本书是国家一流专业（数字媒体技术、网络工程、广播电视工程）课程 “Python程序设计”的指定教材，浙江省普通本科高校“十四五”重点立项建设教材。本书通过系统化的内容讲解，使学生在系统化掌握Python基础知识的同时，真正掌握实际问题的设计与实现，有效提高分析和解决问题的能力。本书主要介绍了计算机和编程基础、Python基础、程序基本结构、函数和模块、结构化数据类型、类和对象、文件与异常、数据分析和可视化、Tkinter实现GUI编程、游戏编程、Python函数式编程等。本书既可作为高等学校计算机程序设计课程的教材，也可供社会各类工程技术与科研人员阅读参考。
王雪梅，浙江传媒学院副教授，浙江省一流课程数据结构与算法负责教师。曾出版《数据库系统及应用》 《数据库系统及应用实验案例与习题解答》《鲁棒融合估计理论及应用》 等书。
第1部分 基 础 篇
第1章 计算机和编程基础1
1.1 计算机的基本概念1
1.1.1 硬件2
1.1.2 软件3
1.2 数据存储3
1.2.1 存储自然数4
1.2.2 存储字符7
1.2.3 存储负整数8
1.2.4 存储实数12
1.3 程序设计语言15
1.3.1 自然语言15
1.3.2 程序语言15
1.4 使用高级程序语言编写和运行程序17
1.4.1 编译型语言17
1.4.2 解释型语言18
1.4.3 半编译半解释型语言19
1.5 程序设计范式19
1.5.1 命令式范式20
1.5.2 声明式范式21
1.6 Python的前世今生21
1.6.1 Python的起源21
1.6.2 Python的诞生22
1.7 Python的教学实践23
1.7.1 现状和趋势23
1.7.2 为什么学习Python25
1.8 小结26
习题126
第2章 Python基础28
2.1 Python数据类型28
2.2 Python基本运算30
2.2.1 算术运算30
2.2.2 关系运算31
2.2.3 逻辑运算31
2.3 常量和变量32
2.3.1 常量32
2.3.2 变量32
2.4 输入/输出及处理33
2.4.1 print()函数显示输出33
2.4.2 input()函数接收输入35
2.4.3 应用实例36
2.4.4 格式化输出37
2.5 注释41
2.6 turtle简介41
2.6.1 模块导入41
2.6.2 画布配置42
2.6.3 画笔操作42
2.6.4 turtle中的绘图命令42
2.6.5 turtle绘图实例44
2.7 小结46
习题246
第3章 程序基本结构49
3.1 程序控制结构49
3.2 选择结构50
3.2.1 单分支选择结构50
3.2.2 双分支选择结构if…else语句51
3.2.3 多分支选择结构if…elif…else语句52
3.2.4 嵌套选择语句53
3.3 循环结构54
3.3.1 for循环54
3.3.2 while循环57
3.3.3 嵌套循环语句59
3.3.4 跳转语句60
3.4 程序控制结构在turtle中的应用61
3.5 小结63
习题363
第4章 函数和模块66
4.1 函数的基本概念66
4.1.1 函数的定义66
4.1.2 函数的调用67
4.2 参数传递68
4.2.1 位置参数68
4.2.2 关键字参数68
4.2.3 默认参数69
4.2.4 不定长参数*69
4.2.5 命名关键字参数70
4.3 返回值71
4.4 结构化程序设计72
4.4.1 自顶向下的问题分析方法73
4.4.2 模块化设计73
4.4.3 结构化编码74
4.5 全局变量和局部变量74
4.6 内置函数76
4.7 模块77
4.7.1 导入模块和函数77
4.7.2 指定别名78
4.7.3 自定义模块78
4.7.4 常用模块介绍79
4.8 递归81
4.8.1 递归的两个过程82
4.8.2 编写递归函数83
4.9 函数在turtle中的应用85
4.10 小结91
习题491
第5章 结构化数据类型95
5.1 字符串95
5.1.1 字符串字面量95
5.1.2 字符串的基本操作96
5.1.3 字符串方法100
5.1.4 字符串应用103
5.2 列表106
5.2.1 列表简介106
5.2.2 列表运算106
5.2.3 列表方法110
5.2.4 复制列表112
5.2.5 列表和函数114
5.2.6 二维列表117
5.3 元组120
5.3.1 元组与列表的区别120
5.3.2 元组的使用120
5.3.3 序列的异同和转换121
5.4 字典122
5.4.1 创建字典123
5.4.2 字典操作123
