第二版▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍▍目錄（1）第1章Python程序設(shè)計導(dǎo)論第2章Python語言基礎(chǔ)第3章程序流程控制第4章函數(shù)和代碼復(fù)用第5章組合數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第6章輸入、輸出和文件處理第7章數(shù)值處理與計算第8章字符串和文本處理第二版第9章面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)第10章模塊和模塊化程序設(shè)計第11章數(shù)據(jù)庫訪問基礎(chǔ)第12章Python計算生態(tài)附錄A上?？荚嚧缶V（Python）、樣卷及參考答案附錄B全國計算機等級考試（二級Python語言程序設(shè)計）考試大綱、樣卷及參考答案附錄C江蘇省高等學(xué)校計算機等級考試（二級Python語言）考試大綱、樣卷及參考答案目錄（2）本章要點：程序設(shè)計語言Python語言概述Python語言版本和開發(fā)環(huán)境開發(fā)和運行Python程序程序的打包和發(fā)布在線幫助和相關(guān)資源第1章Python程序設(shè)計導(dǎo)論1.1程序設(shè)計語言計算機系統(tǒng)由硬件和軟件組成物理計算機和外圍設(shè)備統(tǒng)稱為硬件計算機執(zhí)行的程序稱為軟件軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類計算機程序指定計算機完成任務(wù)所需的一系列步驟編程語言，又稱為程序設(shè)計語言，是一組用來定義計算機程序的語法規(guī)則。每一種語言都有一套獨特的關(guān)鍵字和程序指令語法編程語言高級語言是獨立于計算機體系結(jié)構(gòu)的語言，其最大特點是類似自然語言的形式描述對問題的處理過程C、C++、C#、Java和Python編程語言分為低級語言和高級語言兩類低級語言與特定的機器有關(guān)高級語言獨立于機器機器語言和匯編語言屬于低級語言機器語言是第一代程序設(shè)計語言，使用二進制代碼編寫程序，可讀性差，但能夠直接被計算機識別和執(zhí)行匯編語言是第二代程序設(shè)計語言，使用簡單的助記符來表示指令按范式對編程語言分類面向過程的編程語言：FORTRAN、COBOL、Basic、Ada、Pascal、C面向?qū)ο蟮木幊陶Z言：Java、C#、C++、Smalltalk、VisualBasic函數(shù)式編程語言：Lisp、Scheme、Haskell、F#邏輯式編程語言：PrologPython程序設(shè)計語言屬于多范式編程語言計算思維和程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法屬于計算思維的范疇，常見的程序設(shè)計方法主要包括兩種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計人類在認(rèn)識世界和改造世界過程中形成了以下三種基本的思維邏輯思維：以推理和演繹為特征，以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表實驗思維：以實驗和驗證為特征，以物理學(xué)科為代表計算思維：以設(shè)計和構(gòu)造為特征，以計算機學(xué)科為代表邏輯思維：以推理和演繹為特征，以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表實驗思維：以實驗和驗證為特征，以物理學(xué)科為代表計算思維：以設(shè)計和構(gòu)造為特征，以計算機學(xué)科為代表計算思維的本質(zhì)是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）程序設(shè)計方法采用自頂向下方法設(shè)計的程序，一般通過自底向上（Bottom-Up）的方法來實現(xiàn)先實現(xiàn)、運行和測試每一個基本函數(shù)，再測試由基本函數(shù)組成

