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Python程序設計教程(第2版)
本書主要介紹Python語言的基礎(chǔ)知識及其在數(shù)據(jù)處理、分析和可視化中的應用。本書一方面?zhèn)戎鼗A(chǔ)知識的講解,另一方面?zhèn)戎刂v解利用Python進行數(shù)據(jù)處理與分析的方法和應用案例。為了方便讀者理解,本書主要選用經(jīng)濟管理類的案例。本書中的代碼均在Python 3.7中測試通過。本書適合作為高校本科生或研究生的程序設計、Python數(shù)據(jù)分析等課程的入門教材,也可作為相關(guān)科研工作者或工程實踐者的參考書。
內(nèi)容簡單易懂、層次脈絡清晰、難度適中,內(nèi)容、案例、難點安排恰當;
注重理論與實踐相結(jié)合,精選經(jīng)濟管理類案例,易于理解; 應用部分突出數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)能力的培養(yǎng),包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化等內(nèi)容; 提供全套教學課件、案例數(shù)據(jù)和源代碼,可從清華大學出版社官方網(wǎng)站下載; 提供教學視頻,掃描正文章節(jié)中的二維碼即可觀看。
第2版前言
本書第1版是在教學團隊幾年來的教學心得的基礎(chǔ)上組織編寫的,采用簡單案例。在應用方面偏重數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)Python語言近年來的發(fā)展,當前教學中需要向Python 3進行轉(zhuǎn)換。本書第2版采用目前最新的Python 3.7版本,在Python版本更新的基礎(chǔ)上,結(jié)合新的教學心得,對控制語句部分進行了補充,將字符串部分單獨設為一章,增加了迭代器和推導式的介紹,在函數(shù)設計部分增加了yield語句和lambda表達式的介紹。這些內(nèi)容的更新使得本書對基礎(chǔ)知識的介紹更加完善。圖形用戶界面設計部分增加了利用Tkinter進行GUI設計的介紹。為了更加注重Python在數(shù)據(jù)處理方法的應用,本書第2版刪除了Python網(wǎng)站設計部分; 增加了Excel文件數(shù)據(jù)存�。� 對數(shù)據(jù)分析與可視化部分進行了重構(gòu),使得結(jié)構(gòu)與思路更加清晰,并增加了pandas數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)知識的介紹; 采用SPSS 22版本介紹如何在SPSS中使用Python提高SPSS數(shù)據(jù)處理能力。 本書第2版共16章,修訂分工如下。 第1章主要講述Python的發(fā)展歷史、特點、下載與安裝方法、使用方式、集成開發(fā)環(huán)境、模塊介紹、幫助的使用等。由楊年華負責版本修訂。 第2章主要講述Python語言的基礎(chǔ)知識,包括控制臺的使用、標識符與變量、數(shù)據(jù)類型、常用內(nèi)置函數(shù)等。由柳青負責版本修訂,對運算符和表達式進行更詳細地闡述,新增了條件表達式的構(gòu)造和pass語句的使用方法,并改寫了部分案例。 第3章主要講述程序控制結(jié)構(gòu),包括分支控制、循環(huán)控制等。由楊年華負責修訂,新增了選擇的三元運算、帶else的循環(huán)語句部分。 第4章主要講述Python中的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括序列、字典、集合等。由柳青負責修訂,新增了可迭代對象與迭代器、推導式、序列解包等內(nèi)容。 第5章主要介紹字符串編碼、字符串格式化、字符串的常用函數(shù)與方法、string模塊、正則表達式等。由柳青負責編寫和修訂。 第6章主要講述函數(shù)的定義、函數(shù)的調(diào)用、形參與實參、函數(shù)的返回、位置參數(shù)、默認參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)、可變長度參數(shù)、序列參數(shù)等。由楊年華負責修訂,新增了變量作用域、yield語句、lambda表達式等內(nèi)容。 第7章主要講述文件的打開與關(guān)閉、文件讀寫、文件指針等。