Python程序设计

实用性强：以实用技能为核心，适应院校教学和技能型人才培养。

循序渐进：以案例为主线，课程体系由浅入深、关联递进、易学易用。

资源丰富：配套课程标准、教学课件、演示案例代码、作业答案等。

本书是在中国指挥与控制学会（Chinese Institute of Command and Control，CICC）指导下，由统信国基（北京）科技有限公司联合烟台黄金职业学院共同研发的。

近年来，人工智能、大数据、云计算、物联网、机器人、智能制造等新兴产业发展迅速，Python作为一种面向对象的、解释型的、通用的、开源的编程语言，已成为全球颇受欢迎的编程语言之一，被广泛应用于Web应用开发、自动化运维、人工智能、大数据分析、网络爬虫、科学计算、游戏开发等领域。近年来，Python课程已成为大学计算机相关专业的核心课程，一些高校还将Python作为非计算机专业学生的兴趣课或选修课，很多中小学也开设了Python入门课程。因此，未来Python的应用场景将更加丰富，学习和使用Python语言的人数将呈指数级增长。

中国指挥与控制学会是经中华人民共和国民政部正式注册的我国指挥与控制科学技术领域唯一的国家级学会，是全国性科技社会组织，是中国科学技术协会的正式团体会员，接受中国科学技术协会的直接领导。统信国基（北京）科技有限公司经过多年的教育实践，积累了丰富的课程研发和技能型人才培养经验。烟台黄金职业学院是教育部备案的全日制普通高等职业院校，是由大型国有企业招金集团投资兴办的公益性大学，是国企办学的典范。三方联合开发本教程，致力于为学生提供专业、系统、实战化的Python学习参考用书。

从实用性出发、通过案例教学、注重实战经验传递和创意训练是本书显著的特点，本书改变了先教知识后学应用的传统学习模式，根治了初学者对技术类课程感到枯燥和茫然的学习心态，激发学习者的学习兴趣，提升学习的成就感，建立对所学知识和技能的信心，是对传统学习模式的改进。本书具有以下6个特点。

1．适应院校教学和技能型人才培养

本书课程体系专门为应用型本科或高等职业院校量身打造，根据高校教学特点，在设计课程体系时由高校教学计划逆推技能点课时设置，确保本课程与院校课程协调一致，最大化满足院校对人才培养的需求。

2．课程体系由浅入深、关联递进、易学易用

本书课程体系设计以企业需求为基础打开人才培养突破口，技能点逐层深入，让初学者不断产生成就感，避免出现畏难心理。

3．以实用技能为核心

本书在选取技能点时以企业实战技术为核心，确保技能的实用性，避免了技能点面面俱到但又蜻蜓点水的情况出现。

4．以案例为主线

本书从实战出发，书中应用了大量案例，便于读者掌握，以提高学习效果。

5．以动手能力为合格目标

本书注重培养实践能力，以是否能够独立完成真实项目为检验学习效果的标准，在教学和学习过程中，读者要认真完成本书中示例代码、实践项目和综合实战项目。

6．以项目经验为教学目标

本书加入了大量具有含金量的经验分享，并加强了对示例项目的分析、讲解，在实践项目中加入了完整的注释，以期提升学生分析问题、解决问题的能力。

本书共分为14章，各章核心内容说明如下。

第1章：本章重点讲解编程语言，帮助读者理解机器语言、汇编语言和高级语言的特点与区别，理解解释型语言与编译型语言的执行过程及特点，并对Python语言及其应用领域有初步的了解。

第2章：本章讲解如何搭建Python开发环境，并与读者一起开发和运行第一个Python程序，学习Python比较成熟的几个集成开发环境。

第3章：本章讲解Python编程必备的基础知识，如注释、保留字、标识符、基本数据类型、基本输入输出和Python编程规范等。从本章起，读者将编写大量的Python程序，除要实现程序的功能外，还必须按Python的编程规范养成良好的编码习惯，不断提升代码的可读性和可维护性，让程序变得更加优雅。

第4章：本章重点讲解Python中的算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、运算符的优先级，以及条件表达式，读者学习完本章可以开发出更加复杂的程序。

