目　　录

第一部分 基 础 篇

第1章 Python，掀起你的盖头来1

1.1 Python简介1

1.2 安装Python及其扩展库2

1.2.1 安装Python2

1.2.2 Python集成开发环境—IDLE5

1.3 PyCharm开发环境的安装和设置5

1.3.1 PyCharm的安装6

1.3.2 PyCharm程序设计环境9

1.3.3 一个简单的程序实例11

1.4 扩展库的安装和使用13

1.4.1 扩展库的安装13

目　　录

第一部分 基 础 篇

第1章 Python，掀起你的盖头来1

1.1 Python简介1

1.2 安装Python及其扩展库2

1.2.1 安装Python2

1.2.2 Python集成开发环境—IDLE5

1.3 PyCharm开发环境的安装和设置5

1.3.1 PyCharm的安装6

1.3.2 PyCharm程序设计环境9

1.3.3 一个简单的程序实例11

1.4 扩展库的安装和使用13

1.4.1 扩展库的安装13

1.4.2 扩展库的导入和使用15

1.4.3 编程环境同步16

1.5 Python说明16

1.5.1 程序语法规则16

1.5.2 Python语言的执行19

1.5.3 name属性的作用19

第2章 Python虽神，语言基础并不特别20

2.1 数据类型20

2.1.1 数值20

2.1.2 字符串与字节串22

2.1.3 数据类型转换23

2.1.4 类型变量25

2.2 运算符与表达式26

2.2.1 算术运算符及其表达式26

2.2.2 关系运算符及其表达式27

2.2.3 位运算符及其表达式27

2.2.4 逻辑运算符及其表达式28

2.2.5 字符串基本运算及其表达式29

2.2.6 赋值运算符30

2.2.7 与同性判断运算符31

2.3 基本输入和输出31

2.3.1 输出到屏幕31

2.3.2 键盘输入33

2.4 综合应用实例34

第3章 这样就能控制：分支和循环35

3.1 选择结构35

3.1.1 if语句的三种形式35

3.1.2 if语句的嵌套38

3.2 循环结构38

3.2.1 循环语句38

3.2.2 循环控制语句40

3.2.3 循环嵌套41

3.3 范围和迭代器42

3.3.1 范围42

3.3.2 迭代器43

3.4 综合应用举例43

第4章 序列是什么：列元字集46

4.1 列表：list46

4.1.1 创建列表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 列表推导式52

4.2 元组：tuple54

4.2.1 元组的基本操作54

4.2.2 生成器推导式55

4.3 集合：set56

4.3.1 集合的创建与访问56

4.3.2 集合的基本操作符57

4.4 字典：dict59

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 序列间的转换62

4.5.2 常用内置函数64

4.6 综合应用实例67

第5章 又是数组，又是矩阵70

5.1 数组70

5.1.1 创建数组70

5.1.2 元素的增加、查询、修改、

删除71

5.1.3 分割切片73

5.1.4 运算73

5.1.5 条件函数74

5.2 矩阵75

5.2.1 创建矩阵75

5.2.2 常用的矩阵运算76

5.2.3 常用的矩阵求值77

5.2.4 矩阵的分隔和合并78

5.2.5 矩阵和数组79

5.3 array模块数据库基本概念80

第6章 虽是字符串，还要正则表达式83

6.1 基本说明83

6.1.1 字符串编码83

6.1.2 转义字符84

6.1.3 字符串常量85

6.2 字符串格式化86

6.2.1 用%符号进行格式化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 字符串创建和访问89

6.3.2 字符串操作和判断91

6.3.3 字符串排版和切片93

6.3.4 综合应用实例93

6.4 正则表达式94

6.4.1 正则表达式元字符94

6.4.2 正则表达式模块re95

6.4.3 match对象和正则表达式子

模式98

6.4.4 综合应用实例98

第7章 代码重用和共享：函数和模块100

7.1 Python程序结构100

7.2 用户编写函数101

7.2.1 函数定义与调用101

7.2.2 函数嵌套定义102

7.2.3 修饰器102

7.2.4 列表推导式103

7.3 参数传递103

7.3.1 定长参数104

7.3.2 可变长度参数105

7.3.3 序列解包105

7.4 函数嵌套与递归106

7.5 变量作用域107

7.5.1 局部变量107

7.5.2 全局变量108

7.6 lambda表达式108

7.7 成器函数设计110

7.8 模块111

7.9 命名空间112

7.9.1 命名空间的分类112

7.9.2 命名空间的规则113

7.10 包113

7.10.1 包介绍114

7.10.2 包管理工具114

7.11 综合应用实例115

第8章 对象需要谈一谈：面向对象编程117

8.1 类117

8.1.1 基本概念117

8.1.2 类的定义与使用118

8.1.3 数据成员119

8.1.4 方法120

8.1.5 属性122

8.1.6 动态性123

8.2 继承、多态124

8.2.1 继承124

8.2.2 多重继承125

8.2.3 多态126

8.3 运算符重载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 文件类型129

9.1.2 文件的打开和关闭130

9.2 文件操作131

9.2.1 写入方法131

9.2.2 读取操作方法132

9.2.3 定位与移动132

