目 录 

CONTENTS 

第 1 章 

 Python 开发环境搭建与使用 .................................. 1 

1.1 Python 语言简介 ............................................ 1 

1.2 Python 版本选择 ............................................ 1 

1.3 Python 编程规范与代码优化建议 ................................ 2 

1.4 IDLE、Anaconda3 的安装与使用 ................................ 4 

1.4.1 Python 解释器安装与 IDLE 简单使用...................... 4 

1.4.2 Jupyter Notebook 与 Spyder 安装与使用 ................ 10 

1.5 安装扩展库 ................................................ 12 

1.6 标准库与扩展库中对象的导入与使用 ............................ 14 

1.6.1 import 包名 / 模块名 [as 别名 ] ....................... 14 

1.6.2 from 包名 / 模块名 import 模块名 / 对象名 [ as 别名 ] .... 15 

1.6.3 from 模块名 import * ............................... 15 

1.7 __name__ 属性的作用 ( 选讲 ) ................................ 16 

本章小结 ....................................................... 16 

习题 .......................................................... 17 

第 2 章 

 运算符、表达式与内置对象 .................................. 19 

2.1 Python 常用内置对象 ........................................ 19 

2.1.1 常量与变量 ......................................... 20 

2.1.2 数字 .............................................. 21 

2.1.3 字符串与字节串 ..................................... 23 

2.1.4 列表、元组、字典、集合 .............................. 24 

2.2 Python 运算符与表达式 ...................................... 25 

2.2.1 算术运算符 ......................................... 27 

2.2.2 关系运算符 ......................................... 29 

2.2.3 成员测试运算符 in 与同一性测试运算符 is( 选讲 ) ......... 29 

2.2.4 位运算符与集合运算符 ( 选讲 ) ......................... 30 

2.2.5 逻辑运算符 ......................................... 31 

2.2.6 矩阵乘法运算符 @( 选讲 ) ............................. 31 

2.2.7 补充说明 ........................................... 32 

2.3 Python 关键字简要说明 ...................................... 34 

2.4 Python 常用内置函数 ........................................ 35 

2.4.1 类型转换与类型判断 .................................. 41 

2.4.2 最值与求和 ......................................... 44 

2.4.3 基本输入输出 ....................................... 45 

2.4.4 排序与逆序 ......................................... 46 

2.4.5 枚举 .............................................. 47 

2.4.6 map()、reduce()、filter() ......................... 47 

2.4.7 range() ........................................... 50 

2.4.8 zip() ............................................. 50 

2.4.9 eval() ............................................ 51 

2.5 精彩案例赏析 .............................................. 52 

本章小结 ....................................................... 52 

习题 .......................................................... 53 

第 3 章 

 Python 可迭代对象......................................... 57 

3.1 列表 ..................................................... 58 

3.1.1 列表创建与删除 ..................................... 59 

3.1.2 列表元素访问 ....................................... 59 

3.1.3 列表常用方法 ....................................... 60 

3.1.4 列表对象支持的运算符 ................................ 65 

3.1.5 内置函数对列表的操作 ................................ 66 

3.1.6 列表推导式语法与应用 ................................ 66 

3.1.7 切片操作 ........................................... 70 

3.2 元组 ..................................................... 73 

3.2.1 元组创建与元素访问 .................................. 73 

3.2.2 元组与列表的异同点 .................................. 74 

3.2.3 生成器表达式 ....................................... 75 

3.3 字典 ..................................................... 75 

3.3.1 字典创建与删除 ..................................... 76 

3.3.2 字典元素访问 ....................................... 77 

3.3.3 元素添加、修改与删除 ................................ 79 

3.3.4 标准库 collections 中与字典有关的类 .................. 80 

3.4 集合 ..................................................... 81 

3.4.1 集合创建与删除 ..................................... 81 

3.4.2 集合方法与运算 ..................................... 82 

3.4.3 集合应用案例 ....................................... 84 

3.5 序列解包 .................................................. 86 

本章小结 ....................................................... 87 

习题 .......................................................... 88 

第 4 章 

 程序控制结构 ............................................. 91 

4.1 条件表达式 ................................................ 91 

4.2 选择结构 .................................................. 92 

4.2.1 单分支选择结构 ..................................... 92 

4.2.2 双分支选择结构 ..................................... 93 

4.2.3 多分支选择结构 ..................................... 94 

4.2.4 选择结构的嵌套 ..................................... 95 