的整體函數(shù)，這樣有助于定位錯誤結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計通常采用自頂向下（Top-Down）、逐步求精（StepwiseRefinement）的程序設(shè)計方法自頂向下程序設(shè)計的基本思想問題分解、算法實現(xiàn)、組合程序程序的編寫和執(zhí)行將源文件轉(zhuǎn)換成機器語言有以下兩種轉(zhuǎn)換方法編譯：編譯器（Compiler）將源代碼翻譯成目標(biāo)語言解釋：解釋器（Interpreter）直接解釋執(zhí)行高級程序設(shè)計語言用文本編輯器編寫和編輯程序Notepad、Vim、Emacs、Sublime等專用的IDE開發(fā)環(huán)境，例如IDLE、Spyder、VisualStudioCode等使用文本編輯器編寫一個程序后，將文件保存到磁盤上，包含程序代碼的文件稱之為源文件（sourcefile）010203根據(jù)執(zhí)行機制分類高級編程語言采用編譯方式執(zhí)行的語言屬于靜態(tài)語言，例如C、C++、C#、Java等優(yōu)點在于：編譯后的目標(biāo)代碼可以直接運行；編譯所產(chǎn)生的目標(biāo)代碼執(zhí)行速度通常更快靜態(tài)語言和腳本語言兩類采用解釋方式執(zhí)行的語言屬于腳本語言，例如JavaScript、PHP、Python等優(yōu)點在于：源代碼可以在任何操作系統(tǒng)上的解釋器中運行，可移植性好；解釋執(zhí)行需要保留源代碼，因此程序糾錯和維護十分方便01021.2Python語言概述英音/?pa?θ?n/，美音/?pa?θɑ?n/是一種解釋型、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言是一個開源語言，擁有大量的庫，可以高效地開發(fā)各種應(yīng)用程序Python語言的特點簡單、高級、面向?qū)ο蟆⒖蓴U展性、免費開源、可移植性、豐富的庫、可嵌入性Python語言的應(yīng)用范圍操作系統(tǒng)管理、科學(xué)計算（NumPy、SciPy、Pandas、SymPy、Matplotlib、計算機視覺庫OpenCV、三維可視化庫VTK、醫(yī)學(xué)圖像處理庫ITK）、Web應(yīng)用（Django、Flask、Pyramid等）、圖形用戶界面（GUI）開發(fā)（Tkinter、wxPython或者PyQt庫）、其他（游戲開發(fā)等）1.3Python語言版本和開發(fā)環(huán)境Python語言的集成開發(fā)環(huán)境IDLE（內(nèi)置）、Spyder、PyCharm、Eclipse+Pydev插件、VisualStudio+PythonToolsforVisualStudio、PythonWin2個主要版本：Python2和Python3Python3在設(shè)計時，沒有考慮向下兼容Python語言的實現(xiàn)：Python解釋器常用的Python實現(xiàn)：Cpython、Jython、IronPython、PyPy下載和安裝Python本書基于Windows10和

Python3.12

構(gòu)建Python開發(fā)平臺【例1.1】下載Python安裝程序/downloads/windows/單擊超鏈接超鏈接Windowsinstaller（64-bit），以下載目前最新版本Python3.12.2（64位）的安裝程序python-3.12.2-amd64.exe【例1.2】安裝Python應(yīng)用程序（1）雙擊下載的Windows格式安裝文件python-3.12.2-amd64.exe（2）在定制Python對話框窗口中，注意需要選中“Addpython.exetoPATH”復(fù)選框（3）單擊InstallNow超鏈接，安裝Python程序安裝和管理Python擴展包（1）pip的典型應(yīng)用是從PyPI（PythonPackageIndex）上安裝Python第三方包見右圖。Python3.4以后的版本包含pip和setuptools庫pip用于安裝管理Python擴展包setuptools用于發(fā)布Python包0102安裝和管理Python擴展包（2）pip支持安裝（install）、下載（download）、卸載（uninstall）、羅列（list）、查看（show）、查詢（search）等一系列安裝、維護和管理子命令【例1.3】更新pip包在Windows命令提示符窗口中，輸入命令行命令“pipinstall--upgradepip”，更新pip包【例1.4】安裝NumPy包在Windows命令提示符窗口中，輸入命令行命令“pipinstallNumPy”，安裝NumPy包【例1.5】安裝Matplotlib包在Windows命令提示符窗口中，輸入命令行命令“pipinstallMatplotlib”，安裝Matplotlib包0102031.4開發(fā)和運行Python程序開發(fā)和運行Python程序一般包括以下兩種方式（1）交互式。