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面向新工科的高等學校應用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材:Python語言及其應用
本書融入美國斯坦福大學在 2025 計劃中提出的軸反轉(zhuǎn)教學理念,改變傳統(tǒng)教學中以知識講授為中心的教學組織模式,以先能力、后知識理念組織教學。全書以 100 多個實際問題求解案例為紐帶,在各知識點間建立一種有機的聯(lián)系,強化各知識點間的交叉融合和知識的反復再現(xiàn),在培養(yǎng)問題求解能力的同時掌握 Python 程序設計基礎知識與應用能力。本書共分 10 章,內(nèi)容包括 Python 語言概述、turtle 畫圖、基本數(shù)據(jù)類型與運算、程序流程控制、函數(shù)和代碼復用、序列類型、集合與字典、異常處理、文件操作、數(shù)據(jù)分析與可視化。本書敘述清晰,案例豐富,可使學生循序漸進地學會 Python 編程技術和技巧。本書適合作為高等學校計算機專業(yè)及其他相關專業(yè)的教材,也可作為計算機等級考試(二級)的輔導教材,以及 Python 程序設計愛好者的自學參考書。
全書以100多個實際問題求解案例為紐帶,在各知識點間建立一種有機的聯(lián)系,強化各知識點間的交叉融合、反復再現(xiàn),在實現(xiàn)問題求解的同時逐漸掌握相關的知識。
傳統(tǒng)的程序設計教學以講授程序設計基礎知識為中心,一般是先學習后應用甚至 只講授知識不涉及應用,知識學習與應用脫節(jié)嚴重;應用訓練少,學習存在盲目性, 學習動力不足。本書的內(nèi)容組織反轉(zhuǎn)了以知識傳授為中心的教學模式,強調(diào)應用 能力訓練,使程序設計教學回歸能力培養(yǎng)和復雜問題求解;融入有使命的學習的理 念,使學習者了解學習的使命并以擁有解決復雜專業(yè)問題的能力為目標;學習與應用 融為一體,成為一種基于內(nèi)部驅(qū)動的使命性學習;在問題求解過程中學習成為主要的 方式,在學習過程中實現(xiàn)個體興趣與能力培養(yǎng)的優(yōu)化結合。 本書在系統(tǒng)講解Python語言語法和程序設計基本思想的同時,改變了傳統(tǒng)教學 中以知識講授為中心的教學組織模式。全書以100多個實際問題求解案例為紐帶,在 各知識點間建立一種有機的聯(lián)系,強化各知識點間的交叉融合、反復再現(xiàn),在實現(xiàn) 問題求解的同時逐漸掌握相關的知識。全書共分10章,內(nèi)容包括:Python語言概述、 turtle畫圖、基本數(shù)據(jù)類型與運算、程序流程控制、函數(shù)和代碼復用、序列類型、集合 與字典、異常處理、文件操作、數(shù)據(jù)分析與可視化。在學習過程中,通過不斷地解決 從簡單到復雜的各種問題,可賦予讀者不停探索的動力,激發(fā)讀者的學習興趣和學習 熱情。 Python在大數(shù)據(jù)、人工智能、金融分析、工程問題求解等領域的核心應用都是數(shù) 據(jù)的處理與可視化,緊密圍繞數(shù)據(jù)處理與可視化這一核心問題的相關知識進行講解, 使讀者可以具備從事機器學習和數(shù)據(jù)分析相關工作的能力。 本書基于Python 3.7版本編寫而成,全書內(nèi)容豐富,敘述清晰,采用新形態(tài)構建形 式,并配套提供了大量應用型教學案例,適合作為高等學校計算機專業(yè)及其他相關專 業(yè)的教材,以及計算機等級考試(二級)的輔導教材。 本書由武漢理工大學趙廣輝任主編,中央民族大學翁彧任副主編,河北大學 肖勝剛、中南民族大學項巧蓮、武漢理工大學董麗杰和汪朝霞、北京理工大學李仲君 文前 參與了本書的編寫工作。其中:第1~4章由趙廣輝、汪朝霞、李仲君編寫,第5、6章由 肖勝剛、趙廣輝編寫,第7~9章由翁彧、項巧蓮編寫,第10章由趙廣輝、董麗杰編寫。 全書由趙廣輝和翁彧負責統(tǒng)稿校訂,李屾、段翠蘋、吳利軍等參與了教學實踐工作。 本書提供全套教學課件、源代碼、課后習題答案與分析、常見問題及難點解析、 配套實驗項目、教學計劃及學時分配建議。配套資源可以登錄中國鐵道出版社有限公 司官方網(wǎng)站(http://www.tdpress.com/51eds/)的下載區(qū)下載或與作者聯(lián)系索取,作者的 微信號和QQ號為30849528,電子郵件為zhaogh@whut.edu.cn。 在本書編寫過程中,我們本著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度,力求精益求精,但由于水平有 限,仍難免存在疏漏與不妥之處,懇請廣大讀者批評指正。 編 者 2019年3月
趙廣輝 武漢理工大學
第 1 章 Python 語言概述 .................... 1 1.1 計算機語言 ..................................1 1.1.1 Python語言的發(fā)展 ..............2 1.1.2 Python語言的特點 ..............3 1.1.3 Python的應用領域 ..............3 1.2 Python開發(fā)環(huán)境配置 ...................5 1.2.1 解釋器的安裝 .....................5 1.2.2 編寫Hello World程序 .........6 1.2.3 查看幫助文檔 .....................7 1.2.4 第三方庫的安裝 .................8 1.2.5 源文件打包 .........................9 1.3 人機交互 ....................................10 1.3.1 輸出函數(shù)print() .................10 1.3.2 輸入函數(shù)input() ................12 1.3.3 eval()函數(shù) ..........................12 1.3.4 簡單數(shù)學計算 ...................12 1.4 變量 ............................................13 1.4.1 Python關鍵字 ....................13 1.4.2 變量的使用 .......................14 1.5 編碼與命名規(guī)范 ........................15 1.5.1 編碼規(guī)范 ...........................15 1.5.2 命名規(guī)范 ...........................18 1.6 注釋 ............................................18 1.6.1 單行注釋 ...........................19 1.6.2 多行注釋 ...........................19 1.6.3 文檔注釋 ...........................19 1.6.4 注釋用法實例 ...................20 小結 .....................................................21 練習 .....................................................21 第 2 章 turtle 畫圖............................. 22 2.1 turtle 庫簡介 ...............................23 2.2 模塊的導入與使用 ....................23 2.3 創(chuàng)建窗體與畫布 ........................24 2.3.1 窗體 ...................................24 2.3.2 畫布 ...................................24 2.4 繪圖實例解析 ............................25 2.4.1 繪制棋盤 ...........................25 2.4.2 繪制帥府 ...........................27 2.4.3 繪制兵炮標記 ...................28 2.4.4 繪制棋子 ...........................29 2.5 繪圖函數(shù) ....................................30 2.5.1 畫筆狀態(tài) ...........................30 2.5.2 顏色控制 ...........................30 2.5.3 顏色填充 ...........................31 2.5.4 輔助繪畫控制 ...................31 2.5.5 移動與繪畫函數(shù) ...............32 2.5.6 返回海龜?shù)臓顟B(tài)函數(shù) .......34 小結 .....................................................34 練習 .....................................................34 第 3 章 基本數(shù)據(jù)類型與運算 ............ 36 3.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)類型 ........................36 3.2 字符串類型 ................................38 3.2.1 字符串的表示 ...................39 3.2.2 字符串序列操作 ...............40 3.2.3 常用字符串處理方法 .......44 3.2.4 字符串格式化 ...................49 3.2.5 轉(zhuǎn)義字符 ...........................52 3.3 數(shù)值類型 ....................................53 3.3.1 整型 ...................................53 3.3.2 浮點型 ...............................54 3.3.3 復數(shù)類型 ...........................55 3.3.4 數(shù)值類型轉(zhuǎn)換 ...................56 3.4 迭代器類型 ................................58 3.5 常用運算 ....................................58 3.5.1 數(shù)值運算 ...........................58 3.5.2 賦值運算 ...........................62 3.5.3 比較運算 ...........................63 3.5.4 成員運算 ...........................64 3.5.5 邏輯運算 ...........................65 3.5.6 身份運算 ...........................66 3.5.7 位運算 ...............................66 3.5.8 真值測試 ...........................67 3.5.9 運算優(yōu)先級 .......................68 3.6 數(shù)學庫 ........................................69 小結 .....................................................72 練習 .....................................................72 第 4 章 程序流程控制 ....................... 73 4.1 程序控制結構的描述 ................73 4.2 分支結構 ....................................74 4.2.1 單分支結構 .......................74 4.2.2 二分支結構 .......................75 4.2.3 多分支結構 .......................76 4.2.4 條件表達式 .......................77 4.2.5 pass ....................................79 4.3 循環(huán)結構 ....................................79 4.3.1 for循環(huán)...............................80 4.3.2 range()函數(shù)........................80 4.3.3 while循環(huán) ..........................85 4.3.4 break ..................................87 4.3.5 continue .............................90 4.3.6 else .....................................91 4.4 隨機數(shù) ........................................93 小結 .....................................................95 練習 .....................................................95 第 5 章 函數(shù)和代碼復用.................... 