由楊年華負責修訂,新增了Excel文件讀寫等內(nèi)容。 第8章主要講述Python的對象與方法、類的定義、類的屬性、構(gòu)造函數(shù)、類的方法、析構(gòu)方法、可變對象與不可變對象、運算符的重載等。由楊年華負責修訂。 第9章主要講述類的繼承與組合兩種重用方式。由楊年華負責修訂。 第10章主要講述Python中的異常、異常類、異常的捕獲與處理、自定義異常類、with語句、斷言等。由楊年華負責修訂。 第11章主要講述使用wxPython進行用戶圖形界面設計的方法。由楊年華負責修訂,新增了Tkinter模塊的使用流程與方法,并對wxPython部分的知識描述結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整。 第12章主要講述Python程序的打包和發(fā)布方法。由孫辭海負責修訂。 第13章主要講述利用Python進行數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)。由肖宇負責修訂。 第14章主要講述利用Python進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)獲取的方法。由肖宇負責修訂。 第15章主要講述用numpy進行數(shù)據(jù)分析和用matplotlib進行繪圖的基礎(chǔ)知識。錢之琳補充了pandas數(shù)據(jù)分析部分; 楊年華對該章節(jié)的知識描述結(jié)構(gòu)進行了重組和補充,并補充和改寫了部分案例。 第16章主要講述Python作為腳本語言在SPSS中的使用方法。由曹玉茹負責修訂。 鄭戟明負責第2版中各章習題的修訂。 柳青與鄭戟明審閱了全書。楊年華負責統(tǒng)稿,并統(tǒng)審全書。 本書內(nèi)容簡練易懂,層次脈絡清晰,難度適中,內(nèi)容、案例、難點安排恰當; 注重理論與實踐相結(jié)合,精選經(jīng)濟管理類案例,易于理解; Python應用部分突出數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)能力的培養(yǎng); 配套教學課件、案例數(shù)據(jù)和源代碼,可從清華大學出版社官方網(wǎng)站下載。 由于時間倉促,作者水平有限,書中難免存在紕漏和不足之處,敬請批評指正,并將意見反饋給我們。 本書編寫組 2019年7月 第1版前言 Python是一種簡單、易學、免費、開源的跨平臺編程語言,支持命令式和函數(shù)式編程。它支持完全面向?qū)ο蟮某绦蛟O計。一方面,由于其簡單的語法,使得使用者不必太多關(guān)注語言本身,而將主要精力集中于業(yè)務邏輯。因此Python語言擁有各行各業(yè)的眾多使用者,使得其擁有各行業(yè)使用者在社區(qū)貢獻的各種強大的標準庫、擴展庫等。另一方面,隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,Python的強大數(shù)據(jù)處理能力備受關(guān)注。近年來,Python程序設計語言受到了企業(yè)界、科研單位和教育機構(gòu)的廣泛重視。 大數(shù)據(jù)時代的學生需要掌握數(shù)據(jù)處理的基本技術(shù)。Python簡單易學,具有強大的數(shù)據(jù)處理能力,并且是一門通用的程序設計語言。因此,Python程序設計語言既適合作為程序設計的入門課程,也適合作為非計算機專業(yè)學生用來解決數(shù)據(jù)分析等各種問題的通用工具。國外很多著名高校的計算機或非計算機專業(yè)已經(jīng)將Python作為程序設計入門課程。國內(nèi)的高校也紛紛開設相關(guān)課程。尤其是隨著計算思維和大數(shù)據(jù)概念的普及,Python程序設計在高校中的教學開始全面展開。 本書編著者所在學校從2014級開始在經(jīng)濟管理類專業(yè)全校公共課中開設了相關(guān)課程,該課程主要面向經(jīng)濟管理類的學生開設�,F(xiàn)有教材中的大部分案例面向理工科專業(yè),難以貼近經(jīng)濟管理類專業(yè),甚至有部分學生對案例難以理解。為了使上課的案例與學生專業(yè)知識更加緊密結(jié)合,我們組織編寫了此教材。 本書由工作在教學第一線的高校教師編寫完成。在編寫本書時,編者注重理論與實踐相結(jié)合,不僅有基礎(chǔ)的理論知識,更有詳細、通俗易懂的案例。作為一本介紹Python基礎(chǔ)知識與應用的教材,本書內(nèi)容簡單易懂、層次脈絡清晰、難度適中,內(nèi)容、案例、難點安排恰當,非常適合教學。 