本书是与《Python 程序设计》（苏虹等编著，中国铁道出版社有限公司出版）配套的实践指导教材。书中内容与主教材相对应，通过必要的实例及操作步骤，加深对教材内容的理解，强化程序设计方法和编程技能，培养读者利用计算机的编程思想和方法解决实际问题的能力。全书主要包括 Python 语言的语法基础、程序的流程控制、函数的概念及使用要点、组合数据结构的使用、文件和数据库的基本操作、面向对象编程、图形界面设计等内容，还介绍了网络爬虫、科学计算与数据分析及数据可视化等内容。
本书以 Python IDLE 为主要编译环境，选择丰富的实例进行讲解，主要目的是让读者熟悉 Python 编程的基本思想，掌握 Python 编程的基本技能，突出对 Python 数据分析与可视化编程综合应用能力培养。
本书适合作为普通高等院校各专业程序设计课程的实验教材，也可作为程序爱好者的自学读物

Python 是当下非常热门的一种编程语言。2021 年 10 月，语言流行指数的编译器TIOBE 编程语言排行榜将 Python 评选为最受欢迎的编程语言，20 年来首次将其置于 Java、C 和 JavaScript 之上。随着 Python 扩展库不断发展壮大，Python 在科研、电子、政务、数据分析、Web、金融、图像处理、AI 技术等方面都有强大的类库、框架和解决方案。我们国家这两年对人工智能、大数据的重视，极大地促进了 Python 语言在国内的发展。

对于非计算机专业的学生来说，用 Python 作为程序设计语言启蒙是非常好的选择。Python 语言的优势在于比 C++/Java 等传统静态语言更具有实用性，不局限在繁杂的语法中，可以专注于程序设计思想及计算思维的训练。

本书的编者一直工作于高等学校教学一线，承担程序设计课程教学多年的教师，有着丰富的教学和编程经验。程序设计课程有着理论与实践紧密结合的特点，程序不是看会的，而是动手编程才能掌握的。学习程序设计的过程是一个学习者与教师、学习者与教材交互的过程，这需要有一本好的教材，再遵照一定的学习规律来很好地完成。本书的编写参考多个高等院校程序设计课程教学大纲，与教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会对程序设计课程的要求保持高度一致，章节结构安排合理，内容层次分明，从认识、了解、掌握、应用等几个层次，由浅入深、循序渐进地组织内容，有助于学生快速掌握知识要点。书中的实例都是精心挑选和设计的，具有新颖性、代表性、典型性，并且在 Python 3.9 以上版本中全部调试通过。Python 3.9 以上版本是全国计算机等级考试二级 Python 推荐使用的版本。

本书配合《Python 程序设计》（苏虹等编著，中国铁道出版社有限公司出版）使用，在章节上与主教材相对应，通过丰富的实例及其操作步骤，加深读者对教材内容的理解，使读者能够掌握教材中的相关知识，熟练、灵活运用程序设计的基本思想、原理和方法解决实际问题。

本书着重介绍核心语法，以培养编程能力为首要目标，力求较全面地介绍 Python 程序设计语言的知识点，力争将本书打造成学习者由浅入深进行学习的第一本参考书。本书内容可使读者掌握 Python 程序设计的基本方法和技能，编写简单的应用程序。为了满足更高层次的要求，对 Python 在数据分析与可视化方面进行了详细介绍，突出在 Python数据分析与可视化方面综合应用能力的培养。

本书共包括 21 个实验，将 Python 语言的内容由浅入深、层次分明地呈现给读者。每个实验既有逻辑清晰的语法讲解，又有丰富的编程实例，非常适合编程初学者计算思维模式的培养及训练。

本书主要内容如下：

实验 1 Python 的开发环境：介绍 Python 的开发环境 IDLE、PyCharm 和 Anaconda的安装、配置和使用方法。

实验 2 turtle 绘图：介绍 turtle 库的使用和 turtle 库中常用的画图方法。

实验 3 Python 数据类型与表达式：介绍 Python 中使用的各种数据类型、运算符、表达式以及常用的系统函数和数据的输入/输出。

实验 4 Python 中的常用库函数：介绍各种常用库函数（如数学函数、随机数、时间等）的功能和使用方法。

实验 5 选择结构：介绍 Python 语言选择结构的使用方法和特点。

实验 6 循环结构：介绍 Python 语言循环结构的使用方法和特点。

实验 7 列表与元组：介绍 Python 语言中列表和元组的定义、引用、切片、列表推导式和生成品推导式的使用等操作。

实验 8 字典与集合：介绍字典与集合的概念，以及字典与集合的创建、元素引用、相关运算符与内置函数的操作、常用的方法等。

实验 9 函数（一）：介绍内部函数的定义、调用和参数传递、函数的参数类型以及lambda 表达式。

实验 10 函数（二）：介绍递归函数、高阶函数的定义与调用和 Python 中常用的高阶函数以及 Python 中模块的使用。

实验 11 字符串：介绍字符串的创建、索引、编码、运算符和内置函数对字符串的操作、字符串对象的常用方法等。

实验 12 正则表达式：介绍正则表达式的元字符、常用的正则表达式、正则表达式模块等的使用方法。

实验 13 错误和异常处理：介绍常见的程序错误及解决方法、异常处理的 try...except语句，以及断言处理的 assert 语句和 AssertionError 类的使用。

