本书依据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编写，详细阐述了Python语言程序设计的基本原理和一般方法，介绍了Python语言的基本语法及初步应用。全书共分10章，主要内容包括Python概述与编程环境、Python语法基础、常用运算、程序流程控制、序列类型、集合与字典、函数与模块、文件、面向对象编程及数据可视化。
本书采用Python 3.13版本，理论与实践并重，提供丰富的编程实例，将Python编程基础知识和程序设计能力培养有效结合，以提高读者对程序设计的兴趣和编程实践能力。
本书适合作为普通高等院校各专业的Python课程教材，也可作为Python程序设计的自学教材。

       党的二十大报告明确要求：“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。”当前社会各领域都在向信息化、数字化、智能化方向发展，这些新领域新技术的底层核心就是程序。
       程序设计，通俗地说，就是编写代码告诉计算机要执行的任务，这需要借助计算机程序语言来进行，其中Python是重要的编程语言之一。自1990年诞生以来，Python经过三十多年的发展，凭借其开源性与丰富的生态系统，应用涵盖系统资源管理、数据库开发、软件研发和硬件交互等众多领域，成为最受欢迎的编程语言之一。Python丰富的第三方工具如NumPy、pandas、Scikitlearn、TensorFlow和PyTorch等在数据处理、数据可视化和自然语言处理方面的应用，使其能够满足各种AI应用的需求。因此，很多高校都将Python程序设计作为一门通识类基础课程在全校开设。
       本书依据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编写，是一本适合作为普通高等院校各专业的Python编程教材，同样也适用于对Python编程不了解而又对Python有兴趣或有需求的读者。本书将理论知识与实际应用相结合，循序渐进地论述了Python编程知识和技能，使读者在学习理论的同时能够体验编程的实际应用，从而提升学习兴趣、提高学习效果。本书分为三部分：
       第一部分：Python基础知识部分（第1～4章），阐述Python语言的发展历程、Python开发环境配置、基本语法知识、常见的数据结构，以及程序流程控制。
       第二部分：Python知识提高部分（第5～9章），论述Python的高级数据结构、函数和模块的程序设计技术、面向对象的程序设计技术以及文件操作。
       第三部分：Python应用部分（第10章），介绍Python丰富的计算生态，虽然仅涵盖了数据处理和数据可视化领域，但详细介绍了用于此目的的第三方库，如NumPy和Matplotlib。
       通过本书，读者能够逐步掌握Python编程的基础知识和进阶技巧，以及在数据处理和可视化领域的应用，从而提升自己的编程技能储备，同时也为日后进军人工智能领域奠定基础。
       本书编写特色如下：
       （1）理论与实践并重，在具体知识点讲解中均配以丰富的实例，以便于学习者理解；各章中均配以实用性强的综合应用实例，以便于学习者加强实践能力。
       （2）紧跟时代步伐，创新性地将人工智能融入程序设计中。每章专设一节讲解DeepSeek在程序设计中的应用，展示如何借助 DeepSeek 进行代码生成、调试优化、学习新技术等。通过实际案例，读者切实掌握 AI 辅助编程技巧，提升编程效率与解决问题的能力。
       （3）配套资源丰富，提供源代码、PPT课件、习题答案、电子教案等，可以通过访问中国铁道出版社教育资源数字化平台（https://www.tdpress.com/51eds）进行下载。对于综合性强的应用示例配以讲解视频，读者扫描书中的二维码即可观看。
       本书是国家级线上线下混合式一流课程建设成果、湖南工业大学新形态教材建设资助项目、赣南师范大学教材建设基金资助项目、全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目成果、教育部产学合作协同育人项目研究成果。
       参与本书编写的都是从事计算机程序设计一线教学且经验丰富的高校教师。本书由钟琦、刘强、严深海、曾春梅任主编，周香英、谢欣、周文谊任副主编。全书由钟琦统稿，杨欢爱和聂志新共同完成了书中所有代码校对和视频录制工作。
       本书编写过程中，参考了大量的网络资料、文献和书籍，在此对这些资料的作者表示感谢。
       鉴于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正，不胜感谢。