5.4.3 常用字典方法125
5.5 集合129
5.5.1 创建集合129
5.5.2 集合操作130
5.5.3 集合运算130
5.6 一些简单算法和数据结构131
5.6.1 搜索算法131
5.6.2 排序算法133
5.7 列表在turtle中的应用135
5.8 小结139
习题5140
第6章 类和对象146
6.1 面向过程和面向对象程序设计146
6.2 类146
6.2.1 类的定义146
6.2.2 封装149
6.3 模块151
6.3.1 模块及导入151
6.3.2 __str__()方法153
6.4 继承和多态153
6.4.1 继承153
6.4.2 多态155
6.5 综合案例157
6.6 小结160
习题6160
第7章 文件和异常162
7.1 文件162
7.1.1 文件对象162
7.1.2 文件读/写操作163
7.1.3 使用循环处理文件173
7.2 异常175
7.2.1 异常的基本概念175
7.2.2 使用try/except语句捕获异常178
7.2.3 else语句182
7.2.4 finally语句183
7.2.5 with语句183
7.3 小结184
习题7185
第2部分 应 用 篇
第8章 数据分析和可视化188
8.1 使用Matplotlib绘制图表189
8.1.1 安装Matplotlib并导入189
8.1.2 Figure和Axes对象189
8.1.3 Matplotlib中的一些函数和属性190
8.2 绘制折线图195
8.3 绘制直方图199
8.4 绘制柱状图200
8.5 绘制饼图203
8.6 绘制散点图206
8.7 子图207
8.7.1 多个绘图区域208
8.7.2 在其他子图中显示子图211
8.7.3 子图网格212
8.8 数据图表案例应用216
8.9 小结222
习题8223
第9章 用Tkinter模块实现GUI编程224
9.1 Tkinter模块和GUI224
9.2 Tkinter模块的常用控件225
9.2.1 Label控件225
9.2.2 Button控件227
9.2.3 Frame控件228
9.2.4 Entry控件229
9.2.5 Radiobutton控件和Checkbutton控件231
9.3 Canvas组件233
9.4 Tkinter GUI的应用235
9.5 小结239
习题9239
第10章 游戏编程241
10.1 安装Pygame241
10.2 Pygame基础知识244
10.2.1 坐标244
10.2.2 颜色244
10.2.3 字体245
10.3 第一个Pygame程序：简单的Pie游戏245
10.3.1 使用Pygame246
10.3.2 初始化并创建窗口246
10.3.3 打印文本246
10.3.4 事件循环247
10.4 事件处理249
10.4.1 键盘事件249
10.4.2 鼠标事件250
10.4.3 设备轮询251
10.5 基本绘制函数251
10.6 位图和动画255
10.6.1 位图255
10.6.2 动画256
10.7 播放音频259
10.8 Cat Catcher游戏实现260
10.9 小结263
第11章 Python函数式编程264
11.1 函数式编程概述264
11.1.1 什么是函数式编程264
11.1.2 函数是一等公民266
11.1.3 Lambda表达式267
11.1.4 柯里化函数269
11.1.5 闭包272
11.2 高阶函数276
11.2.1 高阶函数map()276
11.2.2 高阶函数filter()278
11.3 折叠函数280
11.3.1 折叠函数reduce()281
11.3.2 用折叠函数定义其他函数283
11.3.3 折叠函数总结283
11.4 特殊折叠函数283
11.5 迭代器285
11.5.1 迭代器概述286
11.5.2 可迭代对象与迭代器的关系288
11.5.3 迭代器的特点290
11.6 生成器292
11.6.1 生成器函数292
11.6.2 生成器表达式295
11.7 装饰器296
11.7.1 如何使用装饰器297
11.7.2 装饰器背后的实现原理298
11.7.3 多个装饰器的执行顺序300
11.8 命令式编程与函数式编程的对比303
11.9 小结303
附录A ASCII码表304
附录B Python编程环境的安装305
附录C 集成开发环境IDE305
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