Python编程

本书是针对所有层次Python读者而作的Python入门书。全书分两部分：第一部分介绍用Python编程所必须了解的基本概念，包括Matplotlib等强大的Python库和工具，以及列表、字典、if语句、类、文件与异常、代码测试等内容；第二部分将理论付诸实践，讲解如何开发三个项目，包括简单的2D游戏、利用数据生成交互式的信息图以及创建和定制简单的Web应用，并帮助读者解决常见编程问题和困惑。第2版进行了全面修订，简化了Python安装流程，新增了f字符串、get()方法等内容，并且在项目中使用了Plotly库以及新版本的Django和Bootstrap，等等。

第一部分 基础知识 第1章 起步　　2 1.1 搭建编程环境　　2 1.1.1 Python版本　　2 1.1.2 运行Python代码片段　　2 1.1.3 Sublime Text简介　　3 1.2 在不同操作系统中搭建Python编程环境　　3 1.2.1 在Windows系统中搭建Python编程环境　　4 1.2.2 在macOS系统中搭建Python编程环境　　5 1.2.3 在Linux 系统中搭建Python编程环境　　7 1.3 运行Hello World 程序　　8 1.3.1 配置Sublime Text以使用正确的Python版本　　8 1.3.2 运行程序hello_world.py　　8 1.4 解决安装问题　　9 1.5 从终端运行Python程序　　9 1.5.1 在Windows系统中从终端运行Python 程序　　10 1.5.2 在Linux和macOS系统中从终端运行Python程序　　10 1.6 小结　　11 第2章 变量和简单数据类型　　12 2.1 运行hello_world.py时发生的情况　　12 2.2 变量　　13 2.2.1 变量的命名和使用　　13 2.2.2 使用变量时避免命名错误　　14 2.2.3 变量是标签　　15 2.3 字符串　　16 2.3.1 使用方法修改字符串的大小写　　17 2.3.3 使用制表符或换行符来添加空白　　18 2.3.4 删除空白　　19 2.3.5 使用字符串时避免语法错误　　20 2.4 数　　21 2.4.1 整数　　22 2.4.2 浮点数　　22 2.4.3 整数和浮点数　　23 2.4.4 数中的下划线　　23 2.4.5 同时给多个变量赋值　　24 2.4.6 常量　　24 2.5 注释　　25 2.5.1 如何编写注释　　25 2.5.2 该编写什么样的注释　　25 2.6 Python之禅　　26 2.7 小结　　27 第3章 列表简介　　28 3.1 列表是什么　　28 3.1.1 访问列表元素　　29 3.1.2 索引从0而不是1开始　　29 3.1.3 使用列表中的各个值　　30 3.2 修改、添加和删除元素　　31 3.2.1 修改列表元素　　31 3.2.2 在列表中添加元素　　31 3.2.3 从列表中删除元素　　32 3.3 组织列表　　36 3.3.1 使用方法sort()对列表永久排序　　37 3.3.2 使用函数sorted()对列表临时排序　　37 3.3.3 倒着打印列表　　38 3.3.4 确定列表的长度　　38 3.4 使用列表时避免索引错误　　39 3.5 小结　　41 第4章 操作列表　　42 4.1 遍历整个列表　　42 4.1.1 深入研究循环　　43 4.1.2 在for 循环中执行更多操作　　44 4.1.3 在for 循环结束后执行一些操作　　45 4.2 避免缩进错误　　45 4.2.1 忘记缩进　　46 4.2.2 忘记缩进额外的代码行　　46 4.2.3 不必要的缩进　　47 4.2.4 循环后不必要的缩进　　47 4.2.5 遗漏了冒号　　48 4.3 创建数值列表　　49 4.3.1 使用函数range()　　49 4.3.2 使用range()创建数字列表　　50 4.3.3 对数字列表执行简单的统计计算　　51 4.3.4 列表解析　　52 4.4 使用列表的一部分　　53 4.4.1 切片　　53 4.4.2 遍历切片　　54 4.4.3 复制列表　　55 4.5 元组　　57 4.5.1 定义元组　　57 4.5.2 遍历元组中的所有值　　58 4.5.3 修改元组变量　　59 4.6 设置代码格式　　60 4.6.1 格式设置指南　　60 4.6.2 缩进　　60 4.6.3 行长　　60 4.6.4 空行　　61 4.6.5 其他格式设置指南　　61 4.7 小结　　62 第5章 