第5章：本章将详细讲解程序结构、实现选择结构的选择语句、实现循环结构的循环语句，以及中断和改变程序执行流程的break、continue语句。掌握流程控制结构需要具备较强的逻辑思维能力，读者在学习过程中要认真分析示例中每句代码的含义，理解每个程序执行的过程，认真完成示例项目和实践项目，勤加练习。

第6章：本章重点讲解列表、元组、字典、集合这4种序列类型，并详细介绍每种序列常用的操作方法，读者在学习过程中也要总结其差异，在后续的编程中要能够根据业务场景正确使用。

第7章：本章重点讲解字符串的常用操作方法、正则表达式的语法和如何在Python中使用正则表达式等相关知识。本章涉及的API较多，需要读者多写代码，以熟练掌握。

第8章：本章重点讲解函数的定义、函数调用、参数传递、变量的作用域、匿名函数和递归函数等知识。

第9章：本章重点讲解面向对象程序设计的特点、类的定义与使用、属性、类的继承等知识，使读者进入Python面向对象编程之路。

第10章：本章详细讲解Python中的模块和包，包括自定义模块、导入和使用标准模块、第三方模块的下载和安装、Python程序中的包结构、如何创建和使用包等。

第11章：本章重点讲解Python中的异常、异常处理机制、断点调试和使用assert语句调试程序。

第12章：本章重点讲解文件的基本操作，如文件的创建、打开、读取、修改、关闭、删除和重命名等操作，同时讲解创建目录、删除目录和遍历目录的方法。

第13章：本章首先回顾数据库的基础知识和常用SQL语句，为后续操作数据库做准备，然后详细讲解Python数据库编程接口、Python自带的SQLite数据库和应用较广泛的MySQL数据库等相关知识。

第14章：本章通过综合实战项目将所学Python技术综合运用，加深读者对技术的理解，强化读者对技能的掌握。

本书在编写过程中，得到了中国指挥与控制学会有关专家的指导，滨州学院信息工程学院王海燕院长、邯郸学院软件学院冯诚副院长的大力支持，在此一并感谢。如有不足之处，恳请读者批评指正，意见建议请发邮件至unioninfo@163.com。

