发者、爱好者的自学参考书。

本书集教材、练习册、上机指导、题库于一体，基于Windows 10和Python 3.10构建Python开发平台，阐述Python语言的基础知识，以及使用Python语言的实际开发应用实例。本书配套资源丰富，包括教学大纲、教学课件、电子教案、教学进度表、案例研究和素材，作者还为本书精心录制了1100分钟的微课视频。

目录

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第1章Python程序设计导论

1.1程序设计语言

1.1.1计算机和程序

1.1.2程序设计和编程语言

1.1.3计算思维和程序设计方法

1.1.4程序的编写和执行

1.2Python语言概述

1.2.1Python语言简介

1.2.2Python语言的特点

1.2.3Python语言的应用范围

1.3Python语言版本和开发环境

1.3.1Python语言的版本

1.3.2Python语言的实现

1.3.3Python语言的集成开发环境

1.3.4下载Python

1.3.5安装Python

1.3.6安装和管理Python扩展包

1.4使用Python解释器解释

执行Python程序

1.4.1运行Python解释器

1.4.2运行Python集成开发

环境

1.5使用文本编辑器和命令行编写

和执行Python源文件程序

1.5.1编写输出“Hello，World！”

程序

1.5.2运行Python源代码程序

1.5.3命令行参数

1.6使用集成开发环境（IDLE）编写

和执行Python源文件程序

1.6.1使用IDLE编写程序

1.6.2使用IDLE编辑和执行

程序

1.7程序的打包和发布

1.7.1安装PyInstaller

1.7.2使用PyInstaller生成可执行

程序

1.8在线帮助和相关资源

1.8.1Python交互式帮助系统

1.8.2Python文档

1.8.3Python官网

1.8.4PEP

1.8.5Python扩展库索引(PyPI)

1.9习题

1.10上机实践

1.11案例研究1： 安装和使用

Python科学计算环境

Anaconda

1.12案例研究2： 安装和使用

PyCharm开发环境

第2章Python语言基础

2.1Python程序概述

2.1.1引例

2.1.2Python程序构成

2.2Python对象和引用

2.2.1Python对象概述

2.2.2字面量和对象的创建

2.2.3创建对象的其他方法

2.2.4数据类型

2.2.5变量和对象的引用

2.2.6Python是动态类型语言

2.2.7Python是强类型语言

2.2.8对象内存示意图

2.2.9对象的值比较(==)和引用

判别(is)

2.2.10不可变对象(immutable)和

可变对象(mutable)

2.3标识符及其命名规则

2.3.1标识符

2.3.2保留关键字

2.3.3Python预定义标识符

2.3.4命名规则

2.4变量和赋值语句

2.4.1变量的声明和赋值

2.4.2链式赋值语句

2.4.3复合赋值语句

2.4.4删除变量

2.4.5序列解包赋值

2.4.6常量

2.5表达式和运算符

2.5.1表达式的组成

2.5.2表达式的书写规则

2.5.3运算符概述

2.5.4Python运算符及其优先级

2.6语句

2.6.1Python语句

2.6.2Python语句的书写规则

2.6.3复合语句及其缩进书写

规则

2.6.4注释语句

2.6.5空语句

2.7函数

2.7.1函数的创建和调用

2.7.2内置函数

2.7.3模块函数

2.7.4函数API

2.8类和对象

2.8.1创建类对象

2.8.2实例对象的创建和使用

2.9模块和包

2.9.1模块和包的概念

2.9.2导入和使用模块

2.10综合应用： turtle模块和

海龟绘图

2.10.1海龟绘图概述

2.10.2绘制正方形

2.10.3海龟绘图应用实例

2.11习题

2.12上机实践

2.13案例研究： 使用Pillow库

处理图像文件

第3章程序流程控制

3.1程序的流程

3.1.1输入、处理和输出

3.1.2算法和数据结构

3.1.3程序流程图

3.2顺序结构

3.3选择结构

3.3.1分支结构的形式

3.3.2单分支结构

3.3.3双分支结构

3.3.4多分支结构

3.3.5if语句的嵌套

3.3.6if语句典型示例代码

3.3.7选择结构综合举例

3.4循环结构

3.4.1可迭代对象

3.4.2range对象

3.4.3for循环

3.4.4while循环

3.4.5循环的嵌套

3.4.6break语句

3.4.7continue语句

3.4.8死循环(无限循环)

3.4.9else子句

3.4.10enumerate()函数和循环

3.4.11zip()函数和循环

3.4.12map()函数和循环

3.4.13循环语句典型示例代码

3.4.14循环结构综合举例

3.5综合应用： turtle模块的复杂

图形绘制

3.5.1绘制正方形(改进版)

