1、 “新工科建设”教学实践成果 大学计算机规划教材数据工程师系列 Python 大学实用教程 齐齐 伟伟 编著编著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书面向零基础起点的学习者，以面向对象开发思想为核心，讲授 Python 语言的基本语法及其应用。全书共 9 章，包括：编程语言的基本知识、Python 开发环境的配置、Python 内置对象类型、基本运算和语句、函数、类、模块和包、异常处理、读写文件。通过这些内容的学习，读者能够掌握 Python 的基本知识，并在学习过程中通过实例学习如何运用基本知识。本书每章都
2、配有适量的习题，习题以编程实践为导向，学习者通过练习能够加深对基本知识的理解，并且初步体会到编程实践对大数据知识和能力的要求。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 Python 大学实用教程/齐伟编著.北京：电子工业出版社，2019.3 ISBN 978-7-121-35542-4.P .齐 .软件工具程序设计高等学校教材 .TP311.561 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2018）第 259547 号 策划编辑：章海涛 责任编辑：章海涛 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编：1
3、00036 开 本：7871 092 1/16 印张：16.25 字数：416 千字 版 次：2019 年 3 月第 1 版 印 次：2019 年 3 月第 1 次印刷 定 价：52.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：192910558（QQ 群）。前 言 本书是一本面向计算机编程语言零基础（或者基本零基础）的大学生的教程。之所以选择 Python 作为大学生学习编程的入门语言，主要是因为它简单易学很多中
4、学生都在学习。Python 不仅用于编写游戏，也是开发中常用的语言之一。不论是做 Web 编程、数据分析、人工智能，还是做 GUI 方面的开发，都能看到 Python 的身影。所以，入门阶段选择一种简单易学，且未来用途广泛的语言，“性价比是很高的”。至于 Python 语言的一些特点，通过各章节的学习，读者自然能体会到。这里重点介绍如何使用本书。本书内容是按照通常学习 Python 语言的结构而展开的，基本涵盖 Python 各项基础知识。如果读者将本书学完，就已经有能力完成简单的程序开发，并且为后续发展奠定良好基础。在使用本书过程中，请读者注意以下几点：书中特别强调掌握学习 Python 的
5、基本方法阅读帮助文档。所以，在很多地方提示读者查阅。因为 Python 文档通常描述得比较细致，所以书中就不一一赘述，但如果读者感觉阅读英语内容有困难，请自行提升相关能力。练习，大量的练习，是学习编程的必经之路。各章之后都有“练习和编程”，读者应该按照要求，认真完成各题目。有的题目是对本章所述知识的拓展，读者如果按照本书所要求的学习，应该有能力解决这类问题。学习编程，不仅要阅读一本书，还要随时查阅有关资料，特别是经常使用搜索引擎（推荐使用 Google），搜索自己学习过程中遇到的困难、问题、疑惑等。正所谓“把书读厚”。一定要跟随书中所述，把所有代码在计算机上调试通过对于初学者，或许“拼写”“标
6、点符号”“空格”等都是常见的且严重的错误。切记，不要复制代码。本书代码都放在如下地址，调试时遵守上述第 4 点建议。https:/ 在本书的编写过程中，我的妻子协助校对了书稿，非常感谢她。同时感谢本书编辑的辛勤工作。最后，愿读者认真学习本书的所有内容，不是止步于第 5 章。齐齐 伟伟 2019 年年 1 月月 V 目 录 第 1 章 编程语言 1 1.1 编程语言简史1 1.2 编程语言分类4 1.2.1 机器语言 4 1.2.2 汇编语言 5 1.2.3 高级语言 5 1.3 程序简介7 1.3.1 程序“翻译”方式 7 1.3.2 算法8 1.3.3 Hello World9 1.4 Py
7、thon 概要10 1.4.1 发展历程 10 1.4.2 从 Python 开始11 练习和编程 112 第 2 章 开发环境 13 2.1 基础设施13 2.2 配置开发环境14 2.2.1 Python 的版本14 2.2.2 Ubuntu 系统 15 2.2.3 Windows 系统18 2.2.4 Python IDE 22 2.2.5 hello world23 2.2.6 本书的 Python 版本25 练习和编程 225 第 3 章 内置对象类型 26 3.1 初步了解对象26 3.2 数字27 3.2.1 整数27 3.2.2 查看文档 28 3.2.3 浮点数 29 3.2
8、.4 变量30 3.2.5 简单的计算 32 3.2.6 math 标准库 34 3.2.7 解决“异常”35 3.2.8 溢出36 3.2.9 运算优先级 37 3.2.10 一个简单的程序 38 VI 3.3 字符和字符串38 3.3.1 字符编码 39 3.3.2 认识字符串 40 3.3.3 字符串基本操作 43 3.3.4 索引和切片 45 3.3.5 键盘输入 49 3.3.6 字符串的方法 50 3.3.7 字符串格式化输出 53 3.4 列表54 3.4.1 创建列表 55 3.4.2 索引和切片 56 3.4.3 列表的基本操作 57 3.4.4 列表的方法 58 3.5 元
