前 ?言Python语言由Guido van Rossum于1991年推出了第一个公开发行版本，之后迅速得到了各行各业人员的青睐。经过30多年的发展，Python语言已经渗透到统计分析、移动终端开发、科学计算可视化、系统安全、逆向工程、软件测试与软件分析、图形图像处理、人工智能、机器学习、深度学习等几乎所有专业和领域。Python语言在各大编程语言排行榜上多年来长期名列前茅。Python是一种免费、开源、跨平台的高级动态编程语言，支持命令式编程、函数式编程，完全支持面向对象程序设计，拥有大量功能强大的内置对象、标准库，以及涉及各行业领域的扩展库，使得各领域的工程师、科研人员、策划人员和管理人员能够快速实现和验证自己的思路、创意或者推测，还有更多人喜欢用Python编写程序来完成自己工作中的一些小任务。在有些编程语言中需要编写大量代码才能实现的功能，在Python中只需要几行代码就可实现，大幅度减少了代码量，更加容易维护。Python用户只需要把主要精力放在业务逻辑的设计与实现上，在开发速度和运行效率之间达到了完美的平衡，其精妙之处令人赞叹。一个好的Python程序不仅是正确的，更是高效的、安全的、健壮的、简洁的、直观的、漂亮的、优雅的、方便人们阅读的，整个代码处处体现着美，让人赏心悦目。Python代码对布局要求非常严格，尤其是使用缩进来体现代码的逻辑关系，这一硬性要求非常有利于学习者和程序员养成一个良好的、严谨的习惯。早在多年前，Python就已经成为卡内基梅隆大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、哈佛大学、多伦多大学等国外知名大学计算机专业或非计算机专业的程序设计入门教学语言。近几年来，国内几乎每所高等院校都有多个专业开设了Python程序设计相关课程。综合来看，选择Python作为程序设计入门教学语言或者作为各专业扩展课程，无疑是一个非常明智的选择。内容组织与阅读建议本书是《Python程序设计基础与应用（第2版）》的全新改版，在保持第2版系统全面、案例实用性强、代码注释详细、教学配套资源丰富等特点的同时，根据教学实际，进一步在结构、内容和教学配套资源上进行全面升级，全书配备了长达27个小时的微课视频（共100个，扫码观看），数据可视化图形全彩呈现，并融入了思政元素（参见封面勒口二维码），品质进一步提升。全书共15章，主要包括Python编程基础（第1～10章）和Python应用开发（第11～15章）两部分内容，全部代码适用于Python 3.8～3.14以及更高版本。第 1 章 Python概述。介绍Python语言与版本、开发环境安装与配置、编程规范、扩展库安装方法、标准库与扩展库中对象的导入与使用，以及_ _name_ _属性。第 2 章 内置对象、运算符、表达式、关键字。讲解Python常用内置对象、运算符与表达式、常用内置函数和Python关键字。第 3 章 Python容器对象。讲解列表、元组与生成器表达式、字典、集合和序列解包。第 4 章 选择结构与循环结构。讲解条件表达式，单分支、双分支、多分支选择结构以及选择结构的嵌套，for循环与while循环，break与continue语句。第 5 章 函数。讲解函数定义与使用、函数参数、变量作用域、lambda表达式和生成器函数。第 6 章 面向对象程序设计。讲解类的定义与使用、数据成员与成员方法、继承和特殊方法。第 7 章 字符串。讲解字符串概述、字符串编码格式、转义字符与原始字符串、字符串格式化、字符串常用方法与操作、字符串常量，以及扩展库jieba和pypinyin的用法等。第 8 章 正则表达式。讲解正则表达式语法、正则表达式模块re和Match对象等。第 9 章 文件与文件夹操作。讲解文件的概念及分类，文件操作基本知识，文本文件内容操作案例，os模块、os.path模块与shutil模块的用法，以及Excel与Word文件操作案例。第 10 章 异常处理结构。介绍异常的概念及常见表现形式、常用异常处理结构，以及断言语句与上下文管理语句。第 11 章 网络爬虫入门与应用。介绍HTML与JavaScript基础，标准库urllib以及扩展库Scrapy、BeautifulSoup4、requests在网络爬虫程序设计中的应用。第 12 章 Pandas数据分析与处理。介绍使用Python扩展库Pandas进行数据分析的基本操作和应用案例。第 13 章 Matplotlib数据可视化。