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如果想要学习如何编程,从Python语言入手是一个很好的开端。本书从基本的编程概念开始,一步步引导读者了解Python语言,再逐渐掌握函数、递归、数据结构和面向对象设计等高阶概念。本书第2版及其辅助代码均已升级,支持Python 3。
每章后的练习可以帮助读者加深对刚学的编程概念的理解。本书是高中和大学阶段的学生、自学者,以及需要了解编程基础的专业人士的理想读物。初学者可以在浏览器中学习如何开始Python编程。
? 从基础开始,包括语言的语法和语义。
? 掌握每一个编程概念的清晰定义。
? 循序渐进地学习值、变量、语句、函数和数据结构。
? 了解如何操作文件和数据库。
? 理解对象、方法和面向对象编程。
? 使用各种调试技巧来修复语法错误、运行时错误和语义错误。
? 通过一系列案例研究来探索函数、数据结构和算法。
本书的示例代码均在GitHub仓库中维护,读者很容易下载和修改。
内容简介
本书以培养读者以计算机科学家一样的思维方式来理解Python语言编程。贯穿全书的主体是如何思考、设计、开发的方法,而具体的编程语言,只是提供了一个具体场景方便介绍的媒介。
全书共21章,详细介绍Python语言编程的方方面面。本书从基本的编程概念开始讲起,包括语言的语法和语义,而且每个编程概念都有清晰的定义,带领读者循序渐进地学习变量、表达式、语句、函数和数据结构。书中还探讨了如何处理文件和数据库,如何理解对象、方法和面向对象编程,如何使用调试技巧来修正语法错误、运行时错误和语义错误。每一章都配有术语表和练习题,方便读者巩固所学的知识和技巧。此外,每一章都抽出一节来讲解如何调试程序。作者针对每章所专注的语言特性,或者相关的开发问题,总结了调试的方方面面。
本书的第2版与第1版相比,做了很多更新,将编程语言从Python 2升级成Python 3,并修改了很多示例和练习,增加了新的章节,更全面地介绍Python语言。
这是一本实用的学习指南,适合没有Python编程经验的程序员阅读,也适合高中或大学的学生、Python爱好者及需要了解编程基础的人阅读。对于首次接触程序设计的人来说,是一本不可多得的佳作。
作者简介
Allen Downey是欧林工程学院的计算机科学教授,曾任教于韦尔斯利学院、科尔比学院和加州大学伯克利分校。他是加州大学伯克利分校的计算机科学博士,并拥有MIT的硕士和学士学位。
译者介绍
赵普明 毕业清华大学计算机系,从事软件开发行业近10年。从2.3版本开始接触Python,工作中使用Python编写脚本程序,用于快速原型构建以及日志计算等日常作业;业余时,作为一个编程语言爱好者,对D、Kotlin、Lua、Clojure、Scala、Julia、Go等语言均有了解,但至今仍为Python独特的风格、简洁的设计而惊叹。
目录
第1章 程序之道 1
1.1 什么是程序 1
1.2 运行Python 2
1.3 第一个程序 3
1.4 算术操作符 3
1.5 值和类型 4
1.6 形式语言和自然语言 5
1.7 调试 6
1.8 术语表 7
1.9 练习 8
第2章 变量、表达式和语句 9
2.1 赋值语句 9
2.2 变量名称 9
2.3 表达式和语句 10
2.4 脚本模式 11
2.5 操作顺序 12
2.6 字符串操作 13
2.7 注释 13
2.8 调试 14
2.9 术语表 15
2.10 练习 16
第3章 函数 17
3.1 函数调用 17
3.2 数学函数 18
3.3 组合 19
3.4 添加新函数 19
3.5 定义和使用 21
3.6 执行流程 21
3.7 形参和实参 22
3.8 变量和形参是局部的 23
3.9 栈图 23
3.10 有返回值函数和无返回值函数 24
3.11 为什么要有函数 25
3.12 调试 26
3.13 术语表 26
3.14 练习 27
第4章 案例研究:接口设计 30
4.1 turtle模块 30
4.2 简单重复 31
4.3 练习 32
4.4 封装 33
4.5 泛化 34
4.6 接口设计 34
4.7 重构 35
4.8 一个开发计划 36
4.9 文档字符串 37
4.10 调试 38
4.11 术语表 38
4.12 练习 39
第5章 条件和递归 41
5.1 向下取整除法操作符和求模操作符 41
5.2 布尔表达式 42
5.3 逻辑操作符 42
5.4 条件执行 43
5.5 选择执行 43
5.6 条件链 44
5.7 嵌套条件 44
5.8 递归 45
5.9 递归函数的栈图 46
5.10 无限递归 47
5.11 键盘输入 47
5.12 调试 48
5.13 术语表 49
5.14 练习 50
第6章 有返回值的函数 53
6.1 返回值 53
6.2 增量开发 54
6.3 组合 56
6.4 布尔函数 57
6.5 再谈递归 58
6.6 坚持信念 59