本書共16章,主要內(nèi)容及編寫分工如下: 第1章由楊年華負責編寫,主要介紹Python的發(fā)展歷史、特點、下載與安裝方法、使用方式、集成開發(fā)環(huán)境、內(nèi)置模塊介紹、幫助的使用等。 第2章由鄭戟明負責編寫,主要介紹Python語言的基礎(chǔ)知識,包括控制臺的使用、標識符與變量、數(shù)據(jù)類型、常用內(nèi)置函數(shù)等。 第3章由張曉黎負責編寫,主要介紹程序控制結(jié)構(gòu),包括分支控制、循環(huán)控制等。 第4章由鄭戟明負責編寫,主要介紹Python中的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括序列、字典、集合等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 第5章由柳青負責編寫,主要介紹函數(shù)的定義和調(diào)用、形參與實參、函數(shù)的返回、位置參數(shù)、默認參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)、可變長度參數(shù)、序列作為參數(shù)、基于函數(shù)的抽象與求精思想、遞歸思想等。 第6章由肖宇負責編寫,主要介紹文件的打開與關(guān)閉、文件讀寫、文件指針、文件對話框等。 第7章由柳青負責編寫,主要介紹Python的對象與方法、類的定義、類的屬性、構(gòu)造函數(shù)、類的方法、析構(gòu)函數(shù)、可變對象與不可變對象、運算符的重載等。 第8章由楊年華負責編寫,主要介紹類的繼承與組合兩種重用方式。 第9章由楊年華負責編寫,主要介紹Python中的異常、異常類、異常的捕獲與處理、自定義異常類、with語句、斷言等。 第10章由孫辭海負責編寫,主要介紹使用wxPython進行用戶圖形界面設計的方法。 第11章由孫辭海負責編寫,主要討論Python程序的打包和發(fā)布方法。 第12章由肖宇負責編寫,主要介紹利用Python進行數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)。 第13章由肖宇負責編寫,主要介紹利用Python進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)獲取的方法。 第14章由張曉黎負責編寫,主要介紹利用Python進行數(shù)據(jù)分析和繪圖基礎(chǔ)知識。 第15章由孫辭海負責編寫,主要介紹基于Python的網(wǎng)站開發(fā)方法。 第16章由曹玉茹負責編寫,主要介紹Python作為腳本語言在SPSS中的使用方法。 本書適合非計算機專業(yè)本科生使用,也可作為計算機程序設計的入門教材或Python愛好者的參考書。 本書提供全套教學課件和源代碼,配套資源可登錄清華大學出版社官方網(wǎng)站下載。 由于時間倉促,作者水平有限,書中難免出現(xiàn)紕漏,不足之處敬請批評指正,并反饋給我們。 本書編寫組2017年4月
目錄
第1章Python概述 1.1Python語言的發(fā)展史 1.2Python語言的特點 1.3Python的下載與安裝 1.3.1Python的下載 1.3.2Python的安裝 1.4開始使用Python 1.4.1交互方式 1.4.2代碼文件方式 1.4.3代碼風格 1.5Python的集成開發(fā)環(huán)境 1.5.1Eclipse中的PyDev插件 1.5.2Wing IDE 1.5.3PyCharm 1.6模塊、包與庫 1.6.1模塊及其導入方式 1.6.2包及其定義 1.6.3庫及其安裝 1.7使用幫助 1.8模塊的__name__屬性 1.9本章小結(jié) 習題1 第2章Python語言基礎(chǔ)知識 2.1控制臺的輸入與輸出 2.1.1數(shù)據(jù)的輸入 2.1.2數(shù)據(jù)的輸出 2.2標識符、變量與賦值語句 2.2.1標識符 2.2.2變量 2.2.3賦值語句 2.3數(shù)據(jù)類型、運算符與表達式 2.3.1數(shù)據(jù)類型 2.3.2運算符 2.3.3表達式 2.3.4條件表達式和pass語句 2.4常見的Python內(nèi)置函數(shù) 2.5本章小結(jié) 習題2 第3章控制語句 3.1分支結(jié)構(gòu)控制語句 3.1.1單分支if語句 3.1.2雙分支if/else語句 3.1.3多分支if/elif/else語句 