Python入门经典：以解决计算问题为导向的Python编程实践

　　《Python入门经典：以解决计算问题为导向的Python编程实践》是一本系统而科学的Python入门教程，美国密歇根州立大学等多所美国知名高校采用其作为编程语言的入门教材，被奉为经典。它不仅从计算机教学和计算机科学的角度讲解了初学者如何才能更有效地去学习Python，而且特别强调用Python解决生活中的实际问题，精心组织了大量来源于生活中不同领域的与数值计算和数据处理相关的案例。通过本书，读者不仅能系统掌握Python编程相关的知识，而且还能掌握利用Python处理各种与数据相关的问题。本书分为五部分，第1部分介绍计算机设备的一般概念和一些计算机术语；第二部分开始介绍编程的基本知识，包括入门知识和控制语句，为后续内容做铺垫；第三部分讲述数据结构和函数，包括字符串、列表和元组、字典和集合、文件、函数、算法和程序等进阶内容，有助于读者提升编程技能；第四部分重点介绍如何使用类定义数据结构和算法、开发程序等，培养读者运用Python语言来实现基本的计算思想和策略的能力；第五部分主要介绍异常、测试和递归，旨在使读者成为更好的程序员。本书深入浅出，每一章节均给出了大量的实例、示范代码和自测练习，便于读者理解和掌握相关知识。读者通过学习本书，不仅能掌握Python语言的基本知识，还能学习如何在实践中运用该语言解决问题。

　　《Python入门经典：以解决计算问题为导向的Python编程实践》不仅适合入门级的Python程序员系统学习，也适合作为高等院校计算机和非计算机专业的程序设计课程教材。

译者序
前言
第一部分关于计算机的思考
第0章计算机科学研究
0.1为什么要研究计算机科学
0.1.1计算机科学的重要性
0.1.2计算机“科学”
0.1.3通过编程学习计算机科学
0.2编程的困难和使命
0.2.1困难1：同时做两件事
0.2.2困难2：什么是好程序
0.2.3程序的使命
0.3选择一种计算机语言
0.3.1各种计算机语言
0.3.2为什么选Python
0.3.3Python是最好的程序语言吗
0.4什么是计算
0.5什么是计算机
0.5.1自然界中的计算
0.5.2人类制造的计算机
0.6现代电子计算机
0.6.1就是开关
0.6.2晶体管
0.7从更高层面来了解现代计算机
0.8数据表示
0.8.1二进制数据
0.8.2使用二进制
0.8.3局限性
0.8.4字符表示
0.8.5其他数据表示
0.8.6数字代表什么
0.8.7数据量
0.8.8数据量有多大
0.9后续章节概述
0.10总结

第二部分开始编程
第1章入门
1.1练习，练习，再练习
1.2快速入门——计算圆周长的程序
1.3交互式会话
1.4程序组成部分
1.4.1模块
1.4.2表达式和语句
1.4.3空白
1.4.4注释
1.4.5Python的特殊元素：标记
1.4.6对象命名
1.5变量
1.6对象和类型
1.6.1数字
1.6.2其他内置类型
1.6.3对象类型：非变量类型
1.6.4创建新值
1.7运算符
1.7.1整数运算符
1.7.2浮点运算符
1.7.3混合运算符
1.7.4运算符顺序和圆括号
1.7.5增强的赋值运算符：快捷方式
1.8第一个模块：math模块
1.9开发算法
1.10总结
1.11视觉场景：海龟绘图
习题
编程项目

第2章控制语句
2.1选择语句：if
2.1.1利用布尔值做决定
2.1.2if语句
2.1.3示例：在篮球运动中，领先多少分才安全
2.1.4循环
2.1.5例子：寻找完全数
2.1.6例子：对数字分类
2.2深入控制语句
2.2.1真与假：布尔值
2.2.2布尔变量
2.2.3关系运算符
2.2.4布尔运算符
2.2.5优先级
2.2.6布尔运算符示例
2.2.7另一种赋值方式
2.2.8用于判定的选择语句
2.2.9Python判定语句进阶
2.2.10循环：while语句
2.2.11信号量循环
2.2.12循环总结
2.2.13for语句进阶
2.2.14嵌套
2.2.15冰雹序列示例
2.3视觉场景：用pylab对数据绘图
2.3.1使用列表和第一次绘制
2.3.2更有趣的绘图：正弦波
2.4计算机科学观点：最小的通用计算
2.5总结
习题
编程项目

