前  言

党的二十大报告明确指出：“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。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。”“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。”数字经济的崛起与繁荣，为经济社会发展赋予了“新领域、新赛道”和“新动能、新优势”，正在成为引领中国经济增长和社会发展的重要力量。 

随着人工智能、物联网、云计算等技术的快速发展与广泛应用，世界正在经历一场数字化变革。当今，人工智能已经渗透到各领域。随着算法和计算机硬件的不断提升，人工智能的应用范围和领域也在不断拓展。学习Python编程语言，是适应时代发展的需要，也是占领数字领域的重要一步。作为基础性的编程语言之一，Python语言因其简单易学、功能强大和生态完整等优势，成了当今时代热门的编程语言之一。而采用Python编程的应用领域也越来越广泛，如数据科学、机器学习、深度学习、自然语言处理领域等。

人工智能相关专业的高校教学体系配置过多地偏向理论教学，课程设置与企业实际应用契合度不高，学生很难把理论转化为实践应用技能。为此，我们针对软件开发、网络编程、数据分析、人工智能等领域编写这本《Python程序设计基础与应用》，以帮助学生将理论能力转化为实践能力。

本书内容由浅入深、适合初学者学习Python编程语言。本书旨在系统地介绍Python编程语言，从而让读者掌握Python编程语言的核心知识和实用技能。全书共分10章，内容涵盖Python语言概述、基础语法、流程控制、高级数据结构、面向对象编程、文件和文件夹操作、数据库编程等。本书不仅注重理论，更着眼于实际应用，通过设置案例及练习题，帮助读者快速掌握Python编程的精髓。

本书内容组织具体如下。

第1章介绍了Python语言的特点、编程环境搭建，并通过案例实现了一个简单的图形输出。

第2章介绍了Python语言的基本元素，包括标识符、关键字、变量、各种数据类型、运算符，以及数据的输入与输出。

第3章介绍了流程控制和异常处理。其具体包括选择结构设计、循环结构设计、循环跳转及异常处理等内容，通过一个实际案例——猜拳游戏，展示了如何运用这些概念和技巧。

第4章详细介绍了Python中的高级数据结构，包括列表、元组、字典、集合和切片的使用内容，通过案例——用户管理系统进行了应用演示。其主要内容包括技术点综合运用、程序逻辑思维提升。

第5章介绍了Python中的正则表达式，讲解了正则表达式语法、re模块方法的使用，以及正则表达式对象、子模式及match对象的使用等，同时也给出了正则表达式在实际应用中的例子。

第6章详细介绍了Python中函数的各个方面。其主要内容包括函数的定义、调用、参数的默认值、可变参数、命名空间和作用域、高阶函数、匿名函数、生成器和装饰器等。通过一个实际案例——自动售货机，展示了如何灵活运用这些概念和技巧来构建一个完整的自动售货机系统。学生通过对本章内容的深入学习，可以更好地理解函数的重要性，并提升在Python编程中使用函数的能力。

第7章介绍了Python中的面向对象编程，包括类的定义、对象的创建、成员变量、构造方法、实例方法、类变量、类方法、封装性、继承性和多态性等内容，通过一个实际案例，展示了如何使用OOP实现一个点餐系统。

第8章介绍了Python中对文件和文件夹的操作，包括文本文件、结构化的文本文件的读取和写入、二进制数据的处理。

第9章介绍了数据库编程，通过数据库驱动pymysql模块实现对MySQL数据库连接操作，以及使用数据库连接池提高运行效率。

第10章主要介绍了Python计算生态，包括内置标准库中的随机库、时间和日期库、绘图库，以及第三方库的使用，同时也通过案例演示了文本处理、图像处理、分词、构造词云等内容。

本书的特色如下。

系统化的学习方式：本书按照基础语法到实际应用的递进方式，介绍了Python编程的基础知识和各种应用场景，让读者从简单到复杂，逐步掌握Python编程的核心内容。

实用性强的案例：本书重视实际应用，通过编写大量的实例，让读者更好地理解Python编程思想和方法，并能在实际应用中灵活运用。

深入浅出的讲解：本书采用通俗易懂的语言，结合丰富的代码实例，让读者更加深入地理解Python编程语言中的各个知识点和应用场景。

希望本书能够为初学者和有编程经验的人员提供一份简单明了、易于掌握、实用丰富的Python编程学习资料，帮助他们建立扎实的Python编程基础，快速掌握Python编程技能，逐步成为Python编程专家；了解Python在人工智能领域的应用，通过实践和项目经验不断提升自己的编程水平，在未来的编程领域中有更大的发展。

本书的适用对象如下。

● Python零基础的读者。

● 数据分析应用的开发人员。

● 开设有数据分析相关课程的高校教师和学生。

● 开设人工智能专业课程的高校教师和学生。

本书免费提供教学课件、教学大纲、教学视频、案例源代码、习题参考答案等教学资源，读者可扫描下列二维码获取。

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编者   

2023年12月