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推荐语：趣味性、实用性强的应用实例；知识学习、典型例题、应用实例、适量习题等多方面结合，掌握相关内容

作者：钱雪忠,宋威,钱恒

出版社：机械工业出版社

出版时间：2018-04-01

书籍编号：30472942

ISBN：9787111592617

正文语种：中文

字数：718000

版次：1

所属分类：教材教辅-中职/高职

版权信息

书名：Python语言实用教程

作者：钱雪忠，宋威，钱恒

ISBN：9787111592617

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出版说明

当前，我国正处在加快转变经济发展方式、推动产业转型升级的关键时期。为经济转型升级提供高层次人才，是高等院校最重要的历史使命和战略任务之一。高等教育要培养基础性、学术型人才，但更重要的是加大力度培养多规格、多样化的应用型、复合型人才。

为顺应高等教育迅猛发展的趋势，配合高等院校的教学改革，满足高质量高校教材的迫切需求，机械工业出版社邀请了全国多所高等院校的专家、一线教师及教务部门，通过充分的调研和讨论，针对相关课程的特点，总结教学中的实践经验，组织出版了这套“高等教育规划教材”。

本套教材具有以下特点：

1）符合高等院校各专业人才的培养目标及课程体系的设置，注重培养学生的应用能力，加大案例篇幅或实训内容，强调知识、能力与素质的综合训练。

2）针对多数学生的学习特点，采用通俗易懂的方法讲解知识，逻辑性强、层次分明、叙述准确而精炼、图文并茂，使学生可以快速掌握，学以致用。

3）凝结一线骨干教师的课程改革和教学研究成果，融合先进的教学理念，在教学内容和方法上做出创新。

4）为了体现建设“立体化”精品教材的宗旨，本套教材为主干课程配备了电子教案、学习与上机指导、习题解答、源代码或源程序、教学大纲、课程设计和毕业设计指导等资源。

5）注重教材的实用性、通用性，适合各类高等院校、高等职业学校及相关院校的教学，也可作为各类培训班教材和自学用书。

欢迎教育界的专家和老师提出宝贵的意见和建议。衷心感谢广大教育工作者和读者的支持与帮助！

机械工业出版社

前言

Python语言是国内外广泛使用的计算机程序设计语言，是高等院校相关专业重要的专业基础语言课程。由于Python语言功能丰富、表达能力强、使用灵活方便、应用面广、目标程序效率高、可移植性好等许多特点，20世纪90年代以来，Python语言迅速在全世界普及推广。目前，Python仍然是全世界最优秀的程序设计语言之一。

本书是编者在一线教学实践的基础上，为适应当前本科教育教学改革创新的要求，更好地践行语言类课程注重实践教学与创新能力培养的需要，组织编写的教材。本书融合了同类教材的优点，并力求创新，具有以下特点。

1）精选例题，引入了大量趣味性、实用性强的应用实例，注重加强程序阅读、参考、编写和上机调试实践的能力，重在编程思路的培养与训练。

2）从实际操作出发，发现问题，解决问题，举一反三，一题多解，增强实用能力。

3）明晰Python语言各语言成分的意义与价值，以“数据+算法”和“面向对象思想”为核心提高编程能力。

4）基本知识学习、典型例题、应用实例、适量习题等多方面相结合，使读者扎实掌握相关知识点。

全书内容共分12章，具体如下。

第1章 Python概述，主要概括介绍Python语言及其相关知识。

第2章 语言基础，主要介绍Python语言的基本数据类型、数据运算符和表达式及基本输入/输出功能等。

第3章 选择与循环，主要介绍Python中的控制语句：选择语句、循环语句及循环控制语句等。

第4章 Python序列，主要介绍Python中的列表、元组、字符串、字典与集合等。

第5章 函数与模块，主要介绍Python函数与模块的创建与使用等相关内容。

第6章 面向对象程序设计，主要介绍Python语言面向对象程序设计相关的基本概念、类的声明、对象的创建与使用等内容。

第7章 文件，主要介绍文件的基本概念、文件的建立与基本操作等。

第8章 异常处理，主要介绍异常与断言的概念与基本使用等内容。

第9章 数据结构与操作，主要介绍一些传统数据结构（如栈、队列、链表等）的Python实现及其表达操作。

第10 章科学计算，主要介绍3个Python科学计算类库NumPy、SciPy、Matplotlib。

第11 章数据库应用，主要包括数据库基本知识、Python数据库编程技术、多种数据库操作模块的介绍与基本使用等内容。

第12章 网络与爬虫，主要介绍Python网络应用相关的主要模块、类及其使用方法等。

本书由钱雪忠、宋威、钱恒编写。参与程序调试的有王卫涛、吴进、金辉、姚琳燕、陈宏博、徐凡、程蓉等。编写中还得到江南大学物联网工程学院智能系统与网络计算研究所同仁们的大力协助与支持，使编者获益良多，谨此表示衷心的感谢。

