Python从入门到精通

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第1篇 基础知识

第1章 初识Python 2
1.1 Python简介 2
1.1.1 什么是Python 2
1.1.2 Python的版本 3
1.1.3 Python能做什么 3
1.2 搭建Python开发环境 5
1.2.1 开发环境概述 5
1.2.2 安装Python 5
1.2.3 编写第一个Python程序 10
1.2.4 运行已经编写好的.py文件 11
1.3 Python开发工具 12
1.3.1 使用自带的IDLE 12
1.3.2 常用的第三方开发工具 14
1.4 实践与练习 16
第2章 Python语言基础 17
2.1 Python语法特点 17
2.1.1 注释规则 17
2.1.2 代码缩进 21
2.1.3 编码规范 22
2.2 Python中的变量 24
2.2.1 保留字与标识符 24
2.2.2 理解Python中的变量 26
2.2.3 定义变量 27
2.3 基本数据类型 28
2.3.1 数字 28
2.3.2 字符串 30
2.3.3 布尔类型 32
2.3.4 数据类型转换 32
2.4 基本输入和输出 33
2.4.1 使用input()函数输入 33
2.4.2 使用print()函数输出 34
2.5 实践与练习 35
第3章 运算符与表达式 36
3.1 运算符 36
3.1.1 算术运算符 36
3.1.2 赋值运算符 38
3.1.3 比较（关系）运算符 38
3.1.4 逻辑运算符 39
3.1.5 位运算符 40
3.2 运算符的优先级 43
3.3 条件表达式 43
3.4 实践与练习 44
第4章 流程控制语句 45
4.1 程序结构 45
4.2 选择语句 46
4.2.1 最简单的if语句 47
4.2.2 if…else语句 48
4.2.3 if…elif…else语句 50
4.2.4 选择语句的嵌套 52
4.3 循环语句 53
4.3.1 while循环 54
4.3.2 for循环 55
4.3.3 循环嵌套 57
4.4 break、continue和pass语句 58
4.4.1 break语句 58
4.4.2 continue语句 60
4.4.3 pass语句 61
4.5 实践与练习 62
第5章 列表和元组 63
5.1 序列概述 63
5.1.1 索引 64
5.1.2 切片 65
5.1.3 序列相加 65
5.1.4 乘法 66
5.1.5 检查某个元素是否是序列的成员（元素） 67
5.1.6 计算序列的长度、最大值和最小值 67
5.2 列表 68
5.2.1 列表的创建和删除 68
5.2.2 访问列表元素 70
5.2.3 遍历列表 71
5.2.4 添加、修改和删除列表元素 73
5.2.5 对列表进行统计计算 76
5.2.6 对列表进行排序 77
5.2.7 列表推导式 79
5.2.8 二维列表 80
5.3 元组 83
5.3.1 元组的创建和删除 83
5.3.2 访问元组元素 86
5.3.3 修改元组 88
5.3.4 元组推导式 89
5.3.5 元组与列表的区别 90
5.4 实践与练习 91
第6章 字典和集合 92
6.1 字典 92
6.1.1 字典的创建和删除 93
6.1.2 访问字典 95
6.1.3 遍历字典 97
6.1.4 添加、修改和删除字典元素 98
6.1.5 字典推导式 100
6.2 集合 100
6.2.1 创建集合 101
6.2.2 向集合中添加和删除元素 103
6.2.3 集合的交集、并集和差集运算 104
6.3 实践与练习 105
第7章 字符串 106
7.1 字符串编码转换 106
7.1.1 使用encode()方法编码 107
7.1.2 使用decode()方法解码 108
7.2 字符串常用操作 108
7.2.1 拼接字符串 108
7.2.2 计算字符串的长度 110
7.2.3 截取字符串 111
7.2.4 分割、合并字符串 112
7.2.5 检索字符串 115
7.2.6 字母的大小写转换 118
7.2.7 去除字符串中的空格和特殊字符 119
7.2.8 格式化字符串 121
7.3 实践与练习 124
第2篇 进阶提高
第8章 Python中使用正则表达式 126
8.1 正则表达式语法 126
8.1.1 行定位符 126
8.1.2 元字符 127
8.1.3 限定符 127
8.1.4 字符类 128
8.1.5 排除字符 128
8.1.6 选择字符 128
8.1.7 转义字符 129
8.1.8 分组 129
8.1.9 在Python中使用正则表达式语法 129
