第1章 程序设计与计算思维 1
1.1 程序设计与计算机语言 1
1.1.1 程序设计 1
1.1.2 设计步骤 1
1.1.3 程序设计分类 2
1.1.4 基本规范 2
1.1.5 计算机语言 2
1.2 计算机语言与计算思维的关系 3
1.2.1 思维与计算思维 3
1.2.2 计算思维与计算科学的关系 5
1.2.3 计算思维与程序设计语言的关系 6
1.3 初识Python语言 6
1.3.1 Python语言概述 6
1.3.2 Python语言的应用 7
1.3.3 编辑与运行环境 9
1.4 Python与大数据 13
1.5 Python的帮助系统 14
1.5.1 关于Python帮助系统 14
1.5.2 使用Python帮助系统 15
1.6 本章小结 16
1.7 习题与思考 16
1.8 实训Python的安装和运行环境 17
第2章 算法概述 19
2.1 计算机程序与算法 19
2.1.1 计算机求解问题的过程 19
2.1.2 算法的定义及其发展历史 20
2.1.3 算法的基本性质 21
2.1.4 算法的评价 21
2.2 算法的描述 22
2.2.1 用自然语言或伪代码描述算法 22
2.2.2 用流程图描述算法 23
2.2.3 使用计算机软件绘制流程图 23
2.3 常用算法简介 25
2.3.1 枚举算法 26
2.3.2 迭代算法 29
2.3.3 贪心算法 32
2.4 本章小结 35
2.5 习题与思考 36
2.6 实训算法描述和绘制流程图 37
第3章 数据表示和计算 42
3.1 数据和数据类型的概念 42
3.1.1 数据的表示 42
3.1.2 数据类型的概念 43
3.1.3 Python的内置类型 44
3.1.4 常量和变量 44
3.1.5 Python的动态类型 48
3.2 数值数据的表示与计算 49
3.2.1 数值数据的常量表示 49
3.2.2 数值数据的计算 50
3.2.3 系统函数 56
3.3 文本数据的表示和操作 58
3.3.1 文本的表示 58
3.3.2 字符串类型数据的基本计算 60
3.3.3 str对象的方法 61
3.4 批量数据表示与操作 63
3.4.1 批量数据的构造 63
3.4.2 元组和列表 64
3.4.3 集合和字典 69
3.5 本章小结 78
3.6 习题与思考 80
3.7 实训数据表示和计算 82
第4章 基本控制结构的程序设计 91
4.1 用Python实现顺序结构程序 92
4.2 用Python实现分支结构程序 93
4.2.1 Python简单分支 93
4.2.2 Python双分支 94
4.2.3 Python分支嵌套 95
4.2.4 Python多分支结构 95
4.3 用Python实现循环结构程序 98
4.3.1 Python的for循环语句 98
4.3.2 Python的range()函数 102
4.3.3 Python的while循环结构 104
4.3.4 Python的break、continue和pass语句 106
4.3.5 循环结构应用 107
4.4 字符串数据操作 110
4.4.1 字符串和list数据的相互转换 110
4.4.2 字符查找 111
4.4.3 字符串遍历 112
4.4.4 字符串截取 113
4.5 本章小结 114
4.6 习题与思考 114
4.7 实训基本控制结构 115
第5章 数据的输入和输出 120
5.1 人机交互的意义及方法 120
5.1.1 标准输入输出 120
5.1.2 文件输入输出 121
5.2 标准输入输出程序 122
5.2.1 标准输入函数 122
5.2.2 标准输出函数 125
5.2.3 输入输出重定向 127
5.3 文件输入输出程序 128
5.3.1 文件的基本操作 128
5.3.2 文件输入输出程序的实现 131
5.4 异常 139
5.4.1 简介 139
5.4.2 异常处理 140
5.5 本章小结 149
5.6 习题与思考 151
5.7 实训 152
实训5.7.1 标准输入输出 152
实训5.7.2 文件输入输出 156
实训5.7.3 异常处理 164
第6章 函数与模块 172
6.1 函数的基本概念 172
6.2 Python语言中的函数 173
6.2.1 函数定义和调用 173
6.2.2 函数间的数据联系 178
6.2.3 函数中文档字符串docstring的使用 182
6.3 函数应用 184
6.4 模块和Python标准库 189
6.4.1 模块 189
6.4.2 Python标准库 191
6.5 本章小结 199
6.6 习题与思考 199
6.7 实训 函数和模块的使用 200
第7章 算法分析与设计 211
7.1 算法性能分析 211
7.1.1 重要性 211
7.1.2 算法的时间性能分析与度量指标 212
7.1.3 计算时间的渐近估计表示 213
7.2 查找法 215
7.2.1 查找最大数最小数 215
7.2.2 查找特定数 216
7.3 排序法 219
7.3.1 冒泡排序 219
7.3.2 选择排序 220
7.3.3 插入排序 221
7.3.4 基数排序 222
7.3.5 快速排序——引入递归和分治概念 224
7.4 递归和分治的思想 227
7.4.1 递归概念 227
7.4.2 递归调用方法与实现 229
7.4.3 分治概念 229
7.5 本章小结 231
7.6 习题与思考 231
7.7 实训算法实现与性能分析 232
第8章 面向对象思想 242
8.1 面向对象思想简介 242
8.1.1 面向对象思想概述 242
8.1.2 面向对象中的基本概念 243
8.1.3 面向对象的基本特征 244
8.2 Python中的类和对象 245
8.2.1 类的定义和对象的创建 245
8.2.2 类的继承 248
8.3 面向对象思想应用——图形界面编程 250
8.3.1 图形用户界面 250
8.3.2 Python图形框架 251
8.3.3 Python图形绘制 261
8.4 本章小结 263
8.5 习题与思考 264
8.5.1 单选题 264
8.5.2 思考题 264
8.6 实训 265
实训8.6.1 Python面向对象编程初步 265
实训8.6.2 Python图形界面编程初步 269
附录A 习题与思考题解答 274
附录B Python编程练习选编 284
B.1 程序结构与算法部分 284
B.2 输入输出与文件部分 291
B.3 算法分析与设计部分 295
B.4 数据结构部分 296
B.5 异常处理部分 305
B.6 函数部分 306