由于时间仓促，编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请广大读者与专家批评指正。

编者

第1章 Python概述

Python语言是一种功能强大的跨平台面向对象的程序设计语言，是目前应用最为广泛的计算机语言之一。它具有简单易学、面向对象、跨平台、交互解释、模块库丰富、应用广泛等特点。本章就Python语言相关知识进行简要介绍。

学习重点或难点

●程序设计语言与Python语言简介

●Python语法概述

●安装Python与常用编辑器

●Python程序应用实例

学习本章将使读者对Python语言及Python语言程序有初步认识，并能开展Python语言程序的运行实践。整体上认识与把握Python语言是学习它的第一步。

1.1 程序设计语言简介

自从第一台计算机诞生以来，程序设计语言和程序设计方法不断发展。

语言是思维的载体。人和计算机打交道，必须要解决一个“语言”沟通的问题。计算机并不能理解和执行人们使用的自然语言，而只能接受和执行二进制的指令。计算机能够直接识别和执行的这种指令，称为机器指令。这种机器指令的集合就是机器语言指令系统，简称为机器语言。为了解决某一特定问题，需要选用指令系统中的某些指令，这些指令按要求选取并组织起来就组成一个“程序”。一个程序是完成某一特定任务的一组指令序列，机器世界中真正存在的是二进制程序。

用机器语言编写的程序虽然能够被计算机识别、直接执行，但是机器语言本身是随不同类型的机器而异，所以可移植性差，而且机器语言本身难学、难记、难懂、难修改，给使用者带来极大的不便。于是，为了绕开机器指令，克服机器指令程序的缺陷，人们提出了程序设计语言的构想，即使用人们熟悉的、习惯的语言符号来编写程序，最好是直接使用人们交流的自然语言来编程。在过去的几十年中，人们创造了许多介于自然语言和机器语言之间的程序设计语言。按语言的级别大致可分为：汇编语言（低级）和高级语言（第三代、第四代、……）。

汇编语言的特点是使用一些“助记符号”来替代那些难懂难记的二进制代码，所以汇编语言相对于机器指令便于理解和记忆，但它和机器语言的指令基本上是一一对应，两者都是针对特定的计算机硬件系统的，可移植性差，因此称它们是“面向机器的低级语言”。为了直观地了解汇编语言程序，下面给出一段实现X、Y两个16位二进制数相加的8086汇编程序：

；X，Y分别为16位二进制数，程序实现X=X+Y（不考虑溢出）

DATA SEGMENT ；定义数据段开始

X DW 123H ；定义一个字变量（16位）X

Y DW 987H ；定义一个字变量（16位）Y

DATA ENDS ；定义数据段结束

CODE SEGMENT ；定义代码段开始

ASSUME CS：CODE，DS：DATA ；建立段寄存器与各段之间的映射关系

START：MOV AX，DATA ；取DATA段地址送AX寄存器

MOV DS，AX ；将数据段段地址送数据段寄存器DS

MOV AX，Y ；取变量Y值送给寄存器AX

ADD X，AX ；将X的值与AX的内容相加，结果送给X，实现X=X+Y

MOV AH，4CH ；将DOS调用的4CH功能号送8位寄存器AH

INT 21H ；执行DOS功能调用，退出程序，回到DOS

CODE ENDS ；定义代码段结束

END START ；源程序结束，主程序从标号START开始

而高级语言类似自然语言（主要是英语），由专门的符号根据词汇规则构成单词，由单词根据句法规则构成语句，每种语句有确切的语义并能由计算机解释。高级语言包含许多英语单词，有“自然化”的特点；高级语言书写的计算式接近于熟知的数学公式的规则。高级语言与机器指令完全分离，具有通用性，一条高级语言语句常常相当于几条或几十条机器指令。所以高级语言的出现，给程序设计从形式和内容上都带来了重大的变革，大大方便了程序的编写，提高了可读性。例如：BASIC、C、Visual Basic（简称VB）、Visual C++（简称VC++）、VB.NET、C#.NET、Java等都是高级语言。

