内容简介

    本书以项目为导向，全面介绍了Python程序设计的相关知识及其应用，并详细阐述了使用Python解决实际问题的方法。全书共9个项目，项目一主要内容包括 Python概述、Python开发环境的搭建、Jupyter Notebook的相关内容等；项目二~八介绍了Python的基础知识、数据结构、程序的控制结构、函数、面向对象程序设计、文件基础、常用模块和库等内容；项目九为综合案例，介绍了铁路数据管理与客流量分析。本书除项目九以外均包含课后习题（选择题和操作题），通过练习和实践操作，可帮助读者巩固所学的内容。
    本书适合作为高等职业院校计算机应用技术、人工智能技术应用、软件技术、大数据技术等计算机类和电子信息类相关专业的教材，也可作为Python程序设计爱好者的自学参考书。

前言

    Python是一种面向对象的解释性高级语言，因具有简单易学、程序开发效率高、调试维护方便、跨平台等特点，同时更具有丰富的内置模块和第三方库，越来越受到广大程序开发人员的喜爱，成为了人们学习编程的首选语言之一。
    随着大数据、人工智能等新一代信息技术的快速普及，Python已被广泛应用在Web开发、数据分析与可视化、人工智能、大数据处理、科学计算、图形图像处理等领域。Python已成为各高职院校的人工智能技术应用、计算机应用技术、大数据技术与应用等计算机相关专业开设的一门基础且重要的程序设计课程。
    本书是从双元制人才培养的需求出发，与广东泰迪智能科技股份有限公司等企业合作，吸收了企业实际项目开发经验，由高校教师与企业工程师共同编制完成的实战项目式新形态教材。
    本书围绕铁路、新零售等行业的实战项目设置和开展项目化方式的模块化教学，把Python的知识点和技能点融入项目开发全过程，每一项目均以设置学习目标、思维导图、项目描述、项目分析、知识准备、项目实施、项目总结、课后习题的方式同步推进教、学、做，让读者在完成项目的过程中逐步掌握Python的基础知识和基本语法，达到工学结合的目的。
    为方便教学，本书提供了PPT课件、教学大纲、教学进度表以及书中全部项目任务的数据文件及源代码，并提供了配套的教学视频，读者可到泰迪云教材（https://book.tipdm.org）下载。
    本书由孟思明、张良均、易丹任主编，由郑和柳、江跃龙、曹伶丽、黄静任副主编。编者分别来自广州铁路职业技术学院、广东泰迪智能科技股份有限公司、广州欧创智能科技有限公司等。
    由于编者水平有限，加上编写时间仓促，书中难免会出现一些不足和疏漏，恳请广大读者批评指正。如果您有更多的宝贵意见，欢迎在泰迪学社微信公众号（TipDataMining）回复“图书反馈”进行反馈。

编者
2021年11月

目录

项目一 认识Python1
一、Python概述2
（一）初识Python2
（二）Python发展历史3
（三）Python特性3
二、搭建Python开发环境3
（一）在Windows系统平台安装Python与配置环境变量4
（二）开启Python之旅7
（三）Python的Anaconda发行版8
（四）在Windows系统中安装Anaconda8
三、Jupyter Notebook的常用功能10
（一）启动Jupyter Notebook10
（二）新建一个Notebook10
（三）Jupyter Notebook的界面及其构成11
（四）Jupyter Notebook的导出功能12
【项目实施】12
任务 查询车次信息12
【项目总结】13
【课后习题】14

项目二 Python基础知识——铁路客流量统计15
一、Python基础语法17
（一）输入与输出17
（二）代码注释18
（三）多行语句19
（四）缩进代码20
（五）命名标识符与保留字符20
（六）调试Python代码21
二、创建Python的变量22
（一）Python变量22
（二）相互转化数值型变量24
（三）字符型数据的创建与基本操作27
三、使用Python的运算符34
（一）常用操作运算符34
（二）运算符优先级41
【项目实施】42
任务 统计铁路旅客客流量42
【项目总结】45
【课后习题】45

项目三 Python数据结构——铁路客流数据管理47
一、Python数据结构的组成49
（一）认识数据结构类型49
（二）区分可变数据类型与不可变数据类型50
二、创建列表并进行基本操作50
（一）列表的概念与特性51
（二）创建列表51
（三）列表的基础操作52
（四）列表常用方法和函数55
三、创建元组并进行基本操作59
（一）区分元组和列表59
（二）创建元组60
（三）元组常用方法和函数61
四、创建字典并进行基本操作62
（一）字典的概念与特性63
（二）解析字典的键与值63
（三）创建字典63
（四）提取字典元素64
（五）字典常用方法和函数65
五、创建集合并进行基本操作68
（一）集合的概念与特性68
（二）创建集合68
（三）集合运算69
（四）集合常用方法和函数72
【项目实施】73
任务 管理铁路客流数据73
【项目总结】75
【课后习题】75

项目四 程序的控制结构——铁路旅客会员等级划分77
一、条件语句79
（一）if语句的基本结构79
（二）实现多路分支（else、elif）79
二、循环语句80
（一）编写for循环语句80
（二）编写while循环语句82
（三）运用break、continue和pass语句83
（四）嵌套循环84
（五）组合条件与循环85
（六）多变量迭代86
（七）创建列表解析87
三、异常处理87
【项目实施】92
任务 划分铁路旅客会员等级92
【项目总结】94
【课后习题】95

