PYTHON语言程序设计（基础篇）（原书第3版）

本书旨在采用以基础为先的教学方法，帮助学生在更广泛的情境中学习问题解决思路和程序设计方法，从而创建高效、优雅的代码，适用于Python程序设计和数据结构入门课程。书中首先介绍选择、循环和函数等基本编程概念和技巧，然后才引入自定义类。本书还配有不同难度的问题和练习，涵盖有趣的应用领域，以激发灵感，激励学生学习。第3版新增了数据结构主题，内容、示例和练习均与主流趋势保持同步。
本书中文版分为基础篇和进阶篇，基础篇对应原书的第1~14章，进阶篇对应原书的第15~23章，便于教师按需选择教材。
本书特色
以问题驱动、基础为先的方法进行介绍，侧重于问题解决思路，而非语法。
从基础开始，循序渐进地讲解，先教授基本概念和技巧，再引入自定义类。
涵盖从基础到面向对象程序设计，从简单函数到STL，再到简单数据类型和经典结构的广泛主题。
编程练习按难度分组，为学生提供大量实践和应用技能的机会。
书中有丰富的来自各个领域的例子和问题，为学习概念提供了有趣的背景。
采用灵活的章节顺序，允许教师跳过或稍后处理图形内容。

本书首先介绍Python基础知识，在带领读者编写自定义类之前，先介绍关于选择结构、循环结构和函数的基本编程概念和技术。然后介绍如何使用Python解决问题。不同难度的练习和问题涵盖了多个有趣的应用领域。本书包含大量练习题，指导读者创建高效、优雅的代码，在实践中掌握编程技巧。第3版新增了关于数据结构的内容，并更新了大量示例和练习。

译者序<br />前言<br />作者简介<br />第1章　计算机、程序和Python简介　　1<br />1.1　概述　　1<br />1.2　什么是计算机　　2<br />1.2.1　中央处理器　　2<br />1.2.2　二进制位和字节　　3<br />1.2.3　内存　　3<br />1.2.4　存储设备　　4<br />1.2.5　输入设备和输出设备　　5<br />1.2.6　通信设备　　5<br />1.3　程序设计语言　　6<br />1.3.1　机器语言　　6<br />1.3.2　汇编语言　　6<br />1.3.3　高级语言　　7<br />1.4　操作系统　　8<br />1.4.1　控制和监测系统活动　　8<br />1.4.2　分配和安排系统资源　　8<br />1.4.3　调度计划任务　　8<br />1.5　Python的发展历史　　9<br />1.6　Python入门　　9<br />1.6.1　启动Python　　10<br />1.6.2　创建Python源代码文件　　11<br />1.6.3　使用Python执行数学计算　　13<br />1.7　程序设计风格和文档　　13<br />1.7.1　适当的注释和注释风格　　14<br />1.7.2　适当的间距　　14<br />1.8　程序设计错误　　14<br />1.8.1　语法错误　　14<br />1.8.2　运行时错误　　15<br />1.8.3　逻辑错误　　15<br />1.9　图形程序设计入门　　16<br />1.9.1　绘制图形并为图形添加颜色　　16<br />1.9.2　将画笔移动到任何位置　　18<br />1.9.3　绘制奥运五环徽标　　19<br />关键术语　　20<br />本章总结　　21<br />编程练习　　21<br />第2章　程序设计初步　　26<br />2.1　概述　　26<br />2.2　编写一个简单的程序　　26<br />2.3　从控制台读取输入　　28<br />2.4　标识符　　30<br />2.5　变量、赋值语句和表达式　　31<br />2.6　同时赋值　　32<br />2.7　命名常量　　32<br />2.8　数值数据类型和运算符　　33<br />2.8.1　运算符/、//和**　　34<br />2.8.2　运算符%　　34<br />2.8.3　科学记数法　　36<br />2.9　案例研究：零钱兑换　　36<br />2.10　表达式求值以及运算符优先级　　38<br />2.11　复合赋值运算符　　39<br />2.12　类型转换和数值舍入　　39<br />2.13　案例研究：显示当前时间　　41<br />2.14　软件开发过程　　42<br />2.15　案例研究：计算距离　　45<br />关键术语　　48<br />本章总结　　48<br />编程练习　　48<br />第3章　选择结构　　59<br />3.1　概述　　59<br />3.2　布尔类型、布尔值和布尔表达式　　60<br />3.3　生成随机数　　61<br />3.4　if语句　　62<br />3.5　双分支if-else语句　　64<br />3.6　嵌套的if语句和多分支if-elif-else语句　　66<br />3.7　