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本书介绍了使用Python语言进行程序设计的方法及其应用。全书共14章，分为三部分。*部分为基础篇（第1～5章），主要介绍Python的基础语法，包括Python语言的概述，Python的基本数据类型、变量、运算符、表达式等概念，三种程序的基本控制结构，函数，列表、元组、集合与字典四种简单数据结构。第二部分为进阶篇（第6～10章），主要介绍Python的一些高级特性和功能，包括模块和包的使用，字符串的处理，Python的面向对象编程，异常处理和文件处理。第三部分为应用篇（第11～14章），主要介绍Python在某些领域的应用方法，包括GUI程序开发、数据管理和数据库管理、Web开发及多任务编程。本书既可以作为高等院校计算机与软件相关专业的教材，也可以作为软件从业人员的学习指导用书。

目 录

基　础　篇

第1章　Python语言概述2

1.1　Python简史2

1.2　Python的语言特点3

1.3　搭建Python开发环境4

1.3.1　Python的下载与安装4

1.3.2　Python命令行的使用8

1.4　Python的开发工具8

1.4.1　IDLE9

1.4.2　PyCharm9

1.4.3　Eclipse10

1.5　个Python程序—Hello, World11

1.6　Python的编码规范12

1.6.1　命名规则12

1.6.2　代码缩进12

1.6.3　使用空行分隔代码13

1.6.4　语句的分隔13

小结14

习题14

第2章　Python基本概念15

2.1　基本数据类型15

2.2　变量17

2.2.1　变量的命名17

2.2.2　变量的创建18

2.3　运算符19

2.3.1　算术运算符19

2.3.2　关系运算符19

2.3.3　逻辑运算符20

2.3.4　位运算符20

2.3.5　身份运算符21

2.3.6　成员运算符21

2.4　表达式22

2.4.1　算术表达式22

2.4.2　优先级22

2.5　赋值语句23

2.5.1　赋值运算符23

2.5.2　增强型赋值运算符24

2.6　常用模块与函数25

2.6.1　常用内置函数25

2.6.2　常用模块及函数27

2.7　基本输入/输出28

2.7.1　基本输出29

2.7.2　基本输入29

小结31

习题31

第3章　Python控制结构33

3.1　三种基本控制结构33

3.2　选择结构33

3.2.1　单选择结构—if语句33

3.2.2　双选择结构—if-else语句35

3.2.3　多选择结构—if-elif-else语句36

3.2.4　选择结构的嵌套38

3.3　实例：使用选择结构进行程序设计39

3.3.1　鉴别合法日期39

3.3.2　判断两个圆的位置关系41

3.4　循环结构45

3.4.1　while循环45

3.4.2　for循环47

3.4.3　break语句与continue语句48

3.4.4　循环结构的嵌套49

3.5　实例：使用循环结构进行程序设计50

3.5.1　计算质数50

3.5.2　计算π的近似值51

小结53

习题53

第4章　函数54

4.1　函数的定义54

4.2　定义函数54

4.3　调用函数55

4.4　变量的作用域56

4.5　函数的参数57

4.5.1　形参与实参57

4.5.2　默认参数58

4.5.3　位置参数和关键字参数59

4.5.4　可变长度参数60

4.6　返回多个值61

4.7　实例：将功能封装为函数61

4.7.1　鉴别合法日期61

4.7.2　封装turtle模块图形函数63

4.8　递归65

4.9　实例：使用递归解决问题67

4.9.1　实例：计算斐波那契数67

4.9.2　实例：汉诺塔68

4.10　lambda表达式71

4.11　生成器72

小结73

习题73

第5章　Python数据结构75

5.1　列表75

5.1.1　列表的基本操作75

5.1.2　列表相关的函数78

5.1.3　在函数中使用列表79

5.1.4　列表查找81

5.1.5　列表排序83

5.1.6　多维列表86

5.2　元组87

5.2.1　元组的基本操作87

5.2.2　元组封装与序列拆封89

5.2.3　元组与列表的比较90

5.3　集合90

5.3.1　集合的基本操作90

5.3.2　子集与超集91

5.3.3　集合运算92

5.3.4　集合与列表的比较93

5.4　字典93

5.4.1　字典的基本操作94

5.4.2　字典相关的函数95

5.5　实例：使用数据结构进行程序设计96

5.5.1　计算质数96

5.5.2　词频统计98

小结99

习题99

进 阶 篇

第6章　使用模块101

6.1　模块的创建101

6.2　模块的导入102

6.3　包103

6.3.1　模块组织成包103

6.3.2　从包中导入104

6.3.3　包内引用104

6.4　第三方包的安装105

小结105

习题106

第7章　字符串与正则表达式107

7.1　字符串的基本操作107

7.2　字符串相关函数108

7.3　格式化字符串110

7.4　实例：使用字符串进行程序设计112

7.4.1　检测回文串112

7.4.2　字符串的简单加密113

7.5　字符编码117

7.5.1　字符编码方式117

7.5.2　使用Python处理中文118

7.6 正则表达式119

7.6.1 正则表达式简介120

7.6.2 使用re模块处理正则表达式122

7.7 实例：使用正则表达式进行程序设计124

7.7.1 用户注册信息格式校验124

7.7.2 模拟scanf函数126

小结127

习题127

第8章　面向对象编程129

8.1　面向对象的概念129

8.2　类与对象129

8.2.1　定义一个类130

8.2.2　构造类的对象131

8.2.3　定义私有成员133

8.3　运算符重载134

8.4　实例：进行面向对象的程序设计138

8.4.1　Circle类的实现138

