目　　錄 第一部分 基 礎 篇 第1章 Python，掀起你的蓋頭來 1 1.1 Python簡介 1 1.2 安裝Python及其擴展庫 2 1.2.1 安裝Python 2 1.2.2 Python集成開發(fā)環(huán)境—IDLE 5 1.3 PyCharm開發(fā)環(huán)境的安裝和設置 5 1.3.1 PyCharm的安裝 6 1.3.2 PyCharm程序設計環(huán)境 9 1.3.3 一個簡單的程序?qū)嵗?11 1.4 擴展庫的安裝和使用 13 1.4.1 擴展庫的安裝 13 1.4.2 擴展庫的導入和使用 15 1.4.3 編程環(huán)境同步 16 1.5 Python說明 16 1.5.1 程序語法規(guī)則 16 1.5.2 Python語言的執(zhí)行 19 1.5.3 name屬性的作用 19 第2章 Python雖神，語言基礎并不特別 20 2.1 數(shù)據(jù)類型 20 2.1.1 數(shù)值 20 2.1.2 字符串與字節(jié)串 22 2.1.3 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 23 2.1.4 類型變量 25 2.2 運算符與表達式 26 2.2.1 算術運算符及其表達式 26 2.2.2 關系運算符及其表達式 27 2.2.3 位運算符及其表達式 27 2.2.4 邏輯運算符及其表達式 28 2.2.5 字符串基本運算及其表達式 29 2.2.6 賦值運算符 30 2.2.7 與同性判斷運算符 31 2.3 基本輸入和輸出 31 2.3.1 輸出到屏幕 31 2.3.2 鍵盤輸入 33 2.4 綜合應用實例 34 第3章 這樣就能控制：分支和循環(huán) 35 3.1 選擇結構 35 3.1.1 if語句的三種形式 35 3.1.2 if語句的嵌套 38 3.2 循環(huán)結構 38 3.2.1 循環(huán)語句 38 3.2.2 循環(huán)控制語句 40 3.2.3 循環(huán)嵌套 41 3.3 范圍和迭代器 42 3.3.1 范圍 42 3.3.2 迭代器 43 3.4 綜合應用舉例 43 第4章 序列是什么：列元字集 46 4.1 列表：list 46 4.1.1 創(chuàng)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 列表推導式 52 4.2 元組：tuple 54 4.2.1 元組的基本操作 54 4.2.2 生成器推導式 55 4.3 集合：set 56 4.3.1 集合的創(chuàng)建與訪問 56 4.3.2 集合的基本操作符 57 4.4 字典：dict 59 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 序列間的轉(zhuǎn)換 62 4.5.2 常用內(nèi)置函數(shù) 64 4.6 綜合應用實例 67 第5章 又是數(shù)組，又是矩陣 70 5.1 數(shù)組 70 5.1.1 創(chuàng)建數(shù)組 70 5.1.2 元素的增加、查詢、修改、 刪除 71 5.1.3 分割切片 73 5.1.4 運算 73 5.1.5 條件函數(shù) 74 5.2 矩陣 75 5.2.1 創(chuàng)建矩陣 75 5.2.2 常用的矩陣運算 76 5.2.3 常用的矩陣求值 77 5.2.4 矩陣的分隔和合并 78 5.2.5 矩陣和數(shù)組 79 5.3 array模塊數(shù)據(jù)庫基本概念 80 第6章 雖是字符串，還要正則表達式 83 6.1 基本說明 83 6.1.1 字符串編碼 83 6.1.2 轉(zhuǎn)義字符 84 6.1.3 字符串常量 85 6.2 字符串格式化 86 6.2.1 用%符號進行格式化 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 字符串創(chuàng)建和訪問 89 6.3.2 字符串操作和判斷 91 6.3.3 字符串排版和切片 93 6.3.4 綜合應用實例 93 6.4 正則表達式 94 6.4.1 正則表達式元字符 94 6.4.2 正則表達式模塊re 