介绍使用Python扩展库Matplotlib进行数据可视化的相关技术，包括折线图、散点图、饼状图、柱状图、雷达图和箱线图等的绘制，以及图例、坐标轴刻度位置和文本等设置。第 14 章 AI大模型应用。介绍如何使用Python调用DeepSeek和智谱清言大模型接口。第 15 章 其他常见领域应用。介绍Python在tkinter图形用户界面设计、SQLite数据库、网站开发等领域的应用。本书适用读者本书可以作为（但不限于）非计算机专业研究生、本科、专科程序设计课程教材，也可作为计算机专业本科、专科程序设计基础课程教材，以及Python爱好者自学用书。配套资源本书为选用教材的老师提供教学PPT、源码、大纲、教案、习题、习题参考答案等全套教学资源，可通过微信公众号;Python 小屋获取，或发送邮件至dongfuguo2005@126.com与作者联系后获取；也可通过机械工业出版社相应渠道获取（见版权页内容简介）。致谢感谢父母的养育之恩，在当年那么艰苦的条件下还坚决支持我读书，没有让我像其他同龄的孩子一样辍学。感谢姐姐、姐夫多年来对我的爱护以及在老家对父母的照顾，感谢弟弟、弟媳在老家对父母的照顾，感谢妻子和孩子对我这个工作狂人的理解和体谅。感谢每一位读者，感谢您在茫茫书海中选择了本书，衷心祝愿您能够从本书中受益，学到真正需要的知识。同时也期待每一位读者的热心反馈，随时欢迎您指出书中的不足，并与作者沟通和交流。

董付国 于山东烟台

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本书是一本系统介绍Python程序开发与应用的教程，内容系统全面，配套资源丰富，实用性强。全书共15章，主要包括Python编程基础（第1～10章）和Python应用开发（第11～15章）两部分内容，编程基础部分通过众多案例对Python程序设计的相关概念加以解释，应用开发部分则介绍了网络爬虫、数据分析与处理、数据可视化、AI大模型应用、图形用户界面设计、数据库、网站开发等方面的内容。本书全部代码适用于Python 3.8～3.14以及更高版本。本书可以作为非计算机专业研究生、本科、专科程序设计课程教材，也可作为计算机专业本科、专科程序设计基础课程教材，以及Python爱好者自学用书。

董付国，3部山东省普通高等教育_流教材作者，2门山东省一流本科课程、1个智慧树精品课程负责人，华为技术有限公司独立顾问，智慧树教学名师，机械工业出版社计算机分社成立20周年;金牌作者、高等教育教材专家咨询委员会委员、; 面向新工科高等院校大数据专业系列教材编审委员会委员，全国高等院校计算机基础教育研究会教育信息化专业委员会委员、全国高等学校计算机教育研究会程序设计工作委员会委员。出版的Python系列教材被国内超过千所高校选用，累计印刷超过260次；长期维护微信公众号;Python小屋并免费分享1400多篇Python技术文章和超过700节微课视频。

前言第1章 Python概述 ?11.1 Python语言简介 ?11.2 Python开发环境安装与配置 ?11.2.1 IDLE ?21.2.2 Anaconda3 ?31.3 Python编程规范 ?51.4 扩展库安装方法 ?51.5 标准库与扩展库中对象的导入与使用 ?61.5.1 import 包名/模块名[ as 别名] ?61.5.2 from 包名/模块名 import 模块名/对象名[ as 别名] ?71.5.3 from 包名/模块名 import * ?71.6 Python程序的_ _name_ _属性 ?8本章小结 ?8本章习题 ?8第2章 内置对象、运算符、表达式、关键字 ?102.1 Python常用内置对象 ?102.1.1 常量与变量 ?112.1.2 整数、实数、复数 ?122.1.3 字符串 ?132.1.4 列表、元组、字典、集合 ?132.2 Python运算符与表达式 ?142.2.1 算术运算符 ?152.2.2 关系运算符 ?162.2.3 成员测试运算符 ?162.2.4 集合运算符 ?172.2.5 逻辑运算符 ?172.2.6 赋值运算符 ?172.2.7 补充说明 ?182.3 Python常用内置函数 ?182.3.1 类型转换与判断 ?202.3.2 最值与求和 ?222.3.3 基本输入/输出 ?232.3.4 排序与逆序 ?242.3.5 枚举与迭代 ?242.3.6 map()函数、reduce()函数、filter()函数 ?252.3.7 range()函数 ?272.3.8 zip()函数 ?272.4 Python关键字简要说明 ?28本章小结 ?29本章习题 ?29第3章 Python容器对象 ?313.1 概述 ?313.2 列表 ?313.2.1 列表创建与删除 ?323.2.2 列表元素访问 ?323.2.3 列表常用方法 ?333.2.4 列表对象支持的运算符 ?353.2.5 内置函数对列表的操作 ?353.2.6 列表推导式 ?363.2.7 切片 ?383.3 元组与生成器表达式 ?393.3.1 元组创建与元素访问 ?393.3.2 元组与列表的异同点 ?403.3.3 生成器表达式 ?403.4 字典 ?413.4.1 字典创建与删除 ?413.4.2 字典元素的访问 ?423.4.3 字典元素的添加、修改与删除 ?433.4.4 字典应用案例 ?443.5 集合 ?443.5.1 集合对象的创建与删除 ?443.5.2 集合操作与运算 ?453.5.3 集合应用案例 ?463.6 序列解包 ?48本章小结 ?50本章习题 ?50第4章 选择结构与循环结构 ?524.1 条件表达式 ?524.2 选择结构 ?524.2.1 单分支选择结构 ?524.2.2 双分支选择结构 ?534.2.3 多分支选择结构 ?544.2.4 选择结构的嵌套 ?554.3 循环结构 ?554.3.1 for循环与while循环 ?554.3.2 break与continue语句 ?564.4 综合案例解析 ?57本章小结 ?61本章习题 ?61第5章 函数 ?635.1 函数定义与使用 ?635.1.1 基本语法 ?635.1.2 递归函数 ?645.2 函数参数 ?655.2.1 位置参数 ?655.2.2 默认值参数 ?665.2.3 关键参数 ?665.2.4 不定长度参数 ?675.2.5 传递参数时的序列解包 ?675.3 变量作用域 ?685.4 lambda表达式 ?695.5 生成器函数 ?705.6 综合案例解析 ?71本章小结 ?82本章习题 ?82第6章 面向对象程序设计 ?836.1 类的定义与使用 ?836.2 数据成员与成员方法 ?846.2.1 私有成员与公有成员 ?846.2.2 数据成员 ?856.2.3 成员方法 ?856.2.4 属性 ?866.3 继承 ?896.4 特殊方法 ?916.5 综合案例解析 ?92本章小结 ?99本章习题 ?99第7章 字符串 ?1007.1 字符串概述 ?1007.2 字符串编码格式 ?1007.3 转义字符与原始字符串 ?1017.4 字符串格式化 ?1027.4.1 使用%运算符进行格式化 ?1027.4.2 使用format()方法进行字符串格式化 ?1037.4.3 格式化的字符串常量 ?1047.5 字符串常用方法与操作 ?1047.5.1 find()、rfind()、index()、rindex()、count() ?1057.5.2 split()、rsplit() ?1057.5.3 join() ?1067.5.4 lower()、upper()、capitalize()、title()、swapcase() ?1067.5.5 replace()、maketrans()、translate() ?1077.5.6 strip()、rstrip()、lstrip() ?1087.5.7 startswith()、endswith() ?1087.5.8 isalnum()、isalpha()、isdigit()、isspace()、isupper()、islower() ?1087.5.9 center()、ljust()、rjust() ?1097.5.10 字符串支持的运算符 ?1097.5.11 适用于字符串的内置函数 ?1107.5.12 字符串切片 ?1117.6 字符串常量 ?1117.7 中文分词 ?1117.8 汉字到拼音的转换 ?1127.9 综合案例解析 ?112本章小结 ?114本章习题 ?114第8章 正则表达式 ?1168.1 正则表达式语法 ?1168.1.1 正则表达式基本语法 ?1168.1.2 正则表达式扩展语法 ?1188.2 正则表达式模块re ?1198.3 Match对象 ?1208.4 综合案例解析 ?121本章小结 ?122本章习题 ?122第9章 文件与文件夹操作 ?1249.1 文件的概念及分类 ?1249.2 文件操作基本知识 ?1249.2.1 内置函数open() ?1259.2.2 文件对象常用方法 ?1259.2.3 上下文管理语句with ?1269.3 文本文件内容操作案例 ?1269.4 文件夹操作 ?1279.4.1 os模块 ?1279.4.2 os.path模块 ?1289.4.3 shutil模块 ?1299.4.4 文件夹操作案例 ?1309.5 Excel与Word文件操作 ?