信息技术的快速发展正在深刻改变着世界，希望通过我们的努力，帮助您真正掌握实用技术、成为复合型人才，以实现高薪就业和技术改变命运的梦想。

编 者

2023年4月 于烟台黄金职业学院

前言

第1章 Python编程基础 1
1.1 程序 1
1.2 编程语言 2
1.2.1 机器语言 2
1.2.2 汇编语言 2
1.2.3 高级语言 3
1.3 解释型语言与编译型语言 3
1.4 Python简介 4
1.5 Python语言的特点 5
1.6 Python应用领域 5
本章总结 6
实践项目 7
第2章 搭建Python开发环境 8
2.1 下载Python安装程序 8
2.2 安装Python 10
2.3 开发第一个Python程序 12
2.4 Python集成开发环境 13
2.4.1 Python自带的IDLE开发环境 14
2.4.2 PyCharm 15
2.4.3 Sublime Text 20
本章总结 23
实践项目 24
第3章 Python语言基础 25
3.1 Python注释 25
3.1.1 单行注释 26
3.1.2 多行注释 26
3.2 Python编码规范 27
3.2.1 编写规则 27
3.2.2 命名规范 27
3.3 保留字与标识符 28
3.3.1 保留字 28
3.3.2 标识符 28
3.4 基本数据类型 28
3.4.1 数字 29
3.4.2 字符串类型 29
3.4.3 布尔类型 30
3.4.4 数据类型转换 31
3.5 基本输入与输出 33
3.5.1 使用input()函数输入 33
3.5.2 使用print()函数输出 33
本章总结 34
实践项目 35
第4章 运算符与表达式 37
4.1 运算符 37
4.1.1 算术运算符 37
4.1.2 赋值运算符 38
4.1.3 关系运算符 39
4.1.4 逻辑运算符 41
4.1.5 位运算符 41
4.2 表达式 43
4.3 运算符优先级 44
本章总结 45
实践项目 46
第5章 流程控制 47
5.1 程序结构 47
5.2 选择语句 49
5.2.1 单分支if语句 49
5.2.2 双分支if...else语句 50
5.2.3 多分支if...elif...else语句 52
5.2.4 选择语句的嵌套 53
5.3 循环语句 54
5.3.1 for循环 54
5.3.2 while循环 55
5.3.3 循环嵌套 57
5.4 break和continue 57
5.4.1 break语句 57
5.4.2 continue语句 60
本章总结 61
实践项目 62
第6章 序列 63
6.1 序列操作 64
6.1.1 索引 64
6.1.2 切片 64
6.1.3 序列相加 65
6.1.4 乘法 65
6.1.5 计算序列的长度、最大值和最小值 65
6.1.6 检查序列中是否包含某个元素 66
6.2 列表 66
6.2.1 列表的创建和删除 66
6.2.2 访问列表元素 67
6.2.3 遍历列表元素 68
6.2.4 更新列表 69
6.2.5 对列表进行排序 72
6.2.6 对列表进行统计计算 74
6.2.7 二维列表 76
6.3 元组 78
6.3.1 元组的创建和删除 78
6.3.2 访问元组元素 79
6.3.3 修改元组 81
6.4 字典 82
6.4.1 字典的创建和删除 82
6.4.2 访问字典 84
6.4.3 遍历字典 85
6.4.4 更新字典 86
6.5 集合 87
6.5.1 集合的创建与删除 88
6.5.2 向集合中添加和删除元素 89
6.5.3 集合运算 90
本章总结 92
实践项目 95
第7章 字符串和正则表达式 98
7.1 字符串 98
7.1.1 拼接字符串 98
7.1.2 计算字符串长度 99
7.1.3 截取字符串 99
7.1.4 分割、合并字符串 100
7.1.5 检索字符串 101
7.1.6 去除字符串的空格和特殊字符 105
7.1.7 字符串大小写转换 105
7.1.8 格式化字符串 106
7.2 正则表达式 110
7.2.1 正则表达式语法 110
7.2.2 使用re模块实现正则表达式操作 112
本章总结 119
实践项目 121
第8章 函数 123
8.1 函数的创建与调用 123
8.2 参数传递 130
8.2.1 形参与实参 130
8.2.2 关键字参数 132
8.2.3 为参数设置默认值 132
8.2.4 可变参数 133
8.3 变量的作用域 135
8.3.1 局部变量 135
8.3.2 全局变量 136
8.4 匿名函数 138
8.5 递归函数 139
本章总结 141
实践项目 142
第9章 面向对象程序设计 147
9.1 面向对象概述 147
9.1.1 对象 147
9.1.2 面向对象 148
9.2 类 150
9.2.1 类的定义 151
9.2.2 创建类的实例 152
9.2.3 构造方法__init__() 152
9.2.4 创建类的成员并访问 154
9.2.5 访问限制 159
9.3 可控属性 160
9.3.1 property()函数 162
9.3.2 @property装饰器 163
9.4 继承 166
9.4.1 继承的实现语法 166
9.4.2 多继承 169
9.4.3 方法重写 173
本章总结 174
实践项目 177
第10章 模块和包 180
10.1 模块 180
10.2 自定义模块 181
10.3 调用模块 184
10.3.1 使用import语句导入模块 184
10.3.2 使用from…import语句导入模块 186
10.4 包 188
10.4.1 创建和使用包 189
10.4.2 dir()函数和__all__变量 191
10.5 引用其他模块 192
10.5.1 引用标准模块 192
10.5.2 引用第三方模块 196
本章总结 204
实践项目 205
第11章 异常处理与程序调试 208
11.1 什么是异常 208
11.2 异常处理语句 211
11.2.1 使用try…except语句处理异常 211
11.2.2 使用try…except…else语句处理
异常 213
11.2.3 使用try…except…finally语句处理
异常 214
11.2.4 使用raise语句抛出异常 215
11.3 程序调试 217
11.3.1 在IDE中使用Debug工具调试
程序 217
11.3.2 使用assert语句调试程序 219
本章总结 220
实践项目 221
第12章 操作文件与目录 226
12.1 操作文件 227
12.1.1 创建文件对象 227
12.1.2 创建和打开文件 228
12.1.3 关闭文件 230
12.1.4 使用with语句打开文件 230
12.1.5 读取文件 231
12.1.6 写文件 234
12.1.7 删除文件 235
12.1.8 重命名文件和目录 236
12.1.9 获取文件信息 237
12.2 操作目录 240
12.2.1 os和os.path模块 240
12.2.2 路径 241
12.2.3 创建目录 243
12.2.4 删除目录 245
12.2.5 遍历目录 245
本章总结 248
实践项目 250
第13章 操作数据库 252
13.1 数据库 253
13.1.1 数据库的概念 253
13.1.2 SQL语言概述 253
13.1.3 常用SQL语句 253
13.2 Python数据库编程接口 256
13.2.1 连接对象 256
13.2.2 连接游标 256
13.2.3 操作数据库流程 257
13.3 使用SQLite数据库 258
13.3.1 创建SQLite数据库 258
13.3.2 操作SQLite数据库 258
13.4 操作MySQL数据库 261
13.4.1 下载安装MySQL数据库 261
13.4.2 使用MySQL Workbench管理软件 265
13.4.3 安装PyMySQL 268
13.4.4 连接MySQL数据库 269
13.4.5 操作MySQL数据表 270
本章总结 272
实践项目 274
第14章 综合实战项目 277
14.1 功能设计 277
14.1.1 系统功能结构 277
14.1.2 系统业务流程 277
14.2 开发环境 278
14.2.1 开发环境简介 278
14.2.2 程序目录结构 278
14.3 需求分析 278
14.3.1 用户注册 278
14.3.2 用户登录 279
14.3.3 查看小说列表 279
14.3.4 查看收藏列表 280
14.3.5 关于我们 281
14.3.6 阅读小说 281
14.3.7 新增小说 282
14.3.8 修改小说 283
14.3.9 删除小说 283
14.3.10 添加收藏 284
14.3.11 阅读收藏小说 285
14.3.12 删除收藏小说 285
14.3.13 退出程序 286
14.4 详细设计 286
14.4.1 数据库设计 286
14.4.2 文件保存设计 287
14.5 开发计划 287