8.2 使用re模块实现正则表达式操作 130
8.2.1 匹配字符串 130
8.2.2 替换字符串 134
8.2.3 使用正则表达式分割字符串 135
8.3 实践与练习 136
第9章 函数 137
9.1 函数的创建和调用 137
9.1.1 创建一个函数 137
9.1.2 调用函数 139
9.2 参数传递 140
9.2.1 了解形式参数和实际参数 140
9.2.2 位置参数 143
9.2.3 关键字参数 144
9.2.4 为参数设置默认值 145
9.2.5 可变参数 147
9.3 返回值 149
9.4 变量的作用域 151
9.4.1 局部变量 151
9.4.2 全局变量 152
9.5 匿名函数 154
9.6 实践与练习 155
第10章 面向对象程序设计 156
10.1 面向对象概述 156
10.1.1 对象 157
10.1.2 类 157
10.1.3 面向对象程序设计的特点 158
10.2 类的定义和使用 159
10.2.1 定义类 159
10.2.2 创建类的实例 160
10.2.3 创建__init__()方法 160
10.2.4 创建类的成员并访问 162
10.2.5 访问限制 166
10.3 属性 167
10.3.1 创建用于计算的属性 167
10.3.2 为属性添加安全保护机制 168
10.4 继承 170
10.4.1 继承的基本语法 170
10.4.2 方法重写 171
10.4.3 派生类中调用基类的__init__()方法 172
10.5 实践与练习 174
第11章 模块 175
11.1 模块概述 175
11.2 自定义模块 176
11.2.1 创建模块 176
11.2.2 使用import语句导入模块 177
11.2.3 使用from…import语句导入模块 178
11.2.4 模块搜索目录 180
11.3 Python中的包 183
11.3.1 Python程序的包结构 183
11.3.2 创建和使用包 183
11.3.3 以主程序的形式执行 187
11.4 引用其他模块 188
11.4.1 导入和使用标准模块 188
11.4.2 第三方模块的下载与安装 190
11.5 实践与练习 191
第12章 异常处理及程序调试 193
12.1 异常概述 193
12.2 异常处理语句 195
12.2.1 try…except语句 195
12.2.2 try…except…else语句 197
12.2.3 try…except…finally语句 198
12.2.4 使用raise语句抛出异常 199
12.3 程序调试 201
12.3.1 使用自带的IDLE进行程序调试 201
12.3.2 使用assert语句调试程序 203
12.4 实践与练习 205
第13章 文件及目录操作 206
13.1 基本文件操作 206
13.1.1 创建和打开文件 207
13.1.2 关闭文件 209
13.1.3 打开文件时使用with语句 210
13.1.4 写入文件内容 210
13.1.5 读取文件 212
13.2 目录操作 216
13.2.1 os和os.path模块 216
13.2.2 路径 218
13.2.3 判断目录是否存在 219
13.2.4 创建目录 220
13.2.5 删除目录 222
13.2.6 遍历目录 222
13.3 高级文件操作 224
13.3.1 删除文件 224
13.3.2 重命名文件和目录 225
13.3.3 获取文件基本信息 226
13.4 实践与练习 228
第14章 操作数据库 229
14.1 数据库编程接口 229
14.1.1 连接对象 230
14.1.2 游标对象 231
14.2 使用SQLite 231
14.2.1 创建数据库文件 231
14.2.2 操作SQLite 233
14.3 使用MySQL 236
14.3.1 下载和安装MySQL 236
14.3.2 安装PyMySQL 240
14.3.3 连接数据库 241
14.3.4 创建数据表 241
14.3.5 操作MySQL数据表 243
14.4 实践与练习 244
第3篇 高级应用
第15章 GUI界面编程 246
15.1 初识GUI 246
15.1.1 什么是GUI 246
15.1.2 常用的GUI框架 247
15.1.3 安装PyQt5 247
15.2 使用Qt Designer创建窗口 250
15.2.1 创建主窗口 250
15.2.2 设计主窗口 251
15.2.3 预览窗口效果 252
15.2.4 将.ui文件转换为.py文件 252
15.2.5 运行主窗口 253
15.3 信号与槽 254
