本书共9章，介绍Python程序设计的基本概念、基础知识、基本方法以及Python程序的应用开发。首先介绍Python的安装和开发环境；随后介绍Python的数据类型和基本运算，包括字符串、列表、元组、字典、集合等；然后讲述程序控制结构，包括顺序结构、分支结构和循环结构；接着介绍了函数及其应用；此后探讨Python的类和对象，以及文件操作，讲解Python程序的异常处理与程序调试方法；最后介绍Python在科学计算与可视化方面的应用，从而发挥Python的强大功能。 
全书体系完整，条理清晰，内容由浅入深，实例丰富，提供 PPT 课件，适合作为高等学校Python程序设计课程的教材，也可作为Python 程序开发人员的参考书。

Python是荷兰人Guido van Rossum于20世纪90年代初设计与开发的一门高级编程语言。它是一种面向对象的解释性高级编程语言，可以让用户编写出清晰易懂的程序，毫无困难地实现所需的功能。与当前流行的其他大多数编程语言相比，Python编写出来的程序更简捷。如果你没有任何编程经验，那么简捷而强大的Python就是你进入编程殿堂的理想选择。经过30年的发展，Python发布了多个版本，目前最新的版本是Python 3.8，Python已经渗透计算机科学与技术、人工智能、统计分析、科学计算可视化、图像处理、大数据处理分析、搜索引擎、游戏动画、网络编程、数据库编程等应用领域。多年前，Python就已经成为卡内基·梅隆大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、哈佛大学等高校计算机专业或非计算机专业的程序设计入门教学语言，目前，国内很多高校的多个专业陆续开设了Python程序设计课程。
本书主要介绍Python 程序设计的基本概念、基础知识、基本方法以及Python 程序的应用开发。首先介绍 Python 的安装和开发环境；随后介绍Python 的数据类型和基本运算，包括字符串、列表、元组、字典、集合等；然后讲述程序控制结构，包括顺序结构、分支结构和循环结构；接着介绍函数及其应用；此后探讨Python 的类和对象，以及文件操作，讲解Python 程序的异常处理与程序调试方法；最后介绍Python在科学计算与可视化方面的应用，从而发挥出 Python 的强大功能。 
全书共9章，主要内容组织如下。
第1章 绪论：主要介绍程序、程序设计以及程序设计语言的基本概念，概述Python语言的发展和特点，介绍Python程序的开发环境。
第2章 Python基础知识：通过一个简单的例子介绍Python程序的基本组成和编写规范，讲解Python的变量、表达式、数据类型、基本运算、基本输入/输出；介绍Python内建的函数使用方法以及Python标准库模块、第三方库模块的导入方法及使用。
第3章 序列：主要介绍Python中内置的字符串、列表、元组、字典、集合等序列数据类型，介绍了序列元素的访问方式以及使用内置函数、对象的方法对序列对象操作的方法。
第4章 程序控制结构：介绍Python程序的控制结构，包括顺序结构、分支结构和循环结构；讲解Python选择结构、for循环与while循环、带else子句的循环结构、break和continue语句，以及选择结构与循环结构的综合运用。
第5章 函数：主要介绍Python自定义函数设计，包括函数的定义与调用、参数的传递与参数类型、变量的作用域、递归函数的使用以及匿名函数。
第6章 类与对象：介绍面向对象程序设计，讲解面向对象的含义、类的基本概念、如何定义和使用类、类的属性和方法、类的继承机制、常用类及其相关内建函数，并给出了类的应用案例。
第7章 文件操作：主要介绍文件操作的相关知识，包括文件的基本概念、文件的打开与关闭、文件读写和定位操作以及目录操作，并给出了文件操作和目录操作的相关应用  案例。
第8章 异常处理与程序调试：介绍异常处理的基础知识与程序调试方法，包括异常处理的基本概念、Python自带的异常类和自定义异常类、Python中的异常处理、IDLE方式调试程序。
第9章 科学计算与可视化：主要介绍如何利用Python第三方库进行科学计算与可视化的方法，以科学生态系统SciPy为例，介绍Python语言中的常见工具包，包括NumPy、Pandas、SciPy library、Matplotlib、Statistics等。本章的学习可以为后期科研和项目开发奠定基础。
本书体系完整，条理清晰，内容由浅入深，实例丰富，提供PPT课件，适合作为高等学校Python程序设计课程的教材，也可作为Python 程序开发人员的参考书。
本书由南京师范大学计算机与电子信息学院、人工智能学院Python程序设计教学团队的老师编写，第1章由吉根林教授编写，第2、3章由王必友副教授编写，第4、5章由杨俊老师编写，第6、7章由陈燚副教授编写，第8、9章由杨琬琪副教授编写。全书由吉根林和王必友任主编，并负责统稿和定稿；杨俊、陈燚、杨琬琪任副主编，并参与编写大纲的讨论。
由于编者水平有限，书中难免存在不妥和疏漏之处，敬请读者批评指正。


