Python程序设计基础与应用_河南打造前程科技有限公司_9787302654827

《Python程序设计基础与应用》是一本Python编程语言的入门级教材，旨在系统地介绍Python编程语言，从而让读者掌握Python编程语言的核心知识和实用技能。全书共10章，内容涵盖了Python语言的特点、编程环境搭建、Python基础语法、流程控制和异常处理、高级数据结构、面向对象编程、文件和文件夹操作、数据库编程等多个方面。
《Python程序设计基础与应用》不仅注重理论，更着眼于实际应用，通过案例动手操作，帮助读者快速掌握Python编程的精髓。本书可作为高等院校计算机、信息技术、人工智能及相关专业程序设计语言课程的教材，也可作为Python语言初学者的参考书。

党的二十大报告明确指出：教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。数字经济的崛起与繁荣，为经济社会发展赋予了新领域、新赛道和新动能、新优势，正在成为引领中国经济增长和社会发展的重要力量。
随着人工智能、物联网、云计算等技术的快速发展与广泛应用，世界正在经历一场数字化变革。当今，人工智能已经渗透到各领域。随着算法和计算机硬件的不断提升，人工智能的应用范围和领域也在不断拓展。学习Python编程语言，是适应时代发展的需要，也是占领数字领域的重要一步。作为基础性的编程语言之一，Python语言因其简单易学、功能强大和生态完整等优势，成了当今时代热门的编程语言之一。而采用Python编程的应用领域也越来越广泛，如数据科学、机器学习、深度学习、自然语言处理领域等。
人工智能相关专业的高校教学体系配置过多地偏向理论教学，课程设置与企业实际应用契合度不高，学生很难把理论转化为实践应用技能。为此，我们针对软件开发、网络编程、数据分析、人工智能等领域编写这本《Python程序设计基础与应用》，以帮助学生将理论能力转化为实践能力。
本书内容由浅入深、适合初学者学习Python编程语言。本书旨在系统地介绍Python编程语言，从而让读者掌握Python编程语言的核心知识和实用技能。全书共分10章，内容涵盖Python语言概述、基础语法、流程控制、高级数据结构、面向对象编程、文件和文件夹操作、数据库编程等。本书不仅注重理论，更着眼于实际应用，通过设置案例及练习题，帮助读者快速掌握Python编程的精髓。
本书内容组织具体如下。
第1章介绍了Python语言的特点、编程环境搭建，并通过案例实现了一个简单的图形输出。
第2章介绍了Python语言的基本元素，包括标识符、关键字、变量、各种数据类型、运算符，以及数据的输入与输出。
第3章介绍了流程控制和异常处理。其具体包括选择结构设计、循环结构设计、循环跳转及异常处理等内容，通过一个实际案例猜拳游戏，展示了如何运用这些概念和技巧。
第4章详细介绍了Python中的高级数据结构，包括列表、元组、字典、集合和切片的使用内容，通过案例用户管理系统进行了应用演示。其主要内容包括技术点综合运用、程序逻辑思维提升。
第5章介绍了Python中的正则表达式，讲解了正则表达式语法、re模块方法的使用，以及正则表达式对象、子模式及match对象的使用等，同时也给出了正则表达式在实际应用中的例子。
第6章详细介绍了Python中函数的各个方面。其主要内容包括函数的定义、调用、参数的默认值、可变参数、命名空间和作用域、高阶函数、匿名函数、生成器和装饰器等。通过一个实际案例自动售货机，展示了如何灵活运用这些概念和技巧来构建一个完整的自动售货机系统。学生通过对本章内容的深入学习，可以更好地理解函数的重要性，并提升在Python编程中使用函数的能力。
第7章介绍了Python中的面向对象编程，包括类的定义、对象的创建、成员变量、构造方法、实例方法、类变量、类方法、封装性、继承性和多态性等内容，通过一个实际案例，展示了如何使用OOP实现一个点餐系统。
第8章介绍了Python中对文件和文件夹的操作，包括文本文件、结构化的文本文件的读取和写入、二进制数据的处理。
第9章介绍了数据库编程，通过数据库驱动pymysql模块实现对MySQL数据库连接操作，以及使用数据库连接池提高运行效率。
第10章主要介绍了Python计算生态，包括内置标准库中的随机库、时间和日期库、绘图库，以及第三方库的使用，同时也通过案例演示了文本处理、图像处理、分词、构造词云等内容。
本书的特色如下。
系统化的学习方式：本书按照基础语法到实际应用的递进方式，介绍了Python编程的基础知识和各种应用场景，让读者从简单到复杂，逐步掌握Python编程的核心内容。
实用性强的案例：本书重视实际应用，通过编写大量的实例，让读者更好地理解Python编程思想和方法，并能在实际应用中灵活运用。
深入浅出的讲解：本书采用通俗易懂的语言，结合丰富的代码实例，让读者更加深入地理解Python编程语言中的各个知识点和应用场景。
希望本书能够为初学者和有编程经验的人员提供一份简单明了、易于掌握、实用丰富的Python编程学习资料，帮助他们建立扎实的Python编程基础，快速掌握Python编程技能，逐步成为Python编程专家；了解Python在人工智能领域的应用，通过实践和项目经验不断提升自己的编程水平，在未来的编程领域中有更大的发展。
本书的适用对象如下。
● Python零基础的读者。
● 数据分析应用的开发人员。
● 开设有数据分析相关课程的高校教师和学生。
● 开设人工智能专业课程的高校教师和学生。
本书免费提供教学课件、教学大纲、教学视频、案例源代码、习题参考答案等教学资源，读者可扫描下列二维码获取。
教学课件教学大纲教学视频案例源代码习题参考答案

