第一部分 程序设计基础 2
第1章 计算机、程序和Python概述 2
1.1 引言 2
1.2 什么是计算机 3
1.2.1 中央处理器 4
1.2.2 比特和字节 4
1.2.3 内存 5
1.2.4 存储设备 5
1.2.5 输入和输出设备 6
1.2.6 通信设备 7
1.3 程序设计语言 8
1.3.1 机器语言 8
1.3.2 汇编语言 8
1.3.3 高级语言 8
1.4 操作系统 10
1.4.1 控制和管理系统行为 10
1.4.2 调度和分配系统资源 10
1.4.3 调度操作 10
1.5 Python的历史 11
1.6 开始学习Python 11
1.6.1 启动Python 12
1.6.2 创建Python源代码文件 13
1.6.3 使用Python完成算术运算 14
1.7 程序设计风格和文档 15
1.7.1 恰当的注释和注释风格 15
1.7.2 恰当的空格 15
1.8 程序设计错误 16
1.8.1 语法错误 16
1.8.2 运行时错误 16
1.8.3 逻辑错误 16
1.9 开始学习图形化程序设计 17
1.9.1 绘制图形并给图形添加颜色 17
1.9.2 将笔移到任何位置 19
1.9.3 绘制奥林匹克环标志 20
关键术语 21
本章总结 21
测试题 22
编程题 22
第2章 基本程序设计 25
2.1 引言 25
2.2 编写一个简单的程序 25
2.3 从控制台读取输入 27
2.4 标识符 29
2.5 变量、赋值语句和赋值表达式 29
2.6 同时赋值 31
2.7 定名常量 32
2.8 数值数据类型和运算符 32
2.8.1 运算符、∥和 33
2.8.2 运算符％ 33
2.8.3 科学记数法 34
2.9 计算表达式和运算符优先级 35
2.10 增强型赋值运算符 35
2.11 类型转换和四舍五入 36
2.12 实例研究：显示当前时间 38
2.13 软件开发流程 39
2.14 实例研究：计算距离 42
关键术语 44
本章总结 44
测试题 45
编程题 45
第3章 数学函数、字符串和对象 50
3.1 引言 50
3.2 常见的Python函数 51
3.3 字符串和字符 54
3.3.1 ASCII码 54
3.3.2 统一码 54
3.3.3 函数ord和chr 54
3.3.4 转义序列 55
3.3.5 不换行打印 56
3.3.6 函数str 56
3.3.7 字符串连接操作 56
3.3.8 从控制台读取字符串 57
3.4 实例研究：最小数量的硬币 58
3.5 对象和方法简介 59
3.6 格式化数字和字符串 61
3.6.1 格式化浮点数 62
3.6.2 用科学记数法格式化 63
3.6.3 格式化成百分数 63
3.6.4 调整格式 63
3.6.5 格式化整数 63
3.6.6 格式化字符串 64
3.7 绘制各种图形 65
3.8 绘制带颜色和字体的图形 67
关键术语 69
本章总结 69
测试题 69
编程题 69
第4章 选择 73
4.1 引言 73
4.2 布尔类型、数值和表达式 73
4.3 产生随机数字 75
4.4 if语句 76
4.5 实例研究：猜生日 77
4.6 双向if-else语句 80
4.7 嵌套if和多向if-elif-else语句 82
4.8 选择语句中的常见错误 85
4.9 实例研究：计算身体质量指数 87
4.10 实例研究：计算税款 88
4.11 逻辑运算符 90
4.12 实例研究：判定闰年 92
4.13 实例研究：彩票 93
4.14 条件表达式 94
4.15 运算符的优先级和结合方向 95
4.16 检测一个对象的位置 96
关键术语 97
本章总结 97
测试题 98
编程题 98
第5章 循环 107
5.1 引言 107
5.2 while循环 108
5.2.1 实例研究：猜数字 110
5.2.2 循环设计策略 112
5.2.3 实例研究：多道减法题测验 112
5.2.4 根据用户确认控制循环 113
5.2.5 使用哨兵值控制循环 113
5.2.6 输入输出重定向 115
5.3 for循环 116
5.4 嵌套循环 118
5.5 最小化数值错误 119
5.6 实例研究 120
5.6.1 问题：找出最大公约数 120
5.6.2 问题：预测未来学费 121
5.6.3 问题：蒙特卡罗模拟 122
5.7 关键字break和continue 123