3.5.2绘制圆形螺旋

3.6习题

3.7上机实践

3.8案例研究： 使用嵌套循环实现

图像处理算法

第4章常用内置数据类型

4.1Python内置数据类型概述

4.1.1数值数据类型

4.1.2序列数据类型

4.1.3集合数据类型

4.1.4字典数据类型

4.1.5NoneType、NotImplementedType

和EllipsisType

4.1.6其他数据类型

4.2int数据类型(任意精度整数)

4.2.1整型字面量

4.2.2int对象

4.2.3int对象的方法

4.2.4整数的运算

4.3float类型(有限精度浮点数)

4.3.1浮点类型字面量

4.3.2float对象

4.3.3float对象的方法

4.3.4浮点数的表示和相等性

比较

4.3.5浮点数的运算

4.4bool数据类型

4.4.1布尔值字面量

4.4.2bool对象

4.4.3布尔值的运算

4.5complex类型

4.5.1复数字面量

4.5.2complex对象

4.5.3complex对象的属性和

方法

4.5.4复数的运算

4.6条件表达式、关系运算符、测试

运算符和逻辑运算符

4.6.1条件表达式

4.6.2关系运算符和测试

运算符

4.6.3逻辑运算符

4.7算术运算符和位运算符

4.7.1算术运算符

4.7.2位运算符

4.8混合运算和数值类型转换

4.8.1隐式转换

4.8.2显式转换(强制转换)

4.9内置标准数学函数

4.9.1内置数学运算函数

4.9.2数制转换函数

4.10math模块和数学函数

4.10.1math模块的API

4.10.2math模块应用举例

4.11random模块和随机函数

4.11.1种子和随机状态

4.11.2随机整数

4.11.3随机序列

4.12综合应用举例

4.12.1蒙特卡罗模拟： 赌徒破产

命运

4.12.2使用随机数估算圆周率

4.12.3使用阿基米德方法估算

圆周率

4.13习题

4.14上机实践

4.15案例研究： 科学计算和数据

分析

第5章组合数据类型

5.1Python序列数据概述

5.1.1数组

5.1.2序列数据类型

5.2序列数据的基本操作

5.2.1序列的长度、最大值、最小值、

求和

5.2.2序列的索引访问操作

5.2.3序列的切片操作

5.2.4序列的连接和重复操作

5.2.5序列的成员关系操作

5.2.6序列的比较运算操作

5.2.7序列的排序操作

5.2.8内置函数all()和any()

5.2.9序列的拆分操作

5.3列表

5.3.1使用列表字面量创建列表

实例对象

5.3.2使用list对象创建列表实例

对象

5.3.3列表解析表达式

5.3.4列表的序列操作

5.3.5列表对象的方法

5.3.6列表的典型示例代码

5.4元组

5.4.1使用元组字面量创建元组

实例对象

5.4.2使用tuple对象创建元组

实例对象

5.4.3元组的序列操作

5.4.4元组对象的方法

5.4.5元组的典型示例代码

5.5字符串

5.5.1使用字符串字面量创建

字符串对象

5.5.2字符串编码

5.5.3转义字符

5.5.4使用内置函数str()创建字符

串对象

5.5.5字符串的序列操作

5.5.6字符串对象的方法

5.5.7字符串的格式化

5.5.8f字符串(字符串插值)

5.5.9字符串的典型示例代码

5.5.10字符串应用举例

5.6字节序列

5.6.1bytes字面量

5.6.2创建bytes对象

5.6.3创建bytearray对象

5.6.4bytes和bytearray的序列

操作

5.6.5字节编码和字节解码

5.6.6字节序列的典型示例

代码

5.7字典(映射)