9.2.4 文件设备133

9.2.5 上下文管理语句134

9.3 序列化和反序列化134

9.4 文件和文件夹的操作135

9.4.1 文件操作135

9.4.2 目录操作135

第10章 野马不会脱缰：异常处理137

10.1 异常的产生137

10.2 内置异常类137

10.3 异常处理结构138

10.4 抛出异常142

10.5 自定义异常143

10.6 断言语句143

第二部分 应 用 篇

第11章 拿起一支笔画来画去：二维图表

实例145

11.1 单幅图表：绘制螺旋曲线实例145

11.1.1 背景知识145

11.1.2 实现原理146

11.1.3 程序及分析147

11.2 绘制多轴图表：展示初等函数实例148

11.2.1 背景知识148

11.2.2 实现原理149

11.2.3 程序及分析150

11.3 定制表轴刻度：演示摆线形成实例152

11.3.1 背景知识152

11.3.2 实现原理153

11.3.3 程序及分析153

第12章 为什么这么快：数值处理及实例156

12.1 数组的创建156

12.1.1 NumPy数组函数156

12.1.2 数组维度设定157

12.1.3 函数生成数组158

12.2 数组的存取159

12.2.1 基本存取方法159

12.2.2 多维数组的存取160

12.2.3 结构数组的存取：读取修改

学生成绩163

12.3 ufunc函数165

12.3.1 内置ufunc函数165

12.3.2 自定义ufunc函数：提取任

意范围素数166

12.3.3 ufunc函数的性能167

12.4 综合应用实例：斐波那契法计算

黄金分割数169

12.4.1 背景知识169

12.4.2 算法设计170

12.4.3 编程实现172

第13章 进入立体世界：三维可视化实例176

13.1 3D绘图入门：绘制圆柱体176

13.1.1 基本概念176

13.1.2 绘图流程177

13.1.3 VTK绘制圆柱体179

13.1.4 TVTK绘制圆柱体180

13.2 TVTK绘图进阶182

13.2.1 流水线浏览器：改变圆柱

外观182

13.2.2 多实体场景：绘制多种几

何体185

13.3 使用第三方模具：文件载入

“胡巴”187

13.3.1 背景知识187

13.3.2 程序实现188

13.3.3 控制照相机190

第14章 精彩纷呈：可视化科学计算实例192

14.1 SciPy科学计算功能192

14.1.1 数据拟合192

14.1.2 插值优化193

14.1.3 信号处理194

14.2 Mayavi可视化应用195

14.2.1 绘制空间曲面：电子衍射

图案195

14.2.2 复杂三维图形：模拟穿越

虫洞198

14.2.3 标量场可视化：地月系引

力场201

14.3 综合应用实例：蝴蝶效应演示203

14.3.1 背景知识203

14.3.2 实现原理204

14.3.3 程序演示204

第15章 流行数据库世界：操作实例208

15.1 基本原理208

15.1.1 Python访问数据库原理208

15.1.2 数据库操作的一般步骤210

15.2 Python操作MySQL213

15.2.1 环境安装214

15.2.2 程序及分析215

15.3 Python操作SQLite217

15.3.1 SQLite简介217

15.3.2 程序及分析217

15.4 Python操作MongoDB219

15.4.1 环境安装219

15.4.2 程序及分析221

15.5 Python操作PostgreSQL223

15.5.1 环境安装223

15.5.2 程序及分析225

15.6 Python操作其他数据库228

15.6.1 Python操作SQL Server228

15.6.2 Python操作Oracle230

第16章 窗口从何而来：界面设计实例234

16.1 界面编程入门234

16.1.1 编程的一般步骤234

16.1.2 第一个Tkinter程序235

16.1.3 界面的事件响应236

16.2 窗体基本控件237

16.2.1 Tkinter控件概述237

16.2.2 标签238

16.2.3 复选框238

16.2.4 单选按钮239

16.2.5 标签组框240

16.2.6 输入框241

16.2.7 列表框与滚动条243

16.3 综合应用实例：人员信息管理系统244

16.3.1 数据库准备244

16.3.2 系统实现245

16.3.3 功能演示248

16.4 用Qt设计Python程序界面250

16.4.1 Qt简介及功能展示250

16.4.2 用Qt设计图形界面252

16.4.3 Qt界面向Python转化256

16.4.4 Python添加功能逻辑257

16.5 Tkinter界面呈现MatPlotLib图表260

第17章 网络爬虫，爬来爬去实例262

17.1 爬虫概述262

17.1.1 权限及试验用网站262

17.1.2 爬虫工作的基本流程263

17.2 基于Requests的爬虫266

17.2.1 环境安装267

17.2.2 程序实现268

17.3 Python内置Urllib爬虫库269

17.3.1 获取导航栏标题270

17.3.2 搜索特定关键词271

17.3.3 抓取页面上的图片273

17.4 综合应用实例：爬虫获取天气预报275

17.4.1 定位资源路径275

17.4.2 程序实现277

第18章 到Office晃一晃：操作Excel/Word/

PowerPoint实例279

18.1 Python操作Excel279

18.1.1 基本操作279

18.1.2 单元格操作与计算：统计

高考录取人数与录取率280

18.2 Python操作Word282

18.2.1 环境安装2