本书集教材、练习册、上机指导于一体,基于Python 3.8阐述Python语言的基础知识,以及使用Python语言的开发应用实例。本书全面覆盖计算机等级考试二级Python语言的知识范围,具体内容包括程序设计导论、Python语言基础、程序流程控制、函数和代码复用、组合数据和数据结构基础、输入输出和文件处理、数值和日期处理、字符串和文本处理、面向对象的程序设计、模块化程序设计、数据库访问以及Python计算生态(Python第三方库)等。本书还以电子版形式提供计算机等级考试(二级Python语言程序设计)题库(真题和模拟题),作为学生学习和考级的开源学习资源。

第1章Python程序设计导论 1.1程序设计语言 1.1.1计算机和程序 1.1.2程序设计和编程语言 1.1.3计算思维和程序设计方法 1.1.4程序的编写和执行 1.2Python语言概述 1.2.1Python语言简介 1.2.2Python语言的特点 1.2.3Python语言的应用范围 1.3Python语言版本和开发环境 1.3.1Python语言的版本 1.3.2Python语言的实现 1.3.3Python语言的集成开发环境 1.3.4下载Python 1.3.5安装Python 1.3.6安装和管理Python扩展包 1.4开发和运行Python程序 1.4.1开发和运行Python程序的两种方式 1.4.2使用Python解释器解释执行Python程序 1.4.3使用IDLE集成开发环境解释执行Python程序 1.4.4使用文本编辑器和命令行编写和执行Python源文件 1.4.5使用集成开发环境编写和执行Python源文件 1.5程序的打包和发布 1.5.1安装PyInstaller 1.5.2使用PyInstaller生成可执行程序 1.6在线帮助和相关资源 1.6.1Python交互式帮助系统 1.6.2Python文档 1.6.3Python官网 1.6.4Python扩展库索引(PyPI) 本章小结 第2章Python语言基础 2.1Python程序概述 2.1.1引例 2.1.2Python程序构成 2.2Python对象和引用 2.2.1Python对象概述 2.2.2变量、赋值语句和对象的引用 2.2.3常量 2.2.4对象内存示意图 2.2.5不可变对象和可变对象 2.3标识符及其命名规则 2.3.1标识符 2.3.2保留关键字 2.3.3Python预定义标识符 2.3.4命名规则 2.4表达式和运算符 2.4.1表达式的组成 2.4.2表达式的书写规则 2.4.3运算符概述 2.4.4Python运算符及其优先级 2.5语句 2.5.1Python语句 2.5.2Python语句的书写规则 2.5.3复合语句及其缩进书写规则 2.5.4注释语句 2.5.5空语句pass 2.6函数和模块 2.6.1函数的创建和调用 2.6.2内置函数 2.6.3模块函数 2.6.4函数API 2.7数据类型 2.7.1概述 2.7.2整数类型 2.7.3浮点类型 2.7.4复数类型 2.7.5布尔类型 2.7.6混合运算和数值类型转换 2.7.7字符串类型 2.7.8字符串的格式化 2.7.9列表类型 2.7.10元组类型 2.7.11字典类型 2.8类和对象 2.8.1创建类对象 2.8.2实例对象的创建和调用 2.9模块和包 2.9.1概述 2.9.2导入和使用模块 2.10综合应用: turtle模块和海龟绘图 2.10.1海龟绘图概述 2.10.2绘制正方形 本章小结 第3章程序流程控制 3.1程序的流程 3.1.1输入、处理和输出(IPO) 3.1.2算法和数据结构 3.1.3程序流程图 3.2顺序结构 3.3选择结构 3.3.1分支结构的形式 3.3.2条件表达式 3.3.3关系和测试运算符与关系表达式 3.3.4逻辑运算符和逻辑表达式 3.3.5单分支结构 3.3.6双分支结构 3.3.7多分支结构 3.3.8if语句的嵌套 3.3.9if语句典型示例代码 3.3.10选择结构综合举例 3.4循环结构 3.4.1可迭代对象(iterable) 3.4.2range对象 3.4.3for循环 3.4.4while循环 3.4.5循环的嵌套 3.4.6break语句 3.4.7continue语句 3.4.8死循环(无限循环) 3.4.9else子句 3.4.10循环语句典型示例代码 3.4.11循环结构综合举例 3.5错误和异常处理 3.5.1程序的错误 3.5.2异常处理概述 3.5.3内置异常类和自定义异常类 3.5.4引发异常 3.5.5捕获和处理异常 3.6综合应用: turtle模块的复杂图形绘制 3.6.1绘制正方形(改进版) 3.6.2绘制圆形螺旋 本章小结 第4章函数和代码复用 