if语句　　63 5.1 一个简单示例　　63 5.2 条件测试　　64 5.2.1 检查是否相等　　64 5.2.2 检查是否相等时忽略大小写　　64 5.2.3 检查是否不相等　　65 5.2.4 数值比较　　66 5.2.5 检查多个条件　　66 5.2.6 检查特定值是否包含在列表中　　68 5.2.8 布尔表达式　　68 5.3 if语句　　69 5.3.1 简单的if语句　　69 5.3.2 if-else语句　　70 5.3.3 if-elif-else结构　　71 5.3.4 使用多个elif代码块　　72 5.3.5 省略else代码块　　73 5.3.6 测试多个条件　　73 5.4 使用if语句处理列表　　76 5.4.1 检查特殊元素　　76 5.4.2 确定列表不是空的　　77 5.4.3 使用多个列表　　77 5.5 设置if语句的格式　　79 5.6 小结　　80 第6章 字典　　81 6.1 一个简单的字典　　81 6.2 使用字典　　82 6.2.1 访问字典中的值　　82 6.2.2 添加键值对　　83 6.2.3 先创建一个空字典　　83 6.2.4 修改字典中的值　　84 6.2.5 删除键值对　　85 6.2.6 由类似对象组成的字典　　86 6.2.7 使用get()来访问值　　87 6.3 遍历字典　　88 6.3.1 遍历所有键值对　　88 6.3.2 遍历字典中的所有键　　90 6.3.3 按特定顺序遍历字典中的所有键　　92 6.3.4 遍历字典中的所有值　　92 6.4 嵌套　　94 6.4.1 字典列表　　94 6.4.2 在字典中存储列表　　97 6.4.3 在字典中存储字典　　98 6.5 小结　　100 第7章 用户输入和while循环　　101 7.1 函数input()的工作原理　　101 7.1.1 编写清晰的程序　　102 7.1.2 使用int()来获取数值输入　　102 7.1.3 求模运算符　　104 7.2 while循环简介　　105 7.2.1 使用while循环　　105 7.2.2 让用户选择何时退出　　105 7.2.3 使用标志　　107 7.2.4 使用break退出循环　　108 7.2.5 在循环中使用continue　　109 7.2.6 避免无限循环　　109 7.3 使用while循环处理列表和字典　　111 7.3.1 在列表之间移动元素　　111 7.3.2 删除为特定值的所有列表元素　　112 7.3.3 使用用户输入来填充字典　　112 7.4 小结　　114 第8章 函数　　115 8.1 定义函数　　115 8.1.1 向函数传递信息　　116 8.1.2 实参和形参　　116 8.2 传递实参　　117 8.2.1 位置实参　　117 8.2.2 关键字实参　　119 8.2.3 默认值　　119 8.2.4 等效的函数调用　　120 8.2.5 避免实参错误　　121 8.3 返回值　　122 8.3.1 返回简单值　　122 8.3.2 让实参变成可选的　　123 8.3.3 返回字典　　124 8.3.4 结合使用函数和while循环　　125 8.4 传递列表　　127 8.4.1 在函数中修改列表　　128 8.4.2 禁止函数修改列表　　130 8.5 传递任意数量的实参　　131 8.5.1 结合使用位置实参和任意数量实参　　132 8.5.2 使用任意数量的关键字实参　　134 8.6.1 导入整个模块　　134 8.6.2 导入特定的函数　　135 8.6.3 使用as给函数指定别名　　136 8.6.4 使用as给模块指定别名　　136 8.6.5 导入模块中的所有函数　　137 8.7 函数编写指南　　137 8.8 小结　　138 第9章 类　　140 9.1 创建和使用类　　140 9.1.1 创建Dog类　　141 9.1.2 根据类创建实例　　142 9.2 使用类和实例　　144 9.2.1 Car类　　145 9.2.2 给属性指定默认值　　145 9.2.3 修改属性的值　　146 9.3 继承　　149 9.3.1 子类的方法__init__()　　149 9.3.2 给子类定义属性和方法　　151 9.3.3 重写父类的方法　　152 9.3.4 将实例用作属性　　152 9.3.5 模拟实物　　154 9.4 导入类　　155 9.4.1 导入单个类　　155 9.4.2 在一个模块中存储多个类　　157 9.4.3 从一个模块中导入多个类　　158 9.4.4 导入整个模块　　158 