在Python解釋器命令行窗口中，輸入Python代碼，解釋器及時響應(yīng)并輸出結(jié)果交互式一般適用于調(diào)試少量代碼Python解釋器包括Python、IDLEshell、IPython（第三方包）等（2）文件式。將Python程序編寫并保存在一個或者多個源代碼文件中，然后通過Python解釋器來編譯執(zhí)行。文件式適用于較復(fù)雜應(yīng)用程序的開發(fā)使用Python解釋器解釋執(zhí)行Python程序（1）在Python解釋器中交互式執(zhí)行Python代碼的過程一般稱之為REPL（Read-Eval-PrintLoop，“讀取-求值-輸出”循環(huán)）Python解釋器的提示符默認(rèn)為>>>輸入exit()或者quit()可以退出Python解釋器【例1.6】運行Python解釋器“開始”|“所有應(yīng)用”|Python3.12|Python3.12(64-bit)【例1.7】輸出Helloworld!>>>print('Hello,world!')【例1.8】使用Python解釋器進行數(shù)學(xué)運算>>>11+22+33+44+55#輸出：165>>>(1+0.01)**365【例1.9】使用解釋器環(huán)境中特殊變量：_>>>11+22#輸出：33>>>_#輸出：33>>>_+33#輸出：66【例1.10】同時運行多個表達式：同時運行多個以逗號分隔的表達式，返回結(jié)果為元組>>>2,2**10#輸出：(2,1024)【例1.11】關(guān)閉Python解釋器Ctrl+Z及回車鍵；或者輸入quit()命令；或者直接關(guān)閉命令行窗口使用Python解釋器解釋執(zhí)行Python程序（2）運行Python集成開發(fā)環(huán)境IDLE（1）【例1.12】運行Python內(nèi)置集成開發(fā)環(huán)境IDLE“開始”|“所有應(yīng)用”|Python3.12|IDLE(Python3.1264-bit)【例1.13】使用集成開發(fā)環(huán)境IDLE解釋執(zhí)行Python語句>>>print('Good!'*5)Good!Good!Good!Good!Good!0102運行Python集成開發(fā)環(huán)境IDLE（2）【例1.14】使用IDLE執(zhí)行多行代碼打印0到9范圍的數(shù)字，分隔符為空格>>>forxinrange(10):print(x,end='')【例1.15】關(guān)閉IDLE輸入quit()命令；或者直接關(guān)閉IDLE窗口，均可以關(guān)閉Python解釋器0102使用文本編輯器和命令行編寫和執(zhí)行Python源文件程序(1)將Python程序編寫成文本文件（.py）編寫Python源代碼文件程序、并通過Python編譯器/解釋器的執(zhí)行程序的流程使用文本編輯器和命令行編寫和執(zhí)行Python源文件程序(2)Helloworld程序（hello.py）源代碼分析第1行為注釋。以符號#開始，到行尾結(jié)束第2行調(diào)用內(nèi)置庫的函數(shù)print，輸出：Hello,World！在記事本中，輸入程序源代碼。文件另存為hello.py注意，“保存類型”選擇“所有文件”，“編碼”選擇UTF-80102【例1.16】使用文本編輯器（記事本）編寫Helloworld程序使用文本編輯器和命令行編寫和執(zhí)行【例1.17】使用Windows命令提示符窗口運行hello.py（1）執(zhí)行