9、组64 3.6 字典66 3.6.1 创建字典 66 3.6.2 字典的基本操作 68 3.6.3 字典的方法 69 3.6.4 浅拷贝和深拷贝 73 3.7 集合76 3.7.1 创建集合 77 3.7.2 集合的方法 79 3.7.3 不变的集合 81 3.7.4 集合的关系和运算 82 练习和编程 384 第 4 章 运算符和语句 89 4.1 运算符89 4.1.1 算术运算符 89 4.1.2 比较运算符 90 4.1.3 逻辑运算符 92 4.2 简单语句95 4.3 条件语句97 4.4 for 循环语句 99 4.4.1 for 循环基础应用99 4.4.2 优化循环的函数 1
10、02 4.4.3 列表解析 106 4.5 while 循环语句108 练习和编程 4111 第 5 章 函数 113 5.1 函数基础113 5.1.1 自定义函数 113 VII 5.1.2 调用函数 115 5.1.3 返回值 118 5.1.4 参数收集 121 5.2 函数是对象123 5.2.1 属性124 5.2.2 嵌套函数 125 5.2.3 装饰器 129 5.3 特殊函数132 5.3.1 lambda 函数132 5.3.2 map 函数 133 5.3.3 filter 函数134 练习和编程 5134 第 6 章 类136 6.1 面向对象136 6.1.1 对象和
11、面向对象 136 6.1.2 类的概述 137 6.2 简单的类138 6.2.1 创建类 138 6.2.2 实例140 6.3 属性144 6.3.1 类属性 145 6.3.2 实例属性 146 6.3.3 self 的作用149 6.4 类的方法151 6.4.1 方法和函数的异同 151 6.4.2 类方法 152 6.4.3 静态方法 154 6.5 继承156 6.5.1 单继承 156 6.5.2 多继承 160 6.6 多态163 6.7 封装和私有化165 6.8 自定义对象类型169 6.8.1 简单的对象类型 169 6.8.2 控制属性访问 174 6.8.3 可调用
12、对象 178 6.8.4 对象的类索引操作 179 6.9 构造方法183 6.9.1 基本引用 183 6.9.2 单例模式 187 6.10 迭代器188 VIII 6.11 生成器192 6.12 元类198 练习和编程 6202 第 7 章 模块和包205 7.1 模块205 7.2 包208 7.3 标准库211 7.3.1 sys212 7.3.2 os214 7.3.3 JSON217 7.4 第三方包218 7.5 发布包220 练习和编程 7224 第 8 章 异常处理226 8.1 错误226 8.2 异常227 8.3 异常处理228 8.4 自定义异常类型235 练习和
13、编程 8236 第 9 章 读写文件237 9.1 简单文件操作237 9.1.1 新建文件 237 9.1.2 读文件 238 9.2 读写特定类型文件241 9.2.1 Word 文档241 9.2.2 Excel 文档243 9.2.3 CSV 文档246 9.3 将数据存入文件247 9.3.1 pickle247 9.3.2 shelve248 9.3.3 SQLite 数据库249 练习和编程 9252 001 第 1 章 编程语言 使用计算机，离不开软件，软件都是用编程语言开发的。本书从现在开始，就要向读者讲述编程语言的那些事儿。当然，现在本星球上的编程语言比较多，但它们并非杂乱
14、无章。本章将简要介绍一些相关的基本知识，并最终确定本书要学习的语言 Python。知识技能导图 1.1 编程语言简史 Programming Language，即“编程语言”或者“程序设计语言”。这种语言不同于汉语、英语等语言。后者是随着人类文化发展而演化的语言，称为“自然语言”。而编程语言是“人造”的，属于“人工语言”（或“人造语言”），是用来定义计算机程序的形式语言。世界上第一台电子数字计算设备是 1937 年设计的“阿塔纳索夫-贝瑞计算机”（AtanasoffBerry Computer，通常简称 ABC 计算机）。当然，ABC 计算机并不能进行编程，它能做的就是求解线性方程组，也不是冯
15、诺伊曼结构的。20 世纪 40 年代以后，逐渐发展出来的电子计算机都是冯诺伊曼结构的，并延续至今。相对于计算机的发展，编程语言出现得更早。从 19 世纪初起，“程序”就被用在提花织机、音乐盒和钢琴等机器上。只是到后来，随着电子计算机的飞速发展，“软件”已经成为不可或缺的组成部分，“编程语言”才与电子计算机密切绑定在一起。现在，人类所使用的编程语言有多少种？难以统计！在维基百科上列出了目前已知的编程语言（https:/en.wikipedia.org/wiki/List_of_ 002 programming_languages）。为什么需要这么多编程语言呢？比较有说服力的回答可能是“不同的语言
16、解决不同的问题”，以及“开发者有自己的喜好”。不管什么理由，现实就是人类创造了多种多样的编程语言。所以，在下述“编程语言极简史”中只能选择所谓的“主流语言”了。?1950 年以前是编程语言的“史前”年代。虽然已经有了用“打孔卡”方式编程（见图 1-1-1）的记载，但并没有被广泛采用。图 1-1-1 80 列、矩形孔的标准 IBM 打孔卡（源自维基百科网站）?1957 年，Fortran 诞生，它是世界上第一个被正式采用并流传至今的高级编程语言。发明者是 John Warner Backus，此处应当献上敬意和崇拜（以下列出的各项语言发明者，亦或该语言发明团队的负责人、主要设计者，为了简便，统一称为“发明者”，并且都要献上敬意和崇拜）。?1958 年，LISP 诞生。发明者 John McCarthy。?1964 年，BASIC 诞生。发明者 John G.Kemeny 和 Thomas E.Kurtz。?1970 年，Pascal 诞生。发明者 Niklaus Emil Wirth。此外，他还是 Algol W、Modula、Oberon、Euler 等语言的发明者。?1972 年，C