《Python程序設計基礎》旨在講述Python程序設計的基礎知識。全書共10章，內容包括Python基礎、編程基礎、程序控制結構、組合數據類型、函數、文件、異常處理、常見第三方庫、數據分析入門和Python實例。最后一章的每個實例都是經典的實際問題，讓讀者在學習相關章節(jié)后，運用所學知識來解決實際問題，助力讀者提升實戰(zhàn)技能。本書語言表述通俗易懂，案例習題配套豐富，可以讓讀者將所學的理論知識落地，幫助讀者更好地掌握相關技術，可使讀者隨時隨地開展自學，掌握Python程序設計相關知識與方法。本書可作為高等院校計算機程序設計課程的教材，也可供渴望用編程解決實際問題但對編程缺乏基礎的讀者使用。
?循序漸進，由淺入深。本書從最基本的變量、數據類型、運算符講起，逐步過渡到流程控制、函數、文件操作，最后到異常處理、數據分析等高級主題，確保讀者能夠扎實掌握Python的核心概念。?案例驅動，注重實踐。每個知識點都配有典型示例代碼，并結合實際應用場景進行講解。書中還設計了豐富的練習題和實驗，幫助讀者鞏固所學知識，提升動手能力。?結合現代Python特性。本書基于Python3.10版本編寫，涵蓋f-字符串、上下文管理器等現代Python特性，確保讀者學習的是當前主流技術。?培養(yǎng)編程思維，而非單純記憶語法。編程不僅僅是寫代碼，更是解決問題的過程。本書在講解知識點的同時，引導讀者思考如何分解問題、設計算法、優(yōu)化代碼，從而使讀者真正掌握編程的核心方法。?拓展應用場景，激發(fā)學習興趣。在掌握基礎語法后，本書最后給出經典問題的實例代碼，幫助讀者提升實戰(zhàn)技能，提高編程興趣。
前 言
黨的二十大報告指出：“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐�！薄拔覀円獔猿纸逃齼�(yōu)先發(fā)展、科技自立自強、人才引領驅動，加快建設教育強國、科技強國、人才強國，堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才，聚天下英才而用之�！�
在當今數字化時代，無論是數據分析、人工智能、Web開發(fā)，還是自動化運維、科學計算，Python都能提供高效的解決方案。Python以其簡潔、易讀、功能強大的特點，深受廣大用戶的青睞。對于初學者而言，Python更是進入編程世界的理想選擇——它降低了編程的門檻，卻又不失其專業(yè)性和擴展性。
《Python程序設計基礎》旨在為編程零基礎的讀者提供一條清晰、系統的學習路徑。本書不僅關注Python語法的基礎知識，更注重培養(yǎng)讀者的計算思維和實際編程能力。
本書共10章，內容包括Python基礎、編程基礎、程序控制結構、組合數據類型、函數、文件、異常處理、常見第三方庫、數據分析入門和Python實例。本書的編寫遵循以下原則。
(1) 循序漸進，由淺入深。本書從最基本的變量、數據類型、運算符講起，逐步過渡到流程控制、函數、文件操作，最后到異常處理、數據分析等高級主題，確保讀者能夠扎實掌握Python的核心概念。
(2) 案例驅動，注重實踐。每個知識點都配有典型示例代碼，并結合實際應用場景進行講解。書中還設計了豐富的練習題和實驗，幫助讀者鞏固所學知識，提升動手能力。
(3) 結合現代Python特性。本書基于Python 3.10版本編寫，涵蓋f-字符串、上下文管理器等現代Python特性，確保讀者學習的是當前主流技術。
(4) 培養(yǎng)編程思維，而非單純記憶語法。編程不僅僅是寫代碼，更是解決問題的過程。本書在講解知識點的同時，引導讀者思考如何分解問題、設計算法、優(yōu)化代碼，從而使讀者真正掌握編程的核心方法。
(5) 拓展應用場景，激發(fā)學習興趣。在掌握基礎語法后，本書最后給出經典問題的實例代碼，幫助讀者提升實戰(zhàn)技能，提高編程興趣。
編程是一門實踐性極強的技能，只有不斷練習和思考，才能真正掌握。希望本書能成為您Python學習之旅的得力助手，幫助您順利邁入編程世界的大門。
本書由蘭州財經大學的馬亞麗擔任主編，由葉燕文、李焱、王志強、任潔擔任副主編。其中，第1章和第7章由馬亞麗編寫；第2章、第5章和第8章由王志強編寫；第3章和第9章由任潔編寫；第4章和第6章由葉燕文編寫；第10章由李焱編寫。全書由馬亞麗策劃、統稿并審定。
經過深入思考和反復討論、修訂，本書終于落地。但限于編者的能力和水平，書中難免存在不妥之處，殷切希望廣大讀者批評指正。
本書提供教學大綱、電子教案、教學課件、例題源代碼、習題與實驗參考答案、模擬試卷，讀者可掃下列二維碼獲取。另外，書中還附有拓展閱讀、Python實例源代碼，讀者可掃相應章節(jié)的二維碼學習。
編 者
2025年4月
目 錄
第1章 Python 基礎 001
1.1 Python語言概述 002
1.1.1 Python的發(fā)展 002