3.1.4選擇結(jié)構(gòu)的嵌套 3.1.5分支結(jié)構(gòu)的三元運算 3.2循環(huán)結(jié)構(gòu)控制語句 3.2.1while語句 3.2.2for語句 3.2.3break語句和continue語句 3.2.4帶else的循環(huán)語句 3.2.5循環(huán)的嵌套 3.2.6嵌套循環(huán)中的break和continue語句 3.3控制結(jié)構(gòu)綜合實例 3.3.1學生成績統(tǒng)計 3.3.2天氣狀況分析 3.4本章小結(jié) 習題3 第4章常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 4.1序列 4.1.1列表list 4.1.2元組tuple 4.1.3列表與元組之間的轉(zhuǎn)換 4.2字典 4.2.1創(chuàng)建字典 4.2.2字典操作 4.2.3字典方法 4.2.4遍歷字典 4.2.5列表、元組與字典之間的轉(zhuǎn)換 4.3集合 4.3.1集合的創(chuàng)建 4.3.2集合的運算 4.3.3集合的方法 4.4可迭代(Iterable)對象與迭代器(Iterator) 4.4.1可迭代(Iterable)對象 4.4.2迭代器(Iterator) 4.4.3相關(guān)內(nèi)置函數(shù) 4.5推導式 4.5.1列表推導式 4.5.2字典推導式 4.5.3集合推導式 4.5.4生成器推導式 4.6序列解包 4.7本章小結(jié) 習題4 第5章字符串與正則表達式 5.1字符串編碼 5.2字符串構(gòu)造 5.3字符串格式化 5.3.1%符號格式化字符串 5.3.2format()方法格式化字符串 5.3.3Formatted String Literals格式化字符串 5.4字符串截取 5.5字符串常用內(nèi)置函數(shù) 5.6字符串常用方法 5.7字符串string模塊 5.8正則表達式 5.9本章小結(jié) 習題5 第6章函數(shù)的設計 6.1函數(shù)的定義 6.2函數(shù)的調(diào)用 6.3形參與實參 6.4函數(shù)的返回 6.5位置參數(shù) 6.6默認參數(shù)與關(guān)鍵參數(shù) 6.7可變長度參數(shù) 6.8序列和字典作為參數(shù) 6.9變量作用域 6.10生成器函數(shù) 6.11lambda函數(shù) 6.12遞歸 6.13本章小結(jié) 習題6 第7章文件操作 7.1文件基礎(chǔ)知識 7.2文件的打開與關(guān)閉 7.3讀寫文件 7.3.1文本文件的寫入 7.3.2文本文件的讀取 7.3.3二進制文件的寫入 7.3.4二進制文件的讀取 7.4文件指針 7.5Excel文件讀寫 7.5.1利用xlwt模塊寫xls文件 7.5.2利用xlrd模塊讀取xls文件 7.5.3利用xlutils實現(xiàn)xlrd和xlwt之間對象的轉(zhuǎn)換 7.5.4利用openpyxl模塊寫xlsx文件 7.5.5利用openpyxl模塊讀取xlsx文件 7.6應用實例 7.7本章小結(jié) 習題7 第8章類與對象 8.1認識Python中的對象和方法 8.2類的定義 8.3類的屬性 8.3.1類屬性和實例屬性 8.3.2屬性的訪問權(quán)限 8.4類中的方法 8.4.1實例的構(gòu)造與初始化 8.4.2類的實例方法 8.4.3實例方法的訪問權(quán)限 8.4.4靜態(tài)方法與類方法 8.4.5析構(gòu)方法 8.5可變對象與不可變對象 8.6get和set方法 8.7運算符的重載 8.8面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程 8.8.1類的抽象與封裝 8.8.2面向過程編程 8.8.3面向?qū)ο缶幊?br /> 8.9本章小結(jié) 習題8 第9章類的重用 9.1類的重用方法 9.2類的繼承 9.2.1父類與子類 9.2.2繼承的語法 9.2.3子類繼承父類的屬性 9.2.4子類繼承父類的方法 9.2.5繼承關(guān)系下的初始化方法 9.2.6多重繼承 9.3類的組合 9.3.1組合的語法 9.3.2繼承與組合的結(jié)合 9.4本章小結(jié) 習題9 第10章異常處理 10.1異常 10.2Python中的異常類 10.3捕獲與處理異常 10.4自定義異常類 10.5with語句 10.6斷言 10.7本章小結(jié) 習題10 