选择语句中的常见错误　　69<br />3.8　案例研究：计算体重指数　　71<br />3.9　案例研究：计算个人所得税　　72<br />3.10　逻辑运算符　　74<br />3.11　案例研究：判断闰年　　77<br />3.12　案例研究：彩票抽奖　　77<br />3.13　条件表达式　　79<br />3.14　Python 3.10版本中的match-case<br />语句　　79<br />3.15　运算符优先级和结合性　　81<br />3.16　检测目标的位置　　82<br />关键术语　　84<br />本章总结　　84<br />编程练习　　84<br />第4章　数学函数、字符串和对象　　101<br />4.1　概述　　101<br />4.2　常用的Python函数　　102<br />4.3　字符串和字符　　107<br />4.3.1　ASCII码和统一码　　108<br />4.3.2　函数ord和chr　　109<br />4.3.3　特殊字符的转义序列　　109<br />4.3.4　不使用换行符进行打印　　110<br />4.3.5　str函数　　111<br />4.3.6　拼接和重复运算符　　111<br />4.3.7　从控制台读取字符串　　112<br />4.3.8　in和not in运算符　　112<br />4.3.9　比较字符串　　113<br />4.3.10　字符串函数　　114<br />4.3.11　索引运算符　　115<br />4.3.12　切片运算符　　116<br />4.4　案例研究：使用字符串改进彩票<br />抽奖程序　　116<br />4.5　对象和方法简介　　117<br />4.6　字符串方法　　118<br />4.6.1　查找和统计子字符串　　120<br />4.6.2　转换字符串　　121<br />4.6.3　从字符串中去除空白字符　　122<br />4.7　案例研究　　123<br />4.7.1　问题：猜测生日　　123<br />4.7.2　问题：将十六进制数字转换<br />为十进制值　　126<br />4.8　格式化数值和字符串　　127<br />4.8.1　格式化浮点数　　128<br />4.8.2　格式化为科学记数法　　129<br />4.8.3　格式化为百分比　　129<br />4.8.4　对齐格式　　129<br />4.8.5　格式化整数　　130<br />4.8.6　格式化字符串　　130<br />4.8.7　F-字符串　　132<br />4.9　绘制各种不同类型的形状　　133<br />4.10　使用颜色和字体进行绘制　　135<br />关键术语　　137<br />本章总结　　138<br />编程练习　　138<br />第5章　循环结构　　149<br />5.1　概述　　149<br />5.2　while循环　　150<br />5.3　案例研究：猜数游戏　　152<br />5.4　循环设计策略　　155<br />5.5　使用用户确认和哨兵值控制循环　　157<br />5.6　for循环　　159<br />5.7　嵌套循环　　160<br />5.8　最小化数值误差　　161<br />5.9　案例研究　　162<br />5.9.1　问题：寻找最大公约数　　162<br />5.9.2　问题：预测未来学费　　164<br />5.9.3　问题：将十进制转换为十六<br />进制　　165<br />5.10　关键字break和continue　　166<br />5.11　案例研究：测试回文　　168<br />5.12　案例研究：显示素数　　170<br />5.13　案例研究：随机游走　　172<br />关键术语　　174<br />本章总结　　174<br />编程练习　　174<br />第6章　函数　　189<br />6.1　概述　　189<br />6.2　定义函数　　190<br />6.3　调用函数　　191<br />6.4　返回值的函数和不返回值的函数　　194<br />6.5　位置参数和关键字参数　　196<br />6.6　按引用值传递参数　　197<br />6.7　模块化编码　　198<br />6.8　变量的作用域　　201<br />6.9　默认参数　　203<br />6.10　返回多个值　　204<br />6.11　案例研究：随机生成ASCII字符　　205<br />6.12　案例研究：十六进制转换为<br />十进制　　206<br />6.13　案例研究：函数抽象和逐<br />步求精　　208<br />6.13.1　自顶向下的设计方法　　209<br />6.13.2　自顶向下和/或自底向上的<br />实现方法　　211<br />6.13.3　实现细节　　