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《Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用》是一本Python編程語(yǔ)言的入門級(jí)教材，旨在系統(tǒng)地介紹Python編程語(yǔ)言，從而讓讀者掌握Python編程語(yǔ)言的核心知識(shí)和實(shí)用技能。全書共10章，內(nèi)容涵蓋了Python語(yǔ)言的特點(diǎn)、編程環(huán)境搭建、Python基礎(chǔ)語(yǔ)法、流程控制和異常處理、高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο缶幊獭⑽募臀募䦅A操作、數(shù)據(jù)庫(kù)編程等多個(gè)方面。
《Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用》不僅注重理論，更著眼于實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)案例動(dòng)手操作，幫助讀者快速掌握Python編程的精髓。本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、人工智能及相關(guān)專業(yè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的教材，也可作為Python語(yǔ)言初學(xué)者的參考書。

本書的特色如下。
系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)方式：本書按照基礎(chǔ)語(yǔ)法到實(shí)際應(yīng)用的遞進(jìn)方式，介紹了Python編程的基礎(chǔ)知識(shí)和各種應(yīng)用場(chǎng)景，讓讀者從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步掌握Python編程的核心內(nèi)容。
實(shí)用性強(qiáng)的案例：本書重視實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)編寫大量的實(shí)例，讓讀者更好地理解Python編程思想和方法，并能在實(shí)際應(yīng)用中靈活運(yùn)用。
深入淺出的講解：本書采用通俗易懂的語(yǔ)言，結(jié)合豐富的代碼實(shí)例，讓讀者更加深入地理解Python編程語(yǔ)言中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。

黨的二十大報(bào)告明確指出：教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，開(kāi)辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢(shì)。加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群。數(shù)字經(jīng)濟(jì)的崛起與繁榮，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展賦予了新領(lǐng)域、新賽道和新動(dòng)能、新優(yōu)勢(shì)，正在成為引領(lǐng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展的重要力量。
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，世界正在經(jīng)歷一場(chǎng)數(shù)字化變革。當(dāng)今，人工智能已經(jīng)滲透到各領(lǐng)域。隨著算法和計(jì)算機(jī)硬件的不斷提升，人工智能的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域也在不斷拓展。學(xué)習(xí)Python編程語(yǔ)言，是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，也是占領(lǐng)數(shù)字領(lǐng)域的重要一步。作為基礎(chǔ)性的編程語(yǔ)言之一，Python語(yǔ)言因其簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大和生態(tài)完整等優(yōu)勢(shì)，成了當(dāng)今時(shí)代熱門的編程語(yǔ)言之一。而采用Python編程的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，如數(shù)據(jù)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域等。
人工智能相關(guān)專業(yè)的高校教學(xué)體系配置過(guò)多地偏向理論教學(xué)，課程設(shè)置與企業(yè)實(shí)際應(yīng)用契合度不高，學(xué)生很難把理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用技能。為此，我們針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)分析、人工智能等領(lǐng)域編寫這本《Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用》，以幫助學(xué)生將理論能力轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。
本書內(nèi)容由淺入深、適合初學(xué)者學(xué)習(xí)Python編程語(yǔ)言。本書旨在系統(tǒng)地介紹Python編程語(yǔ)言，從而讓讀者掌握Python編程語(yǔ)言的核心知識(shí)和實(shí)用技能。全書共分10章，內(nèi)容涵蓋Python語(yǔ)言概述、基礎(chǔ)語(yǔ)法、流程控制、高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο缶幊獭⑽募臀募䦅A操作、數(shù)據(jù)庫(kù)編程等。本書不僅注重理論，更著眼于實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)設(shè)置案例及練習(xí)題，幫助讀者快速掌握Python編程的精髓。