5.8 实例研究：显示素数 125
5.9 实例研究：随意行走 127
关键术语 129
本章总结 129
测试题 129
编程题 129
第6章 函数 138
6.1 引言 138
6.2 定义一个函数 139
6.3 调用一个函数 140
6.4 带返回值或不带返回值的函数 142
6.5 位置参数和关键字参数 145
6.6 通过传引用来传递参数 146
6.7 模块化代码 148
6.8 实例研究：将十进制数转换为十六进制数 150
6.9 变量的作用域 152
6.10 默认参数 154
6.11 返回多个值 155
6.12 实例研究：生成随机ASCII码字符 155
6.13 函数抽象和逐步求精 157
6.13.1 自顶向下设计 158
6.13.2 自顶向下和自底向上的实现 159
6.13.3 实现细节 160
6.13.4 逐步求精的优势 163
6.14 实例研究：可重用图形函数 163
关键术语 165
本章总结 165
测试题 165
编程题 166
第二部分 面向对象程序设计 176
第7章 对象和类 176
7.1 引言 176
7.2 为对象定义类 176
7.2.1 定义类 177
7.2.2 构造对象 178
7.2.3 访问对象成员 179
7.2.4 self参数 179
7.2.5 举例：使用类 180
7.3 UML类图 181
7.4 不变对象和可变对象 184
7.5 隐藏数据域 186
7.6 类的抽象与封装 188
7.7 面向对象的思考 191
关键术语 193
本章总结 194
测试题 194
编程题 194
第8章 更多字符串和特殊方法 198
8.1 引言 198
8.2 str类 198
8.2.1 创建字符串 199
8.2.2 处理字符串的函数 199
8.2.3 下标运算符［］ 200
8.2.4 截取运算符［start: end］ 200
8.2.5 连接运算符＋和复制运算符 201
8.2.6 in和not in运算符 201
8.2.7 比较字符串 202
8.2.8 迭代字符串 203
8.2.9 测试字符串 203
8.2.10 搜索子串 204
8.2.11 转换字符串 205
8.2.12 删除字符串中的空格 206
8.2.13 格式化字符串 207
8.3 实例研究：校验回文串 208
8.4 实例研究：将十六进制数转换为十进制数 209
8.5 运算符重载和特殊方法 211
8.6 实例研究：Rational类 212
关键术语 216
本章总结 217
测试题 217
编程题 217
第9章 使用Tkinter进行GUI程序设计 223
9.1 引言 223
9.2 开始使用Tkinter 223
9.3 处理事件 224
9.4 小构件类 226
9.5 画布 231
9.6 几何管理器 233
9.6.1 网格管理器 234
9.6.2 包管理器 234
9.6.3 位置管理器 235
9.7 实例研究：贷款计算器 236
9.8 显示图像 238
9.9 菜单 239
9.10 弹出菜单 241
9.11 鼠标、按键事件和绑定 243
9.12 动画 245
9.13 滚动条 248
9.14 标准对话框 249
关键术语 250
本章总结 251
测试题 251
编程题 251
第10章 列表 258
10.1 引言 258
10.2 列表基础 259
10.2.1 创建列表 259
10.2.2 列表是一种序列类型 260
10.2.3 列表使用的函数 260
10.2.4 下标运算符［］ 260
10.2.5 列表截取［start:end］ 261
10.2.6 ＋、*和innot in运算符 262
10.2.7 使用for循环遍历元素 262
10.2.8 比较列表 263
10.2.9 列表解析 263
10.2.10 列表方法 264
10.2.11 将字符串分成列表 265
10.2.12 输入列表 265
10.2.13 对列表移位 266
10.2.14 简化代码 266
10.3 实例研究：乐透数 268
10.4 实例研究：一副扑克牌 270
10.5 扑克牌图形用户界面 272
10.6 复制列表 273
10.7 将列表传递给函数 274
10.8 从函数返回一个列表 276
10.9 实例研究：统计每个字母的出现次数 277
10.10 查找列表 279
10.10.1 线性查找法 280
10.10.2 二分查找法 280
10.11 排序列表 282