211<br />6.13.4　逐步求精的优越性　　214<br />6.14　案例研究：可重用的图形<br />函数　　214<br />关键术语　　217<br />本章总结　　217<br />编程练习　　218<br />第7章　列表　　235<br />7.1　概述　　235<br />7.2　列表基础　　236<br />7.2.1　列表是一个序列　　236<br />7.2.2　列表的函数　　237<br />7.2.3　索引运算符　　 237<br />7.2.4　列表切片　　238<br />7.2.5　运算符+、+=、*和in/<br />not in　　239<br />7.2.6　使用for循环遍历列表元素　　239<br />7.2.7　比较列表　　240<br />7.2.8　列表解析　　240<br />7.2.9　列表对象的方法　　241<br />7.2.10　将字符串拆分为列表　　242<br />7.2.11　输入列表　　242<br />7.2.12　列表中数据的偏移　　243<br />7.2.13　使用列表简化编码　　243<br />7.2.14　Python统计函数　　243<br />7.3　案例研究：分析数值　　244<br />7.4　案例研究：一副扑克牌　　245<br />7.5　复制列表　　247<br />7.6　将列表传递给函数　　248<br />7.7　从函数中返回列表　　250<br />7.8　案例研究：统计每个字母出现<br />的次数　　251<br />7.9　列表查找　　253<br />7.9.1　线性查找方法　　253<br />7.9.2　二分查找方法　　254<br />7.10　列表排序　　257<br />关键术语　　258<br />本章总结　　258<br />编程练习　　259<br />第8章　多维列表　　272<br />8.1　概述　　272<br />8.2　处理二维列表　　273<br />8.2.1　使用输入值初始化列表　　273<br />8.2.2　使用随机值初始化列表　　273<br />8.2.3　打印列表　　273<br />8.2.4　计算所有元素之和　　274<br />8.2.5　按列计算元素之和　　274<br />8.2.6　查找元素之和最大的行　　274<br />8.2.7　随机混排　　274<br />8.2.8　排序　　275<br />8.3　将二维列表传递给函数　　275<br />8.4　问题：对单项选择题进行评分　　276<br />8.5　问题：寻找距离最近的点对　　277<br />8.6　问题：数独游戏　　280<br />8.7　多维列表　　284<br />8.7.1　案例研究：每日温度和湿度　　284<br />8.7.2　案例研究：猜测生日　　286<br />关键术语　　287<br />本章总结　　287<br />编程练习　　288<br />第9章　对象和类　　308<br />9.1?概述　　308<br />9.2?定义对象的类　　308<br />9.2.1?定义类　　309<br />9.2.2?构造对象　　310<br />9.2.3?访问对象成员　　311<br />9.2.4?self参数　　312<br />9.2.5?示例：使用类　　313<br />9.2.6?对象与变量以及复制对象　　314<br />9.3?UML类设计　　314<br />9.4?使用Python库中的类：datetime<br />类　　317<br />9.5?不可变对象与可变对象　　318<br />9.6?隐藏数据字段　　320<br />9.7?类的抽象和封装　　321<br />9.8?面向对象的程序设计思维　　325<br />9.9?运算符重载和特殊方法　　327<br />9.10?案例研究：Rational类　　329<br />关键术语　　333<br />本章总结　　333<br />编程练习　　334<br />第10章　基于Tkinter的GUI编程<br />基础　　345<br />10.1　概述　　345<br />10.2　Tkinter入门　　345<br />10.3　处理事件　　346<br />10.4　组件类　　348<br />10.5　Canvas　　353<br />10.6　几何图形管理器　　356<br />10.6.1　grid　　　356<br />10.6.2　pack　　357<br />10.6.3　place　　358<br />10.7　案例研究：贷款计算器　　359<br />10.8　案例研究：数独GUI　　360<br />10.9　显示图像　　362<br />10.10　案例研究：扑克牌GUI　　364<br />关键术语　　365<br />本章总结　　365<br />编程练习　　365<br />第11章　基于Tkinter的GUI高级<br />编程　　373<br />11.1　概述　　373<br />11.2　组合框　　373<br />11.3　菜单　　375<br />11.4　弹出菜单　　377<br />11.5　鼠标事件、键盘事件和事件<br />绑定　　378<br />11.6　案例研究：查找距离最近的<br />点对　　382<br />11.7　动画　　383<br />11.8　案例研究：弹跳的小球　　386<br />11.9　滚动条　　389<br />11.10　标准对话框　　390<br />关键术语　　391<br />本章总结　　391<br />编程练习　　392<br />第12章　继承和多态性　　399<br />12.1　概述　　399<br />12.2　超类和子类　　399<br />12.3　重写方法　　404<br />12.4　object类　　405<br />12.5　多态性和动态绑定　　406<br />12.6　isins?tance函数　　408<br />12.7　案例研究：可重用的时钟　　410<br />12.8　类关系　　414<br />12.8.1　关联　　414<br />12.8.2　聚合和组合　　416<br />12.9　案例研究：设计Course类　　417<br />12.10　案例研究：设计一个用于<br />栈的类　　419<br />12.11　案例研究：FigureCanvas<br />类　 421<br />关键术语　　424<br />本章总结　　424<br />编程练习　　424<br />第13章　文件和异常处理　　437<br />13.1　概述　　437<br />13.2　文本输入和输出　　438<br />13.2.1　打开一个文件　　438<br />13.2.2　写入数据　　439<br />13.2.3　测试一个文件的存在性　　441<br />13.2.4　读取数据　　441<br />13.2.5　从文件中读取海量数据　　444<br />13.2.6　附加数据　　446<br />13.2.7　数值数据的写入和读取　　447<br />13.3　文件对话框　　447<br />13.4　案例研究：统计一个文件中的<br />字符数　　451<br />13.5　从网上读取数据　　452<br />13.6　异常处理　　453<br />13.7　抛出异常　　456<br />13.8　使用异常类处理异常　　459<br />13.9　定义自定义异常类　　460<br />13.10　案例研究：网络爬虫　　462<br />13.11　使用pickle执行二进制输入<br />和输出　　464<br />13.11.1　转储和加载对象　　465<br />13.11.2　检测文件末尾　　465<br />13.12　案例研究：地址簿　　467<br />关键术语　　470<br />本章总结　　470<br />编程练习　　470<br />第14章　元组、集合和字典　　475<br />14.1　概述　　475<br />14.2　元组　　476<br />14.3　集合　　478<br />14.3.1　创建集合　　478<br />14.3.2　操作和访问集合　　479<br />14.3.3　子集和超集　　479<br />14.3.4　相等性测试　　480<br />14.3.5　集合操作　　480<br />14.4　比较集合和列表的性能　　482<br />14.5　案例研究：统计关键字　　484<br />14.6　字典　　485<br />14.6.1　创建字典　　485<br />14.6.2　添加、修改和检索值　　486<br />14.6.3　删除字典中的数据项　　487<br />14.6.4　遍历字典的数据项　　487<br />14.6.5　len、max和min函数　　487<br />14.6.6　测试键是否位于字典中　　487<br />14.6.7　相等性测试　　488<br />14.6.8　字典对象的方法　　488<br />14.7　案例研究：单词出现的次数　　489<br />关键术语　　491<br />本章总结　　491<br />编程练习　　491<br />附录A　Python关键字　　496<br />附录B　ASCII字符集　　497<br />附录C　数制系统　　498<br />附录D　命令行参数　　503<br />附录E　正则表达式　　506<br />附录F　位运算操作　　512<br />附录G　大O表示法、大Ω表示法和<br />大Θ表示法　　513<br />附录H　运算符的优先顺序表　　514