本书共五个部分。第一部分（前10章）为基础篇，介绍Python概述、语言基础、分支和循环控制、序列（列表、元组、集合、字典）、数组和矩阵、字符串和正则表达式、函数和模块、面向对象编程、文件操作和异常处理等内容。第二部分（后10章）为应用篇，介绍二维图表、三维图像、声频、视频；Python操作的数据库介绍MySQL、PostgreSQL、SQL Server、Oracle、SQLite、MongoDB等内容均完成了应用实例；Office组件介绍Word、Excel和PowerPoint的内容，并有综合应用实例；介绍在C++中如何使用Python，以及在Python中如何使用C++。第三部分为实验。第四部分为习题。第五部分为附录，提供Python调试及其实例。本书将命令和编程结合，编程和常用算法结合，学习和应用结合；配套教程、习题、实验等，并各有侧重、相互配合；提供配套教学视频，介绍和分析Python实例，可更好地理解Python及其应用。同时，通过网络配套提供所有实例源程序（.py）及其工程、数据库文件、教学课件，以方便教学和学生模仿。本书既可作为大学本科和高职高专院校有关课程教材，也可作为Python学习、培训讲义。

    郑阿奇，南京师范大学计算机科学与技术学院，副教授，东南大学本科，曾任计算机软件系主任，获选南京师范大学教学名师培养人选。主编5套计算机系列教材，获教育部优秀教材二等奖、电子部优秀教材二等奖、两次获江苏省优秀教学成果二等奖、江苏省畅销图书编辑二等奖、全国高校出版社优秀畅销书二等奖、两次获南京师范大学优秀教学成果一等奖、南京师范大学精品教材一等奖。参加主持国家八六三计划子项目、江苏省科技开发项目，主持南京市科技开发项目、泰州市科委项目、金陵石化公司项目，获江苏省优秀软件奖，江苏省科技进步奖、南京市创新成果奖。获国家发明专利和实用新型专利20多个。