95 6.4.3 match對象和正則表達式子 模式 98 6.4.4 綜合應用實例 98 第7章 代碼重用和共享：函數(shù)和模塊 100 7.1 Python程序結構 100 7.2 用戶編寫函數(shù) 101 7.2.1 函數(shù)定義與調(diào)用 101 7.2.2 函數(shù)嵌套定義 102 7.2.3 修飾器 102 7.2.4 列表推導式 103 7.3 參數(shù)傳遞 103 7.3.1 定長參數(shù) 104 7.3.2 可變長度參數(shù) 105 7.3.3 序列解包 105 7.4 函數(shù)嵌套與遞歸 106 7.5 變量作用域 107 7.5.1 局部變量 107 7.5.2 全局變量 108 7.6 lambda表達式 108 7.7 成器函數(shù)設計 110 7.8 模塊 111 7.9 命名空間 112 7.9.1 命名空間的分類 112 7.9.2 命名空間的規(guī)則 113 7.10 包 113 7.10.1 包介紹 114 7.10.2 包管理工具 114 7.11 綜合應用實例 115 第8章 對象需要談一談：面向?qū)ο缶幊?117 8.1 類 117 8.1.1 基本概念 117 8.1.2 類的定義與使用 118 8.1.3 數(shù)據(jù)成員 119 8.1.4 方法 120 8.1.5 屬性 122 8.1.6 動態(tài)性 123 8.2 繼承、多態(tài) 124 8.2.1 繼承 124 8.2.2 多重繼承 125 8.2.3 多態(tài) 126 8.3 運算符重載 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 文件類型 129 9.1.2 文件的打開和關閉 130 9.2 文件操作 131 9.2.1 寫入方法 131 9.2.2 讀取操作方法 132 9.2.3 定位與移動 132 9.2.4 文件設備 133 9.2.5 上下文管理語句 134 9.3 序列化和反序列化 134 9.4 文件和文件夾的操作 135 9.4.1 文件操作 135 9.4.2 目錄操作 135 第10章 野馬不會脫韁：異常處理 137 10.1 異常的產(chǎn)生 137 10.2 內(nèi)置異常類 137 10.3 異常處理結構 138 10.4 拋出異常 142 10.5 自定義異常 143 10.6 斷言語句 143 第二部分 應 用 篇 第11章 拿起一支筆畫來畫去：二維圖表 實例 145 11.1 單幅圖表：繪制螺旋曲線實例 145 11.1.1 背景知識 145 11.1.2 實現(xiàn)原理 146 11.1.3 程序及分析 147 11.2 繪制多軸圖表：展示初等函數(shù)實例 148 11.2.1 背景知識 148 11.2.2 實現(xiàn)原理 149 11.2.3 程序及分析 150 11.3 定制表軸刻度：演示擺線形成實例 152 11.3.1 背景知識 152 11.3.2 實現(xiàn)原理 153 11.3.3 程序及分析 153 第12章 為什么這么快：數(shù)值處理及實例 156 12.1 數(shù)組的創(chuàng)建 156 12.1.1 NumPy數(shù)組函數(shù) 156 12.1.2 數(shù)組維度設定 157 12.1.3 函數(shù)生成數(shù)組 158 12.2 數(shù)組的存取 159 12.2.1 基本存取方法 159 12.2.2 多維數(shù)組的存取 160 12.2.3 結構數(shù)組的存取：讀取修改 學生成績 163 12.3 ufunc函數(shù) 165 12.3.1 內(nèi)置ufunc函數(shù) 165 12.3.2 自定義ufunc函數(shù)：提取任 意范圍素數(shù) 166 12.3.3 ufunc函數(shù)的性能 167 12.4 綜合應用實例：斐波那契法計算 黃金分割數(shù) 169 12.4.1 背景知識 169 12.4.2 算法設計 170 12.4.3 編程實現(xiàn) 172 第13章 進入立體世界：三維可視化實例 176 13.1 3D繪圖入門：繪制圓柱體 176 13.1.1 基本概念 