前言

当你在清晨查看天气预报、午间浏览推荐短视频、晚上享受智能家居服务时，是否曾思索过这些智能体验背后的技术奥秘？在当今人工智能迅猛发展的时代，Python语言凭借简洁而优雅的语法以及强大的生态系统，已然成为推动技术革命的核心要素。无论是重塑人类认知边界的算法突破，还是改变日常生活的智能应用，Python语言均在其中发挥着关键作用。它不仅是科研创新的催化剂，更是产业变革的推动者，搭建起连接当下与智能未来的桥梁。掌握Python语言，便获得了参与这场智能化变革的入场券。

基于多年的Python教学与实践经验，我们将反复打磨的讲义、教学案例和习题进行系统整合，全力打造这本特色鲜明的新形态教材，以“纸质教材 + 微课视频 + 在线资源”三维一体的呈现形式，创新性地构建了“扫码学 + 云端练 + 做中学”的学习资源平台，助力读者将抽象的编程概念转化为具体的实践能力。

本书分为三部分: 第一部分为基础篇（第1～5章），着重讲解Python基础编程知识。开篇概述Python语言的特点和发展历程，接着详细介绍数据类型与数据对象的基本操作，深入详细讲解条件语句、循环语句等基本语句的用法，全面解析函数的定义与调用规则，并通过面向对象程序设计介绍类与对象的概念及使用方法；第二部分为应用开发篇（第6～8章），侧重Python应用开发能力的培养，系统讲解模块的组织与调用技巧，深入剖析文件读写操作与数据处理技术，并通过网络爬虫案例演示实际项目的开发流程，培养读者的应用开发能力；第三部分为数据科学篇（第9～11章），聚焦于数据科学领域的Python应用，详细介绍NumPy库的数组运算与科学计算功能，全面讲解Pandas库的数据处理与分析技术，并通过Matplotlib库实现数据可视化，帮助读者打开数据科学的大门。

本书是2024年度湖南省普通本科高等教育教学改革研究项目“基于OBE理念助推新四科卓越人才数学素养培育的教学实践研究”（项目编号: 202401000140）和唐山师范学院2024年教育教学改革项目“项目驱动模式下程序设计类课程实践教学改革研究”（项目编号: 2024JG18）的课题研究成果。本书由中南林业科技大学孙玉荣(主编)、邝祝芳、彭银香、夏永琳、张蔚、周培、何薇、姚晓东、肖必武和唐山师范学院冯玉芬、周树功11位老师共同完成。孙玉荣、冯玉芬和肖必武三位老师对全书进行了审校，完成了教学大纲的编制，并录制了微课视频。各章节代码的实现与调试均由相应章节编写老师负责。

在编写教材的过程中，我们深刻认识到，在人工智能时代，编程教育不仅仅是传授语法知识，更为重要的是培养学生解决问题的思维方式。期望这本新形态教材能够帮助读者系统掌握Python知识、提高编程热情，并提高适应技术发展的核心能力。

人工智能和Python技术生态一直持续不断地发展变化，书中难免存在有待完善之处。我们真诚希望读者能够提出宝贵意见，为本书的持续优化提供重要参考。让我们携手打造更契合时代需求的编程学习资源。

编者

2026年4月