1.1.2 Python的特點 002
1.1.3 Python的應用領域 003
1.2 Python集成開發(fā)環(huán)境 004
1.2.1 Python自帶的集成開發(fā)環(huán)境 004
1.2.2 PyCharm集成開發(fā)環(huán)境 007
1.2.3 Anaconda集成開發(fā)環(huán)境 010
1.3 Python語言編碼總規(guī)范 014
1.4 習題與實驗 015
第2章 編程基礎 017
2.1 基本語法 018
2.1.1 代碼風格基礎 018
2.1.2 注釋 019
2.1.3 標識符 020
2.1.4 關鍵字 021
2.1.5 輸入與輸出 022
2.2 常量與變量 024
2.2.1 常量 024
2.2.2 變量 025
2.3 基本數據類型 027
2.3.1 數字類型 027
2.3.2 字符串類型 029
2.3.3 布爾類型 038
2.4 運算符與表達式 039
2.4.1 算術運算符 039
2.4.2 賦值運算符 042
2.4.3 比較運算符 043
2.4.4 邏輯運算符 045
2.4.5 位運算符 046
2.4.6 成員運算符 047
2.4.7 一致性運算符 048
2.4.8 運算符的優(yōu)先級 048
2.5 常用的內置函數 049
2.5.1 類型檢查與轉換函數 049
2.5.2 eval(.)函數 052
2.5.3 range(.)函數 054
2.5.4 zip(.)函數 056
2.6 模塊與包 059
2.6.1 模塊 059
2.6.2 包 060
2.7 標準模塊sys和os的使用 061
2.7.1 sys模塊 061
2.7.2 os模塊 064
2.8 習題與實驗 067
第3章 程序控制結構 070
3.1 順序結構 071
3.2 分支結構 071
3.2.1 單分支結構 072
3.2.2 雙分支結構 073
3.2.3 多分支結構 074
3.2.4 分支嵌套 077
3.2.5 match-case多分支語句 078
3.3 循環(huán)結構 080
3.3.1 循環(huán)算法 080
3.3.2 while循環(huán)結構 081
3.3.3 for循環(huán)結構 086
3.3.4 break與continue語句 087
3.3.5 pass語句 090
3.3.6 循環(huán)嵌套 090
3.4 標準模塊math的使用 095
3.4.1 math模塊數學常數 095
3.4.2 math模塊常用函數 096
3.5 習題與實驗 097
第4章 組合數據類型 100
4.1 列表 101
4.1.1 列表的創(chuàng)建 101
4.1.2 列表的基本操作 104
4.1.3 列表的常用方法 105
4.1.4 列表的常用函數 108
4.1.5 列表推導 109
4.2 元組 110
4.2.1 元組的創(chuàng)建 110
4.2.2 元組的基本操作 112
4.2.3 元組與列表的轉換 112
4.3 字典 112
4.3.1 字典的創(chuàng)建 112
4.3.2 字典的基本操作 113
4.3.3 字典的常用方法 114
4.3.4 字典的常用函數 115
4.3.5 字典推導 116
4.3.6 字典與列表的轉換 117
4.4 集合 118
4.4.1 集合的創(chuàng)建 118
4.4.2 集合的基本操作 119
4.4.3 集合的常用方法 119
4.4.4 集合的常用函數 120
4.5 多重賦值 121
4.5.1 利用賦值號 121
4.5.2 利用組合數據類型 121
4.6 標準模塊random的使用 122
4.7 習題與實驗 125
第5章 函數 128
5.1 函數的定義與調用 129
5.1.1 函數的定義 129
5.1.2 函數的調用 130
5.2 函數的參數 131
5.2.1 參數的概念和作用 131
5.2.2 位置參數 133
5.2.3 關鍵字參數 134
5.2.4 默認值參數 135
5.2.5 不定長參數 136
5.3 函數的返回值 138
5.3.1 基本用法 138
5.3.2 多值返回 138
5.3.3 無返回值 139
5.4 變量的作用域 139
5.4.1 局部變量 140
5.4.2 全局變量 141
5.5 匿名函數lambda 142
5.5.1 lambda函數的語法 142
5.5.2 lambda函數的主要特點 143
5.5.3 lambda函數的常用場景 143
5.5.4 關于lambda的使用建議 144
5.6 函數的嵌套與遞歸 145
5.6.1 函數的嵌套 145
5.6.2 函數的遞歸 146
5.7 將函數組織成模塊 150
5.7.1 模塊與函數組織 150