“開始”|“所有應(yīng)用”|“Windows系統(tǒng)”|“命令提示符”，打開Windows命令提示符窗口（2）輸入命令行命令“pythonc:\pythonb\ch01\hello.py”，按回車鍵執(zhí)行程序（3）輸入命令行命令“c:\pythonb\ch01\hello.py”，按回車鍵執(zhí)行程序（4）輸入“cdc:\pythonb\ch01”，輸入命令行命令“pythonhello.py”，按回車鍵執(zhí)行程序（5）切換到工作目錄“c:\pythonb\ch01”，然后輸入命令行命令“hello.py”，按回車鍵執(zhí)行程序使用文本編輯器和命令行編寫和執(zhí)行（1）程序hello2.py的內(nèi)容如下：importrandom#導(dǎo)入庫模塊print("Hello,World")#輸出：Hello,Worldprint("你今天的幸運隨機數(shù)是：",random.choice(range(10)))#輸出從0到9之間隨機選擇的數(shù)input()#等待用戶輸入（3）程序hello1.py中每一行代碼的含義如下：第1行代碼導(dǎo)入庫模塊random。Python可以導(dǎo)入和使用功能豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫或擴展庫。第2行代碼調(diào)用內(nèi)置庫函數(shù)print()輸出“Hello,World”。第3行代碼使用random庫中的choice函數(shù)，在0~9范圍中隨機選擇一個數(shù)并輸出。第4行代碼調(diào)用內(nèi)置庫函數(shù)input()。用戶按Enter鍵，程序結(jié)束運行（2）在資源管理器中，雙擊c:\pythonb\ch01目錄下的hello2.py文件，執(zhí)行hello2.py源程序【例1.18】使用資源管理器運行hello2.py使用集成開發(fā)環(huán)境IDLE編寫和執(zhí)行Python源文件程序importrandom#導(dǎo)入庫模塊print("GoodLuck!")#輸出：GoodLuck!print("你今天的幸運隨機數(shù)是：",random.choice(range(10)))#輸出從0到9之間隨機選擇的數(shù)input()#等待用戶輸入【例1.19】使用IDLE編寫求解2的1024次方的程序(bigint.py)（1）“開始”|“所有應(yīng)用”|Python3.12|IDLE(Python3.1264-bit)，打開內(nèi)置集成開發(fā)環(huán)境IDLE（2）執(zhí)行IDLE菜單命令File|NewFile（或者按快捷鍵Ctrl+N），新建Python源代碼文件（3）在Python源代碼編輯器中輸入程序源代碼：print("2的1024次方：",2**1024)（4）執(zhí)行IDLE菜單命令File|Save（或者按快捷鍵Ctrl+S），保存文件為bigint.py。（5）執(zhí)行IDLE菜單命令Run|RunModule（或者按快捷鍵F5），輸出程序運行結(jié)果【例1.20】使用IDLE編輯hello2.py程序1.5程序的打包和發(fā)布【例1.21】安裝PyInstaller包：

pipinstallpyinstaller使用PyInstaller生成可執(zhí)行程序：pyinstaller選項Python源文件PyInstaller支持如下常用的選項-h或者--help：查看幫助信息-F或者--onefile：生成單個的可執(zhí)行文件-D或者--onedir：生成一個目錄，其中包含可執(zhí)行文件以及多個相關(guān)的支撐文件和子目錄--clean：清理PyInstaller緩存，刪除打包和發(fā)布過程中的臨時文件【例1.22】使用PyInstaller生成可執(zhí)行文件：pyinstaller-Fhello2.py將Python源代碼打包變成可執(zhí)行文件，以在沒有安裝Python解釋器的操作系統(tǒng)中直接運行Python程序，這個過程叫做“程序發(fā)布”Python程序打包和發(fā)布最常用的是第三方的擴展包PyInstaller1.6在線幫助和相關(guān)資源Python交互式幫助系統(tǒng)直接鍵入help()函數(shù)可進入交互式幫助系統(tǒng)鍵入help(object)可獲取關(guān)于object對象的幫助信息【例1.23】使用Python交互式幫助系統(tǒng)示例（1）進入交互式幫助系統(tǒng)。鍵入help()，按回車鍵（2）顯示安裝的所有模塊。鍵入modules，然后按回車鍵（3）顯示與random相關(guān)的模塊。鍵入modulesrandom，然后按回車鍵（4）顯示模塊random的幫助信息。鍵入random，然后按回車鍵（5）顯示random模塊random函數(shù)的信息。鍵入random.random，然后按回車鍵（6）退出幫助系統(tǒng)。鍵入quit，然后按回車鍵【例1