本書內(nèi)容組織具體如下。
第1章介紹了Python語(yǔ)言的特點(diǎn)、編程環(huán)境搭建，并通過(guò)案例實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的圖形輸出。
第2章介紹了Python語(yǔ)言的基本元素，包括標(biāo)識(shí)符、關(guān)鍵字、變量、各種數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符，以及數(shù)據(jù)的輸入與輸出。
第3章介紹了流程控制和異常處理。其具體包括選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、循環(huán)跳轉(zhuǎn)及異常處理等內(nèi)容，通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例猜拳游戲，展示了如何運(yùn)用這些概念和技巧。
第4章詳細(xì)介紹了Python中的高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括列表、元組、字典、集合和切片的使用內(nèi)容，通過(guò)案例用戶管理系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用演示。其主要內(nèi)容包括技術(shù)點(diǎn)綜合運(yùn)用、程序邏輯思維提升。
第5章介紹了Python中的正則表達(dá)式，講解了正則表達(dá)式語(yǔ)法、re模塊方法的使用，以及正則表達(dá)式對(duì)象、子模式及match對(duì)象的使用等，同時(shí)也給出了正則表達(dá)式在實(shí)際應(yīng)用中的例子。
第6章詳細(xì)介紹了Python中函數(shù)的各個(gè)方面。其主要內(nèi)容包括函數(shù)的定義、調(diào)用、參數(shù)的默認(rèn)值、可變參數(shù)、命名空間和作用域、高階函數(shù)、匿名函數(shù)、生成器和裝飾器等。通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例自動(dòng)售貨機(jī)，展示了如何靈活運(yùn)用這些概念和技巧來(lái)構(gòu)建一個(gè)完整的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)。學(xué)生通過(guò)對(duì)本章內(nèi)容的深入學(xué)習(xí)，可以更好地理解函數(shù)的重要性，并提升在Python編程中使用函數(shù)的能力。
第7章介紹了Python中的面向?qū)ο缶幊蹋惖亩x、對(duì)象的創(chuàng)建、成員變量、構(gòu)造方法、實(shí)例方法、類變量、類方法、封裝性、繼承性和多態(tài)性等內(nèi)容，通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例，展示了如何使用OOP實(shí)現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)餐系統(tǒng)。
第8章介紹了Python中對(duì)文件和文件夾的操作，包括文本文件、結(jié)構(gòu)化的文本文件的讀取和寫入、二進(jìn)制數(shù)據(jù)的處理。
第9章介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)編程，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)pymysql模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)連接操作，以及使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池提高運(yùn)行效率。
第10章主要介紹了Python計(jì)算生態(tài)，包括內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的隨機(jī)庫(kù)、時(shí)間和日期庫(kù)、繪圖庫(kù)，以及第三方庫(kù)的使用，同時(shí)也通過(guò)案例演示了文本處理、圖像處理、分詞、構(gòu)造詞云等內(nèi)容。
本書的特色如下。
系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)方式：本書按照基礎(chǔ)語(yǔ)法到實(shí)際應(yīng)用的遞進(jìn)方式，介紹了Python編程的基礎(chǔ)知識(shí)和各種應(yīng)用場(chǎng)景，讓讀者從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步掌握Python編程的核心內(nèi)容。
實(shí)用性強(qiáng)的案例：本書重視實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)編寫大量的實(shí)例，讓讀者更好地理解Python編程思想和方法，并能在實(shí)際應(yīng)用中靈活運(yùn)用。
深入淺出的講解：本書采用通俗易懂的語(yǔ)言，結(jié)合豐富的代碼實(shí)例，讓讀者更加深入地理解Python編程語(yǔ)言中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。