实验 14 文件：介绍文件的使用、读/写操作、jieba 库的使用、CSV 文件的读/写操作方法。

实验 15 Python 数据库编程：介绍数据库的相关知识以及 Python 下 SQLite 数据库数据的插入、查询、更新和删除操作。

实验 16 面向对象程序设计基础：介绍类与对象的定义、创建和使用，还介绍属性和方法、继承和多态，并给出相应的面向对象的编程实例供读者理解学习。

实验 17 tkinter 图形界面设计：介绍 Python 中用于创建图形化用户界面的 tkinter库，介绍如何创建 Windows 窗口、常用 tkinter 组件的使用以及 Python 事件处理方法。

实验 18 网络爬虫入门：介绍相关 HTTP 协议知识、urllib 基本应用与爬虫案例、requests 基本操作与爬虫案例、Beautiful Soup 基本操作与爬虫案例。

实验 19 Python 科学计算与数据分析：介绍 NumPy 科学计算库及其扩展库 pandas的基本使用方法。

实验 20 数据可视化：介绍 matplotlib 绘图库的基本使用。

实验 21 综合实验：通过两个实例，介绍使用爬虫爬取网络数据，通过对数据的组织和清洗，得到目标数据，然后对目标数据进行简单的数据分析与可视化。

以上各部分都可以独立教学，自成体系，读者可根据学习时间、专业情况、设计要求适当选取章节进行阅读学习。

本书由郑州轻工业大学孙占锋、王鹏远、李萍、韩怿冰、苏虹和高璐编著。各章编著分工如下：实验 1、2、4、9、10、17 由王鹏远编著，实验 3、7、16 由苏虹编著，实验 5、6、8、13 由李萍编著，实验 11、12、18 由韩怿冰编著，实验 14、19、20、21 由孙占锋编著，实验 15 由高璐、王鹏远编著。在组织编著过程中，王鹏远负责本书的架构计划，苏虹和孙占锋负责本书的统稿工作。

在本书的编写过程中参考了许多同行的著作，在此一并感谢。同时感谢郑州轻工业大学和中国铁道出版社有限公司的大力支持，感谢各位编辑的辛苦工作，正由于大家的帮助和支持，才使本书得以出版。

由于编者学识有限，加之时间仓促，书中难免存在疏漏之处，恳请各位读者批评指正。

编 者

2022 年 11 月

实验 1 Python 的开发环境 ............................................................................................1
实验 2 turtle 绘图......................................................................................................... 16
实验 3 Python 数据类型与表达式............................................................................... 26
实验 4 Python 中的常用库函数................................................................................... 37
实验 5 选择结构 .......................................................................................................... 45
实验 6 循环结构 .......................................................................................................... 52
实验 7 列表与元组 ...................................................................................................... 58
实验 8 字典与集合 ...................................................................................................... 65
实验 9 函数（一） ...................................................................................................... 71
实验 10 函数（二） .................................................................................................... 81
实验 11 字 符 串 ........................................................................................................ 89
实验 12 正则表达式 .................................................................................................... 98
实验 13 错误和异常处理........................................................................................... 106
实验 14 文 件 ...................................................................................................... 113
实验 15 Python 数据库编程 ...................................................................................... 120
实验 16 面向对象程序设计基础............................................................................... 126
实验 17 tkinter 图形界面设计 ................................................................................... 134
实验 18 网络爬虫入门 .............................................................................................. 146
实验 19 Python 科学计算与数据分析....................................................................... 160
实验 20 数据可视化 .................................................................................................. 170
实验 21 综合实验 ...................................................................................................... 175
参考文献 ...................................................................................................................... 191

孙占锋，硕士，讲师，任教于工程训练中心计算机基础教研室。主讲计算机应用基础、大学计算机、程序设计技术（C语言）、程序设计技术（Python）等课程，参与教改项目并发表教改论文，其中获得校级教学成果一等奖一项，河南省教育厅信息技术教育优秀成果二等奖一项、三等奖一项，参与了“计算机应用基础”“程序设计技术”两门课程的河南省省级精品课程的建设工作，“大学计算机”课程的省级精品在线开放课程的申报和建设工作。近年来共发表论文10余篇，其中EI论文2篇。作为副主编、参编教材及实习指导教材10余部。 

王鹏远，硕士，讲师，郑州轻工业学院工程训练中心计算机基础教学部主任，从事计算机基础课程教学，包括计算机应用基础、大学计算机、程序设计技术（C语言）、程序设计技术（Python）、计算图形学等。参编《大学计算机》《大学计算机实践教程》《大学计算机教程》《大学计算机学习与实践指导》《C语言程序设计》《C语言程序设计实践教程》等，参编其他教材10余部。从事计算机图形学、地理信息系统、虚拟现实等研究工作。

李萍，硕士，讲师，任教于郑州轻工业学院工程训练中心计算机基础教学部，主讲大学计算机基础、数据库、Python等课程，研究方向计算机应用。 

1.通过增加丰富的实例及其操作步骤，加深读者对教材内容的理解，使读者能够掌握教材中的相关知识，熟练、灵活运用程序设计的基本思想、原理和方法解决实际问题。
2.着重介绍核心语法，以培养编程能力为首要目标，力求较全面地介绍Python程序设计语言的知识点。
3.共包括21个实验，将Python语言的内容由浅入深、层次分明地呈现给读者。每个实验既有逻辑清晰的语法讲解，又有丰富的编程实例，非常适合编程初学者计算思维模式的培养及训练。