编者
2023年12月

第 1 章 Python语言概述 1
1.1 走近Python 1
1.1.1 Python的发展历史 1
1.1.2 Python版本认知 2
1.1.3 Python语言的特点 3
1.1.4 解释型语言和编译型语言的区别 4
1.1.5 Python程序的执行原理 6
1.2 安装Python编程环境 6
1.3 Python开发工具介绍 10
1.3.1 IDLE的使用方法 10
1.3.2 PyCharm的安装与使用 14
1.4 绘制菱形图案 23
1.5 绘制雪人图案 24
本章小结 26
思考与练习 26
第 2 章 Python语言基础 29
2.1 Python语言的基本元素 29
2.1.1 标识符 29
2.1.2 关键字 30
2.1.3 变量 30
2.1.4 Python中的输入与输出 31
2.1.5 Python中的注释 32
2.2 Python中的数据类型 32
2.2.1 整数类型和浮点数类型 33
2.2.2 复数类型 34
2.2.3 布尔类型 34
2.2.4 字符串类型 35
2.3 数据类型的相互转换 39
2.3.1 隐式类型的转换 39
2.3.2 显式类型的转换 40
2.4 Python中的运算符 41
2.4.1 算数运算符 41
2.4.2 比较运算符 42
2.4.3 逻辑运算符 43
2.4.4 位运算符 43
2.4.5 赋值运算符 44
2.4.6 运算符的优先级 45
本章小结 45
思考与练习 46
第 3 章流程控制和异常处理 49
3.1 选择结构设计 49
3.1.1 if单分支结构 50
3.1.2 if-else双分支结构 52
3.1.3 if-elif-else多分支结构 53
3.1.4 分支结构嵌套 55
3.2 循环结构设计 57
3.2.1 for循环结构 57
3.2.2 while循环结构 59
3.2.3 循环嵌套 60
3.3 循环跳转 62
3.3.1 break语句 62
3.3.2 continue语句 63
3.3.3 else语句 65
3.4 异常处理 66
3.4.1 异常的分类 66
3.4.2 异常的捕获 68
3.5 案例：猜拳游戏 72
3.5.1 计算机随机猜拳 72
3.5.2 用户进行猜拳 72
3.5.3 计算机和用户判断胜负 73
3.5.4 简化代码 74
本章小结 75
思考与练习 75
第 4 章高级数据结构 77
4.1 列表 77
4.1.1 列表的基础操作 77
4.1.2 列表内置的常用方法 83
4.1.3 作用于列表的其他函数 85
4.1.4 列表推导式 87
4.1.5 列表应用 88
4.2 元组 89
4.2.1 元组的基础操作 89
4.2.2 元组的组包与拆包 91
4.2.3 元组和列表的区别 92
4.3 字典 92
4.3.1 创建字典 92
4.3.2 字典的基本操作 93
4.3.3 字典推导式 96
4.4 集合 96
4.4.1 集合的基础操作 96
4.4.2 集合推导式 99
4.5 切片的使用 99
4.5.1 字符串切片 99
4.5.2 列表切片 100
4.5.3 切片的特点 101
4.6 案例：用户管理系统 101
本章小结 105
思考与练习 105
第 5 章正则表达式 107
5.1 正则表达式概述 107
5.1.1 正则表达式的语法 108
5.1.2 re模块方法的使用 109
5.1.3 正则表达式的应用 113
5.2 正则表达式的高级语法 114
5.2.1 反向引用 114
5.2.2 零宽断言 116
5.2.3 贪婪和非贪婪匹配 118
5.3 正则表达式的性能优化(选讲) 119
5.3.1 避免回溯 119
5.3.2 使用正则表达式预编译 120
本章小结 120
思考与练习 121
第 6 章函数编程 123
6.1 函数的定义 123
6.2 调用函数 124
6.3 函数的参数 124
6.3.1 位置参数 125
6.3.2 关键字参数 125
6.3.3 默认参数 126
6.3.4 可变参数 127
6.4 命名空间和作用域 129
6.4.1 命名空间 129
6.4.2 变量的作用域 130