4.1函数概述 4.1.1函数的基本概念 4.1.2函数的功能 4.1.3Python函数的分类 4.2函数的声明和调用 4.2.1函数对象的创建 4.2.2函数的调用 4.2.3函数的副作用 4.2.4lamda表达式和匿名函数 4.3参数的传递 4.3.1形式参数和实际参数 4.3.2形式参数变量和对象引用传递 4.3.3可选参数 4.3.4位置参数和命名参数 4.3.5可变参数(VarArgs) 4.3.6参数类型检查 4.4函数的返回值 4.4.1return语句和函数返回值 4.4.2返回多个值 4.5变量的作用域 4.5.1全局变量 4.5.2局部变量 4.5.3全局语句global 4.5.4非局部语句nonlocal 4.6递归函数 4.6.1递归函数的定义 4.6.2递归函数的原理 4.6.3递归函数需要注意的问题 4.6.4递归函数的应用: 公约数 4.6.5递归函数的应用: 汉诺塔 4.7内置函数的使用 4.7.1内置函数一览 4.7.2eval()函数(动态表达式的求值) 4.7.3exec()函数(动态语句的执行) 4.7.4内置map()函数 4.7.5内置filter()函数 4.8综合应用: turtle模块的复杂图形绘制 4.8.1绘制多边形 4.8.2递归图形 本章小结 第5章组合数据和数据结构 5.1数据结构基础 5.1.1数据结构的定义 5.1.2数据的逻辑结构 5.1.3数据的物理结构 5.1.4常用算法 5.2常用的数据结构 5.2.1线性表 5.2.2队列 5.2.3栈 5.2.4树 5.2.5图 5.2.6堆 5.2.7散列表 5.3Python系列数据概述 5.3.1数组 5.3.2序列数据类型 5.4序列数据的基本操作 5.4.1序列的长度、值、小值、求和 5.4.2序列的索引访问操作 5.4.3序列的切片操作 5.4.4序列的连接和重复操作 5.4.5序列的成员关系操作 5.4.6序列的比较运算操作 5.4.7序列的排序操作 5.4.8内置函数all()和any() 5.5列表 5.5.1创建列表实例对象 5.5.2列表的序列操作 5.5.3列表对象的方法 5.5.4列表解析表达式 5.5.5列表的排序 5.6元组 5.6.1创建元组实例对象 5.6.2元组的序列操作 5.7集合 5.7.1集合的定义 5.7.2集合的运算: 并集、交集、差集和对称差集 5.7.3可变集合的方法 5.8字典(映射) 5.8.1对象的hash值 5.8.2字典的创建 5.8.3字典的访问操作 5.8.4字典对象的方法 5.9算法基础 5.9.1算法概述 5.9.2算法的时间复杂度分析 5.9.3增长量级 5.9.4算法的空间复杂度分析 5.10常用的查找和排序算法 5.10.1顺序查找法 5.10.2二分查找法 5.10.3冒泡排序法 5.10.4选择排序法 5.10.5插入排序法 5.10.6归并排序法 5.10.7快速排序法 5.11应用举例 5.11.1基于列表的简易花名册管理系统 5.11.2频数表和直方图 本章小结 第6章输入、输出和文件处理 6.1输入和输出概述 6.2命令行参数概述 6.2.1命令行参数 6.2.2命令行参数类型转换 6.3标准输入和标准输出函数 6.3.1输入和输出函数 6.3.2交互式用户输入 6.4文件和文件对象 6.4.1文件对象和open()函数 6.4.2文件的打开、写入、读取和关闭 6.4.3with语句和上下文管理协议 6.5文本文件的读取和写入 6.5.1文本文件的写入 6.5.2文本文件的读取 6.5.3文本文件的编码 6.6CSV格式文件的读取和写入 6.6.1CSV格式文件和csv模块 6.6.2csv.reader对象和CSV文件的读取 6.6.3csv.writer对象和CSV文件的写入 6.7JSON格式文件的读取和写入 6.7.1JSON格式文件和json模块 6.7.2JSON文件的写入 6.7.3JSON文件的读取 6.8随机文件的读取和写入 6.9os模块和文件目录操作 6.10综合应用: 文件数据的统计和分析 6.10.1统计存储在文本文件中的学生成绩信息 6.10.2统计存储在CSV文件中的学生成绩信息 6.10.3基于字典的通讯录 本章小结 第7章数值处理与计算 7.1math模块和数学函数 7.1.1math模块 7.1.2math模块的API 7.1.3math模块应用举例 7.2random模块和随机函数 7.2.1random模块 7.2.2种子和随机状态 7.2.3常用随机函数 7.3日期和时间处理 7.3.1相关术语 7.3.2time模块和时间对象处理 7.3.3time模块程序运行时间测量 7.3.4datetime模块和日期时间对象处理 7.3.5日期时间格式化为字符串 