高级语言一般能细分为第三代高级语言、第四代高级语言、……，分类依据是高级语言的逻辑级别、表达能力、接近自然语言的程度等。如Turbo C 2.0（简称TC）为第三代高级语言，而VB6.0、VC++6.0、C#、VB.NET、Java等可认为是第四代高级语言。第四代高级语言一般是具有面向对象特性、具有快速或自动生成部分应用程序能力的高级语言，它表达能力强，编写程序效率高，更接近人的使用语言，高一级别的语言一般具有低一级别语言的语言表达能力。如下是输入两个整数并随即显示两整数之和的Python语言程序：

num1=input（＂Input integer number1：＂）； #提示并输入num1的值

num2=input（＂Input integer number2：＂）； #提示并输入num2的值

num12=int（num1）+int（num2）； #计算两整数之和

print（＂The sum is%d\\n＂%num12）； #屏幕上显示两整数之和

显然，高级语言程序要比面向机器的低级语言易懂、明了、简短得多。

应该看到的是：高级语言是不断发展变化的，不断有新的更好的语言产生，同时也有旧且功能差而不再实用的语言逐步被淘汰。Python语言是比较新的语言，近年来Python语言使用者逐年增多，表现出具有强大的生命力与活力，该语言逐渐成为当今最热门、最实用的高级语言之一。

1.2 Python语言简介

Python由Guido van Rossum于1989年底进行开发，经过近30年的发展，Python已经应用到各行各业。Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言。像Perl语言一样，Python源代码同样遵循GNU通用公共许可证（General Public License，GPL）协议。

1.2.1 Python发展历史

Python是由Guido van Rossum于20世纪80年代末和90年代初，在荷兰国家数学和计算机科学研究所设计出来的。Guido希望创造一种C和Shell之间，功能全面，易学易用，可拓展的语言。Python本身也是由诸多其他语言发展而来的，这包括ABC、Modula-3、C、C++、Algol-68、SmallTalk、UNIX Shell和其他的脚本语言等。

1989年的圣诞节，Guido开始编写Python语言的编译器。

1991年，第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的，能够调用C语言的库文件。从一出生，Python已经具有了类、函数、异常处理、包含表和词典在内的核心数据类型，以及以模块为基础的拓展系统。

Python1.0到Python3.6的简要发展情况如表1-1所示。

表1-1 Python1.0到Python3.6的简要发展情况

Python 1.0增加了lambda表达式，map、filter和reduce函数；1999年Python的Web框架之祖———Zope1发布；Python2.0加入了内存回收机制，构成现在Python语言框架的基础；2004年，在Python2.4中目前最流行的WEB框架Django诞生。

现在Python是由一个核心开发团队在维护，Guido van Rossum仍然参与其中。

2014年11月，Python2.7将在2020年停止支持的消息被发布，并且不会再发布2.8版本，建议用户尽可能地迁移到3.4及后续版本。Python最初发布时，在设计上有一些缺陷，因Unicode标准晚于Python出现，所以一直以来对Unicode的支持并不完全，且对ASCII编码支持的字符也十分有限。所以对中文的支持不是很好。

使用Python时，如何获取其具体版本呢？可以使用以下命令：Python-V。

譬如以上命令执行结果为：Python3.6.0。

也可以在命令窗口（Windows中开始→运行→输入cmd）中输入Python进入交互式编程模式，查看到版本信息：

Python 3.6.0（v3.6.0：41df79263a11，Dec 23 2016，07：18：10）[MSG v.1900 32 bit（Intel）]on win32

Type＂help＂，＂copyright＂，＂credits＂or＂license＂for more information.

＞＞＞

在Ubuntu等Linux环境，输入python3启动Py3系统。情况类似如下。

qxz@ubuntu：～$python3

Python 3.5.2（default，Nov 17 2016，17：05：23）

[GCC 5.4.0 20160609]on linux

Type＂help＂，＂copyright＂，＂credits＂or＂license＂for more information.

