本书融入美国斯坦福大学在 2025 计划中提出的“轴反转”教学理念，改变传统教学中以知识讲授为中心的教学组织模式，以“先能力、后知识”理念组织教学。全书以 100 多个实际问题求解案例为纽带，在各知识点间建立一种有机的联系，强化各知识点间的交叉融合和知识的反复再现，在培养问题求解能力的同时掌握 Python 程序设计基础知识与应用能力。



        本书共分 10 章，内容包括 Python 语言概述、turtle 画图、基本数据类型与运算、程序流程控制、函数和代码复用、序列类型、集合与字典、异常处理、文件操作、数据分析与可视化。本书叙述清晰，案例丰富，可使学生循序渐进地学会 Python 编程技术和技巧。



        本书适合作为高等学校计算机专业及其他相关专业的教材，也可作为计算机等级考试（二级）的辅导教材，以及 Python 程序设计爱好者的自学参考书。

无

第 1 章　Python 语言概述 .................... 1

1.1　计算机语言 ..................................1

1.1.1　Python语言的发展 ..............2

1.1.2　Python语言的特点 ..............3

1.1.3　Python的应用领域 ..............3

1.2　Python开发环境配置 ...................5

1.2.1　解释器的安装 .....................5

1.2.2　编写Hello World程序 .........6

1.2.3　查看帮助文档 .....................7

1.2.4　第三方库的安装 .................8

1.2.5　源文件打包 .........................9

1.3　人机交互 ....................................10

1.3.1　输出函数print() .................10

1.3.2　输入函数input() ................12

1.3.3　eval()函数 ..........................12

1.3.4　简单数学计算 ...................12

1.4　变量 ............................................13

1.4.1　Python关键字 ....................13

1.4.2　变量的使用 .......................14

1.5　编码与命名规范 ........................15

1.5.1　编码规范 ...........................15

1.5.2　命名规范 ...........................18

1.6　注释 ............................................18

1.6.1　单行注释 ...........................19

1.6.2　多行注释 ...........................19

1.6.3　文档注释 ...........................19

1.6.4　注释用法实例 ...................20

小结 .....................................................21

练习 .....................................................21

第 2 章　turtle 画图............................. 22

2.1　turtle 库简介 ...............................23

2.2　模块的导入与使用 ....................23

2.3　创建窗体与画布 ........................24

2.3.1　窗体 ...................................24

2.3.2　画布 ...................................24

2.4　绘图实例解析 ............................25

2.4.1　绘制棋盘 ...........................25

2.4.2　绘制帅府 ...........................27

2.4.3　绘制兵炮标记 ...................28

2.4.4　绘制棋子 ...........................29

2.5　绘图函数 ....................................30

2.5.1　画笔状态 ...........................30

2.5.2　颜色控制 ...........................30

2.5.3　颜色填充 ...........................31

2.5.4　辅助绘画控制 ...................31

2.5.5　移动与绘画函数 ...............32

2.5.6　返回海龟的状态函数 .......34

小结 .....................................................34

练习 .....................................................34

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2

Python 语言及其应用

第 3 章　基本数据类型与运算 ............ 36

3.1　数据与数据类型 ........................36

3.2　字符串类型 ................................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　常用字符串处理方法 .......44

3.2.4　字符串格式化 ...................49

3.2.5　转义字符 ...........................52

3.3　数值类型 ....................................53

3.3.1　整型 ...................................53

3.3.2　浮点型 ...............................54

3.3.3　复数类型 ...........................55

3.3.4　数值类型转换 ...................56

3.4　迭代器类型 ................................58

3.5　常用运算 ....................................58

3.5.1　数值运算 ...........................58

3.5.2　赋值运算 ...........................62

3.5.3　比较运算 ...........................63

3.5.4　成员运算 ...........................64

3.5.5　逻辑运算 ...........................65

3.5.6　身份运算 ...........................66

3.5.7　位运算 ...............................66

3.5.8　真值测试 ...........................67

3.5.9　运算优先级 .......................68

3.6　数学库 ........................................69

小结 .....................................................72

练习 .....................................................72

第 4 章　程序流程控制 ....................... 73

4.1　程序控制结构的描述 ................73

4.2　分支结构 ....................................74

4.2.1　单分支结构 .......................74

4.2.2　二分支结构 .......................75

4.2.3　多分支结构 .......................76

4.2.4　条件表达式 .......................77

4.2.5　pass ....................................79

4.3　循环结构 ....................................79

4.3.1　for循环...............................80

4.3.2　range()函数........................80

4.3.3　while循环 ..........................85

4.3.4　break ..................................87

4.3.5　continue .............................90

4.3.6　else .....................................91

4.4　随机数 ........................................93

小结 .....................................................95

练习 .....................................................95

第 5 章　函数和代码复用.................... 97

5.1　函数的定义 ................................97

5.2　函数的调用 ................................99

5.3　函数的参数传递 ......................101

5.3.1　位置传递 .........................101

5.3.2　关键字传递 .....................101

5.3.3　默认值传递 .....................102

5.3.4　包裹传递 .........................104

5.3.5　解包裹传递 .....................104

5.4　变量作用域 ..............................104

5.4.1　局部变量 .........................105

5.4.2　全局变量 .........................105

5.5　函数的返回值 ..........................107

5.6　匿名函数 ..................................109

5.7　递归调用 .................................. 111

5.8　代码复用 ..................................114

5.9　内置函数 ..................................117

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目　录

3

小结 ...................................................119

练习 ...................................................119

第 6 章　序列类型 ............................ 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　序列拼接与重复 .............123