案例 ?132本章小结 ?135本章习题 ?135第10章 异常处理结构 ?13710.1 异常的概念及常见表现形式 ?13710.2 常用异常处理结构 ?14010.2.1 tryexcept结构 ?14010.2.2 tryexceptelse结构 ?14110.2.3 tryexceptfinally结构 ?14110.2.4 可以捕捉多种异常的异常处理结构 ?14210.3 断言语句与上下文管理语句 ?143本章小结 ?143本章习题 ?143第11章 网络爬虫入门与应用 ?14511.1 HTML与JavaScript基础 ?14511.1.1 HTML基础 ?14511.1.2 JavaScript基础 ?14711.2 urllib基本应用与爬虫案例 ?14911.2.1 urllib基本应用 ?14911.2.2 urllib爬虫案例 ?15011.3 Scrapy网络爬虫案例 ?15211.4 BeautifulSoup4用法简介 ?15711.5 requests基本操作与爬虫案例 ?16211.5.1 requests基本操作 ?16211.5.2 requests爬虫案例 ?163本章小结 ?165本章习题 ?165第12章 Pandas数据分析与处理 ?16612.1 数据分析与处理概述 ?16612.2 Pandas基本操作 ?16712.3 Pandas应用案例 ?190本章小结 ?195本章习题 ?196第13章 Matplotlib数据可视化 ?19813.1 Matplotlib简介 ?19813.2 绘制折线图 ?19813.3 绘制散点图 ?20013.4 绘制饼状图 ?20113.5 绘制柱状图 ?20313.6 绘制雷达图 ?20513.7 绘制箱线图 ?20713.8 绘制三维图形 ?20813.9 切分绘图区域 ?21013.10 设置图例 ?21213.11 设置坐标轴刻度位置和文本 ?21513.12 绘制交互式图形 ?21513.13 绘制动态图形 ?218本章小结 ?221本章习题 ?221第14章 AI大模型应用 ?22414.1 调用DeepSeek大模型接口 ?22414.1.1 使用扩展库openai调用DeepSeek大模型接口 ?22414.1.2 使用扩展库requests调用DeepSeek大模型接口 ?22614.1.3 使用标准库http.client调用DeepSeek大模型接口 ?22714.1.4 使用标准库urllib调用DeepSeek大模型接口 ?22814.1.5 使用扩展库deepseek调用DeepSeek大模型接口 ?22914.2 调用智谱清言大模型接口 ?22914.2.1 批量检查Excel文件中的题库答案 ?22914.2.2 图像生成与文字识别 ?23114.2.3 根据图片和文字生成视频并自动下载 ?231本章小结 ?232本章习题 ?232第15章 其他常见领域应用 ?23415.1 tkinter图形用户界面设计 ?23415.1.1 tkinter基础 ?23415.1.2 tkinter应用程序开发基本流程 ?23515.1.3 设计用户登录界面 ?23715.1.4 选择类组件应用 ?23815.1.5 抽奖游戏 ?24015.1.6 电子时钟 ?24115.1.7 汉语拼音与词组学习软件 ?24215.1.8 生成自动跳转到网页的二维码 ?24515.1.9 旋转图片式验证码 ?24615.2 SQLite数据库应用 ?24715.2.1 SQLite数据库基础知识 ?24715.2.2 使用标准库sqlite3操作SQLite数据库 ?24815.2.3 常用SQL语句 ?25215.2.4 例题解析 ?25415.3 网站开发 ?25615.3.1 Flask网站开发 ?25615.3.2 Django网站开发 ?259本章小结 ?261本章习题 ?261参考文献 ?263