＞＞＞

说明：“＞＞＞”为Python主提示符，表示等待交互输入执行各种命令或语句。

1.2.2 Python特点

Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言，在计算机程序设计语言的历史演变中具有划时代的意义。Python作为一种功能强大的通用型语言，其优点如下。

1）简单易学，免费开源：Python的关键字比较少，语法有明确定义，代码清晰，属于FLOSS（自由/开放源码软件）之一，具有免费开放性。

2）拥有丰富的库：除了功能强大的标准库外，Python还拥有诸如Matplotlib、Numpy等第三方库，表现出易学易用的特色。

3）可嵌入性：能轻松地和其他语言联结在一起，称为胶水语言。

4）跨平台，可移植性：Python能轻松地移植到诸如Linux、Windows等平台上。

5）互动模式，解释型语言：互动模式的支持，可以从终端输入并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片断。解释型语言，这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。

6）便携式：Python可以运行在多种硬件平台上，并具有相同的接口。

7）面向对象语言：支持面向对象的编程风格或代码封装在对象的编程技术。

Python是近年来十分流行的编程语言。作为脚本语言，Python尽管在速度上比编译语言如C和C++等略有逊色，但其优点突出，仍获得了众多专业和非专业人士的青睐和支持。

1.2.3 Python应用场合

从动画设计到科学计算，从系统编程到原型开发，从数据库到网络脚本，从机器人系统到美国国家宇航局NASA的数据加密，都有Python的用武之地。

Python已经渗透到计算机科学与技术、统计分析、移动终端开发、科学计算可视化、逆向工程与软件分析、图形图像处理、人工智能、游戏设计与策划、网站开发、数据爬取与大数据处理、密码学、系统运维、音乐编程、计算机辅助教育、医药辅助设计、天文信息处理、化学、生物学等众多专业和领域。目前业内几乎所有大中型互联网企业都在使用Python，如百度、腾讯等。互联网公司广泛使用Python来进行的工作一般包括自动化运维、自动化测试、大数据分析、网络爬虫、Web等。

更多案例可在Python官网上查阅到。

另外，Python还有多种类型的解释器来支持其广泛应用，具体如下。

1）CPython，Python的官方版本，使用C语言实现，使用最为广泛。CPython会将源文件（py文件）转换成字节码文件（pyc文件），然后运行在Python虚拟机上。

2）Jython，Python的Java实现，Jython会将Python代码动态编译成Java字节码，然后在JVM上运行。

3）IronPython，Python的C#实现，IronPython将Python代码编译成C#字节码，然后在CLR上运行（与Jython类似）。

4）PyPy，Python实现的Python，将Python的字节码再编译成机器码。此编辑器能够大大加快Python程序的运行速度，可能会是Python的未来。

Python的解释器很多，但使用最广泛的是CPython。如果要和Java或.NET平台交互，最好的办法不是用Jython或IronPython，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。

1.3 安装Python

Python可应用于多平台，包括Windows、UNIX、Linux和Mac OS X等。一般的Linux发行版本都自带Python，Mac OS X最新版也自带Python，也就是已经安装好了，不需要再配置。用户可以通过终端窗口输入“Python”命令来查看本地是否已经安装Python以及Python的安装版本。本节主要介绍在UNIX、Linux和Windows平台安装Python。

1.3.1 下载Python

Python最新源码、二进制文档、新闻资讯等可以在Python的官网查看到，也可以在官网下载Python的文档，可以下载HTML、PDF和PostScript等格式的文档。

Python已经被移植在许多操作系统平台上。用户需要下载适用于自己使用平台的二进制代码，然后安装Python。

较新的MAC（苹果）系统都自带有Python环境，但是自带的Python版本一般为旧版本，可以通过Python官网链接查看MAC上Python的新版功能介绍及安装说明。具体安装略。

1.3.2 UNIX和Linux平台安装Python

以下为在UNIX和Linux平台上安装Python的简单步骤。

1）打开Web浏览器访问Python官网相应下载网址。

2）选择适用于UNIX/Linux的源码压缩包。

3）下载并解压压缩包。

4）如果需要自定义一些选项，修改Modules/Setup。

5）执行./configure脚本。

6）执行make进行编译和执行make install运行安装。

执行以上操作后，Python会安装在/usr/local/bin目录中，Python库安装在/usr/local/lib/PythonXX，XX为用户使用的Python的版本号。

说明：目前的Linux版本一般都默认安装了Python2.7或Python3.x。

1.3.3 在Windows平台安装Python

以下为在Windows平台上安装Python 3.6.0的简单步骤。

1）打开Web浏览器访问Python官网相应下载网址。

2）在下载列表中选择Windows平台安装包，安装包的格式为Python-XYZ.msi文件，XYZ为用户要安装的版本号。

3）要使用安装程序Python-XYZ.msi，Windows系统必须支持Microsoft Installer 2.0搭配使用。只要保存安装文件到本地计算机，然后运行它（当然机器要支持MSI，Windows XP和更高版本已经有MSI）。