15.3.1 编辑信号与槽 255
15.3.2 自定义槽 256
15.3.3 将自定义槽连接到信号 256
15.4 常用控件 257
15.4.1 Label：标签控件 257
15.4.2 LineEdit：单行文本框控件 258
15.4.3 TextEdit：多行文本框控件 260
15.4.4 PushButton：按钮控件 261
15.4.5 CheckBox：复选框控件 263
15.4.6 RadioButton：单选按钮控件 265
15.4.7 ComboBox：下拉组合框控件 265
15.5 实践与练习 267
第16章 Pygame游戏编程 268
16.1 初识Pygame 268
16.1.1 安装Pygame 268
16.1.2 Pygame常用模块 269
16.2 Pygame基本使用 270
16.3 开发Flappy Bird游戏 276
16.3.1 游戏简介 276
16.3.2 游戏分析 276
16.3.3 搭建主框架 276
16.3.4 创建小鸟类 278
16.3.5 创建管道类 280
16.3.6 计算得分 282
16.3.7 碰撞检测 283
16.4 实践与练习 285
第17章 网络爬虫开发 286
17.1 初识网络爬虫 286
17.1.1 网络爬虫概述 286
17.1.2 网络爬虫的分类 287
17.1.3 网络爬虫的基本原理 288
17.2 网络爬虫的常用技术 288
17.2.1 Python的网络请求 288
17.2.2 请求headers处理 291
17.2.3 网络超时 292
17.2.4 代理服务 293
17.2.5 HTML解析之BeautifulSoup 294
17.3 网络爬虫开发常用框架Scrapy 297
17.3.1 安装Scrapy爬虫框架 297
17.3.2 创建Scrapy项目 298
17.3.3 创建爬虫 299
17.4 实战项目：快手爬票 300
17.4.1 快手爬票概述 300
17.4.2 创建快手爬票项目 301
17.4.3 主窗口设计 302
17.4.4 分析网页请求参数 308
17.4.5 下载站名文件 309
17.4.6 车票信息的请求与显示 312
17.5 实践与练习 318
第18章 使用进程和线程 319
18.1 什么是进程 319
18.2 创建进程的常用方式 320
18.2.1 使用multiprocessing模块创建进程 320
18.2.2 使用Process子类创建进程 322
18.2.3 使用进程池Pool创建进程 324
18.3 进程间通信 326
18.3.1 队列简介 327
18.3.2 多进程队列的使用 328
18.3.3 使用队列在进程间通信 329
18.4 什么是线程 330
18.5 创建线程 330
18.5.1 使用threading模块创建线程 331
18.5.2 使用Thread子类创建线程 332
18.6 线程间通信 333
18.6.1 什么是互斥锁 334
18.6.2 使用互斥锁 334
18.6.3 使用队列在线程间通信 336
18.7 实践与练习 337
第19章 网络编程 338
19.1 网络基础 338
19.1.1 为什么要使用通信协议 338
19.1.2 TCP/IP简介 339
19.1.3 UDP简介 340
19.1.4 socket简介 341
19.2 TCP编程 342
19.2.1 创建TCP服务器 342
19.2.2 创建TCP客户端 343
19.2.3 执行TCP服务器和客户端 344
19.3 UDP编程 347
19.3.1 创建UDP服务器 347
19.3.2 创建UDP客户端 348
19.3.3 执行UDP服务器和客户端 348
19.4 实践与练习 349
第20章 Web编程 350
20.1 Web基础 350
20.1.1 HTTP协议 350
20.1.2 Web服务器 351
20.1.3 前端基础 353
20.1.4 静态服务器 355
20.2 WSGI接口 359
20.2.1 CGI简介 359
20.2.2 WSGI简介 360
20.2.3 定义WSGI接口 360
20.2.4 运行WSGI服务 361
20.3 Web框架 364
20.3.1 什么是Web框架 364
20.3.2 Python中常用的Web框架 364
20.4 实践与练习 365
第21章 Flask框架 366
21.1 Flask简介 366
21.1.1 安装虚拟环境 366
21.1.2 安装Flask 368
21.1.3 第一个Flask程序 368
21.2 Flask基础 369
21.2.1 开启调试模式 369