6.7 另一个示例 60
6.8 检查类型 60
6.9 调试 61
6.10 术语表 63
6.11 练习 63
第7章 迭代 65
7.1 重新赋值 65
7.2 更新变量 66
7.3 while语句 66
7.4 break语句 68
7.5 平方根 68
7.6 算法 70
7.7 调试 70
7.8 术语表 71
7.9 练习 71
第8章 字符串 73
8.1 字符串是一个序列 73
8.2 len 74
8.3 使用for循环进行遍历 74
8.4 字符串切片 75
8.5 字符串是不可变的 76
8.6 搜索 77
8.7 循环和计数 77
8.8 字符串方法 78
8.9 操作符in 79
8.10 字符串比较 79
8.11 调试 80
8.12 术语表 82
8.13 练习 82
第9章 案例分析:文字游戏 85
9.1 读取单词列表 85
9.2 练习 86
9.3 搜索 87
9.4 使用下标循环 88
9.5 调试 90
9.6 术语表 90
9.7 练习 91
第10章 列表 93
10.1 列表是一个序列 93
10.2 列表是可变的 94
10.3 遍历一个列表 95
10.4 列表操作 95
10.5 列表切片 96
10.6 列表方法 96
10.7 映射、过滤和化简 97
10.8 删除元素 98
10.9 列表和字符串 99
10.10 对象和值 100
10.11 别名 101
10.12 列表参数 102
10.13 调试 103
10.14 术语表 104
10.15 练习 105
第11章 字典 108
11.1 字典是一种映射 108
11.2 使用字典作为计数器集合 110
11.3 循环和字典 111
11.4 反向查找 111
11.5 字典和列表 112
11.6 备忘 114
11.7 全局变量 115
11.8 调试 117
11.9 术语表 118
11.10 练习 119
第12章 元组 121
12.1 元组是不可变的 121
12.2 元组赋值 122
12.3 作为返回值的元组 123
12.4 可变长参数元组 124
12.5 列表和元组 124
12.6 字典和元组 126
12.7 序列的序列 127
12.8 调试 128
12.9 术语表 129
12.10 练习 129
第13章 案例研究:选择数据结构 132
13.1 单词频率分析 132
13.2 随机数 133
13.3 单词直方图 134
13.4 最常用的单词 135
13.5 可选形参 136
13.6 字典减法 137
13.7 随机单词 138
13.8 马尔可夫分析 138
13.9 数据结构 140
13.10 调试 141
13.11 术语表 142
13.12 练习 143
第14章 文件 144
14.1 持久化 144
14.2 读和写 144
14.3 格式操作符 145
14.4 文件名和路径 146
14.5 捕获异常 147
14.6 数据库 148
14.7 封存 149
14.8 管道 150
14.9 编写模块 151
14.10 调试 152
14.11 术语表 152
14.12 练习 153
第15章 类和对象 155
15.1 用户定义类型 155
15.2 属性 156
15.3 矩形 157
15.4 作为返回值的实例 158
15.5 对象是可变的 159
15.6 复制 159
15.7 调试 161
15.8 术语表 161
15.9 练习 162
第16章 类和函数 163
16.1 时间 163
16.2 纯函数 164
16.3 修改器 165
16.4 原型和计划 166
16.5 调试 167
16.6 术语表 168
16.7 练习 168
第17章 类和方法 170
17.1 面向对象特性 170
17.2 打印对象 171
17.3 另一个示例 172
17.4 一个更复杂的示例 173
17.5 init方法 173
17.6 _ _str_ _方法 174
17.7 操作符重载 175
17.8 基于类型的分发 175
17.9 多态 177
17.10 接口和实现 177
17.11 调试 178
17.12 术语表 179
17.13 练习 179
第18章 继承 181
18.1 卡片对象 181
18.2 类属性 182
18.3 对比卡牌 183
18.4 牌组 184
18.5 打印牌组 185
18.6 添加、删除、洗牌和排序 185
18.7 继承 186
18.8 类图 188
18.9 数据封装 189
18.10 调试 190
18.11 术语表 191
18.12 练习 191
第19章 Python拾珍 194
19.1 条件表达式 194
19.2 列表理解 195
19.3 生成器表达式 196
19.4 any和all 197
19.5 集合 197
19.6 计数器 199
19.7 defaultdict 200
