Python程序设计基础——程序设计三步法(微课版)

目 录 第1章 程序设计的概念 1 1.1 计算机程序设计基本概念 1 1.1.1 计算机程序和程序设计语言 1 1.1.2 算法的概念 1 1.1.3 算法的伪代码和算法设计 4 1.1.4 伪代码格式 5 1.1.5 程序设计三步法 10 1.2 Python语言 12 1.2.1 Python是什么 12 1.2.2 使用Python解释器 12 1.3 数据、数据类型和表达式 14 1.3.1 数据和数据类型 14 1.3.2 标识符、变量和表达式 17 1.3.3 命令或语句 18 1.3.4 一个简单程序 19 1.3.5 在IDLE下运行程序 20 1.3.6 在命令提示符窗口运行程序 21 1.4 turtle作图 22 1.4.1 turtle的使用 22 1.4.2 如何运行一个turtle程序 23 1.4.3 turtle命令 24 1.4.4 一个turtle绘图程序 26 习题 26 第2章 数据处理基础 28 2.1 数据类型、对象和方法 28 2.2 数据类型bool 29 2.2.1 bool类型上的运算 29 2.2.2 运算结果是布尔值的运算 30 2.2.3 其他可用于条件测试的值 31 2.3 数值类型int、float和complex 32 2.3.1 整数类型int 32 2.3.2 浮点数类型float 33 2.3.3 复数类型complex 33 2.3.4 数值类型之间的转换 34 2.3.5 使用数学常数和函数 34 2.3.6 生成随机数 34 2.4 字符序列类型：字符串 35 2.4.1 构造字符串 35 2.4.2 测试相等和子串 36 2.4.3 字符串的索引运算 36 2.4.4 存取子串的取段方法 37 2.4.5 遍历字符串和循环语句 38 2.4.6 字符串先后次序比较 40 2.4.7 字符串的其他常用方法 40 2.5 序列类型：多元组和列表 41 2.5.1 多元组 41 2.5.2 列表 42 2.5.3 列表的基本操作 43 2.5.4 列表的遍历和for循环语句 46 2.5.5 获取子列表的取段运算 46 2.5.6 多元组和列表 47 2.5.7 序列 48 2.5.8 列表概括法 49 2.5.9 可变对象和不可变对象 49 2.6 数据类型选择示例——电话号码查询算法 51 2.6.1 需求分析 52 2.6.2 数据结构设计 52 2.6.3 算法设计 52 2.7 映射类型：字典 53 2.7.1 字典的构造 54 2.7.2 查看关键字的值 54 2.7.3 给字典添加元素 55 2.7.4 从字典中删除元素 55 2.7.5 在字典中遍历 56 习题 57 第3章 程序结构 60 3.1 顺序结构 60 3.1.1 简单赋值语句 60 3.1.2 可变对象与别名 62 3.1.3 复合赋值 62 3.1.4 并行赋值 63 3.1.5 输入和输出语句 63 3.1.6 表达式语句 65 3.2 分支结构 65 3.2.1 if语句 65 3.2.2 if-else语句 66 3.2.3 if-elif-else语句 66 3.3 循环结构 68 3.3.1 for循环语句 68 3.3.2 while循环语句 70 3.3.3 循环的控制：break和continue 74 3.3.4 循环嵌套 77 习题 78 第4章 函数 83 4.1 函数的概念 83 4.1.1 什么是函数 83 4.1.2 内置函数 85 4.1.3 数学函数 86 4.1.4 用 ?表达式表示简单函数 86 4.1.5 排序函数 87 4.2 自定义函数和函数抽象 89 4.2.1 函数的定义 89 4.2.2 函数的调用 89 4.2.3 函数抽象 90 4.3 函数的参数和返回值 91 4.3.1 函数的返回值 91 4.3.2 参数的默认值 93 4.3.3 定位实参和关键字实参 94 4.3.4 参数的传递 94 4.4 变量的作用域 95 4.4.1 局部变量和全局变量 95 4.4.2 使用全局变量 97 4.4.3 跟踪函数调用运行过程 97 4.5 模拟计算 99 4.5.1 模拟抛骰子 99 4.5.2 用蒙特卡洛方法估算 ? 的近似值 100 4.5.3 模拟猜拳游戏 102 4.6 编写没有副作用的函数 103 4.6.1 副作用和纯函数 103 4.6.2 设计纯函数 105 4.6.3 无副作用的选择排序 105 4.6.4 有副作用的选择排序 106 4.7 模块 108 4.7.1 模块的作用与用法 108 4.7.2 主模块和变量__name__的用法 108 习题 110 第5章 调试与测试 112 5.1 调试 112 5.1.1 语法错误 112 5.1.2 语义错误 112 5.1.3 调试基本技术 113 5.2 测试 117 5.2.1 程序的规格说明 118 5.2.2 人工测试 118 5.2.3 自动测试 119 习题 120 第6章 递归函数 122 6.1 递归函数的概念 122 6.1.1 阶乘和幂函数的递归定义 122 6.1.2 列表上的递归 124 6.1.3 字符串上的递归 124 6.1.4 汉诺塔 125 6.2 递归和迭代 127 6.2.1 斐波那契数列的递归定义 127 6.2.2 斐波那契数列的迭代定义 128 6.3 查找与排序 128 6.3.1 二分查找 129 6.3.2 归并排序 130 6.3.3 插入排序 132 习题 134 第7章 文件和异常处理 136 7.1 文件读写 136 7.1.1 打开文件 136 7.1.2 读文件 137 7.1.3 写文件 138 7.1.4 关闭文件和with语句 138 7.1.5 文件操作例子 139 7.1.6 使用json读写对象 140 7.2 异常和异常处理 141 7.2.1 异常 141 7.2.2 处理异常 142 7.2.3 处理文件异常 144 习题 145 第8章 算法的性能 146 8.1 算法的复杂度 146 8.1.1 时间复杂度的概念 146 8.1.2 大O 表示法 148 8.1.3 递归算法的时间复杂度 150 8.1.4 算法的空间复杂度 151 8.2 Python数据结构操作的时间复杂度 151 8.2.1 列表操作的时间复杂度 151 8.2.2 字典操作的时间复杂度 152 8.3 Python程序复杂度 153 8.3.1 插入排序 153 8.3.2 函数式插入排序 154 8.3.3 原地插入排序 156 习题 157 第9章 常用数据处理包 159 9.1 包的安装和使用 159 9.1.1 什么是包 159 9.1.2 包的安装 159 9.2 NumPy 160 9.2.1 安装和导入 160 9.2.2 数组的运算 160 9.2.3 二维NumPy数组 161 9.2.4 解线性方程组 162 9.3 Pyplot 163 9.3.1 安装和导入 163 9.3.2 使用Pyplot作图 163 9.3.3 添加说明信息 164 9.4 Pandas 165 9.4.1 安装Pandas 165 9.4.2 将数据读入DataFrame 165 9.4.3 存取数据框的行和列 166 9.4.4 在数据框中添加数据 169 9.4.5 将数据框输出到文件 170 附录A Python常用参考网页 171 附录B Python代码规范 172 B.1 命名 172 B.2 代码布局 172 B.3 表达式和语句中的空格 172 B.4 注释 173 参考文献 174