编  者  
2020年8月

第1章  绪论 1
1.1  程序与程序设计语言 1
1.1.1  计算机与程序 1
1.1.2  程序设计语言 1
1.1.3  高级语言程序的开发过程 2
1.2  Python语言概述 4
1.3  Python语言开发环境 5
1.3.1  IDLE开发环境 5
1.3.2  Anaconda开发环境 7
1.3.3  Python语句执行方式 8
小结 9
习题 9
第2章  Python基础知识 10
2.1  一个简单的Python程序 10
2.2  Python语言的编程规范 11
2.3  变量、表达式和赋值语句 13
2.4  数据类型 15
2.4.1  数字类型 15
2.4.2  字符串类型 17
2.4.3  布尔类型 18
2.4.4  列表、元组、字典、
集合 18
2.5  基本运算 19
2.5.1  算术运算 19
2.5.2  位运算 20
2.5.3  比较运算 20
2.5.4  逻辑运算 21
2.5.5  成员运算 22
2.5.6  身份运算 23
2.5.7  运算符的优先级 24
2.6  函数与模块 25
2.6.1  内置函数 25
2.6.2  模块函数 29
2.7  基本输入/输出 30
2.7.1  使用input()函数输入 30
2.7.2  使用print()函数输出 31
小结 32
习题 32
第3章  序列 33
3.1  序列概述 33
3.1.1  索引 34
3.1.2  切片 35
3.1.3  重复 36
3.1.4  连接 36
3.1.5  序列类型转换内置函数 37
3.1.6  序列其他内置函数 37
3.2  字符串 40
3.2.1  字符串创建 40
3.2.2  转义字符 41
3.2.3  字符串格式化 42
3.2.4  字符串常用方法 44
3.2.5  字符串应用举例 49
3.3  列表 50
3.3.1  列表创建 50
3.3.2  列表元素的增加 52
3.3.3  列表元素的删除 52
3.3.4  列表元素访问与计数 53
3.3.5  列表排序 54
3.3.6  列表应用举例 54
3.4  元组 55
3.4.1  元组的创建 55
3.4.2  元组的特性 56
3.4.3  元组应用举例 57
3.5  字典 57
3.5.1  字典创建 58
3.5.2  字典元素的访问 59
3.5.3  字典元素的添加与修改 60
3.5.4  字典应用举例 61
3.6  集合 63
3.6.1  集合的创建 64
3.6.2  集合操作 65
3.6.3  集合应用举例 67
小结 67
习题 67
第4章  程序控制结构 69
4.1  概述 69
4.2  顺序结构 69
4.2.1  赋值语句 70
4.2.2  基本输入/输出 70
4.3  分支结构 71
4.3.1  if语句（单分支结构） 72
4.3.2  else语句（双分支结构） 72
4.3.3  elif语句（多分支结构） 73
4.3.4  嵌套的if语句 74
4.4  循环结构 75
4.4.1  while语句 76
4.4.2  for语句 77
4.4.3  嵌套循环 78
4.4.4  break和continue语句
和else子句 79
4.4.5  特殊循环—列表解析 80
4.5  应用程序举例 82
小结 86
习题 86
第5章  函数 90
5.1  概述 90
5.2  函数定义与调用 90
5.2.1  函数定义 90
5.2.2  函数调用 92
5.3  函数的参数 95
5.3.1  参数传递 95
5.3.2  参数类型 98
5.4  变量作用域 102
5.5  递归函数 103
5.6  匿名函数 106
5.7  常用标准库函数 106
5.7.1  math标准库 107
5.7.2  os标准库 109
5.7.3  random标准库 110
5.7.4  datetime标准库 111
5.8  函数应用举例 112
小结 116
习题 116
第6章  类与对象 119
6.1  面向对象的基本思想 119
6.2  类和对象的概念 120
6.2.1  类 120
6.2.2  对象 121
6.3  属性 121
6.3.1  实例属性 121
6.3.2  类属性 122
6.4  方法 124
6.4.1  实例方法 124
6.4.2  类方法 125
6.4.3  静态方法 126
6.5  私有成员和公有成员 128
6.6  继承机制 129
6.6.1  子类的定义 130
6.6.2  类成员的继承和重写 131
6.7  常用类及其相关内置函数 132
6.8  类的应用举例 133
小结 134
习题 135
第7章  文件操作 136
7.1  文件的基本概念 136
7.2  文件的打开与关闭 136
7.3  文件的读写与定位操作 138
7.4  目录操作 140
7.5  文件操作应用举例 143
小结 144
习题 144
第8章  异常处理与程序调试 145
8.1  基本概念 145
8.2  Python异常类与自定义异常 145
8.2.1  Python异常类 145
8.2.2  用户自定义异常 146
8.3  Python中的异常处理 147
8.3.1  try...expect 语句 148
8.3.2  except捕获多个异常 149
8.3.3  try...expect...else 语句 150
8.3.4  try...finally 语句 150
8.3.5  raise 语句捕获异常 151
8.4  使用IDLE调试程序 152
小结 154
习题 155
第9章  科学计算与可视化 156
9.1  概述 156
9.2  NumPy简单应用 156
9.2.1  创建ndarray 157
9.2.2  ndarray数组维度变化和类型变化 158
9.2.3  ndarray操作与运算 159
9.2.4  ufunc运算 162
9.2.5  文件存取 164
9.3  SciPy library简单应用 165
9.3.1  最小二乘拟合 165
9.3.2  函数最小值 167
9.3.3  非线性方程组求解 168
9.3.4  B-Spline样条曲线 169
 
9.3.5  数值积分 170
9.4  Matplotlib简单应用 172
9.4.1  绘制正弦余弦曲线 172
9.4.2  绘制散点图 174
9.4.3  绘制饼状图和条形图 175
9.4.4  绘制三维图形 177
9.4.5  绘制三维曲线 178
9.5  Pandas简单应用 180
9.5.1  基本概念 180
9.5.2  加载 CSV文件 181
9.5.3  查看并修改数据 181
9.5.4  处理缺失值 183
9.5.5  数据合并 185
9.5.6  数据统计与分析 186
9.6  Statistics简单应用 188
9.6.1  平均值以及中心位置的评估 188
9.6.2  方差和标准差 189
小结 190
习题 190
参考文献 192

吉根林，王必友，南京师范大学

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