5.7.1对象的哈希(hash)值

5.7.2字典的定义

5.7.3字典解析表达式

5.7.4字典的访问操作

5.7.5字典的视图对象

5.7.6字典的遍历

5.7.7判断字典键是否存在

5.7.8字典对象的长度和比较

5.7.9字典对象的方法

5.7.10字典的典型示例代码

5.8集合

5.8.1集合的定义

5.8.2集合解析表达式

5.8.3判断集合元素是否存在

5.8.4集合的运算： 并集、交集、差集

和对称差集

5.8.5集合的比较运算： 相等、子集

和超集

5.8.6集合的长度、最大值、最小值、

元素和

5.8.7可变集合的方法

5.8.8集合的典型示例代码

5.9数据类型综合应用举例

5.9.1字符串简单加密和解密

5.9.2去除列表中的重复项

5.9.3基于列表的简易花名册

管理系统

5.9.4频数表和直方图

5.10习题

5.11上机实践

5.12案例研究： 猜单词游戏

第6章输入、输出和文件

6.1输入和输出概述

6.2命令行参数

6.2.1sys.argv与命令行参数

6.2.2argparse模块和命令行参数

解析

6.3标准输入函数和标准输出

函数

6.3.1输入函数和输出函数

6.3.2交互式用户输入

6.3.3运行时提示输入密码

6.4文件和文件对象

6.4.1文件对象和open函数

6.4.2文件的打开、写入、读取和

关闭

6.4.3with语句和上下文管理

协议

6.5文本文件的写入、读取和

编码

6.5.1文本文件的写入

6.5.2文本文件的读取

6.5.3文本文件的编码

6.6二进制文件的写入和读取

6.6.1二进制文件的写入

6.6.2二进制文件的读取

6.7随机文件的写入和读取

6.8CSV格式文件的读取和

写入

6.8.1CSV格式文件和csv模块

6.8.2csv.reader对象和CSV

文件的读取

6.8.3csv.writer对象和CSV

文件的写入

6.9对象序列化

6.9.1对象序列化概述

6.9.2pickle模块和对象序列化

6.9.3json模块和JSON格式

数据

6.10os模块和文件目录操作

6.11标准输入、输出和错误流

6.11.1标准输入、输出和错误流

文件对象

6.11.2读取任意长度的输入流

6.11.3标准输入、输出和错误

流重定向

6.12重定向和管道

6.12.1重定向标准输出到一个

文件

6.12.2重定向文件到标准输入

6.12.3管道

6.12.4过滤器

6.13综合应用： 文件数据的统计

和分析

6.13.1统计存储在文本文件中

的学生成绩信息

6.13.2统计存储在文本文件中

的天气温度信息

6.13.3统计存储在CSV文件中

的学生成绩信息

6.13.4基于字典的通讯录

6.14习题

6.15上机实践

6.16案例研究： 21点扑克牌

游戏

第7章错误和异常处理

7.1程序的错误

7.1.1语法错误

7.1.2运行时错误

7.1.3逻辑错误

7.2异常处理

7.2.1异常处理概述

7.2.2内置的异常类

7.2.3引发异常

7.2.4捕获处理异常机制概述

7.2.5Python虚拟机捕获处理

异常

7.2.6使用try…except…else…finally

语句捕获处理异常

7.2.7捕获异常的顺序

7.2.8finally块和发生异常后的

处理

7.2.9自定义异常类

7.3断言处理

7.3.1断言处理概述

7.3.2assert语句和AssertionError类

7.3.3启用/禁用断言

7.4程序的基本调试方法

7.4.1语法错误的调试

7.4.2运行时错误的调试

7.4.3逻辑错误的调试

7.5使用logging模块记录

日志

7.5.1logging模块概述

7.5.2logging的配置和使用

7.6综合应用： 错误和异常

处理

7.6.1两个整数的输入及求和

7.6.2打开指定的文件并显示文件

的内容

7.7习题

7.8上机实践

7.9案例研究： 使用调试器调试

Python程序

第8章函数和函数式编程

8.1函数概述

8.1.1函数的基本概念

8.1.2函数的功能

8.1.3Python函数分类

8.2函数的声明和调用

8.2.1函数对象的创建

8.2.2函数的调用

8.2.3函数的副作用

8.2.4lambda表达式和匿名

函数

8.3参数的传递

8.3.1形式参数和实际参数

8.3.2形式参数变量和对象引用

传递

8.3.3传递不可变对象的引用

8.3.4传递可变对象的引用

8.3.5可选参数

8.3.6位置参数和命名参数(关键字

参数)

8.3.7可变参数(打包参数)和解

包参数

8.3.8强制命名参数(Keywordonly)

8.3.9参数类型检查和类型注解

(annotation)

8.4函数的返回值

8.4.1return语句和函数返

回值

8.4.2多条return语句

8.4.3返回多个值

8.5变量的作用域

8.5.1全局变量

8.5.2局部变量

8.5.3全局语句global

8.5.4非局部语句nonlocal

8.5.5类成员变量

8.5.6查看局部变量和全局变量

(locals和globals函数)

8.6递归函数

8.6.1递归函数的定义

8.6.2递归函数的原理

8.6.3编写递归函数需要注意的

问题

8.6.4递归函数的应用： 最大公

约数

8.6.5递归函数的应用： 

汉诺塔

8.7内置函数的使用

8.7.1内置函数一览

8.7.2eval()函数(动态表达式的

求值)

8.7.3exec()函数(动态语句的

执行)

8.7.4compile()函数

8.8Python函数式编程基础

8.8.1作为对象的函数

8.8.2高阶函数

8.8.3map()函数

8.8.4filter()函数

8.8.5operator模块和操作符

函数

8.8.6functools.reduce()函数

8.8.7偏函数

8.8.8sorted()函数

8.8.9函数装饰器

8.9综合应用： turtle模块绘制

复杂的图形

8.9.1绘制多边形

8.9.2递归图形

8.10习题

8.11上机实践

8.12案例研究： 井字棋游戏

第9章面向对象的程序设计

9.1面向对象的概念

9.1.1对象的定义

9.1.2封装

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