19.8 命名元组 201
19.9 收集关键词参数 202
19.10 术语表 203
19.11 练习 203
第20章 调试 205
20.1 语法错误 205
20.2 运行时错误 207
20.2.1 我的程序什么都不做 207
20.2.2 我的程序卡死了 207
20.2.3 无限循环 208
20.2.4 无限递归 208
20.2.5 执行流程 208
20.2.6 当我运行程序,会得到一个异常 209
20.2.7 我添加了太多print语句,被输出淹没了 210
20.3 语义错误 210
20.3.1 我的程序运行不正确 211
20.3.2 我有一个巨大而复杂的表达式,而它和我预料的不同 211
20.3.3 我有一个函数,返回值和预期不同 212
20.3.4 我真的真的卡住了,我需要帮助 212
20.3.5 不行,我真的需要帮助 212
第21章 算法分析 214
21.1 增长量级 215
21.2 Python基本操作的分析 217
21.3 搜索算法的分析 218
21.4 散列表 219
21.5 术语表 223
译后记 224
前言/序言
《Python编程实践:从入门到精通》 一、本书概览 《Python编程实践:从入门到精通》是一本旨在帮助读者掌握Python编程核心概念、开发流程和解决实际问题能力的全面指南。本书面向零基础的编程初学者,同时也为有一定基础但希望深入理解Python精髓的开发者提供了宝贵的参考。我们不只是教授语法,更侧重于培养读者“像程序员一样思考”的能力,强调逻辑构建、问题分解和高效实现。全书围绕着“实践”二字展开,通过大量的代码示例、练习题和项目驱动,确保读者在学习过程中能够真正动手实践,从而加深理解,熟练运用。 二、学习目标 阅读本书,你将能够: 掌握Python基础: 深入理解变量、数据类型、运算符、控制流(条件语句、循环)、函数等核心概念,并能够灵活运用。 理解数据结构: 熟练掌握列表、元组、字典、集合等Python内置数据结构,并了解它们各自的特性和适用场景。 掌握面向对象编程(OOP): 理解类、对象、继承、多态等OOP思想,并能用Python实现面向对象的程序设计。 学会模块化编程: 理解模块和包的概念,学会导入和使用标准库以及第三方库,提高代码的可重用性和组织性。 掌握文件操作: 能够读写文本文件和二进制文件,处理各种文件格式。 理解异常处理: 学会使用try-except块来处理程序运行中可能出现的错误,提高程序的健壮性。 掌握基本算法和数据结构: 了解一些常用的算法思想(如查找、排序)和数据结构,并能用Python实现。 培养解决问题的能力: 通过本书的学习,你将学会如何将复杂问题分解为更小的、可管理的子问题,并逐步构建解决方案。 熟悉Python开发环境: 了解常用的Python开发工具和调试技巧。 具备编写清晰、可维护代码的能力: 学习代码风格规范和注释的最佳实践。 三、内容亮点与章节细览 本书共分为 [假设此处有章节数,例如:二十章],每一章都紧密相连,循序渐进,将理论知识与实践紧密结合。 第一部分:Python编程基础 第一章:初识Python与开发环境搭建 Python的魅力:为什么选择Python? 安装Python:Windows, macOS, Linux下的详细安装指南。 你的第一个Python程序:Hello, World! 交互式解释器与脚本执行。 代码编辑器与IDE的选择与配置(VS Code, PyCharm等)。 【实践】设置你的开发环境,运行你的第一个Python程序。 第二章:变量、数据类型与基本运算 什么是变量?变量命名规则与赋值。 Python的核心数据类型:数字(整数、浮点数)、字符串、布尔值。 类型转换:显式与隐式类型转换。 基本运算符:算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符。 字符串的常用操作:拼接、索引、切片、查找、替换等。 【实践】使用变量存储信息,进行简单的数学计算和字符串处理。 第三章:流程控制:让程序“思考” 条件判断:if, elif, else语句。 多重条件判断的嵌套。 循环结构:while循环与for循环。 range()函数与迭代。 break, continue, pass语句:控制循环流程。 【实践】编写程序实现简单的用户输入判断、根据条件执行不同代码块、循环打印图案等。 第四章:函数:代码的组织者 为什么需要函数?代码复用与模块化。 定义函数:def关键字,函数名,参数,返回值。 函数参数:位置参数、关键字参数、默认参数、可变参数(args, kwargs)。 函数的返回值:return语句。 变量的作用域:局部变量与全局变量。 【实践】封装重复性代码为函数,如计算器函数、字符串处理函数。 第二部分:Python数据结构与进阶 第五章:列表(List):动态的有序集合 列表的创建与访问。 