Python程序设计基础教程

本书作者长期从事程序设计语言的教学工作，积累了丰富的教学经验，在编写过程中充分考虑了学生学习中的痛点，设计多个富有时代气息的有趣案例，如：绘制2022年北京冬奥会吉祥物冰墩墩、输出和打印自己的星座、计算体重指数BMI、打印毛主席诗词、计算冬奥会自由式滑雪项目的修正平均分、统计金庸小说中人物的出场次数、绘制《沁园春·雪》、党的二十大报告词云图、自制生词本、猜单词小游戏等，充分激发学生的学习兴趣，循序渐进解决学生学习过程中的痛点和难点。

本教材系统介绍了Python语言的基础知识和程序设计方法。《Python程序设计基础》共7章，主要包括Python概述、Python语言基础、Python序列对象、Python程序控制结构、组合数据类型、Python函数、文件、利用计算生态编程等内容。
《Python程序设计基础知识》结构合理，内容循序渐进，取材得当。为便于教学，《Python程序设计基础知识》配套有教学辅助平台，平台提供了高质量的配套PPT、微课视频、例题源代码以及习题参考答案等教学资源。

孙海龙，男，硕士，毕业于天津师范大学计算机与信息工程学院。现为天津外国语大学通识教育学院教师。主要研究方向为计算机图形学、科学计算可视化领域的算法与技术计算机信息技术教育与人才培养。参与省部级、校级科研教学项目共6项；发表论文10余篇；出版教材2部。为本科生讲授Python语言程序设计、C语言程序设计、计算机图形图像处理、计算机网络、数据库等课程。指导学生参加第9届、第11届全国大学生计算机应用能力与信息素养大赛全国总决赛，获得计算机基础赛项本科组一等奖一次和其他奖项多次。 
王济军，男，博士，教授，硕士生导师。现就职于天津外国语大学。天津市高校学科领军人才、第五届天津市教育专业学位教育指导委员会委员，天津市“131”创新型人才培养工程第二层次人选，天津外国语大学教育学科带头人、教务处处长兼通识教育学院院长。美国纽约州立大学奥尔巴尼分校访问学者、全球华人计算机教育应用大会程序委员；兼任中国教育技术协会外语专业委员会副会长、中国教育技术协会标准化委员会委员、天津市教育学会中小学信息技术教育专业委员会副会长、天津外国语大学优秀教学团队负责人。主持各级各类项目20余项，发表论文30余篇，出版专著、教材共7部。天津市一流专业带头人、天津市混合式一流课程负责人；作为主持人获得天津市高等教育教学成果奖二等奖、基础教育教学成果奖二等奖。