       编 者
       2025年9月

第1章 Python概述与编程环境 1
1.1 Python 语言概述 2
1.1.1 Python语言简介 2
1.1.2 Python语言的特点 2
1.1.3 Python的应用领域 3
1.2 Python开发环境配置 3
1.2.1 解释器的安装 3
1.2.2 第三方IDE 5
1.3 Python基本输入与输出 5
1.3.1 Python基本输入 5
1.3.2 Python基本输出 6
1.3.3 第一个Python程序 6
1.4 编码规范 6
1.5 查看帮助文档 7
1.6 DeepSeek的使用 8
1.6.1 DeepSeek的基本使用 8
1.6.2 DeepSeek代码解释功能 8
小结 9
习题 9
第2章 Python语法基础 10
2.1 标识符与关键字 11
2.1.1 标识符 11
2.1.2 关键字 11
2.2 变量与赋值 12
2.2.1 变量 12
2.2.2 赋值运算符 13
2.2.3 复合赋值运算符 14
2.3 基本数据类型 15
2.4 数值类型 16
2.4.1 整数 16
2.4.2 浮点数 16
2.4.3 复数 17
2.4.4 数值类型转换 18
2.4.5 类型转换实例及解析 19
2.5 格式化输入与输出 21
2.5.1 格式化输出函数 21
2.5.2 输出格式控制 22
2.5.3 格式化输入函数 24
2.6 实例 24
2.7 使用DeepSeek进行知识点总结 27
小结 29
习题 30
第3章 常用运算 31
3.1 算术运算 32
3.1.1 算术运算符与表达式 32
3.1.2 数值运算实例及解析 33
3.1.3 常用数学运算函数 33
3.1.4 math库及其应用 34
3.1.5 实例及解析 36
3.2 比较运算 37
3.3 成员运算 38
3.4 逻辑运算 38
3.4.1 逻辑表达式计算特性 39
3.4.2 真值测试 39
3.5 运算优先级 40
3.6 DeepSeek构建综合程序示例 41
小结 44
习题 45
第4章 程序流程控制 46
4.1 程序控制结构 47
4.2 顺序结构 47
4.3 分支结构 48
4.3.1 单分支结构 48
4.3.2 双分支结构 49
4.3.3 多分支结构 50
4.3.4 嵌套分支结构 51
4.3.5 条件表达式 53
4.4 循环结构 53
4.4.1 for循环 54
4.4.2 while循环 60
4.5 pass语句 61
4.6 continue 与 break 语句 62
4.7 else 子句 65
4.8 异常处理 66
4.8.1 程序中的错误 66
4.8.2 异常 67
4.8.3 try...except子句 68
4.8.4 finally子句 71
4.8.5 异常处理的应用 71
4.9 DeepSeek将流程图转换为相应程序 72
小结 73
习题 74

