前言 新一轮科技革命和产业变革带动了传统产业的升级改造。党的二十大报告强调“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。建设高质量高等教育体系是摆在高等教育面前的重大历史使命和政治责任。高等教育要坚持国家战略引领，聚焦重大需求布局，推进新工科、新医科、新农科、新文科建设，加快培养紧缺型人才。 “高级语言程序设计(Python)”是我国理工类院校的一门必修课程。该课程的学习不仅要掌握Python高级程序设计语言的知识，更重要的是在实践中逐步掌握程序设计的思想和方法，培养问题求解和语言的应用能力。为了更好地体现高等学校人才培养的基本要求，本课程内容的改革本着突出基础理论知识的应用和实践能力培养的原则，按照突出应用性和实战性的原则重组课程结构并更新教学内容。为了适应新的教学要求，我们编写了本书。本书内容不但符合教学大纲要求，而且以培养学生程序设计能力为目标。 Python是一个结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的高层次脚本语言，具有非常好的可读性、良好的表达能力、丰富的数据结构、清晰的程序结构，拥有丰富而强大的标准库和第三方库等优势。由于Python涉及的概念较多，语法规则比较繁杂且使用灵活，对于缺乏计算机基础知识的初学者来说，容易引起混乱。尽管目前有关Python程序设计的教材很多，但现有的教材一般围绕语言本身的体系展开内容，以讲解语言知识为主，特别注重语法知识讲解，书中大多数例题也是围绕语法知识展开，很容易使学生陷入繁杂的语法记忆和理解中，对Python的学习产生畏难情绪。 本书是作者多年教学经验和应用Python体会的结晶，在内容选择和结构组织上，体现以培养程序设计能力为核心，以Python基础知识、算法基本概念和程序基本结构为重点的教学理念。本书具有以下几个特点。 在结构组织上，秉承学以致用的原则，按照循序渐进的方式安排内容，旨在激发读者的学习兴趣和热情。每一章都以案例和问题引入内容，并以解决问题为导向，重点介绍与程序设计相关的思想和方法。为了避免过多地罗列Python的语法规则，将难点分散到各个章节中，以便于学生更好地理解和掌握。第1章介绍了计算机基础知识，第2章介绍了Python语言和运行环境，第3章简要介绍了Python的基本语法知识、函数、常用数据类型、运算符和表达式、对象和输入/输出语句，帮助学生实现简单的程序设计。随后，第4、5章分别介绍了数据类型、表达式、数据类型转换等烦琐的运算规则，以及选择结构和循环结构两种逻辑结构，以实现更加复杂的代码逻辑结构。第6章介绍了两种序列数据类型——列表和元组，第7章 介绍了字典与集合的基本操作，第8章介绍了字符串的基本操作。 第9章着重介绍了各种函数的创建与调用，帮助学生掌握模块化的程序设计思想。第10章介绍了如何创建自定义类和类对象的方法、类的构造函数的使用方法、类的属性和方法的使用， 及父类和子类以及继承的概念，帮助学生掌握面向对象编程的使用方法。 第11章介绍了如何导入并使用Python标准库和第三方库，以便编程人员根据不同的开发场景更好地完成任务。第12章重点介绍了异常处理及程序调试，帮助学生掌握当异常抛出时，如何寻找到发生错误的位置和错误类型，并通过程序调试解决异常。第13章介绍了文件与目录操作，帮助学生掌握对文件的读写操作和对目录的基本操作。 第14章介绍了基于numpy库实现面向数组的编程，通过一个较为完整的案例帮助学生掌握Python的编程与设计。最后， 第15章介绍了Pandas库以及Series和DataFrame数据结构，帮助学生在以后的学习和工作中更方便地对数据集进行数据清洗和数据分析。 在写作风格上，注重教材的可读性和可用性。每一章都以学习目标开始，让学生首先了解本章学习的关键内容。每一章都重点关注语言基础知识、算法基本概念和程序基本结构，并引入了大量的例题，侧重于例题分析。例题分析的重点也放在了程序设计的思想方法上，力求做到引人入胜，不断增加读者的编程兴趣。对于书中的每一个例题，都给出了在Jupyter Notebook环境下的运行结果。每一章的结尾都有一个小结，旨在对本章的内容进行系统的概括和总结。为了方便学生学习和掌握，对于一些常用的语法规则和常见的错误提示，都用简短精辟的语言进行了总结，以提醒读者加强记忆。在主要章节之中加入了实践与练习部分，将专业知识的学习与课程思政要素融入课程教学设计与课后练习中，有利于培养学生正确的价值观和科学史观。 本书第1、2章由魏军强编写，第3~5章由周蓉编写，第6~11章由周景编写，第12、13章由滕婧编写，第14、15章由师瑞峰编写，全书由周景统稿。 在本书的编写过程中得到了很多老师无私的帮助和支持，在此一并向他们表示衷心的感谢。 由于编者水平所限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。 编者 2024年12月

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