第11章圖形用戶界面程序設計 11.1圖形用戶界面平臺的選擇 11.2使用tkinter進行GUI程序設計 11.2.1tkinter編寫GUI程序的基本流程 11.2.2創(chuàng)建一個頂層窗口 11.2.3創(chuàng)建組件 11.2.4組件的布局 11.2.5事件處理 11.3使用wxPython進行GUI程序設計 11.3.1wxPython的下載與安裝 11.3.2wxPython編寫GUI程序的基本流程 11.3.3創(chuàng)建組件 11.3.4布局管理 11.3.5事件處理 11.3.6使用wxFormBuilder設計界面 11.4完整的例子: 條形碼圖片識別 11.4.1應用需求 11.4.2條形碼識別程序 11.4.3界面設計 11.4.4完整代碼 11.5本章小結(jié) 習題11 第12章程序打包發(fā)布 12.1setuptools程序打包發(fā)布工具 12.1.1程序為什么要打包 12.1.2推薦使用setuptools打包發(fā)布 12.1.3setuptools使用步驟 12.2pyinstaller打包 12.2.1pyinstaller的安裝 12.2.2pyinstaller的簡易打包 12.2.3pyinstaller的高級打包技巧 12.3完整案例 12.4本章小結(jié) 習題12 第13章數(shù)據(jù)庫應用開發(fā) 13.1Python Database API簡介 13.1.1全局變量 13.1.2連接與游標 13.2結(jié)構(gòu)化查詢語言 13.2.1數(shù)據(jù)定義語言 13.2.2數(shù)據(jù)操作語言 13.2.3數(shù)據(jù)查詢語言 13.3SQLite 13.3.1SQLite數(shù)據(jù)類型 13.3.2sqlite3模塊 13.4學生管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)實例 13.4.1數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu) 13.4.2學生管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn) 13.5本章小結(jié) 習題13 第14章網(wǎng)絡數(shù)據(jù)獲取 14.1網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的組織形式 14.1.1HTML 14.1.2XML 14.2利用urllib處理HTTP 14.3利用BeautifulSoup4解析HTML文檔 14.3.1BeautifulSoup4中的對象 14.3.2遍歷文檔樹 14.4案例應用 14.5本章小結(jié) 習題14 第15章數(shù)據(jù)分析與可視化基礎(chǔ) 15.1Numpy數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ) 15.1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 15.1.2數(shù)據(jù)準備 15.1.3常用運算與函數(shù) 15.1.4使用Numpy進行簡單統(tǒng)計分析 15.2Matplotlib繪圖基礎(chǔ) 15.2.1繪制基本圖形 15.2.2繪制多軸圖 15.2.3應用實例 15.3Pandas數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ) 15.3.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與基本操作 15.3.2讀取文件數(shù)據(jù) 15.3.3數(shù)據(jù)預處理 15.3.4統(tǒng)計分析 15.3.5Pandas中的繪圖方法 15.4本章小結(jié) 習題15 第16章SPSS中使用Python 16.1SPSS Syntax簡介 16.1.1程序編輯窗口界面 16.1.2Paste按鈕 16.2SPSS中Python插件的安裝 16.2.1安裝工具 16.2.2工具設置 16.3SPSS中運行Python 16.3.1SPSS中運行Python方式 16.3.2SPSS中運行Python案例 16.4本章小結(jié) 習題16 參考文獻
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