97 5.1 函數(shù)的定義 ................................97 5.2 函數(shù)的調(diào)用 ................................99 5.3 函數(shù)的參數(shù)傳遞 ......................101 5.3.1 位置傳遞 .........................101 5.3.2 關鍵字傳遞 .....................101 5.3.3 默認值傳遞 .....................102 5.3.4 包裹傳遞 .........................104 5.3.5 解包裹傳遞 .....................104 5.4 變量作用域 ..............................104 5.4.1 局部變量 .........................105 5.4.2 全局變量 .........................105 5.5 函數(shù)的返回值 ..........................107 5.6 匿名函數(shù) ..................................109 5.7 遞歸調(diào)用 .................................. 111 5.8 代碼復用 ..................................114 5.9 內(nèi)置函數(shù) ..................................117 小結 ...................................................119 練習 ...................................................119 第 6 章 序列類型 ............................ 121 6.1 通用序列操作 ..........................121 6.1.1 索引 .................................121 6.1.2 切片 .................................122 6.1.3 序列拼接與重復 .............123 6.1.4 成員測試 .........................123 6.1.5 通用內(nèi)置函數(shù) .................124 6.2 列表 ..........................................124 6.2.1 列表的創(chuàng)建 .....................125 6.2.2 列表的更新 .....................125 6.2.3 列表的刪除 .....................127 6.2.4 列表的排序 .....................128 6.2.5 列表賦值與復制 .............131 6.2.6 列表推導式 .....................131 6.2.7 內(nèi)置函數(shù)zip() 和enumerate() ..................134 6.2.8 列表嵌套 .........................135 6.3 元組 ..........................................137 6.4 Range ........................................138 小結 ...................................................139 練習 ...................................................139 第 7 章 集合與字典 ......................... 141 7.1 集合 ..........................................141 7.1.1 集合的創(chuàng)建 .....................142 7.1.2 可變集合類型的方法 .....144 7.1.3 成員關系 .........................145 7.1.4 集合關系 .........................145 7.1.5 集合運算 .........................146 7.2 字典 ..........................................147 7.2.1 字典的創(chuàng)建 .....................147 7.2.2 獲取字典值 .....................148 7.2.3 修改字典值 .....................150 7.2.4 內(nèi)置函數(shù)與方法 .............152 7.2.5 字典排序輸出 .................153 7.2.6 字典綜合實例 .................154 小結 ...................................................157 練習 ...................................................157 第 8 章 異常處理 ............................ 159 8.1 程序中的錯誤 ..........................159 8.2 異常 ..........................................160 8.3 異常的處理 ..............................161 8.3.1 try…except子句 ..............161 8.3.2 單異常處理 .....................162 8.3.3 多異常處理 .....................163 8.3.4 ?nally子句 ...................164 8.3.5 異常的應用 .....................165 小結 ...................................................166 練習 ...................................................166 第 9 章 文件操作 ............................ 