4.3 循环结构 .................................................. 96 

4.3.1 for 循环与 while 循环 ................................ 96 

4.3.2 break 语句与 continue 语句 ........................... 97 

4.3.3 代码优化技巧 ....................................... 98 

4.4 精彩案例赏析 .............................................. 99 

本章小结 ...................................................... 102 

习题 ......................................................... 103 

第 5 章 

 函数 ................................................... 105 

5.1 函数的定义与使用 ......................................... 105 

5.1.1 基本语法 .......................................... 105 

5.1.2 函数嵌套定义、可调用对象与修饰器 ( 选讲 ) ............. 107 

5.1.3 函数递归调用 ...................................... 109 

5.2 函数参数 ................................................. 110 

5.2.1 位置参数 .......................................... 111 

5.2.2 默认值参数 ........................................ 111 

5.2.3 关键参数 .......................................... 113 

5.2.4 可变长度参数 ...................................... 113 

5.2.5 实参序列解包 ...................................... 114 

5.3 变量作用域 ............................................... 115 

5.4 lambda 表达式 ............................................ 117 

5.5 生成器函数设计与使用 ...................................... 118 

5.6 精彩案例赏析 ............................................. 120 

本章小结 ...................................................... 134 

习题 ......................................................... 135 

第 6 章 

 面向对象程序设计 ( 选讲 ).................................. 140 

6.1 类的定义与使用 ........................................... 140 

6.2 数据成员与成员方法 ........................................ 141 

6.2.1 私有成员与公有成员 ................................. 141 

6.2.2 数据成员 .......................................... 142 

6.2.3 成员方法、类方法、静态方法、抽象方法 ................ 143 

6.2.4 属性 ............................................. 145 

6.2.5 类与对象的动态性、混入机制 ......................... 147 

6.3 继承、多态 ............................................... 148 

6.3.1 继承 ............................................. 148 

6.3.2 多态 ............................................. 149 

6.4 特殊方法与运算符重载 ...................................... 150 

6.5 精彩案例赏析 ............................................. 152 

6.5.1 自定义队列 ........................................ 152 

6.5.2 自定义栈 .......................................... 155 

本章小结 ...................................................... 157 

习题 ......................................................... 157 

第 7 章 

 字符串 .................................................. 161 

7.1 字符串编码格式简介 ........................................ 162 

7.2 转义字符与原始字符串 ...................................... 162 

7.3 字符串格式化 ............................................. 163 

7.3.1 使用 % 运算符进行格式化 ( 选讲 ) ...................... 163 

7.3.2 使用 format() 方法进行字符串格式化 .................. 165 

7.3.3 格式化的字符串常量 ................................. 166 

7.4 字符串常用操作 ........................................... 166 

7.4.1 find()、rfind()、index()、rindex()、count() ....... 168 

7.4.2 split()、rsplit() ................................ 169 

7.4.3 join() ........................................... 170 

7.4.4 lower()、upper()、capitalize()、title()、

swapcase() ....................................... 170 

7.4.5 replace()、maketrans()、translate() .............. 170 

7.4.6 strip()、rstrip()、lstrip() ...................... 171 

7.4.7 startswith()、endswith() ......................... 172 

7.4.8 isalnum()、isalpha()、isdigit()、isdecimal()、

isnumeric()、isspace()、isupper()、islower() ...... 172 

7.4.9 center()、ljust()、rjust()、zfill() ............... 173 

7.4.10 字符串对象支持的运算符 ............................ 173 

7.4.11 适用于字符串对象的内置函数 ........................ 175 

7.4.12 字符串对象的切片操作 .............................. 177 

7.5 字符串常量 ............................................... 177 

7.6 中英文分词 ............................................... 178 

7.7 汉字到拼音的转换 ......................................... 178 

7.8 精彩案例赏析 ............................................. 179 

本章小结 ...................................................... 181 

习题 ......................................................... 182 

第 8 章 

 正则表达式 ( 选讲 ) ....................................... 184 

8.1 正则表达式语法 ........................................... 184 

8.1.1 正则表达式基本语法 ................................. 184 

8.1.2 正则表达式扩展语法 ................................. 185 

8.1.3 正则表达式集锦 .................................... 186 

8.2 直接使用正则表达式模块 re 处理字符串 ........................ 187 