1. 输水管线工程风险管理 [张勇 党亥生 著]
2. 民用航空飞机标准线路施工 [主编　王志敏　陈明]
3. 不息的水脉—大运河讲谈录 [赵珩　著]
4. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
5. 三峡梯级电站水资源决策支持系统研究与开发 [姚华明 潘红忠 汤正]
6. 海南黎族民俗文化鉴赏 [庞国华　著]
7. 石墨烯在太赫兹及中红外频段电磁器件设计中的应用 [李艳秀 庄华伟 著]
8. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
9. 办公自动化高级应用 [陈萍 朱晓玉]
10. 信息处理技术员考试32小时通关 [薛大龙]
11. 电子产品设计案例教程（微课版）—基于嘉立创EDA（专业版） [王静 莫志宏 陈学昌 丁红]
12. C程序设计实践教程 [刘卫国]
13. C程序设计（慕课版） [刘卫国]
14. Web技术开发教程（基于.NET开源MVC框架） [王合闯 韩红玲 王青正 陈海蕊]
15. 商务英语翻译教程（笔译）（第四版） [主编 王军平]
16. 智慧零售技术与应用 [洪旭 著]
17. 建设工程法规实务 [主编 余滢]
18. 商务秘书理论与实务（第三版） [主编 张同钦]
19. 程序设计基础实践教程（C/C++语言版） [张桂芬 葛丽娜]
20. C++案例项目精讲 [主编 杨国兴]
21. 劳动争议处理实务 [主编 王秀卿 罗静]
22. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
23. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
24. 信息系统项目管理师章节习题与考点特训（第二版） [主编 薛大龙]
25. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
26. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
27. 画法几何与机械制图习题集（多学时） [主编 赵军]
28. HCIA-Datacom认证题库分类精讲 [主 编 韩立刚]
29. SwiftUI完全开发 [李智威 著]
30. 网络规划设计师备考一本通 [夏杰 编著]