项目五 函数——构建新零售销售数据程序96
一、自定义函数98
（一）认识自定义函数98
（二）设置函数参数99
（三）返回值101
（四）调用自定义函数102
（五）递归和嵌套函数104
（六）区分局部变量和全局变量105
二、匿名函数107
（一）创建并使用匿名函数107
（二）其他常用高阶函数108
三、存储与导入函数模块109
（一）存储并导入整个模块109
（二）导入函数110
（三）指定别名111
【项目实施】112
任务 统计新零售设备商品销售数据112
【项目总结】114
【课后习题】114

项目六 面向对象程序设计——实现新零售销售数据程序复用116
一、面向对象程序设计概述118
（一）面向对象编程及相关内容118
（二）面向对象实例120
（三）面向对象的优点120
（四）何时使用面向对象编程120
二、类和对象121
（一）定义和使用类121
（二）绑定self122
（三）创建对象122
（四）删除对象123
三、属性和方法123
（一）类的专有方法124
（二）对象的属性和方法125
四、类的特性128
（一）继承父类属性和方法128
（二）其他特性131
五、对象的迭代132
（一）生成迭代器132
（二）返回迭代器134
【项目实施】136
任务 分析新零售销售数据136
【项目总结】139
【课后习题】140

项目七 文件基础——持久化存储校园卡消费数据142
一、文件的概念144
（一）文件的概念和类型144
（二）文件命名146
二、文件的读写146
（一）读取.txt文件中的数据146
（二）保存数据为TXT格式文件150
（三）读写CSV文件152
（四）读写JSON格式的文件154
三、文件的管理156
（一）使用os模块进行文件管理156
（二）使用shutil模块进行文件管理158
【项目实施】161
任务 持久化存储校园卡消费数据161
【项目总结】163
【课后习题】163

项目八 常用模块和库——校园卡消费行为分析165
一、Python的内置模块167
（一）math167
（二）random169
（三）datetime171
（四）re176
二、Python的第三方库181
（一）安装方法181
（二）NumPy182
（三）pandas192
（四）Matplotlib206
【项目实施】212
任务 分析校园卡消费行为数据212
【项目总结】216
【课后习题】216

项目九 综合案例：铁路数据管理与客流量分析218
任务一 了解铁路旅客客流量分析221
任务二 管理铁路数据221
（一）管理车次数据221
（二）管理客流数据224
任务三 合并与探索数据226
任务四 分析不同站点客流量分布229
任务五 分析不同时间段上车客流量分布231
任务六 分析节假日客流量变化情况234
任务七 制定铁路运营方案236
【项目总结】236

1.孟思明，女，广州铁路职业技术学院信息工程学院副院长，博士研究生学历，副教授，高级工程师，专业方向为计算机应用技术、人工智能。广州铁路职业技术学院计算机应用技术专业带头人，近三年主要从事物联网、数字生活、人工智能等方向的教学工作，主要担任《物联网应用技术》、《Python程序设计》、《企业信息管理系统与案例分析》等课程教学，并获2019年广东省职业院校教学能力大赛一等奖（主讲人）。有近20年的企业工作经历，具有丰富的企业项目实战经验，指导学生参加人工智能等计算机应用技术相关的技能竞赛、广东省大学生“挑战杯”以及中美创客大赛等创新创业大赛中多次获奖。出版作品情况：《信息技术与人工智能》，西南交通大学出版社，2021，主编。

2.张良均，男，广东泰迪智能科技股份有限公司总经理，硕士研究生学历，高级工程师，专业方向为新一代信息技术。教学和工作经历：（1）1993/07–1998/09，广西科技大学，土木工程学院，讲师。（2）2001/05–2005/08，广州新太新技术科技有限公司，开发中心项目经理。（3）2005/09 - 2008/08， 广州太普软件科技有限公司，副总经理。（4）2008/09 - 2013/04， 从兴技术有限公司，售前总监。（5）2013/05 –至今，广东泰迪智能科技股份有限公司，董事长兼总经理。（6）2013/05 –至今，华南师范大学、中南财经政法大学、广东工业大学、西安理工大学、广西科技大学、重庆交通大学、桂林电子科技大学、五邑大学等30多所院校兼职教授或硕导。研究成果：（1）主持编写教育部1+X《大数据应用开发（Python）职业技能等级证书标准》，2021。（2）参与编写由人力资源和社会保障部、工业和信息化部制定的《国家职业技术技能标准（大数据工程技术人员）》，2020。（3）参与编写教育部1+X《物联网智能终端开发与设计职业技能等级证书标准》，2021。（4）参与编写教育部1+X《Web应用软件测试职业技能等级证书标准》，2021。

3.易丹，男，广州铁路职业技术学院教师，讲师，专业方向为web开发、物联网应用技术。学习经历：湖南师范大学计算机科学教育专业本科毕业，华南理工大学计算机应用技术专业工学硕士。教学经历：从事计算机应用相关教学20年，研究领域包括物联网应用技术、WEB前端开发等，发表计算机相关论文10余篇，目前主要担任《物联网应用技术》、《HTML+CSS程序设计》、《数据库应用》等课程的教学。科研成果：主持市级教改课题1项，主持院级科研课题1项。成功申请软件著作权2项。发表论文9篇，核心论文1篇，出版教材2本。

本书有以下特点：1.校企合作开发，高校教师与企业工程师共同编制。2.项目任务式编写，案例、习题丰富。3.配有二维码，微课扫码可看。4.项目实施中的任务，非常具有铁路行业特色。