10.11.1 选择排序 282
10.11.2 插入排序 284
10.12 实例学习：弹球 286
关键术语 288
本章总结 288
测试题 289
编程题 289
第11章 多维列表 298
11.1 引言 298
11.2 处理二维列表 299
11.2.1 使用输入值初始化列表 299
11.2.2 使用随机数初始化列表 299
11.2.3 打印列表 299
11.2.4 对所有元素求和 300
11.2.5 按列求和 300
11.2.6 找出和最大的行 300
11.2.7 随意打乱 301
11.2.8 排序 301
11.3 将二维列表传递给函数 302
11.4 问题：给多选题评分 303
11.5 问题：找出距离最近的点对 304
11.6 图形用户界面：找出距离最近的点对 306
11.7 问题：数独 307
11.8 实例研究：数独图形用户界面 310
11.9 多维列表 312
11.9.1 问题：每日温度和湿度 313
11.9.2 问题：猜生日 314
关键术语 315
本章总结 315
测试题 316
编程题 316
第12章 继承和多态 330
12.1 引言 330
12.2 父类和子类 330
12.3 覆盖方法 335
12.4 object类 336
12.5 多态和动态绑定 339
12.6 isinstance函数 340
12.7 实例研究：可重用时钟 342
12.8 类之间的关系 347
12.8.1 关联 347
12.8.2 聚合和组合 348
12.9 实例研究：设计Course类 349
12.10 为栈设计类 350
12.11 实例研究：FigureCanvas类 352
关键术语 355
本章总结 355
测试题 355
编程题 355
第13章 文件和异常处理 364
13.1 引言 364
13.2 文本输入和输出 364
13.2.1 打开一个文件 365
13.2.2 写入数据 366
13.2.3 测试文件的存在性 367
13.2.4 读数据 367
13.2.5 从文件读取所有数据 370
13.2.6 追加数据 371
13.2.7 读写数值数据 371
13.3 文件对话框 373
13.4 实例研究：统计文件中的字符个数 375
13.5 从网站上获取数据 376
13.6 异常处理 378
13.7 抛出异常 381
13.8 使用对象处理异常 383
13.9 定义自定制异常类 384
13.10 使用Pickling进行二进制IO 388
13.10.1 卸载和加载对象 388
13.10.2 检测文件末尾 389
13.11 实例研究：地址簿 390
关键术语 393
本章总结 393
测试题 394
编程题 394
第三部分 数据结构和算法 398
第14章 元组、集合和字典 398
14.1 引言 398
14.2 元组 399
14.3 集合 401
14.3.1 创建集合 401
14.3.2 操作和访问集合 402
14.3.3 子集和超集 402
14.3.4 相等性测试 403
14.3.5 集合运算 403
14.4 比较集合和列表的性能 407
14.5 实例研究：统计关键字 408
14.6 字典 409
14.6.1 创建一个字典 410
14.6.2 添加、修改和获取值 410
14.6.3 删除条目 410
14.6.4 循环条目 411
14.6.5 len函数 411
14.6.6 检测一个关键字是否在字典中 411
14.6.7 相等性检测 411
14.6.8 字典方法 412
14.7 实例研究：单词的出现次数 413
关键术语 415
本章总结 415
测试题 416
编程题 416
第15章 递归 419
15.1 引言 419
15.2 实例研究：计算阶乘 420
15.3 实例研究：计算斐波那契数 422
15.4 使用递归解决问题 424
15.5 递归辅助函数 426
15.5.1 选择排序 427
15.5.2 二分查找 427
15.6 实例研究：求出目录的大小 428
15.7 实例研究：汉诺塔 430
15.8 实例研究：分形 432
15.9 实例研究：八皇后 435
15.10 递归和迭代 437
15.11 尾递归 438
关键术语 439
本章总结 439
测试题 439
编程题 439
附录A Python关键字 446
附录B ASCII字符集 447
附录C 数制系统 448