176 13.1.2 繪圖流程 177 13.1.3 VTK繪制圓柱體 179 13.1.4 TVTK繪制圓柱體 180 13.2 TVTK繪圖進階 182 13.2.1 流水線瀏覽器：改變圓柱 外觀 182 13.2.2 多實體場景：繪制多種幾 何體 185 13.3 使用第三方模具：文件載入 “胡巴” 187 13.3.1 背景知識 187 13.3.2 程序?qū)崿F(xiàn) 188 13.3.3 控制照相機 190 第14章 精彩紛呈：可視化科學計算實例 192 14.1 SciPy科學計算功能 192 14.1.1 數(shù)據(jù)擬合 192 14.1.2 插值優(yōu)化 193 14.1.3 信號處理 194 14.2 Mayavi可視化應用 195 14.2.1 繪制空間曲面：電子衍射 圖案 195 14.2.2 復雜三維圖形：模擬穿越 蟲洞 198 14.2.3 標量場可視化：地月系引 力場 201 14.3 綜合應用實例：蝴蝶效應演示 203 14.3.1 背景知識 203 14.3.2 實現(xiàn)原理 204 14.3.3 程序演示 204 第15章 流行數(shù)據(jù)庫世界：操作實例 208 15.1 基本原理 208 15.1.1 Python訪問數(shù)據(jù)庫原理 208 15.1.2 數(shù)據(jù)庫操作的一般步驟 210 15.2 Python操作MySQL 213 15.2.1 環(huán)境安裝 214 15.2.2 程序及分析 215 15.3 Python操作SQLite 217 15.3.1 SQLite簡介 217 15.3.2 程序及分析 217 15.4 Python操作MongoDB 219 15.4.1 環(huán)境安裝 219 15.4.2 程序及分析 221 15.5 Python操作PostgreSQL 223 15.5.1 環(huán)境安裝 223 15.5.2 程序及分析 225 15.6 Python操作其他數(shù)據(jù)庫 228 15.6.1 Python操作SQL Server 228 15.6.2 Python操作Oracle 230 第16章 窗口從何而來：界面設計實例 234 16.1 界面編程入門 234 16.1.1 編程的一般步驟 234 16.1.2 第一個Tkinter程序 235 16.1.3 界面的事件響應 236 16.2 窗體基本控件 237 16.2.1 Tkinter控件概述 237 16.2.2 標簽 238 16.2.3 復選框 238 16.2.4 單選按鈕 239 16.2.5 標簽組框 240 16.2.6 輸入框 241 16.2.7 列表框與滾動條 243 16.3 綜合應用實例：人員信息管理系統(tǒng) 244 16.3.1 數(shù)據(jù)庫準備 244 16.3.2 系統(tǒng)實現(xiàn) 245 16.3.3 功能演示 248 16.4 用Qt設計Python程序界面 250 16.4.1 Qt簡介及功能展示 250 16.4.2 用Qt設計圖形界面 252 16.4.3 Qt界面向Python轉(zhuǎn)化 256 16.4.4 Python添加功能邏輯 257 16.5 Tkinter界面呈現(xiàn)MatPlotLib圖表 260 第17章 網(wǎng)絡爬蟲，爬來爬去實例 262 17.1 爬蟲概述 262 17.1.1 權限及試驗用網(wǎng)站 262 17.1.2 爬蟲工作的基本流程 263 17.2 基于Requests的爬蟲 266 17.2.1 環(huán)境安裝 267 17.2.2 程序?qū)崿F(xiàn) 268 17.3 Python內(nèi)置Urllib爬蟲庫 269 17.3.1 獲取導航欄標題 270 17.3.2 搜索特定關鍵詞 271 17.3.3 抓取頁面上的圖片 273 17.4 綜合應用實例：爬蟲獲取天氣預報 275 17.4.1 定位資源路徑 275 17.4.2 程序?qū)崿F(xiàn) 277 第18章 到Office晃一晃：操作Excel/Word/ PowerPoint實例 279 18.1 Python操作Excel 279 18.1.1 基本操作 279 18.1.2 