21.2.2 路由 370
21.2.3 静态文件 372
21.2.4 蓝图 372
21.3 模板 373
21.3.1 渲染模板 373
21.3.2 变量 374
21.3.3 控制结构 375
21.4 Web表单 376
21.4.1 CSRF保护和验证 377
21.4.2 表单类 377
21.4.3 把表单渲染成HTML 379
21.5 实践与练习 381
第4篇 项目实战
第22章 e起去旅行网站 384
22.1 系统功能设计 384
22.1.1 系统功能结构 384
22.1.2 系统业务流程 385
22.2 系统开发必备 386
22.2.1 系统开发环境 386
22.2.2 文件夹组织结构 386
22.3 数据库设计 387
22.3.1 数据库概要说明 387
22.3.2 数据表模型 387
22.3.3 数据表关系 389
22.4 前台用户模块设计 389
22.4.1 会员注册功能实现 389
22.4.2 会员登录功能实现 397
22.4.3 会员退出功能实现 398
22.5 前台首页模块设计 398
22.5.1 推荐景区功能实现 400
22.5.2 推荐地区功能实现 402
22.5.3 搜索景区功能实现 403
22.6 景区模块设计 406
22.6.1 查看景区功能实现 406
22.6.2 查看游记功能实现 408
22.6.3 收藏景区功能实现 409
22.6.4 查看收藏景区功能实现 412
22.7 关于我们模块设计 415
22.8 后台模块设计 419
22.8.1 管理员登录功能实现 419
22.8.2 景区管理功能实现 421
22.8.3 地区管理功能实现 432
22.8.4 游记管理功能实现 432
22.8.5 会员管理功能实现 433
22.8.6 日志管理功能实现 433
第23章 AI图像识别工具 435
23.1 需求分析 435
23.2 系统设计流程 435
23.3 系统开发必备 436
23.3.1 系统开发环境 436
23.3.2 文件夹组织结构 436
23.4 开发前的准备工作 437
23.4.1 申请百度AI接口 437
23.4.2 urllib、urllib.request模块 438
23.4.3 json模块 439
23.5 AI图像识别工具的开发 440
23.5.1 根据项目设计制作窗体 440
23.5.2 添加分类 440
23.5.3 选择识别的图片 441
23.5.4 银行卡图像识别 443
23.5.5 植物图像识别 444
23.5.6 复制识别结果到剪贴板中 445

第2 章
Python 语言基础
熟练掌握一种编程语言，最好的方法就是充分了解它，并掌握其基础知识，另外，还需要亲自体
验，多编写代码，方可熟能生巧。
从本章开始，我们将正式踏上Python 开发之旅，体验Python 带给我们的简单、快乐。本章将先对
Python 的语法特点进行详细介绍，然后介绍Python 中的保留字、标识符、变量、基本数据类型，以及
数据类型间的转换，最后介绍如何通过输入和输出函数进行交互。
本章知识架构及重难点如下。
2.1 Python 语法特点
学习Python 需要了解它的语法特点，如注释规则、代码缩进、编码规范等。下面将对学习Python
时首先需要了解的这些语法特点进行详细介绍。
2.1.1 注释规则
注释类似于语文课本中古诗文的注释，如图2.1 所示。据此，所谓注释，就是在代码中添加标注性
的文字，进而帮助程序员更好地阅读代码。注释的内容将被Python 解释器忽略，并不会在执行结果中
体现出来。

在Python 中，通常包括3 种类型的注释，分别是单行注释、多行注释和文件编码声明注释。这些
注释在IDLE 中的效果如图2.2 所示。
图2.1 古诗文的注释

图2.2 Python 中的注释

1．单行注释
在Python 中，使用#作为单行注释的符号。从符号#开始直到换行为止，其后面所有的内容都作为
注释的内容而被Python 编译器忽略。
语法如下：
# 注释内容
单行注释可以放在要注释的代码的前一行，也可以放在要注释的代码的右侧。例如，下面的两种
注释形式都是正确的。
第一种形式：
01 # 要求输入身高，单位为m，如1.70
02 height=float(input("请输入您的身高："))
第二种形式：
height=float(input("请输入您的身高：")) # 要求输入身高，单位为m，如1.70

丛书说明：“软件开发视频大讲堂”丛书（第1版）于2008年8月出版，因其编写细腻、易学实用、配备海量学习资源和全程视频等，在软件开发类图书市场上产生了很大反响，绝大部分品种在全国软件开发零售图书排行榜中名列前茅，2009年多个品种被评为“全国优秀畅销书”。