目　　录

第一部分  基  础  篇

第1章  Python，掀起你的盖头来1

1.1  Python简介1

1.2  安装Python及其扩展库2

1.2.1  安装Python2

1.2.2  Python集成开发环境—IDLE5

1.3  PyCharm开发环境的安装和设置5

1.3.1  PyCharm的安装6

1.3.2  PyCharm程序设计环境9

1.3.3  一个简单的程序实例11

1.4  扩展库的安装和使用13

1.4.1  扩展库的安装13

1.4.2  扩展库的导入和使用15

1.4.3  编程环境同步16

1.5  Python说明16

1.5.1  程序语法规则16

1.5.2  Python语言的执行19

1.5.3  name属性的作用19

第2章  Python虽神，语言基础并不特别20

2.1  数据类型20

2.1.1  数值20

2.1.2  字符串与字节串22

2.1.3  数据类型转换23

2.1.4  类型变量25

2.2  运算符与表达式26

2.2.1  算术运算符及其表达式26

2.2.2  关系运算符及其表达式27

2.2.3  位运算符及其表达式27

2.2.4  逻辑运算符及其表达式28

2.2.5  字符串基本运算及其表达式29

2.2.6  赋值运算符30

2.2.7  与同性判断运算符31

2.3  基本输入和输出31

2.3.1  输出到屏幕31

2.3.2  键盘输入33

2.4  综合应用实例34

第3章  这样就能控制：分支和循环35

3.1  选择结构35

3.1.1  if语句的三种形式35

3.1.2  if语句的嵌套38

3.2  循环结构38

3.2.1  循环语句38

3.2.2  循环控制语句40

3.2.3  循环嵌套41

3.3  范围和迭代器42

3.3.1  范围42

3.3.2  迭代器43

3.4  综合应用举例43

第4章  序列是什么：列元字集46

4.1  列表：list46

4.1.1  创建列表46

4.1.2  索引和切片47

4.1.3  列表的基本操作48

4.1.4  列表方法49

4.1.5  列表推导式52

4.2  元组：tuple54

4.2.1  元组的基本操作54

4.2.2  生成器推导式55

4.3  集合：set56

4.3.1  集合的创建与访问56

4.3.2  集合的基本操作符57

4.4  字典：dict59

4.4.1  字典的基本操作符59

4.4.2  字典方法60

4.5  序列62

4.5.1  序列间的转换62

4.5.2  常用内置函数64

4.6  综合应用实例67

第5章  又是数组，又是矩阵70

5.1  数组70

5.1.1  创建数组70

5.1.2  元素的增加、查询、修改、

删除71

5.1.3  分割切片73

5.1.4  运算73

5.1.5  条件函数74

5.2  矩阵75

5.2.1  创建矩阵75

5.2.2  常用的矩阵运算76

5.2.3  常用的矩阵求值77

5.2.4  矩阵的分隔和合并78

5.2.5  矩阵和数组79

5.3  array模块数据库基本概念80

第6章  虽是字符串，还要正则表达式83

6.1  基本说明83

6.1.1  字符串编码83

6.1.2  转义字符84

6.1.3  字符串常量85

6.2  字符串格式化86

6.2.1  用%符号进行格式化86

6.2.2  用format()方法格式化87

6.2.3  格式化的字符串常量88

6.2.4  用template模板格式化89

6.3  字符串常用操作89

6.3.1  字符串创建和访问89

6.3.2  字符串操作和判断91

6.3.3  字符串排版和切片93

6.3.4  综合应用实例93

6.4  正则表达式94

6.4.1  正则表达式元字符94

6.4.2  正则表达式模块re95

6.4.3  match对象和正则表达式子

模式98

6.4.4  综合应用实例98

第7章  代码重用和共享：函数和模块100

7.1  Python程序结构100

7.2  用户编写函数101

7.2.1  函数定义与调用101

7.2.2  函数嵌套定义102

7.2.3  修饰器102

7.2.4  列表推导式103

7.3  参数传递103

7.3.1  定长参数104

7.3.2  可变长度参数105

7.3.3  序列解包105

7.4  函数嵌套与递归106

7.5  变量作用域107

7.5.1  局部变量107

7.5.2  全局变量108

7.6  lambda表达式108

7.7  成器函数设计110

7.8  模块111

7.9  命名空间112

7.9.1  命名空间的分类112

7.9.2  命名空间的规则113

7.10  包113

7.10.1  包介绍114

7.10.2  包管理工具114

7.11  综合应用实例115

第8章  对象需要谈一谈：面向对象编程117

8.1  类117

8.1.1  基本概念117

8.1.2  类的定义与使用118

8.1.3  数据成员119

8.1.4  方法120

8.1.5  属性122

8.1.6  动态性123

8.2  继承、多态124

8.2.1  继承124

8.2.2  多重继承125

8.2.3  多态126

8.3  运算符重载127

第9章  信息永久保存：文件操作129

9.1  文件及其操作129

9.1.1  文件类型129

9.1.2  文件的打开和关闭130

9.2  文件操作131

9.2.1  写入方法131

9.2.2  读取操作方法132

9.2.3  定位与移动132

9.2.4  文件设备133

9.2.5  上下文管理语句134

9.3  序列化和反序列化134

9.4  文件和文件夹的操作135

9.4.1  文件操作135

9.4.2  目录操作135

第10章  野马不会脱缰：异常处理137

10.1  异常的产生137

10.2  内置异常类137

10.3  异常处理结构138

10.4  抛出异常142

10.5  自定义异常143

10.6  断言语句143

第二部分  应  用  篇

第11章  拿起一支笔画来画去：二维图表

实例145

11.1  单幅图表：绘制螺旋曲线实例145

11.1.1  背景知识145

11.1.2  实现原理146

11.1.3  程序及分析147

11.2  绘制多轴图表：展示初等函数实例148

11.2.1  背景知识148

11.2.2  实现原理149

11.2.3  程序及分析150

11.3  定制表轴刻度：演示摆线形成实例152

11.3.1  背景知识152

11.3.2  实现原理153

11.3.3  程序及分析153

第12章  为什么这么快：数值处理及实例156

12.1  数组的创建156

12.1.1  NumPy数组函数156

12.1.2  数组维度设定157

12.1.3  函数生成数组158

12.2  数组的存取159

12.2.1  基本存取方法159

12.2.2  多维数组的存取160

12.2.3  结构数组的存取：读取修改

学生成绩163

12.3  ufunc函数165

12.3.1  内置ufunc函数165

12.3.2  自定义ufunc函数：提取任

意范围素数166

12.3.3  ufunc函数的性能167

12.4  综合应用实例：斐波那契法计算

黄金分割数169

12.4.1  背景知识169

12.4.2  算法设计170

12.4.3  编程实现172

第13章  进入立体世界：三维可视化实例176

13.1  3D绘图入门：绘制圆柱体176

13.1.1  基本概念176

13.1.2  绘图流程177

13.1.3  VTK绘制圆柱体179

13.1.4  TVTK绘制圆柱体180

13.2  TVTK绘图进阶182

13.2.1  流水线浏览器：改变圆柱

外观182

13.2.2  多实体场景：绘制多种几

何体185

13.3  使用第三方模具：文件载入

“胡巴”187

13.3.1  背景知识187

13.3.2  程序实现188

13.3.3  控制照相机190

第14章  精彩纷呈：可视化科学计算实例192

14.1  SciPy科学计算功能192

14.1.1  数据拟合192

14.1.2  插值优化