167 9.1 文件的打開與關閉 ..................167 9.1.1 文件的打開 .....................168 9.1.2 文件的遍歷 .....................169 9.1.3 文件的關閉 .....................169 9.1.4 上下文管理器 .................170 9.2 文件的讀/寫操作 .....................170 9.2.1 文件讀取方法 .................171 9.2.2 文件寫入方法 .............174 9.3 文件重命名與刪除 ..................175 Python 語言及其應用 9.4 CSV格式文件的讀/寫 .......175 9.5 JSON文件的讀/寫 .............178 9.6 文件與文件夾操作 ..................182 小結 ...................................................183 練習 ...................................................183 第 10 章 數(shù)據(jù)分析與可視化 ............ 184 10.1 NumPy ....................................184 10.1.1 數(shù)組的屬性 ...................185 10.1.2 多維數(shù)組及其創(chuàng)建 .......185 10.1.3 數(shù)組索引和切片 ...........187 10.1.4 ufunc函數(shù) ......................187 10.1.5 統(tǒng)計分析 .......................189 10.2 Matplotlib ...............................191 10.2.1 繪圖入門 .......................191 10.2.2 標注與美化 ...................193 10.2.3 繪制多子圖 ...................197 10.2.4 根據(jù)數(shù)據(jù)文件繪圖 .......198 10.2.5 繪制餅圖 .......................203 10.2.6 繪制直方圖 ...................205 10.2.7 繪制雷達圖 ...................206 10.2.8 繪制散點圖 ...................208 10.2.9 繪制等值線圖 ...............209 10.2.10 繪制三維圖 .................210 10.2.11 曲線擬合 .....................211 10.3 Pandas的應用 .........................213 10.3.1 數(shù)據(jù)結構 .......................213 10.3.2 讀取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù) .......214 10.3.3 讀取文件中數(shù)據(jù) ...........216 10.3.4 數(shù)據(jù)存儲 .......................217 10.3.5 數(shù)據(jù)查看 .......................219 10.3.6 數(shù)據(jù)排序 .......................219 10.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 .......................219 10.3.8 數(shù)據(jù)可視化 ...................221 10.4 Seaborn的應用 .......................222 10.4.1 主題 ...............................222 10.4.2 調(diào)色板 ...........................224 10.4.3 數(shù)據(jù)載入 .......................226 10.4.4 單變量圖 ...................227 10.4.5 分布圖 .......................229 10.4.6 箱線圖 ...........................232 10.4.7 小提琴圖 .......................233 10.4.8 核密度估計圖 ...............235 10.4.9 多變量圖 .......................236 10.4.10 回歸圖 .........................239 10.5 詞云 ........................................240 10.5.1 英文詞云制作 ...............241 10.5.2 中文詞云制作 ...............242 10.6 網(wǎng)絡爬蟲 ................................244 10.6.1 網(wǎng)絡爬蟲的分類 ...........244 10.6.2 爬蟲的基本原理 ...........245 10.6.3 網(wǎng)絡爬蟲的常用技術 ...245 10.6.4 網(wǎng)絡爬蟲開發(fā)常用 框架 ...............................250 10.6.5 爬蟲的實例 ...................252 小結 ...................................................255 練習 ...................................................256 附錄 A 常見問題及解答.................. 257 附錄 B 常用函數(shù) ............................ 261 附錄 C ASCII表 ............................. 265 參考文獻 ........................................... 266
崔時 (2021/4/20 19:14:00):為什么這本書里面的二維碼掃不了,請聯(lián)系QQ號碼
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