6.5 匿名函数：lambda 131
6.6 递归函数 132
6.7 高阶函数 134
6.7.1 过滤函数filter() 134
6.7.2 映射函数map() 136
6.7.3 reduce()函数 136
6.8 生成器和装饰器 137
6.8.1 生成器的使用 137
6.8.2 装饰器的使用 139
6.8.3 生成器和装饰器的区别 140
6.9 模块和包 140
6.9.1 模块的分类 140
6.9.2 包 141
6.9.3 模块和包导入的方法 142
6.10 自动售货机函数版 142
本章小结 146
思考与练习 147
第 7 章面向对象编程 149
7.1 面向对象概述 149
7.2 定义类 150
7.3 创建对象 150
7.4 类的成员 151
7.4.1 实例变量 151
7.4.2 构造方法 152
7.4.3 实例方法 153
7.4.4 类变量 154
7.4.5 类方法 154
7.4.6 静态方法 155
7.5 封装性 156
7.5.1 私有属性 156
7.5.2 私有方法 156
7.5.3 使用属性 157
7.6 继承性 158
7.6.1 Python中的继承 158
7.6.2 多继承 159
7.6.3 方法重写 160
7.7 多态性 161
7.8 基于面向对象版的收银系统 162
本章小结 166
思考与练习 166
第 8 章文件与文件夹操作 169
8.1 文本文件 169
8.1.1 文件的编码 169
8.1.2 文件的打开与写入 172
8.1.3 文件的读取 176
8.1.4 文件的读写模式对比 178
8.1.5 文件的相对路径和绝对路径 180
8.2 文件和文件夹操作 182
8.2.1 使用os操作文件与文件夹 182
8.2.2 使用shutil操作文件与文件夹 188
8.3 结构化的文本文件 190
8.3.1 CSV文件操作 191
8.3.2 XML文件操作 192
8.3.3 JSON数据序列化操作 194
8.3.4 pickle数据序列化操作 196
8.4 二进制数据 198
8.4.1 字节类型 198
8.4.2 字节数组类型 199
8.5 点餐系统信息存储 199
本章小结 204
思考与练习 204
第 9 章数据库编程 207
9.1 数据库分类 207
9.1.1 关系型数据库 207
9.1.2 非关系型数据库 208
9.2 MySQL数据库 208
9.2.1 MySQL数据库的连接 209
9.2.2 创建游标对象 210
9.2.3 执行SQL语句 211
9.2.4 创建数据库 211
9.2.5 创建数据表 212
9.2.6 插入数据 214
9.2.7 更新数据 216
9.2.8 查询数据 216
9.2.9 游标类型 219
9.2.10 相关操作总结 220
9.3 连接池 221
9.3.1 为什么需要连接池 221
9.3.2 连接池的原理 221
9.4 数据库的连接池 222
9.4.1 导入依赖的库 223
9.4.2 创建一个类用于读取用户配置文件 223
9.4.3 封装连接参数 224
9.4.4 封装连接池 224
9.4.5 连接池的使用 226
本章小结 226
思考与练习 227
第 10 章 Python计算生态 229
10.1 Python内置标准库 229
10.1.1 随机库random 230
10.1.2 时间和日期库datetime 231
10.1.3 时间库time 233
10.1.4 绘制图像库turtle 235
10.2 Python第三方库 239
10.2.1 文本处理Python-Docx 239
10.2.2 图像处理PIL 243
10.2.3 jieba分词库 247
10.2.4 WordCloud词云构造库 251
10.3 表白墙 253
10.3.1 表白墙准备工作 253
10.3.2 将表白墙转为0和1 254
10.3.3 读取头像并添加水印 255
本章小结 256
思考与练习 256
参考文献 259

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