9.4.5 导入模块中的所有类　　159 9.4.6 在一个模块中导入另一个模块　　159 9.4.7 使用别名　　160 9.4.8 自定义工作流程　　160 9.5 Python标准库　　161 9.6 类编码风格　　162 9.7 小结　　163 第10章 文件和异常　　164 10.1 从文件中读取数据　　164 10.1.1 读取整个文件　　164 10.1.2 文件路径　　166 10.1.3 逐行读取　　167 10.1.4 创建一个包含文件各行内容的列表　　168 10.1.5 使用文件的内容　　168 10.1.6 包含一百万位的大型文件　　170 10.2 写入文件　　171 10.2.1 写入空文件　　171 10.2.2 写入多行　　172 10.2.3 附加到文件　　173 10.3 异常　　174 10.3.1 处理ZeroDivisionError异常　　174 10.3.2 使用try-except 代码块　　174 10.3.3 使用异常避免崩溃　　175 10.3.4 else代码块　　176 10.3.5 处理FileNotFoundError异常　　177 10.3.6 分析文本　　178 10.3.7 使用多个文件　　179 10.3.8 静默失败　　180 10.3.9 决定报告哪些错误　　181 10.4 存储数据　　182 10.4.1 使用json.dump()和json.load()　　182 10.4.2 保存和读取用户生成的数据　　183 10.4.3 重构　　185 10.5 小结　　187 第11章 测试代码　　188 11.1 测试函数　　188 11.1.1 单元测试和测试用例　　189 11.1.2 可通过的测试　　189 11.1.3 未通过的测试　　191 11.1.4 测试未通过时怎么办　　192 11.1.5 添加新测试　　193 11.2 测试类　　194 11.2.1 各种断言方法　　194 11.2.2 一个要测试的类　　195 11.2.3 测试AnonymousSurvey类　　197 11.2.4 方法setUp()　　198 11.3 小结　　200 第二部分 项 目 项目1 外星人入侵　　202 第12章 武装飞船　　203 12.1 规划项目　　203 12.2 安装Pygame　　204 12.3 开始游戏项目　　204 12.3.1 创建Pygame窗口及响应用户输入　　204 12.3.2 设置背景色　　206 12.3.3 创建设置类　　207 12.4 添加飞船图像　　208 12.4.1 创建Ship类　　209 12.4.2 在屏幕上绘制飞船　　210 12.5 重构：方法_check_events()和__update_screen()　　211 12.5.1 方法_check_events()　　211 12.5.2 方法_update_screen()　　212 12.6 驾驶飞船　　213 12.6.1 响应按键　　213 12.6.2 允许持续移动　　214 12.6.3 左右移动　　215 12.6.4 调整飞船的速度　　216 12.6.5 限制飞船的活动范围　　218 12.6.6 重构_check_events()　　218 12.6.7 按Q键退出　　219 12.6.8 在全屏模式下运行游戏　　219 12.7 简单回顾　　220 12.7.1 alien_invasion.py　　220 12.7.2 settings.py　　220 12.7.3 ship.py　　220 12.8 射击　　221 12.8.1 添加子弹设置　　221 12.8.2 创建Bullet类　　221 12.8.3 将子弹存储到编组中　　223 12.8.4 开火　　223 12.8.5 删除消失的子弹　　225 12.8.6 限制子弹数量　　225 12.8.7 创建方法_update_bullets()　　227 第13章 外星人来了　　228 13.1 项目回顾　　228 13.2 创建第一个外星人　　229 13.2.1 创建Alien类　　229 13.2.2 创建Alien实例　　230 13.3 创建一群外星人　　232 13.3.1 确定一行可容纳多少个外星人　　232 13.3.2 创建一行外星人　　232 13.3.3 重构_create_fleet()　　234 13.3.4 添加行　　234 13.4 让外星人群移动　　237 13.4.1 向右移动外星人群　　237 13.4.2 创建表示外星人移动方向的设置　　