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第一部分 基础知识3

第1章 计算思维与Python语言3

1.1 程序设计3

1.1.1 程序与计算机程序3

1.1.2 程序设计步骤5

1.1.3 程序设计语言6

1.1.4 高级语言分类7

1.2 计算思维8

1.2.1 计算思维概念9

1.2.2 计算思维特征11

1.3 Python简介12

1.3.1 Python优点12

1.3.2 Python缺点14

1.3.3 Python主要应用15

1.4 Python运行环境16

1.4.1 Python下载与安装16

1.4.2 Python帮助信息19

1.4.3 Python文件夹结构21

1.4.4 Python运行模式21

习题127

第2章 算法29

2.1 程序设计方法29

2.1.1 结构化程序设计方法29

2.1.2 面向对象程序设计方法30

2.2 算法32

2.2.1 求解问题方式32

2.2.2 算法概念32

2.2.3 算法特征32

2.3 算法表示33

2.3.1 使用自然语言描述算法33

2.3.2 使用传统流程图描述算法34

2.3.3 使用N-S图描述算法36

2.3.4 使用伪代码描述算法37

2.4 常用算法介绍37

2.4.1 简单算法37

2.4.2 阶乘算法38

2.4.3 求斐波那契数算法38

2.4.4 求最大公约数算法39

2.4.5 判断素数算法40

2.5 综合算法介绍40

2.5.1 数值计算40

2.5.2 穷举算法41

2.5.3 查找算法43

2.5.4 排序算法44

2.6 迭代、递推和递归46

2.6.1 迭代46

2.6.2 递推47

2.6.3 递归48

习题248

第3章 数据与计算50

3.1 输入输出50

3.1.1 输入数据50

3.1.2 输出数据51

3.2 编码风格与简单程序53

3.2.1 编码风格53

3.2.2 简单程序53

3.3 组合符号54

3.3.1 标识符54

3.3.2 关键字55

3.3.3 预定义标识符56

3.3.4 命名规则57

3.4 数据类型57

3.4.1 数据类型及其分类57

3.4.2 常量和变量58

3.5 数字数据58

3.5.1 整型数据58

3.5.2 实型数据61

3.5.3 分数型数据62

3.5.4 复数型数据62

3.6 字符串型数据63

3.6.1 字符串常量63

3.6.2 转义字符63

3.6.3 字符串测试函数64

3.6.4 字符串运算符65

3.6.5 字符串内置函数66

3.7 布尔型数据68

3.7.1 关系运算68

3.7.2 布尔常量69

3.7.3 布尔运算69

3.8 序列数据70

3.8.1 列表70

3.8.2 元组74

3.8.3 字典74

3.8.4 集合76

习题377

第4章 流程控制80

4.1 简单程序与流程控制80

4.1.1 简单程序80

4.1.2 流程控制语句81

4.1.3 测试条件81

4.2 分支选择81

4.2.1 单分支选择82

4.2.2 双分支选择83

4.2.3 多分支选择84

4.3 循环控制86

4.3.1 while语句86

4.3.2 range（）函数89

4.3.3 for语句89

4.3.4 循环嵌套94

4.3.5 continue、break和pass语句98

4.4 列表处理101

4.4.1 一维列表102

4.4.2 二维列表107

4.5 查找与排序114

4.5.1 折半查找114

4.5.2 排序115

4.6 字符串处理118

4.6.1 单个字符串118

4.6.2 多个字符串122

习题4123

第5章 函数125

5.1 函数定义与调用125

5.1.1 函数定义与调用125

5.1.2 嵌套调用128

5.1.3 返回值类型与函数类型129

5.1.4 返回列表130

5.2 形式参数与实在参数130

5.2.1 简单变量作为实参131

5.2.2 一维列表作为实参137

5.2.3 二维列表作为实参139

5.2.4 可变参数139

5.3 变量的作用域140

5.3.1 全局变量与局部变量140

5.3.2 global语句141

5.3.3 变量同名143

5.4 匿名函数144

5.4.1 lambda函数144

5.4.2 程序示例144

5.5 递归函数145

5.5.1 递归函数及其调用145

5.5.2 程序示例145

习题5151

第6章 模块152

6.1 模块152

6.1.1 导入模块152

6.1.2 导入模块成员153

6.1.3 模块搜索路径154

6.2 数值类模块155

6.2.1 math模块155

6.2.2 cmath模块157

6.2.3 decimal模块157

6.2.4 fractions模块159

6.3 random模块161

6.3.1 常用函数161

6.3.2 程序示例163

6.4 时间类模块165

6.4.1 time模块167

6.4.2 datetime模块171

6.4.3 calendar模块172

6.5 os模块174

6.5.1 常用函数174

6.5.2 程序示例176