“软件开发视频大讲堂”丛书（第2版）于2010年8月出版，第3版于2012年8月出版，第4版于2016年10月出版，第5版于2019年3月出版。丛书连续畅销12年，迄今累计重印620次，销售400多万册。不仅深受广大程序员的喜爱，还被百余所高校选为计算机、软件等相关专业的教学参考用书。
“软件开发视频大讲堂”丛书（第6版）在继承前5版优点的基础上，将开发环境和工具更新为目前最新版本，并且重新录制了教学微课视频。并结合目前市场需要，进一步对丛书品种进行完善，对相关内容进行了更新优化，使之更适合读者学习。同时，为了方便教学使用，还提供了教学课件PPT。
Python被称为“胶水”语言，能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C ）很轻松地联结在一起。它是1989年由荷兰人Guido van Rossum发明的一种面向对象的解释型高级编程语言。由于Python语言简洁、易读，非常适合编程入门，现在很多学校都开设了这门课程，甚至有些小学也开设了Python课程。连小学生都能学会的语言，您还在等什么呢？快快加入Python开发者的阵营吧！
当前，关于Python的书籍有很多，但是真正适合初学者学习的书籍并不是很多。本书从初学者的角度出发，循序渐进地讲解使用Python开发应用项目和游戏时应该掌握的各项技术。
本书内容
本书提供了从Python入门到编程高手所必需的各类知识，共分4篇。
第1篇：基础知识。本篇包括Python简介、搭建Python开发环境、Python开发工具、Python语法特点、Python中的变量、基本数据类型、基本输入和输出、运算符与表达式、流程控制语句、列表和元组、字典和集合，以及字符串等语言基础方面的知识。介绍时结合大量的图示、举例、视频，使读者能够快速掌握Python语言，并为以后编程奠定坚实的基础。
第2篇：进阶提高。本篇包括Python中使用正则表达式、函数、面向对象程序设计、模块、异常处理及程序调试、文件及目录操作、操作数据库等内容。学习完本篇，读者将可以掌握更深一层的Python开发技术。
第3篇：高级应用。本篇包括GUI界面编程、Pygame游戏编程、网络爬虫开发、使用进程和线程、网络编程、Web编程、Flask框架等内容。学习完本篇，读者将能够开发GUI界面程序、简单的游戏、网络爬虫、网络及Web程序等。
第4篇：项目实战。本篇介绍两个完整项目：e起去旅行网站和AI图像识别工具。通过两个不同类型的项目，让读者快速掌握Python项目开发的精髓，以将学习到的Python技术应用到实践开发中，并为以后的开发积累经验。
本书特点
由浅入深，循序渐进。本书以零基础入门读者和初、中级程序员为对象，先从Python语言基础学起，然后学习Python的进阶与提高技术，接下来学习Pyhton的高级应用，最后学习开发两个完整项目。在讲解过程中，其步骤详尽，版式新颖，在操作的内容图片上以编号 内容的方式进行标注，让读者在阅读中一目了然，从而快速掌握书中内容。
微课视频，讲解详尽。为便于读者直观感受程序开发的全过程，书中重要章节配备了视频讲解（共243集，39小时），使用手机扫描小节标题一侧的二维码，即可观看学习。初学者可轻松入门，感受编程的快乐和成就感，进一步增强学习的信心。
基础示例 综合练习 项目案例，实战为王。通过例子学习是最好的学习方式，本书核心知识讲解通过“一个知识点、一个示例、一个结果、一段评析、一个综合应用”的模式，详尽透彻地讲述了实际开发中所需的各类知识。全书共计有102个应用示例，42个综合练习，2个项目案例，为初学者打造“学习1小时，训练10小时”的强化实战学习环境。
精彩栏目，贴心提醒。本书根据需要在各章使用了很多“注意”“说明”“误区警示”等小栏目，有助于读者在学习过程中能够轻松地理解相关知识点及概念，进而快速掌握相应技术的应用技巧。
读者对象：初学编程的自学者、编程爱好者、大中专院校的老师和学生、相关培训机构的老师和学员、 毕业设计的学生、初中级程序开发人员、程序测试及维护人员、参加实习的“菜鸟”程序员。
学习资源获取方式
本书提供了大量的辅助学习资源，读者可扫描图书封底的“文泉云盘”二维码，或登录清华大学出版社网站，在对应图书页面下查阅各类学习资源的获取方式。
读者可先扫描图书封底的权限二维码（需要刮开涂层），获取学习权限，然后扫描各章节知识点、案例旁的二维码，观看对应的视频讲解。
读者可扫码登录清大文森学堂，获取本书的源代码、微课视频等资源，可参加辅导答疑直播课。同时，还可以获得更多的Python进阶学习资源、职业成长知识图谱等，技术上释疑解惑，职业上交流成长。
致读者
感谢您购买本书，希望本书能成为您编程路上的领航者。
“零门槛”编程，一切皆有可能。
祝读书快乐！