第3章算法和程序开发
3.1什么是算法
3.2算法特征
3.2.1算法和程序
3.2.2细化
3.2.3有效性
3.2.4指定行为
3.2.5通用算法
3.2.6真的可以实现一切吗
3.3程序是什么
3.3.1可读性
3.2.2鲁棒性
3.3.3正确性
3.4程序设计策略
3.4.1参与并提交
3.4.2了解，然后想象
3.4.3编程之前先思考
3.4.4实验
3.4.5简化
3.4.6停下来思考
3.4.7放松：让自己休息一下
3.5简单示例
3.5.1搭建框架
3.5.2输出
3.5.3输入
3.5.4计算
3.6总结
习题

第三部分组织：数据结构和函数
第4章字符串
4.1字符串类型
4.1.1三重引号字符串
4.1.2非显示字符
4.1.3字符串表示形式
4.1.4字符序列
4.1.5索引和分片
4.2字符串操作
4.2.1连接（+）和重复（*）
4.2.2“+”什么时候表示加法运算，什么时候表示连接运算
4.2.3比较运算符
4.2.4in运算符
4.2.5字符串集合是不可变的
4.3函数和方法预览
4.3.1第一步：什么是函数
4.3.2选择方法的名字和参数
4.3.3字符串方法
4.3.4字符串函数
4.4字符串的格式化输出
4.4.1描述符码
4.4.2宽度描述符
4.4.3浮点数精度描述符
4.5字符串与控制语句
4.6处理字符串
4.6.1示例：记录人名
4.6.2回文
4.7示例：计算扑克牌
4.8总结
习题
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第5章函数快速入门
5.1函数是什么
5.2Python函数
5.3函数控制语句
5.3.1函数控制语句详解
5.3.2另一个函数示例
5.3.3函数示例：猜词
5.3.4函数调用函数
5.3.5什么时候使用函数
5.3.6如果没有return语句会如何
5.3.7如果有多条return语句会如何
5.4视觉场景：用海龟绘图法绘制美国国旗
5.5总结
习题
编程项目

第6章列表和元组
6.1什么是列表
6.2操作列表
6.2.1索引和分片
6.2.2运算符
6.2.3函数
6.2.4列表循环
6.3列表新内容
6.3.1列表可变性
6.3.2列表方法
6.4range、split及其他函数和方法
6.4.1range、split和多重赋值
6.4.2使用join在列表和字符串之间转换
6.4.3sorted函数
6.5示例
6.5.1字谜
6.5.2示例：文件分析
6.6可变对象及其引用
6.6.1深拷贝与浅拷贝
6.6.2可变与不可变
6.7元组
6.7.1从列表到元组
6.7.2为什么需要元组
6.8列表：数据结构
6.8.1数据结构示例
6.8.2数据结构的另一个示例
6.9算法示例：美国环境保护署通车里程数据
6.10列表解析
6.11视觉场景：更多绘制任务
6.11.1numpy阵列
6.11.2绘制三角函数
6.12总结
习题
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第7章深入了解函数
7.1函数调用函数
7.2作用域
7.2.1实参、形参和命名空间
7.2.2传递可变对象
7.2.3返回复杂对象
7.2.4重构evens
7.3默认值以及形参为关键字
7.3.1示例：默认值和参数关键字
7.3.2默认值问题
7.4函数和对象
7.5示例：确定最终成绩
7.5.1数据
7.5.2设计
7.5.3函数：weightedGrade
7.5.4函数：grade
7.5.5函数：main
7.5.6使用示例
7.6“传值”或者“传引用”
7.7总结
习题
编程项目