8.3 使用正则表达式对象处理字符串 ............................... 190 

8.4 Match 对象 ............................................... 192 

8.5 精彩案例赏析 ............................................. 194 

本章小结 ...................................................... 195 

习题 ......................................................... 196 

第 9 章 

 文件内容操作 ............................................ 203 

9.1 文件操作基本知识 ......................................... 204 

9.1.1 内置函数 open() ................................... 205 

9.1.2 文件对象属性与常用方法 ............................. 206 

9.1.3 上下文管理语句 with ................................ 207 

9.2 文本文件内容操作案例精选 .................................. 207 

9.3 二进制文件操作案例精选 .................................... 211 

9.3.1 使用 pickle 模块读写二进制文件 ( 选讲 ) ............... 211 

9.3.2 使用 struct 模块读写二进制文件 ( 选讲 ) ............... 213 

9.3.3 使用 shelve 模块操作二进制文件 ( 选讲 ) ............... 214 

9.3.4 其他常见类型二进制文件操作案例 ...................... 214 

本章小结 ...................................................... 220 

习题 ......................................................... 220 

第 10 章 

 文件与文件夹操作......................................... 224 

10.1 os 模块 ................................................. 224 

10.2 os.path 模块 ............................................ 226 

10.3 shutil 模块 ............................................. 228 

10.4 精彩案例赏析 ............................................ 229 

本章小结 ...................................................... 232 

习题 ......................................................... 232 

第 11 章 

 异常处理结构与单元测试 ................................... 235 

11.1 异常处理结构 ............................................ 235 

11.1.1 异常的概念与表现形式 ............................. 235 

11.1.2 Python 内置异常类层次结构 ........................ 236 

11.1.3 异常处理结构语法与应用 ........................... 237 

11.1.4 断言与上下文管理语句 ............................. 242 

11.2 单元测试模块 unittest( 选讲 ) ............................. 243 

本章小结 ...................................................... 246 

习题 ......................................................... 246 

第 12 章 

 SQLite 数据库应用开发 ( 选讲 ) ............................. 250 

12.1 使用 Python 操作 SQLite 数据库 ............................ 250 

12.1.1 Connection 对象 ................................. 251 

12.1.2 Cursor 对象 ..................................... 252 

12.2 精彩案例赏析 ............................................ 255 

本章小结 ...................................................... 257 

习题 ......................................................... 257 

第 13 章 

 数据分析、科学计算与可视化 ............................... 259 

13.1 NumPy 数组运算与矩阵运算 ................................. 259 

13.2 SciPy 科学计算 ( 选讲 ) ................................... 266 

13.2.1 数学、物理常用常数与单位 ......................... 267 

13.2.2 特殊函数模块 special ............................. 267 

13.2.3 信号处理模块 signal .............................. 268 

13.2.4 多项式计算 ...................................... 270 

13.3 Pandas 数据分析 ......................................... 272 

13.4 统计分析标准库 statistics ................................ 279 

13.5 Matplotlib 可视化 ....................................... 281 

13.5.1 绘制折线图 ...................................... 281 

13.5.2 绘制散点图 ...................................... 281 

13.5.3 绘制饼状图 ...................................... 282 

13.5.4 绘制带有中文标签和图例的图 ....................... 284 

13.5.5 绘制图例标签中带有公式的图 ....................... 284 

13.5.6 绘图区域切分 .................................... 285 

13.5.7 绘制三维曲线 .................................... 286 

13.5.8 绘制三维曲面 .................................... 287 

13.5.9 绘制柱状图 ...................................... 288 

13.5.10 绘制箱线图 ..................................... 290 

13.5.11 绘制雷达图 ..................................... 291 

13.6 创建词云图 .............................................. 292 

本章小结 ...................................................... 293 

习题 ......................................................... 294 

附录 

 精彩在继续 .............................................. 298 

附录 A GUI 开发 ............................................... 298 

附录 B 计算机图形学编程 ....................................... 301 

附录 C 图像编程 ............................................... 303 

附录 D 密码学编程 ............................................. 306 

附录 E 系统运维 ............................................... 306 

附录 F Windows 系统编程 ....................................... 307 

附录 G 软件分析与逆向工程 ...................................... 309 

参考文献 

 ....................................................... 311