238 13.4.3 检查外星人是否撞到了屏幕边缘　　238 13.4.4 向下移动外星人群并改变移动方向　　239 13.5 射杀外星人　　240 13.5.1 检测子弹与外星人的碰撞　　241 13.5.3 生成新的外星人群　　242 13.5.4 提高子弹的速度　　243 13.5.5 重构_update_bullets()　　243 13.6 结束游戏　　244 13.6.1 检测外星人和飞船碰撞　　244 13.6.2 响应外星人和飞船碰撞　　245 13.6.3 有外星人到达屏幕底端　　247 13.6.4 游戏结束　　248 13.7 确定应运行游戏的哪些部分　　248 13.8 小结　　249 第14章 记分　　250 14.1 添加Play按钮　　250 14.1.1 创建Button类　　250 14.1.2 在屏幕上绘制按钮　　252 14.1.3 开始游戏　　253 14.1.4 重置游戏　　254 14.1.5 将Play按钮切换到非活动状态　　254 14.1.6 隐藏鼠标光标　　255 14.2 提高等级　　256 14.2.1 修改速度设置　　256 14.2.2 重置速度　　258 14.3 记分　　258 14.3.1 显示得分　　259 14.3.2 创建记分牌　　260 14.3.3 在外星人被消灭时更新得分　　261 14.3.4 重置得分　　262 14.3.5 将消灭的每个外星人都计入得分　　262 14.3.6 提高分数　　263 14.3.7 舍入得分　　264 14.3.8 最高得分　　265 14.3.9 显示等级　　267 14.3.10 显示余下的飞船数　　269 14.4 小结　　272 项目2 数据可视化　　273 第15章 生成数据　　274 15.1 安装Matplotlib　　274 15.2 绘制简单的折线图　　275 15.2.1 修改标签文字和线条粗细　　277 15.2.3 使用内置样式　　278 15.2.4 使用scatter()绘制散点图并设置样式　　279 15.2.5 使用scatter()绘制一系列点　　280 15.2.6 自动计算数据　　281 15.2.7 自定义颜色　　282 15.2.8 使用颜色映射　　283 15.2.9 自动保存图表　　284 15.3 随机漫步　　284 15.3.1 创建RandomWalk类　　284 15.3.2 选择方向　　285 15.3.3 绘制随机漫步图　　286 15.3.4 模拟多次随机漫步　　287 15.3.5 设置随机漫步图的样式　　288 15.4 使用Plotly模拟掷骰子　　292 15.4.1 安装Plotly　　292 15.4.2 创建Die类　　293 15.4.3 掷骰子　　293 15.4.4 分析结果　　294 15.4.5 绘制直方图　　294 15.4.6 同时掷两个骰子　　296 15.4.7 同时掷两个面数不同的骰子　　298 15.5 小结　　300 第16章 下载数据　　301 16.1 CSV文件格式　　301 16.1.1 分析CSV文件头　　302 16.1.2 打印文件头及其位置　　302 16.1.3 提取并读取数据　　303 16.1.4 绘制温度图表　　304 16.1.5 模块datetime　　305 16.1.6 在图表中添加日期　　306 16.1.7 涵盖更长的时间　　307 16.1.8 再绘制一个数据系列　　308 16.1.9 给图表区域着色　　309 16.1.10 错误检查　　310 16.1.11 自己动手下载数据　　313 16.2 制作全球地震散点图：JSON格式　　315 16.2.2 查看JSON数据　　315 16.2.3 创建地震列表　　317 16.2.4 提取震级　　317 16.2.5 提取位置数据　　318 16.2.6 绘制震级散点图　　319 16.2.7 另一种指定图表数据的方式　　320 16.2.8 定制标记的尺寸　　321 16.2.9 定制标记的颜色　　322 16.2.10 其他渐变　　323 16.2.11 添加鼠标指向时显示的文本　　324 16.3 小结　　325 第17章 使用API　　326 17.1 使用Web API　　326 17.1.1 Git 和GitHub　　326 17.1.2 使用API调用请求数据　　327 17.1.3 安装Requests　　327 17.1.4 处理API响应　　328 17.1.5 处理响应字典　　329 17.1.6 概述最受欢迎的仓库　　