第8章字典和集合
8.1字典
8.1.1字典示例
8.1.2Python字典
8.1.3字典索引和赋值
8.1.4运算符
8.2单词计数示例
8.2.1统计字符串中的单词数
8.2.2《葛底斯堡演说》中的单词出现频率
8.2.3输出和注释
8.3示例：周期表
8.3.1使用CSV文件
8.3.2算法概述
8.3.3实现分治的函数
8.4集合
8.4.1集合的历史
8.4.2集合的组成
8.4.3Python集合
8.4.4Python集合的方法、运算符和函数
8.4.5集合方法
8.5集合应用
8.5.1不同文件中单词之间的关系
8.5.2输出和注释
8.6作用域：完整的故事
8.6.1命名空间和作用域
8.6.2作用域搜寻规则
8.6.3局部命名空间
8.6.4全局命名空间
8.6.5内置模块
8.6.6封闭式变量
8.7Python指针：使用zip创建字典
8.8视觉场景：词频条形图
8.8.1正确获取数据
8.8.2标签和xticks命令
8.8.3绘图
8.9总结
习题
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第9章文件
9.1什么是文件
9.2存取文件：读取文本文件
9.2.1其他文件存取方法
9.2.2数据流
9.3存取文件：写文本文件
9.4在程序中存取文本文件
9.5创建文件和重写文件
9.5.1通用新行格式
9.5.2文件内移动
9.6关闭文件
9.7CSV文件
9.7.1CSV模块
9.7.2CSVReader
9.7.3CSVWriter
9.7.4示例：更新某些成绩
9.8示例：反复提示，要求输入正确的文件名
9.9模块：os
9.9.1目录/文件夹的结构
9.9.2os模块函数
9.9.3os模块示例
9.10总结
习题
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第10章程序开发进阶
10.1简介
10.2分治
10.3乳腺癌分类
10.3.1问题
10.3.2方法：分类
10.3.3训练和测试分类器
10.3.4构造分类器
10.4设计分类器算法
10.4.1先分解，再合并
10.4.2数据结构
10.4.3文件格式
10.4.4makeTrainingSet函数
10.4.5makeTestSet函数
10.4.6trainClassifier函数
10.4.7第2轮修改后的trainClassifer
10.4.8用新数据测试分类器
10.4.9reportResults函数
10.5在完整数据上运行分类器
10.6其他有趣的问题
10.6.1标签云
10.6.2标准普尔500预测
10.6.3用国旗预测宗教
10.7总结
习题
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第四部分类：自定义数据结构和算法
第11章类
11.1面向对象编程
11.1.1Python是面向对象的
11.1.2OOP特性
11.2使用OOP
11.3使用类和实例
11.3.1内置类和实例
11.3.2第一个类
11.3.3修改属性
11.3.4实例和类之间的特殊关系：instanceof
11.4对象方法
11.4.1使用对象方法
11.4.2编写方法
11.4.3特殊参数self
11.4.4方法是类实例的接口
11.5融入Python类模型
11.5.1程序员定义的类
11.5.2Student类
11.5.3Python标准方法
11.5.4三种角色：类设计者、程序员和用户
11.6示例：Point类
11.6.1构造函数
11.6.2距离
11.6.3两点求和
11.6.4改进Point类
11.7Python和OOP
11.7.1封装性
11.7.2继承
11.7.3多态性
11.8Python和其他OOP语言
11.8.1公有与私有
11.8.2使用双下划线表示私有
11.8.3Python的宗旨
11.8.4修改实例
11.9总结
习题
编程项目

第12章类进阶
12.1更多类属性
12.2Python实现机制
12.2.1类、类型与自检
12.2.2运算符重载
12.3自定义运算符重载
12.4创建有理数类
12.4.1生成类
12.4.2分数加法回顾
12.4.3分数加法
12.4.4相等和分数化简
12.4.5应用分治
12.5错误消息
12.5.1自检
12.5.2修复int+Rational错误
12.6继承
12.6.1“寻找属性”游戏
12.6.2使用继承
12.6.3实例：物理学标准模型
12.7总结
习题

第13章使用类开发程序
13.1捕食问题
13.1.1规则
13.1.2面向对象的模拟
13.2类
13.2.1Island类
13.2.2捕食者和猎物、动物种类
13.2.3捕食者类和猎物类
13.2.4对象图
13.2.5填充Island
13.3添加行为
13.3.1细化：添加移动
13.3.2时间循环仿真
13.4逐步求精
13.4.1改进的时间循环
13.4.2繁殖
13.4.3进食
13.4.4时钟节拍
13.5细化问题
13.5.1移动多少次
13.5.2动物数量的图形化
13.6总结
习题
第五部分成为更好的程序员

第14章异常和异常处理
14.1简介
14.2基本的异常处理
14.3有关异常的哲学
14.4异常：else和finally
14.5异常的用法
14.5.1检查输入
14.5.2检查文件打开
14.6深入异常
14.6.1raise
14.6.2自定义异常
14.7示例：密码管理
14.8总结
习题

第15章测试
15.1为什么要进行测试
15.1.1错误类型
15.1.2“bug”和调试
15.2测试类型
15.2.1测试很难
15.2.2测试的重要性
15.3示例
15.3.1NBA效率
15.3.2基本算法
15.4混合测试
15.4.1捕捉用户错误
15.4.2捕获开发者犯的错误
15.5自动测试
15.5.1doctest
15.5.2其他类型的测试
15.6总结
习题

第16章递归：另一种控制机制
16.1什么是递归
16.2数学和兔子
16.3自定义递归：反转字符串
16.4递归如何实现
16.4.1栈的数据结构
16.4.2栈和函数调用
16.5用递归表示图形
16.5.1递归树
16.5.2Sierpinski三角形
16.6从递归到非递归
16.7总结
16.8习题

附录
附录A开始使用Python
附录B用海龟绘图法进行简单绘图
附录C绘图和数值工具：快速浏览
附录DPython3.0
附录EASCII码表
附录F优先级