列表的增删改查:append, insert, remove, pop, del, sort, reverse。 列表切片与步长。 列表推导式:一种简洁的列表生成方式。 【实践】用列表存储一组数据,进行排序、过滤、查找等操作。 第六章:元组(Tuple):不可变的有序序列 元组的创建与访问。 元组的不可变性:与列表的区别。 元组的 unpacking。 何时使用元组? 【实践】使用元组存储不变的数据,如坐标点、RGB颜色值。 第七章:字典(Dictionary):键值对的映射 字典的创建与访问。 字典的增删改查:键(key)的唯一性。 字典的常用方法:keys(), values(), items(), get(), pop()。 字典的遍历。 【实践】用字典存储配置信息、用户信息,实现查找与更新。 第八章:集合(Set):无序的唯一元素集合 集合的创建与特性:自动去重。 集合的常用操作:添加、删除、并集、交集、差集。 集合推导式。 【实践】使用集合进行数据去重、查找共同元素等。 第九章:字符串深入:格式化与编码 更强大的字符串格式化:f-strings, str.format()。 字符串编码与解码:ASCII, UTF-8。 正则表达式入门:匹配、查找、替换。 【实践】使用格式化字符串生成报告,处理文本数据。 第十章:模块与包:代码的组织与复用 什么是模块?如何创建和导入模块。 Python标准库概览(math, random, datetime, os, sys等)。 第三方库的安装与使用(pip)。 什么是包?包的结构与导入。 【实践】导入并使用标准库函数,安装并使用一个简单的第三方库(如requests)。 第三部分:Python进阶应用与实战 第十一章:文件操作:数据的持久化 打开与关闭文件:open(), close(), with语句。 读取文件:read(), readline(), readlines()。 写入文件:write(), writelines()。 二进制文件操作。 【实践】读取配置文件,将程序输出写入日志文件。 第十二章:异常处理:编写健壮的程序 什么是异常?常见的异常类型。 try-except块:捕获与处理异常。 else与finally块:完善异常处理流程。 自定义异常。 【实践】处理用户输入错误、文件不存在等情况。 第十三章:面向对象编程(OOP)入门 类(Class)与对象(Object)的概念。 定义类:class关键字,属性,方法。 构造函数:__init__()。 实例属性与类属性。 【实践】创建简单的类,如“学生”、“银行账户”。 第十四章:面向对象编程(OOP)进阶 继承:代码重用与层次化设计。 方法重写(Override)。 多态:不同对象对同一消息的响应。 封装:隐藏内部实现细节。 【实践】构建一个简单的继承体系,如“动物”及其子类。 第十五章:函数式编程的一些概念(可选) lambda表达式:匿名函数。 map(), filter(), reduce()函数。 【实践】使用函数式编程的思想处理数据。 第十六章:调试与测试:保障代码质量 常见的调试技巧:print语句,IDE调试器。 单元测试:unittest模块。 【实践】为你的代码编写简单的单元测试。 第四部分:综合项目实践 第十七章:小型命令行工具开发 设计一个简单的文件管理器。 学习使用argparse处理命令行参数。 【实践】开发一个能列出文件、创建目录、删除文件的命令行工具。 第十八章:数据分析与可视化入门 使用NumPy进行数值计算。 使用Pandas进行数据处理与分析。 使用Matplotlib进行基础数据可视化。 【实践】分析一个简单的CSV数据集,并绘制图表。 第十九章:Web抓取基础 了解HTTP协议。 使用BeautifulSoup解析HTML。 【实践】从一个简单的网页上抓取指定信息。 第二十章:未来学习方向与资源 Python生态系统概览。 深入学习方向推荐(Web开发、数据科学、机器学习、自动化等)。 持续学习资源。 四、教学方法与特色 循序渐进: 每一章节都建立在前一章节的基础上,确保学习的连贯性。 大量实例: 附带丰富的、经过精心设计的代码示例,直观展示概念。 动手实践: 每章都包含“实践”环节,引导读者亲手编写代码,解决具体问题。 项目驱动: 通过小型综合项目,将所学知识融会贯通,培养解决实际问题的能力。 清晰易懂的语言: 避免晦涩难懂的术语,用平实的语言解释复杂概念。 注重“思考”: 不仅教授“如何做”,更引导读者思考“为什么这么做”,培养编程思维。 五、目标读者 对编程感兴趣,想学习一门实用且易于上手的编程语言的初学者。 其他编程语言的开发者,希望快速掌握Python并将其应用于工作。 学生,需要学习Python作为其计算机科学课程的一部分。 任何希望通过编程来提高工作效率、解决实际问题的专业人士。 《Python编程实践:从入门到精通》将是你开启Python编程之旅,乃至整个软件开发生涯的理想伙伴。让我们一起,用Python构建你的数字世界。