希望本書能夠?yàn)槌鯇W(xué)者和有編程經(jīng)驗(yàn)的人員提供一份簡(jiǎn)單明了、易于掌握、實(shí)用豐富的Python編程學(xué)習(xí)資料，幫助他們建立扎實(shí)的Python編程基礎(chǔ)，快速掌握Python編程技能，逐步成為Python編程專家；了解Python在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)踐和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)不斷提升自己的編程水平，在未來(lái)的編程領(lǐng)域中有更大的發(fā)展。
本書的適用對(duì)象如下。
● Python零基礎(chǔ)的讀者。
● 數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員。
● 開(kāi)設(shè)有數(shù)據(jù)分析相關(guān)課程的高校教師和學(xué)生。
● 開(kāi)設(shè)人工智能專業(yè)課程的高校教師和學(xué)生。
本書免費(fèi)提供教學(xué)課件、教學(xué)大綱、教學(xué)視頻、案例源代碼、習(xí)題參考答案等教學(xué)資源，讀者可掃描下列二維碼獲取。
教學(xué)課件 教學(xué)大綱 教學(xué)視頻 案例源代碼 習(xí)題參考答案

編者
2023年12月

第 1 章 Python語(yǔ)言概述 1
1.1 走近Python 1
1.1.1 Python的發(fā)展歷史 1
1.1.2 Python版本認(rèn)知 2
1.1.3 Python語(yǔ)言的特點(diǎn) 3
1.1.4 解釋型語(yǔ)言和編譯型語(yǔ)言的區(qū)別 4
1.1.5 Python程序的執(zhí)行原理 6
1.2 安裝Python編程環(huán)境 6
1.3 Python開(kāi)發(fā)工具介紹 10
1.3.1 IDLE的使用方法 10
1.3.2 PyCharm的安裝與使用 14
1.4 繪制菱形圖案 23
1.5 繪制雪人圖案 24
本章小結(jié) 26
思考與練習(xí) 26
第 2 章 Python語(yǔ)言基礎(chǔ) 29
2.1 Python語(yǔ)言的基本元素 29
2.1.1 標(biāo)識(shí)符 29
2.1.2 關(guān)鍵字 30
2.1.3 變量 30
2.1.4 Python中的輸入與輸出 31
2.1.5 Python中的注釋 32
2.2 Python中的數(shù)據(jù)類型 32
2.2.1 整數(shù)類型和浮點(diǎn)數(shù)類型 33
2.2.2 復(fù)數(shù)類型 34
2.2.3 布爾類型 34
2.2.4 字符串類型 35
2.3 數(shù)據(jù)類型的相互轉(zhuǎn)換 39
2.3.1 隱式類型的轉(zhuǎn)換 39
2.3.2 顯式類型的轉(zhuǎn)換 40
2.4 Python中的運(yùn)算符 41
2.4.1 算數(shù)運(yùn)算符 41
2.4.2 比較運(yùn)算符 42
2.4.3 邏輯運(yùn)算符 43
2.4.4 位運(yùn)算符 43
2.4.5 賦值運(yùn)算符 44
2.4.6 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí) 45
本章小結(jié) 45
思考與練習(xí) 46
第 3 章 流程控制和異常處理 49
3.1 選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49
3.1.1 if單分支結(jié)構(gòu) 50
3.1.2 if-else雙分支結(jié)構(gòu) 52
3.1.3 if-elif-else多分支結(jié)構(gòu) 53
3.1.4 分支結(jié)構(gòu)嵌套 55
3.2 循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 57
3.2.1 for循環(huán)結(jié)構(gòu) 57
3.2.2 while循環(huán)結(jié)構(gòu) 59
3.2.3 循環(huán)嵌套 60
3.3 循環(huán)跳轉(zhuǎn) 62
3.3.1 break語(yǔ)句 62
3.3.2 continue語(yǔ)句 63
3.3.3 else語(yǔ)句 65
3.4 異常處理 66
3.4.1 異常的分類 66
3.4.2 異常的捕獲 68
3.5 案例：猜拳游戲 72
3.5.1 計(jì)算機(jī)隨機(jī)猜拳 72
3.5.2 用戶進(jìn)行猜拳 72
3.5.3 計(jì)算機(jī)和用戶判斷勝負(fù) 73
3.5.4 簡(jiǎn)化代碼 74
本章小結(jié) 75
思考與練習(xí) 75
第 4 章 高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 77
4.1 列表 77
4.1.1 列表的基礎(chǔ)操作 77
4.1.2 列表內(nèi)置的常用方法 83
4.1.3 作用于列表的其他函數(shù) 85
4.1.4 列表推導(dǎo)式 87
4.1.5 列表應(yīng)用 88
4.2 元組 89
4.2.1 元組的基礎(chǔ)操作 89
4.2.2 元組的組包與拆包 91
4.2.3 元組和列表的區(qū)別 92
4.3 字典 92
4.3.1 創(chuàng)建字典 92
4.3.2 字典的基本操作 93
4.3.3 字典推導(dǎo)式 96
4.4 集合 96
4.4.1 集合的基礎(chǔ)操作 96
4.4.2 集合推導(dǎo)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 切片的特點(diǎn) 101
4.6 案例：用戶管理系統(tǒng) 101
本章小結(jié) 105
思考與練習(xí) 105
第 5 章 正則表達(dá)式 107
5.1 正則表達(dá)式概述 107
5.1.1 正則表達(dá)式的語(yǔ)法 108
5.1.2 re模塊方法的使用 109
5.1.3 正則表達(dá)式的應(yīng)用 113
5.2 正則表達(dá)式的高級(jí)語(yǔ)法 114
5.2.1 反向引用 114
5.2.2 零寬斷言 116
5.2.3 貪婪和非貪婪匹配 118
5.3 正則表達(dá)式的性能優(yōu)化(選講) 119
5.3.1 避免回溯 119
5.3.2 使用正則表達(dá)式預(yù)編譯 120