331 17.1.7 监视API的速率限制　　332 17.2 使用Plotly可视化仓库　　332 17.2.1 改进Plotly图表　　334 17.2.2 添加自定义工具提示　　336 17.2.3 在图表中添加可单击的链接　　337 17.2.4 深入了解Plotly和GitHub API　　338 17.3 Hacker News API　　338 17.4 小结　　341 项目3 Web 应用程序　　342 第18章 从Django 入手　　343 18.1 建立项目　　343 18.1.1 制定规范　　343 18.1.2 建立虚拟环境　　344 18.1.3 激活虚拟环境　　344 18.1.4 安装Django　　345 18.1.5 在Django中创建项目　　345 18.1.6 创建数据库　　346 18.1.7 查看项目　　346 18.2 创建应用程序　　348 18.2.1 定义模型　　348 18.2.2 激活模型　　349 18.2.3 Django管理网站　　351 18.2.4 定义模型Entry　　353 18.2.5 迁移模型Entry　　354 18.2.6 向管理网站注册Entry　　354 18.2.7 Django shell　　355 18.3 创建页面：学习笔记主页　　357 18.3.1 映射URL　　358 18.3.2 编写视图　　359 18.3.3 编写模板　　360 18.4 创建其他页面　　361 18.4.1 模板继承　　361 18.4.2 显示所有主题的页面　　363 18.4.3 显示特定主题的页面　　366 18.5 小结　　369 第19章 用户账户　　370 19.1 让用户输入数据　　370 19.1.1 添加新主题　　370 19.1.2 添加新条目　　374 19.1.3 编辑条目　　378 19.2 创建用户账户　　381 19.2.1 应用程序users　　381 19.2.2 将users添加到settings.py 中　　381 19.2.3 包含users的URL　　382 19.2.4 登录页面　　382 19.2.5 注销　　384 19.2.6 注册页面　　386 19.3 让用户拥有自己的数据　　388 19.3.1 使用@login_required限制访问　　388 19.3.2 将数据关联到用户　　390 19.3.3 只允许用户访问自己的主题　　393 19.3.4 保护用户的主题　　393 19.3.5 保护页面edit_entry　　394 19.3.6 将新主题关联到当前用户　　396 第20章 设置应用程序的样式并部署　　397 20.1.1 应用程序django-bootstrap4　　398 20.1.3 修改base.html　　399 20.1.4 使用jumbotron设置主页的样式　　403 20.1.5 设置登录页面的样式　　404 20.1.6 设置显示所有主题的页面的样式　　405 20.1.7 设置显示单个主题的页面中的条目样式　　406 20.2 部署“学习笔记”　　407 20.2.1 建立Heroku账户　　408 20.2.2 安装Heroku CLI　　408 20.2.3 安装必要的包　　408 20.2.4 创建文件requirements.txt　　409 20.2.6 为部署到Heroku而修改settings.py　　410 20.2.7 创建启动进程的Procfile　　410 20.2.8 使用Git 跟踪项目文件　　410 20.2.9 推送到Heroku　　412 20.2.10 在Heroku上建立数据库　　414 20.2.12 确保项目的安全　　416 20.2.13 提交并推送修改　　416 20.2.14 在Heroku 上设置环境变量　　417 20.2.15 创建自定义错误页面　　418 20.2.16 继续开发　　420 20.2.17 设置SECRET_KEY　　421 20.2.18 将项目从Heroku删除　　421 20.3 小结　　422 附录A 安装与故障排除　　423 附录B 文本编辑器与IDE　　428 附录C 寻求帮助　　432 附录D 使用Git 进行版本控制　　436 后记　　445

埃里克·马瑟斯（Eric Matthes） 高中科学和数学老师，现居住在阿拉斯加，在当地讲授Python入门课程。他从5岁开始就一直在编写程序。

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