5.7.2 創(chuàng)建與使用自定義模塊 150
5.7.3 模塊的維護與管理 151
5.8 標準模塊datetime的使用 152
5.8.1 模塊概述 153
5.8.2 日期與時間對象的創(chuàng)建與操作 153
5.8.3 時間格式化與解析 155
5.9 習題與實驗 156
第6章 文件 159
6.1 文件概述 160
6.1.1 文件的概念 160
6.1.2 文件的路徑 160
6.1.3 文件的類型 161
6.2 文件操作 161
6.2.1 打開文件 161
6.2.2 關閉文件 162
6.2.3 讀寫文件 163
6.2.4 定位文件指針 165
6.2.5 文件基本操作 166
6.3 標準模塊turtle的使用 168
6.3.1 畫布 169
6.3.2 畫筆 169
6.3.3 turtle模塊使用實例 174
6.4 習題與實驗 176
第7章 異常處理 179
7.1 異常概述 180
7.1.1 異常的概念 180
7.1.2 異常的類型 180
7.2 異常捕捉與處理 180
7.2.1 try-except語句 181
7.2.2 as子句 184
7.2.3 else子句 184
7.2.4 finally子句 185
7.3 觸發(fā)異常 186
7.3.1 raise語句 186
7.3.2 assert語句 187
7.4 習題與實驗 188
第8章 常見第三方庫 191
8.1 第三方庫安裝命令 192
8.1.1 第三方庫概述 192
8.1.2 Python包管理工具 192
8.1.3 pip的基本使用方法 194
8.1.4 常見問題及解決方法 196
8.2 中文分詞庫jieba 197
8.2.1 中文分詞的概念與意義 197
8.2.2 jieba庫簡介 198
8.2.3 jieba庫的安裝 199
8.2.4 jieba庫的基本用法 200
8.2.5 jieba庫的高級功能 204
8.3 詞云生成庫wordcloud 208
8.3.1 詞云的概念與應用 208
8.3.2 wordcloud庫簡介 209
8.3.3 wordcloud庫的安裝 209
8.3.4 wordcloud庫的用法 210
8.4 打包工具PyInstaller 215
8.4.1 程序打包的概念 215
8.4.2 PyInstaller簡介 215
8.4.3 PyInstaller的安裝 215
8.4.4 PyInstaller的基本用法 216
8.5 習題與實驗 218
第9章 數據分析入門 221
9.1 數據分析概述 222
9.1.1 數據分析的意義、基本概念和應用 222
9.1.2 數據分析的基本流程 223
9.2 高性能科學計算庫NumPy 225
9.2.1 NumPy的核心特性 225
9.2.2 NumPy的安裝與環(huán)境配置 225
9.2.3 NumPy核心數據結構ndarray 226
9.2.4 數組的常用操作 227
9.2.5 數組運算與廣播機制 235
9.3 Pandas庫的使用 236
9.3.1 Pandas的核心特性 237
9.3.2 Pandas的安裝與環(huán)境配置 237
9.3.3 Pandas核心數據結構Series與DataFrame 238
9.3.4 Series與DataFrame的創(chuàng)建、索引和排序 240
9.3.5 統計計算與統計描述 250
9.4 數據可視化與繪圖庫Matplotlib 252
9.4.1 Matplotlib的核心功能 252
9.4.2 Matplotlib的安裝與環(huán)境配置 252
9.4.3 Matplotlib的基本使用方法 253
9.4.4 Matplotlib繪制圖表 256
9.5 數據分析案例 261
9.5.1 零售企業(yè)銷售數據分析案例 262
9.5.2 物流公司運輸路線優(yōu)化案例 265
9.5.3 教育領域學生學習數據分析案例 267
9.6 習題與實驗 268
第10章 Python 實例 271
實例1 pm2.5空氣質量提醒 272
實例2 身體質量指數BMI 272
實例3 科赫雪花繪制 272
實例4 雙色球與random 272
實例5 石頭剪刀布 273
實例6 累加求和 273
實例7 計算圓周率 273
實例8 游戲——猜100以內的數字 274
實例9 冒泡排序法 274
實例10 母親節(jié)的禮物：畫心、畫太陽花、畫玫瑰 274
實例11 天天向上 274
實例12 骰子六面隨機性的統計程序及優(yōu)化 275
實例13 分組求和——Python與Pandas運算速度比較 275
實例14 繪制商品季度報表與柱盒圖 275
實例15 五虎上將的成績統計 276
實例16 機器學習——鳶尾花實例 276
參考文獻 277
書單推薦