8.4.2　Fraction类的实现142

8.5　继承145

小结148

习题148

第9章　异常处理150

9.1　异常的概念150

9.2　异常的抛出与捕获151

9.2.1　使用raise关键字抛出异常151

9.2.2　使用try...except捕获异常152

9.2.3　使用else和finally子句处理异常153

9.3　自定义异常154

9.4　使用断言155

小结155

习题156

第10章　文件处理157

10.1　文件的创建与读写157

10.1.1　文件的创建与打开157

10.1.2　文件的写入158

10.1.3　文件的读取159

10.1.4　设置文件读取指针160

10.2　文件和目录操作161

10.2.1　文件操作161

10.2.2　目录操作162

10.2.3 文件和目录操作实例163

10.3　Python的流对象169

10.3.1　标准输入169

10.3.2　标准输出170

10.3.3　日志输出170

10.4 实例：处理文件171

10.4.1 获取文件属性171

10.4.2　实例：获取MP3文件的元数据173

小结175

习题175

应 用 篇

第11章　使用Python进行GUI开发177

11.1　GUI编程177

11.2　Tkinter的主要组件178

11.2.1　标签178

11.2.2　框架179

11.2.3　按钮180

11.2.4　输入框180

11.2.5　单选按钮和复选按钮181

11.2.6　列表框与滚动条183

11.2.7 画布184

11.2.8 标准对话框186

11.3　实例：使用Tkinter进行GUI编程—三连棋游戏188

11.3.1　用户界面设计188

11.3.2　创建菜单189

11.3.3　创建游戏面板190

11.3.4　用户界面与游戏的连接191

小结197

习题198

第12章　使用Python进行数据管理199

12.1　引言199

12.2　数据对象的持久化200

12.2.1　使用pickle模块存取对象200

12.2.2　使用shelve模块随机访问对象200

12.3　使用itertools模块分析和处理数据202

12.3.1　数据过滤函数202

12.3.2　groupby函数203

12.4　实例：教务信息数据分析与处理204

12.5　Python中SQLite数据库的使用205

12.5.1　SQLite206

12.5.2　连接数据库206

12.5.3　创建表207

12.5.4　插入数据记录207

12.5.5　查询数据记录208

12.5.6　更新和删除数据记录209

12.5.7　回滚与关闭数据库209

12.6　实例：封装MySQL数据库操作209

小结211

习题212

第13章　使用Python进行Web开发213

13.1　Django213

13.2　创建项目和模型213

13.2.1　创建项目213

13.2.2　数据库设置214

13.2.3　启动服务器215

13.2.4　创建模型215

13.3　生成管理页面218

13.4　构建前端页面222

小结225

习题225

第14章　使用Python进行多任务编程226

14.1　进程和线程226

14.1.1　进程226

14.1.2　线程226

14.1.3　串行、并发与并行227

14.2　Python中的多线程编程228

14.2.1　线程的创建与管理228

14.2.2　锁机制：线程间的同步问题231

14.2.3　Queue模块：队列同步234

14.3　Python中的进程编程237

14.3.1　进程的创建与终止237

14.3.2　实例：编写简易的控制台239

14.3.3　使用subprocess模块进行多进程管理239

14.3.4　进程间通信240

小结243

习题243

附录A：ASCII码表244

附录B：Python关键字245

附录C：Python开源项目介绍246

参考文献249

　　吕云翔，任职于北京航空航天大学，具有多年的软件开发、项目管理、计算机教学经验。

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前言

前    言

Python是一种解释型、支持面向对象特性的、动态数据类型的高级程序设计语言。自从20世纪90年代Python公开发布以来，经过二十多年的发展，Python以其语法简洁而高效、类库丰富而强大、适合快速开发等原因，成为当下流行的脚本语言之一，也广泛应用到了统计分析、计算可视化、图像工程、网站开发等许多专业领域。

相比于C 、Java等语言来说，Python更加易于学习和掌握，并且可以利用其大量的内置函数与丰富的扩展库来快速实现许多复杂的功能。在Python语言的学习过程中，仍然需要通过不断地练习与体会来熟悉Python的编程模式，尽量不要将其他语言的编程风格用在Python中，而要从自然、简洁的角度出发，以免设计出低效率的Python程序。

本书的主要特色如下。

知识技术全面准确：本书主要针对国内计算机相关专业的高校学生以及程序设计爱好者们，详细介绍了Python语言的各种规则和规范，以便让读者能够全面掌握这门语言，从而设计出优秀的程序。

内容架构循序渐进：本书的知识脉络清晰明了，基础篇主要介绍Python的基本语法规则，提高篇主要讲解一些更加深层的概念，而应用篇则说明Python在具体应用场景中应当如何使用。本书内容由浅入深，便于读者理解和掌握。

代码实例丰富完整：对于书中每一个知识点都会配有一些示例代码并辅助相关说明文字及运行结果，还会在某些章节中对一些经典的程序设计问题进行深入的讲解和探讨。读者可以参考源程序上机操作，加深体会。

本书中所有代码均能在Python 2.7.11中成功运行；对其稍加调整后也可以适用于Python 3.x。

由于Python的教学方法本身还在探索之中，加之编者的水平和能力有限，本书难免有疏漏之处，恳请各位同仁和广大读者批评指正，也希望各位能就实践过程中的经验和心得与编者进行交流（编者邮箱：yunxianglu@hotmail.com）。

编  者