6.6 sys模块178

6.6.1 常用函数178

6.6.2 命令行参数179

6.7 自定义模块180

6.7.1 主模块181

6.7.2 自定义模块示例182

6.7.3 Python编译文件183

6.8 自定义包183

6.8.1 包与模块的组织结构183

6.8.2 包与模块的导入184

6.8.3 自定义包示例185

习题6187

第7章 数据文件189

7.1 文件概述189

7.1.1 引言189

7.1.2 文件分类189

7.2 打开文件与关闭文件191

7.2.1 打开文件191

7.2.2 关闭文件193

7.3 读写文本文件193

7.3.1 读取文件函数193

7.3.2 读取文本文件194

7.3.3 写入文本文件198

7.4 读写二进制文件200

7.4.1 将字符串转换为字节数据201

7.4.2 将字节数据转换为字符串201

7.4.3 读写二进制文件202

7.5 struct模块202

7.5.1 pack（）、unpack（）和calcsize（）函数203

7.5.2 程序示例204

7.6 fileinput模块206

7.6.1 fileinput模块206

7.6.2 程序示例206

7.7 codecs模块208

7.7.1 读取文本文件209

7.7.2 写入文本文件209

习题7210

第8章 面向对象编程212

8.1 面向对象编程基础212

8.1.1 对象与类212

8.1.2 对象特征213

8.1.3 继承213

8.1.4 多态性与重载214

8.2 类的定义和引用215

8.2.1 类的构成215

8.2.2 类的定义与引用215

8.2.3 构造函数和析构函数217

8.2.4 实例变量219

8.2.5 私有成员与公有成员220

8.2.6 公有方法与私有方法221

8.3 继承222

8.3.1 单继承222

8.3.2 多继承223

8.3.3 方法重写224

8.4 多态与运算符重载224

8.4.1 多态224

8.4.2 运算符重载225

习题8226

第9章 异常处理229

9.1 程序错误及其处理229

9.1.1 程序错误类型229

9.1.2 程序运行错误处理方法232

9.2 标准异常233

9.2.1 标准异常233

9.2.2 标准异常示例234

9.3 抛出异常和捕捉异常235

9.3.1 抛出异常235

9.3.2 捕捉异常237

9.4 断言240

9.4.1 断言概念240

9.4.2 assert语句240

9.5 自定义异常类242

9.5.1 引言242

9.5.2 程序示例242

习题9243

第10章 图形界面设计245

10.1 Python图形界面设计245

10.1.1 Python图形开发库245

10.1.2 Tkinter的常用组件与标准属性246

10.1.3 创建窗口246

10.2 布局管理247

10.2.1 pack布局的管理247

10.2.2 grid布局的管理249

10.2.3 place布局的管理251

10.3 Tkinter的常用组件252

10.3.1 Label组件252

10.3.2 Button组件253

10.3.3 Entry和Text组件255

10.3.4 Listbox组件257

10.3.5 Radiobutton和Checkbutton组件259

10.3.6 Frame与LabelFrame组件261

10.3.7 Scrollbar组件262

10.3.8 Menu组件264

10.3.9 对话框266

10.4 事件处理271

10.4.1 事件类型271

10.4.2 事件绑定273

10.4.3 键盘事件275

习题10276

第11章 绘制曲线278

11.1 Canvas组件278

11.1.1 Canvas对象及其通用属性278

11.1.2 屏幕坐标279

11.2 绘制图形279

11.2.1 绘制直线、矩形和多边形279

11.2.2 绘制圆弧和椭圆282

11.3 显示位图、图像与文本285

11.3.1 显示位图285

11.3.2 显示图像286

11.3.3 显示文本287

11.4 控制图形288

11.4.1 删除图形288

11.4.2 移动图形289

11.4.3 位置坐标289

11.4.4 缩放图形290

11.4.5 绘制函数图形292

11.5 体验内置的turtle演示程序293

11.5.1 利用IDLE内置程序293

11.5.2 利用安装文件夹中的演示程序294

11.6 turtle绘图296

11.6.1 turtle模块296

11.6.2 应用案例297

11.7 分形图形301

11.7.1 Koch曲线301

11.7.2 Hilbert曲线302

11.7.3 分形树304

11.8 显示字体306

11.8.1 通过元组显示字体306

11.8.2 通过Font对象显示字体307

习题11308

第二部分 实验313

实验Ⅰ 数据与计算313

实验Ⅱ 流程控制316

实验Ⅲ 函数319

实验Ⅳ 数据文件323

实验Ⅴ 面向对象编程325

实验Ⅵ 图形界面设计329

实验Ⅶ 绘制曲线333

参考文献336