第1章　Python语言概述1
1．1　Python语言简介1
1．1.1　Python的由来2
1．1.2　Python的发展2
1．1.3　Python语言的特点2
1．2　Python编程环境配置3
1．2.1　Python官方解释器下载和安装3
1．2.2　测试Python环境4
1．3　程序设计的基本方法6
1．3.1　IPO程序编写方法6
1．3.2　IPO编写程序实例7
1．4　体验Python的绘图能力9
练习题11
上机实验12
第2章　Python语法基础13
2．1　代码格式13
2．1.1　注释13
2．1.2　换行14
2．1.3　缩进和对齐14
2．2　标识符和保留字14
2．2.1　标识符14
2．2.2　保留字15
2．3　变量和常量16
2．3.1　变量16
2．3.2　常量16
2．4　基本数据类型17
2．4.1　数值型17
2．4.2　字符串型19
2．4.3　布尔型(bool)25
2．5　运算符和表达式26
2．5.1　赋值运算符26
*2.5.2　位运算符27
2．5.3　其他运算符27
2．5.4　运算符的优先级28
2．5.5　表达式29
2．6　格式化输出29
2．6.1　占位符(%)29
2．6.2　.format()方法31
2．6.3　f­string字符串方式 32
*2.7　标准函数库math33
练习题36
上机实验38
第3章　程序的控制结构39
3．1　顺序结构39
3．2　选择结构39
3．2.1　单分支结构39
3．2.2　双分支结构40
3．2.3　多分支结构41
3．2.4　if语句嵌套42
3．2.5　分支结构举例43
3．3　循环结构45
3．3.1　for语句45
3．3.2　while语句46
3．3.3　循环嵌套47
3．3.4　循环控制48
3．3.5　循环结构举例49
*3.4　标准函数库random 52
*3.5　标准函数库time54
练习题57
上机实验62
第4章　组合数据类型64
4．1　组合数据类型概述64
4．2　列表64
4．2.1　列表的创建64
4．2.2　列表的操作65
4．2.3　列表应用举例70
4．3　元组72
4．3.1　元组的创建72
4．3.2　元组的操作72
4．3.3　元组应用举例73
4．4　集合74
4．4.1　创建集合74
4．4.2　集合的操作75
4．4.3　集合应用举例76
4．5　字典78
4．5.1　创建字典78
4．5.2　字典的操作79
4．5.3　字典应用举例81
*4.6　标准函数库turtle83
练习题87
上机实验91
第5章　函数93
5．1　函数概述93
5．1.1　函数的定义93
5．1.2　函数的调用94
5．2　函数的参数95
5．2.1　位置参数和名称传递95
5．2.2　默认参数96
5．2.3　不定长参数96
5．3　函数的返回值97
5．4　变量的作用域98
5．4.1　局部变量99
5．4.2　全局变量99
5．5　函数的特殊形式101
5．5.1　匿名函数101
5．5.2　递归函数101
5．6　内置函数102
5．7　函数应用举例103
练习题107
上机实验110
第6章　文件111
6．1　文件概述111
6．2　文件的打开和关闭111
6．3　文件的操作113
6．3.1　文件定位与读写方法113
6．3.2　文件操作举例116
6．4　csv文件的读写119
6．4.1　csv文件格式介绍119
6．4.2　csv文件表示和读写120
*6.5　标准函数库csv121
*6.6　标准函数库os122
6．7　文件操作举例124
练习题126
上机实验128
第7章　利用计算生态编程130
7．1　计算生态概览130
7．1.1　Python标准库130
7．1.2　第三方库131
7．2　第三方库应用举例133
7．2.1　第三方库安装133
7．2.2　第三方库jieba134
7．2.3　第三方库imageio138
7．2.4　第三方库wordcloud139
7．2.5　第三方库xlwings144
练习题151
上机实验152
附录A　练习题答案153
附录B　上机实验参考答案154
参考文献174

习近平总书记在党的二十大报告中指出：“建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程。”而在我国高等学校的专业设置中，程序设计不仅是推进教育现代化、信息化、智能化过程中的一项基础技术，也是现代社会和未来社会一项非常重要的技能。
在众多的编程语言中，Python语言简洁优雅、通用灵活，非常适合初学者学习，它自诞生以来，经过三十多年的发展，已经构建了自己庞大的“计算生态”，成为最受欢迎的程序设计语言之一。近几年来，国内各高校和培训机构开设相关课程，2018年3月全国计算机等级考试开设了Python程序设计能力认证考试(二级)，再次提升了Python语言的重要性。
本书作者长期从事程序设计语言的教学工作，积累了丰富的教学经验，在编写过程中充分考虑了学生学习中的痛点，设计多个富有时代气息的有趣案例，如：绘制2022年北京冬奥会吉祥物冰墩墩、输出和打印自己的星座、计算体重指数BMI、打印毛主席诗词、计算冬奥会自由式滑雪项目的修正平均分、统计金庸小说中人物的出场次数、绘制《沁园春·雪》、党的二十大报告词云图、自制生词本、猜单词小游戏等，充分激发学生的学习兴趣，循序渐进解决学生学习过程中的痛点和难点。
本书所有案例和代码基于Python3.10版本编写。第1～6章涵盖了Python语言的基础语法部分，分别是Python语言概述、Python语法基础、程序的控制结构、组合数据类型、函数、文件；第7章对Python强大的计算生态进行简要介绍，并通过案例讲解几个有代表性的第三方库的使用。
本书由天津外国语大学通识教育学院孙海龙老师和王济军老师共同主编、修永富老师统稿。天津外国语大学通识教育学院计算机教研室的庞珊娜、刘畅、邵忻、赵芳、焦旭等老师也参与了部分章节的编写，感谢他们的帮助与合作。本书在初稿形成时，2020级和2021级学生向兴媛、马琪琪、赵曦然、王煜懿、吕庆琳、刘雅琳、李静、王振琦等对内容的梳理提出了建议，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正，使之更趋完善！
本教材还配备了电子教学资料包：包括电子教案、教学指南、练习题答案等，能够为教师授课和学生学习提供诸多便利