本章小結(jié) 120
思考與練習(xí) 121
第 6 章 函數(shù)編程 123
6.1 函數(shù)的定義 123
6.2 調(diào)用函數(shù) 124
6.3 函數(shù)的參數(shù) 124
6.3.1 位置參數(shù) 125
6.3.2 關(guān)鍵字參數(shù) 125
6.3.3 默認(rèn)參數(shù) 126
6.3.4 可變參數(shù) 127
6.4 命名空間和作用域 129
6.4.1 命名空間 129
6.4.2 變量的作用域 130
6.5 匿名函數(shù)：lambda 131
6.6 遞歸函數(shù) 132
6.7 高階函數(shù) 134
6.7.1 過(guò)濾函數(shù)filter() 134
6.7.2 映射函數(shù)map() 136
6.7.3 reduce()函數(shù) 136
6.8 生成器和裝飾器 137
6.8.1 生成器的使用 137
6.8.2 裝飾器的使用 139
6.8.3 生成器和裝飾器的區(qū)別 140
6.9 模塊和包 140
6.9.1 模塊的分類 140
6.9.2 包 141
6.9.3 模塊和包導(dǎo)入的方法 142
6.10 自動(dòng)售貨機(jī)函數(shù)版 142
本章小結(jié) 146
思考與練習(xí) 147
第 7 章 面向?qū)ο缶幊?149
7.1 面向?qū)ο蟾攀?149
7.2 定義類 150
7.3 創(chuàng)建對(duì)象 150
7.4 類的成員 151
7.4.1 實(shí)例變量 151
7.4.2 構(gòu)造方法 152
7.4.3 實(shí)例方法 153
7.4.4 類變量 154
7.4.5 類方法 154
7.4.6 靜態(tài)方法 155
7.5 封裝性 156
7.5.1 私有屬性 156
7.5.2 私有方法 156
7.5.3 使用屬性 157
7.6 繼承性 158
7.6.1 Python中的繼承 158
7.6.2 多繼承 159
7.6.3 方法重寫 160
7.7 多態(tài)性 161
7.8 基于面向?qū)ο蟀娴氖浙y系統(tǒng) 162
本章小結(jié) 166
思考與練習(xí) 166
第 8 章 文件與文件夾操作 169
8.1 文本文件 169
8.1.1 文件的編碼 169
8.1.2 文件的打開(kāi)與寫入 172
8.1.3 文件的讀取 176
8.1.4 文件的讀寫模式對(duì)比 178
8.1.5 文件的相對(duì)路徑和絕對(duì)路徑 180
8.2 文件和文件夾操作 182
8.2.1 使用os操作文件與文件夾 182
8.2.2 使用shutil操作文件與文件夾 188
8.3 結(jié)構(gòu)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數(shù)據(jù)序列化操作 194
8.3.4 pickle數(shù)據(jù)序列化操作 196
8.4 二進(jìn)制數(shù)據(jù) 198
8.4.1 字節(jié)類型 198
8.4.2 字節(jié)數(shù)組類型 199
8.5 點(diǎn)餐系統(tǒng)信息存儲(chǔ) 199
本章小結(jié) 204
思考與練習(xí) 204
第 9 章 數(shù)據(jù)庫(kù)編程 207
9.1 數(shù)據(jù)庫(kù)分類 207
9.1.1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 207
9.1.2 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 208
9.2 MySQL數(shù)據(jù)庫(kù) 208
9.2.1 MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的連接 209
9.2.2 創(chuàng)建游標(biāo)對(duì)象 210
9.2.3 執(zhí)行SQL語(yǔ)句 211
9.2.4 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù) 211
9.2.5 創(chuàng)建數(shù)據(jù)表 212
9.2.6 插入數(shù)據(jù) 214
9.2.7 更新數(shù)據(jù) 216
9.2.8 查詢數(shù)據(jù) 216
9.2.9 游標(biāo)類型 219
9.2.10 相關(guān)操作總結(jié) 220
9.3 連接池 221
9.3.1 為什么需要連接池 221
9.3.2 連接池的原理 221
9.4 數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池 222
9.4.1 導(dǎo)入依賴的庫(kù) 223
9.4.2 創(chuàng)建一個(gè)類用于讀取用戶配置文件 223
9.4.3 封裝連接參數(shù) 224
9.4.4 封裝連接池 224
9.4.5 連接池的使用 226
本章小結(jié) 226
思考與練習(xí) 227
第 10 章 Python計(jì)算生態(tài) 229
10.1 Python內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) 229
10.1.1 隨機(jī)庫(kù)random 230
10.1.2 時(shí)間和日期庫(kù)datetime 231
10.1.3 時(shí)間庫(kù)time 233
10.1.4 繪制圖像庫(kù)turtle 235
10.2 Python第三方庫(kù) 239
10.2.1 文本處理Python-Docx 239
10.2.2 圖像處理PIL 243
10.2.3 jieba分詞庫(kù) 247
10.2.4 WordCloud詞云構(gòu)造庫(kù) 251
10.3 表白墻 253
10.3.1 表白墻準(zhǔn)備工作 253
10.3.2 將表白墻轉(zhuǎn)為0和1 254
10.3.3 讀取頭像并添加水印 255
本章小結(jié) 256
思考與練習(xí) 256
參考文獻(xiàn) 259