4）下载后，双击下载包（如Python-3.6.0.exe），进入Python安装向导，安装非常简单，只需要使用默认的设置一直单击“Next”按钮，直到安装完成即可。

下面是安装过程图示（见图1-1～图1-3）。

图1-1 开始安装Python 3.6.0

图1-2 安装进行中

安装完成后开始菜单中有Python 3.6程序组，如图1-4所示。

图1-3 已成功安装Python 3.6.0

图1-4 Python 3.6程序组

选择“IDLE（Python 3.6 32-bit）”菜单命令，启动IDLE（自带Python GUI）运行界面，

如图1-5所示。

图1-5 IDLE（Python 3.6 32-bit）运行界面

选择“Python 3.6（32-bit）”菜单命令，启动如图1-6所示Python命令窗口。

图1-6 Python 3.6命令窗口

选择“Python 3.6 Manuals（32-bit）”菜单命令，启动如图1-7所示Python 3.6.0帮助文档。

图1-7 Python 3.6.0帮助文档

选择“Python 3.6 Module Docs（32-bit）”菜单命令，启动如图1-8所示Python模块文档。

其他操作系统平台下安装Python后，其运行情况与Windows平台下的情况类似，这里不再赘述。

图1-8 Python 3.6模块文档

1.3.4 环境变量配置

程序和可执行文件可以在许多目录中，而这些路径很可能不在操作系统提供可执行文件的搜索路径中。Path（路径）存储在环境变量中，这是由操作系统维护的一个命名的字符串。这些变量包含可用的命令行解释器和其他程序的路径信息。

UNIX或Windows中路径变量为PATH（UNIX区分大小写，Windows则不区分）。

1.在UNIX/Linux设置环境变量

●在csh shell：输入setenv PATH＂$PATH：/usr/local/bin/Python＂

●在bash shell（Linux）：输入exportPATH=＂$PATH：/usr/local/bin/Python＂

●在sh或者ksh shell：输入PATH=＂$PATH：/usr/local/bin/Python＂

注意：/usr/local/bin/Python是Python的安装目录。

2.在Windows设置环境变量

在环境变量中添加Python目录，在命令提示框中（cmd）输入path%path%；C：\\Python并按＜Enter＞键。这里假设C：\\Python是Python的安装目录。

1.4 常用编辑器

编写Python程序需要使用源程序编辑器。这里介绍几种常用的Python集成开发环境（Python IDE），比较推荐PyCharm，当然可以根据自己喜好来选择适合的Python IDE。

1.4.1 IDLE

在“开始”菜单中，选择“IDLE（Python 3.6 32-bit）”菜单命令，启动IDLE（如图1-5所示），这是一个Python编写的GUI程序，在此可以输入、运行Python命令或程序，能完成基本的编辑器与解释器功能。下面输出一条Python字符串，计算两个变量相加的值，并输出在屏幕上面。

如图1-9所示是Windows平台下Python IDLE运行情况。

图1-9 Windows平台下Python 3.6.0 IDLE运行窗口

通常在Linux类系统，如：Ubuntu、CentOS都已经默认随系统安装好Python程序。在此类系统中，可以在Terminal（组合键＜Ctrl+Alt+T＞）中输入ls/usr/bin|grep python进行查看。

如果想运行python 2.7，直接在终端输入python即可。如果想运行python 3.5，直接在终端输入python3即可。

Ubuntu中的Python是没有自带IDLE的，可以在终端输入：sudo apt-get install idle-py⁃thon3.5，进行python 3.5版本的IDLE的安装，安装好之后在/usr/share/applications就可以找到IDLE的图标，将其复制到桌面上，以后直接在桌面双击就可以启动。或者在终端输入：/usr/bin/idle-python3.5即可启动。如图1-10所示。

图1-10 Ubuntu中的Python 3.5.2 Shell运行窗口

这个IDLE也称为Python解释器。Python编程就可以从这个IDLE编辑器中开始，在入门之后，可以选择更多自己喜欢的Python编辑器。

1.4.2 PyCharm

PyCharm是由JetBrains打造的一款Python IDE。PyCharm具备一般Python IDE的功能，比如调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等。另外，PyCharm还提供一些很好的功能用于Django（一个Web应用框架）开发。

请自行在网上搜索，从PyCharm官网下载PyCharm。

PyCharm针对Windows、MscOS、Linux分别有PyCharm Professional（专业）与PyCharm Community（社区版

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