7.3.6日期时间字符串解析为日期时间对象 7.4应用举例 7.4.1使用阿基米德方法估算圆周率 7.4.2使用随机数估值圆周率 7.4.3程序运行时间测量 本章小结 第8章字符串和文本处理 8.1字符串对象和文本处理 8.1.1字符串对象 8.1.2字符串类型的判断 8.1.3字符串大小写转换 8.1.4字符串的填充、空白和对齐 8.1.5字符串的测试、查找和替换 8.1.6字符串的拆分和组合 8.1.7字符串应用举例 8.2字符串格式化 8.2.1%元算符形式 8.2.2format内置函数 8.2.3字符串的format方法 8.2.4对象转换为字符串 8.2.5格式化字符串变量 8.3正则表达式和re模块 8.3.1正则表达式语言概述 8.3.2正则表达式引擎和re模块 8.3.3使用正则表达式拆分英文文本 8.4中文分词库jieba 8.4.1安装jieba库 8.4.2jieba库的分词模式和常用函数 8.4.3使用jieba库分析统计中文文档 8.5词云库Wordcloud 8.5.1安装Wordcloud 8.5.2Wordcloud库的API 8.5.3定制词云图的绘制参数 8.5.4使用Wordcloud库显示中文词云图 8.6应用举例 8.6.1文本统计 8.6.2基因预测 8.6.3字符串简单加密和解密 本章小结 第9章面向对象的程序设计基础 9.1面向对象的概念 9.1.1对象的定义 9.1.2封装 9.1.3继承 9.1.4多态性 9.2类对象和实例对象 9.2.1类对象 9.2.2实例对象 9.3属性 9.3.1实例对象属性 9.3.2类对象属性 9.3.3私有属性和公有属性 9.3.4特殊属性 9.4方法 9.4.1对象实例方法 9.4.2__init__()方法(构造函数) 9.4.3私有方法与公有方法 9.4.4方法重载 9.5对象的特殊方法 9.5.1对象的特殊方法概述 9.5.2运算符重载与对象的特殊方法 9.6继承 9.6.1派生类 9.6.2类成员的继承和重写 9.7应用举例 9.7.1颜色(Color)类 9.7.2直方图(Histogram)类 本章小结 第10章模块和模块化程序设计 10.1模块化程序设计的概念 10.1.1模块化程序设计 10.1.2模块的API 10.1.3模块的实现 10.1.4模块的客户端 10.1.5模块化程序设计的优越性 10.2模块的设计和实现 10.2.1模块设计的一般原则 10.2.2API设计 10.2.3创建模块 10.2.4模块的私有函数 10.2.5模块的测试代码 10.2.6编写模块文档字符串 10.2.7按字节编译的.pyc文件 10.3包 10.3.1包的概念 10.3.2创建包 10.3.3包的导入和使用 10.4名称空间与名称查找顺序 10.5应用举例: 基于模块的库存管理系统 10.5.1库存管理系统的API设计 10.5.2库存管理系统的功能设计 10.5.3主模块main.py的实现 10.5.4用户界面交互模块ui.py的实现 10.5.5数据处理模块data.py的实现 10.5.6系统测试运行 本章小结 第11章数据库访问基础 11.1数据库基础 11.1.1数据库的概念 11.1.2数据库模型 11.1.3关系数据库 11.2Python数据库访问模块 11.2.1通用数据库访问模块 11.2.2专用数据库访问模块 11.2.3SQLite数据库和sqlite3模块 11.3使用sqlite3模块连接和操作SQLite数据库 11.3.1访问数据库的典型步骤 11.3.2创建数据库和表 11.3.3数据库表的插入、更新和删除操作 11.3.4数据库表的查询操作 11.4使用SQLiteStudio查看和维护SQLite数据库 本章小结 第12章Python计算生态 12.1Python标准库 12.2第三方库和PyPI 12.3Python科学计算环境 12.3.1Python科学计算环境发行包 12.3.2安装和使用Anaconda 12.3.3使用IPython进行交互式科学计算 12.3.4使用集成开发环境Spyder开发程序 12.3.5使用Jupyter Notebook进行数据分析 12.4科学计算和数据处理 12.5文本处理与分析 12.6数据可视化 12.7网络爬虫和Web信息提取 12.8机器学习和深度学习 12.9图形用户界面 12.10图形和图像处理 12.11Web开发 12.12游戏开发 12.13其他第三方库 本章小结 上机实践 附录A上海市高等学校计算机等级考试(二级)《Python程序设计》考试大纲 (2016年修订版) 附录B全国计算机等级考试·二级Python语言程序设计(2018年版) 附录C江苏省高等学校计算机等级考试·二级Python语言