6.1.4　成员测试 .........................123

6.1.5　通用内置函数 .................124

6.2　列表 ..........................................124

6.2.1　列表的创建 .....................125

6.2.2　列表的更新 .....................125

6.2.3　列表的删除 .....................127

6.2.4　列表的排序 .....................128

6.2.5　列表赋值与复制 .............131

6.2.6　列表推导式 .....................131

6.2.7　内置函数zip()

和enumerate() ..................134

6.2.8　列表嵌套 .........................135

6.3　元组 ..........................................137

6.4　Range ........................................138

小结 ...................................................139

练习 ...................................................139

第 7 章　集合与字典 ......................... 141

7.1　集合 ..........................................141

7.1.1　集合的创建 .....................142

7.1.2　可变集合类型的方法 .....144

7.1.3　成员关系 .........................145

7.1.4　集合关系 .........................145

7.1.5　集合运算 .........................146

7.2　字典 ..........................................147

7.2.1　字典的创建 .....................147

7.2.2　获取字典值 .....................148

7.2.3　修改字典值 .....................150

7.2.4　内置函数与方法 .............152

7.2.5　字典排序输出 .................153

7.2.6　字典综合实例 .................154

小结 ...................................................157

练习 ...................................................157

第 8 章　异常处理 ............................ 159

8.1　程序中的错误 ..........................159

8.2　异常 ..........................................160

8.3　异常的处理 ..............................161

8.3.1　try…except子句 ..............161

8.3.2　单异常处理 .....................162

8.3.3　多异常处理 .....................163

8.3.4　finally子句　 ...................164

8.3.5　异常的应用 .....................165

小结 ...................................................166

练习 ...................................................166

第 9 章　文件操作 ............................ 167

9.1　文件的打开与关闭 ..................167

9.1.1　文件的打开 .....................168

9.1.2　文件的遍历 .....................169

9.1.3　文件的关闭 .....................169

9.1.4　上下文管理器 .................170

9.2　文件的读/写操作 .....................170

9.2.1　文件读取方法 .................171

9.2.2　文件写入方法　 .............174

9.3　文件重命名与删除 ..................175

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4

Python 语言及其应用

9.4　CSV格式文件的读/写 .......175

9.5　JSON文件的读/写 .............178

9.6　文件与文件夹操作 ..................182

小结 ...................................................183

练习 ...................................................183

第 10 章　数据分析与可视化 ............ 184

10.1　NumPy ....................................184

10.1.1　数组的属性 ...................185

10.1.2　多维数组及其创建 .......185

10.1.3　数组索引和切片 ...........187

10.1.4　ufunc函数 ......................187

10.1.5　统计分析 .......................189

10.2　Matplotlib ...............................191

10.2.1　绘图入门 .......................191

10.2.2　标注与美化 ...................193

10.2.3　绘制多子图 ...................197

10.2.4　根据数据文件绘图 .......198

10.2.5　绘制饼图 .......................203

10.2.6　绘制直方图 ...................205

10.2.7　绘制雷达图 ...................206

10.2.8　绘制散点图 ...................208

10.2.9　绘制等值线图 ...............209

10.2.10　绘制三维图 .................210

10.2.11　曲线拟合 .....................211

10.3　Pandas的应用 .........................213

10.3.1　数据结构 .......................213

10.3.2　读取数据库中数据 .......214

10.3.3　读取文件中数据 ...........216

10.3.4　数据存储 .......................217

10.3.5　数据查看 .......................219

10.3.6　数据排序 .......................219

10.3.7　数据统计 .......................219

10.3.8　数据可视化 ...................221

10.4　Seaborn的应用 .......................222

10.4.1　主题 ...............................222

10.4.2　调色板 ...........................224

10.4.3　数据载入 .......................226

10.4.4　单变量图　 ...................227

10.4.5　分布图　 .......................229

10.4.6　箱线图 ...........................232

10.4.7　小提琴图 .......................233

10.4.8　核密度估计图 ...............235

10.4.9　多变量图 .......................236

10.4.10　回归图 .........................239

10.5　词云 ........................................240

10.5.1　英文词云制作 ...............241

10.5.2　中文词云制作 ...............242

10.6　网络爬虫 ................................244

10.6.1　网络爬虫的分类 ...........244

10.6.2　爬虫的基本原理 ...........245

10.6.3　网络爬虫的常用技术 ...245

10.6.4　网络爬虫开发常用

框架 ...............................250

10.6.5　爬虫的实例 ...................252

小结 ...................................................255

练习 ...................................................256

附录 A 　常见问题及解答.................. 257

附录 B 　常用函数 ............................ 261

附录 C 　ASCII表 ............................. 265

参考文献 ........................................... 266

        全书以100多个实际问题求解案例为纽带，在各知识点间建立一种有机的联系，强化各知识点间的交叉融合和知识的反复再现，在培养问题求解能力的同时掌握Python程序设计基础知识与应用能力。