單元格操作與計算：統(tǒng)計 高考錄取人數(shù)與錄取率 280 18.2 Python操作Word 282 18.2.1 環(huán)境安裝 282 18.2.2 基本讀/寫 283 18.2.3 載入文檔表格：讀取歷年 高考統(tǒng)計信息 284 18.2.4 輸出文檔表格：2013—2017 年高考信息統(tǒng)計表 286 18.3 Python操作PowerPoint 287 18.3.1 環(huán)境安裝 287 18.3.2 第一張幻燈片 289 18.3.3 讀取幻燈片中的表格：2013— 2017年高考人數(shù)和錄取率 290 18.3.4 繪制柱狀圖表：畫出2008— 2012年高考報名人數(shù)柱 狀圖 292 18.4 綜合應用實例：統(tǒng)計并演示全國 高等教育普及率 293 18.4.1 原始Word數(shù)據(jù)準備 293 18.4.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存Excel計算 294 18.4.3 輸出至PowerPoint演示 295 第19章 圖像可以這樣變化：圖像處理實例 298 19.1 Python圖片基本處理 298 19.1.1 三種處理方式 298 19.1.2 模式轉(zhuǎn)換：彩色照片畫面 作舊 300 19.1.3 增強與濾波：海底攝影照片 美化 302 19.2 多圖合成技術 304 19.2.1 圖像合成的兩種方式 304 19.2.2 插值合成：雜技演員動作 合成 305 19.2.3 通道合成：人魚美照融入 背景 306 19.3 圖像截取與抓拍 308 19.3.1 圖像截取：人物肖像輪廓 提取 308 19.3.2 畫面抓拍：藝術體操表演 抓拍 310 19.4 綜合應用實例：長白山天池水怪 研究 313 19.4.1 背景知識 313 19.4.2 處理水怪的影像 315 19.4.3 觀察、研究及結論 316 第20章 其他也精彩：音頻、動畫、視頻與 C++實例 318 20.1 音頻處理：流行歌曲串燒 318 20.1.1 歌曲介紹 318 20.1.2 Python音頻處理模塊 319 20.1.3 用Python實現(xiàn)歌曲串燒 319 20.1.4 合成的新曲 322 20.2 動畫制作：阿基米德螺線的生成 演示 323 20.2.1 動畫相關組件 323 20.2.2 程序?qū)崿F(xiàn) 323 20.2.3 演示效果 324 20.3 視頻處理：海洋館潛水員表演 視頻剪輯 324 20.3.1 Python視頻模塊 325 20.3.2 本例視頻處理需求 325 20.3.3 格式轉(zhuǎn)換 326 20.3.4 冗余幀采樣 328 20.3.5 必要幀處理 330 20.3.6 特殊處理 331 20.3.7 制作片頭和片尾 333 20.3.8 合成作品 335 20.4 Python與C++互操作 336 20.4.1 C++調(diào)用Python模塊功能 337 20.4.2 Python使用C++的DLL庫 341 第三部分 實 驗 實驗1 345 實驗2 346 實驗3 346 實驗4 347 實驗5 348 實驗6 349 實驗7 350 實驗8 351 實驗9 352 實驗10 353 實驗11 353 實驗12 354 實驗13 355 實驗14 357 實驗15 358 實驗16 359 實驗17 360 實驗18 361 實驗19 362 實驗20 362 第四部分 習 題 習題1 364 習題2 365 習題3 366 習題4 367 習題5 368 習題6 369 習題7 370 習題8 371 習題9 372 習題10 373 習題11 374 習題12 375 習題13 376 習題14 377 習題15 378 習題16 379 習題17 380 習題18 381 習題19 382 習題20 384 第五部分 附 錄 附錄A 磨刀不誤砍材工—Pycharm環(huán)境調(diào)試 Python程序 385 A.1 Python程序語法錯誤標識 385 A.2 Python程序調(diào)試基本方法 387 A.3 Python實例程序運行調(diào)試 387