第5章 序列类型 76
5.1 序列类型的定义 77
5.2 序列通用操作 77
5.2.1 索引 78
5.2.2 切片 80
5.2.3 序列拼接与重复 81
5.2.4 成员测试 83
5.3 字符串类型 84
5.3.1 字符串的创建 84
5.3.2 字符串常量 85
5.3.3 字符串的表示 86
5.3.4 字符串的遍历 87
5.3.5 字符串序列操作 87
5.3.6 常用字符串处理方法 88
5.3.7 字符串格式化 90
5.3.8 转义字符 92
5.4 range()函数 92
5.5 元组 93
5.6 列表 94
5.6.1 列表的创建 95
5.6.2 列表的更新 95
5.6.3 列表的删除 97
5.6.4 列表的排序 98
5.6.5 列表赋值与复制 100
5.6.6 列表推导式 101
5.6.7 内置函数map()、zip()和enumerate() 103
5.6.8 列表嵌套 105
5.7 使用DeepSeek绘制程序的流程图 105
小结 107
习题 107
第6章 集合与字典 109
6.1 集合 110
6.1.1 集合的创建 110
6.1.2 可变集合类型的操作 112
6.1.3 成员关系 113
6.1.4 集合关系 113
6.1.5 集合运算 113
6.2 字典 114
6.2.1 字典的创建 115
6.2.2 获取字典值 116
6.2.3 修改字典 117
6.2.4 相关函数与方法 119
6.2.5 字典排序输出 120
6.3 使用DeepSeek实现代码转换 122
小结 123
习题 124
第7章 函数与模块 125
7.1 函数的定义、调用与返回值 126
7.1.1 函数的定义 126
7.1.2 函数的调用 127
7.1.3 匿名函数 131
7.2 函数的参数传递 132
7.2.1 位置传递 132
7.2.2 关键字传递 133
7.2.3 默认值传递 133
7.2.4 包裹传递及解包裹传递 134
7.3 变量的作用域 135
7.3.1 局部变量 135
7.3.2 全局变量 136
7.4 递归调用 137
7.5 内置函数 139
7.6 random模块及其应用 140
7.7 模块化程序设计 142
7.7.1 标准库 146
7.7.2 安装第三方库 146
7.7.3 更新与卸载第三方库 147
7.7.4 使用第三方库 147
7.8 DeepSeek协助系统功能模块划分 149
小结 152
习题 152
第8章 文件 154
8.1 文件的打开与关闭 155
8.1.1 文件的打开 155
8.1.2 文件的关闭 156
8.2 文件的读写操作 157
8.2.1 文件读取方法 157
8.2.2 文件写入方法 159
8.3 CSV文件 160
8.3.1 CSV格式文件 160
8.3.2 第三方库的文件处理 162
8.4 JSON文件 165
8.5 文件与文件夹操作 168
8.5.1 文件重命名与删除 168
8.5.2 文件夹的相关操作 169
8.6  DeepSeek分析代码性能 170
小结 172
习题 173
第9章 面向对象编程 174
9.1 面向对象编程基础 175
9.2 类与对象 175
9.2.1 类的定义 176
9.2.2 属性 176
9.2.3 方法 179
9.3 面向对象编程核心思想 181
9.3.1 封装 181
9.3.2 继承 181
9.3.3 方法重写 183
9.3.4 多重继承 183
9.3.5 组合 185
9.3.6 多态 186
9.4 DeepSeek生成OOP代码 187
小结 190
习题 190
第10章 数据可视化 192
10.1 绘制曲线 193
10.2 标注与美化 195
10.3 绘制多个子图 200
10.4 数据文件绘图 201
10.5 柱形图 206
10.6 饼图 207
10.7 雷达图 209
10.8 直方图 210
10.9 散点图 212
10.10 等高线图 213
10.11 曲线拟合 214
10.12 词云 216
10.13 DeepSeek助力图形绘制 219
小结 223
习题 223
附录Ａ Python的编码规范 224
参考文献 231

钟琦，副教授，赣南师范大学教师，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会理事，计算机公共基础类课程专任教师。主讲C语言程序设计、大学信息技术基础、网站设计、办公自动化实用技术和Office实用软件等计算机基础课程，编写出版高校计算机教材近10部，两部教材获江西省高校优秀教材二等奖。

刘强，副教授、信息系统项目管理师、数据库系统工程师，湖南工业大学教师。主要从事计算机教育、网络技术应用、数据分析的研究及计算机科学与技术专业的本科教学与指导工作。近3年来主编教材6部，参与编写教材多部；主持省级精品在线开放课程“多媒体技术与应用”、“大学计算机基础”；作为主要成员参加了省级精品在线开放课程“C语言程序设计”，校级教学团队“计算机公共基础教学团队”等多个教学改革质量工程项目，获得校级教学成果奖3项，省级教学成果奖3项。

严深海，赣南师范大学讲师，主要研究方向为图像处理与模式识别、信息安全等。主要教授编译原理、算法与数据结构、数据库原理、操作系统、C语言程序设计、大学信息技术等课程。

曾春梅，赣南师范大学讲师，主授Python程序设计、C程序设计、编译原理等课程，参与《数据结构》《办公高级应用案例教程》等教材的编写。

1.本书是国家级线上线下混合式一流课程建设成果、湖南工业大学新形态教材建设资助项目、赣南师范大学教材建设基金资助项目、全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目成果、教育部产学合作协同育人项目研究成果。（1）理论与实践并重，在具体知识点讲解中均配以丰富的实例，以便于学习者理解；各章中均配以实用性强的综合应用实例，以便于学习者加强实践能力。
2.紧跟时代步伐，创新性地将人工智能（DeepSeek）融入程序设计中，讲解 AI 辅助编程技巧，提升编程效率与解决问题的能力。
3.配套资源丰富，提供源代码、PPT课件、习题答案、电子教案等，对于综合性强的应用示例配以讲解视频，读者扫描书中的二维码即可观看。