前言


本书主要介绍Python程序设计的基础知识和应用程序设计，努力提高读者的编程水平，增强读者利用Python程序设计语言解决应用问题的能力。
本书特色
(1) 模块化教学。本书将Python程序设计分为程序设计基础（即基础部分）和应用程序设计（即应用部分）两大部分，基础部分遵循简单易学原则； 应用部分力求解决实际问题。应用部分由多个专业教学模块组成，便于不同专业采用不同模块组合的方式进行教学。
(2) 程序案例教学。本书从学生的角度出发，按照学生理解问题的思路和方式进行写作，力求内容通俗易懂。本书列举了600多道程序例题，其中很多典型应用程序案例可以作为课程设计的参考题目。作者期望通过“案例—模仿—改进—创新”的学习方法，使读者快速掌握Python语言的程序设计方法，帮助读者利用所学的Python程序语言知识，解决专业领域的具体问题。
(3) 丰富的教学资源。教材提供的教学资源有PPT课件、习题参考答案、程序案例源代码以及书中涉及的软件包、数据集、语料库等； 此外还提供了程序案例中的图片、音频、视频、文本、分类器、字体等资源。
主要内容
本书按模块化设计，分为两部分。
第1~6章为程序设计基础，篇幅占全书的40%左右。这部分内容比较浅显，避免了冗长繁杂的编程语法，对应用较少的程序语言功能(如迭代器、生成器、装饰器、断言、协程等)极少讨论。除第5章中的CSV和Excel文件读写案例外，第1~6章程序案例中的函数调用都使用标准函数，没有采用第三方软件包，这方便了课程实验教学。简单地说，第1部分内容主要面向文科和理工科各个专业的程序设计基础教学。
第7~14章为应用程序设计，篇幅占全书的60%左右。这部分内容根据不同专业的教学需求进行编写。对这部分内容，不同专业可以选择不同的章节模块。如文科专业可以选择其中的文本分析、可视化程序设计等模块进行教学； 工科专业可以选择可视化、数据库、大数据等模块进行教学； 人工智能、简单游戏、图像处理、科学计算等教学模块可以作为课程设计内容。简单地说，第2部分内容主要面向更深入的应用程序设计教学。
教学建议
教学中建议注意以下内容。
(1) 软件包选择。Python标准库函数丰富，另外还有大量非常成熟的第三方软件包，这对应用程序设计非常有利，但是也带来了选择难题。例如，可视化程序设计中，Python自带的Turtle模块可以绘制一些简单的几何图形，但是数据处理功能很弱； 第三方软件包Matplotlib的商业可视化图形设计功能很强大，但是动态数据图形处理能力很弱； 其他第三方可视化软件包往往是某一方面的功能强大，其他功能很弱，如WordCloud仅词云可视化功能强大，PyEcharts仅地图可视化功能强大，NetworkX仅社交网络可视化功能强大等。大数据、数据库、人工智能、图像处理等软件包都存在同样的问题。本书虽然提供了多种方案解决这些问题，但是教学中并不需要介绍所有程序设计模块。建议每个章节重点介绍2个左右，其他模块让学生在课程实验或课程设计中完成更好。






(2) 教学要点。第1部分的程序设计基础内容比较简单，不存在太多学习困难。第2部分的应用程序设计中，由于涉及的软件模块较多，部分软件包会涉及一些专业背景知识。因此，建议将教学重点放在核心函数的应用上。尤其是软件包中的核心函数，教学中可以重点介绍核心函数的功能、核心函数的主要参数及其含义与设置等。在今后的专业课程教学中，会讲解到这些函数采用的算法思想。本书的重点是程序设计，建议在教学中重点讲解核心函数的使用方法，淡化函数的算法原理和专业背景知识。通俗地说，就是“不要问汽车如何造，而要问汽车如何开”。
(3) 问题处理。程序设计往往会遇到很多问题。Python程序调试中遇到最多的问题是文件路径、程序中的逗号、中文乱码和软件包版本不匹配。本书在1.2.6节讨论了路径问题； 在4.4.2节讨论了逗号等问题； 在8.2.3节讨论了乱码问题； 软件包版本不匹配问题分散在各章节进行讨论。在此特意提醒读者注意这些问题。对于大部分可能遇到的问题，本书都提供了解决的方法和案例。但是，任何图书都无法解决程序设计中的所有问题。因此，应当鼓励学生利用网络资源和动手实验来解决问题。
本书说明
(1) 为了使读者快速理解书中的程序案例，书中的程序都进行了详细注释，这些注释大部分是说明程序的语法规则和语句功能。在软件工程实际中，程序注释不需要说明程序语法规则，而是告诉别人程序语句的意图和想法，增强程序的易读性。
(2) 程序中的空行会使程序结构看起来更加清晰明了，在程序代码中适当增加空行是一个良好的编程习惯。遗憾的是，受篇幅的限制，本书的程序代码压缩了所有空行，这使一些程序看起来有些局促拥挤，这实在是无奈之举。
(3) 为了解决程序案例实用性与个人隐私的矛盾，书中的人物姓名一部分来自文学名著，另一部分由Python程序自动生成，如有雷同，纯属巧合。
(4) Python是一种多范式编程语言，它可以采用命令式编程、过程式编程、事件驱动编程、面向对象编程、函数式编程等。多范式编程语言不可避免地会存在同一概念不同名称的情况发生。特别是“函数”的概念，过程式编程时称为“函数”，面向对象编程时称为“方法”； 函数式编程中，“函数”的概念又会有所不同。本书对“函数”与“方法”两个概念不做严格区分，大部分情况下统称为“函数”。其他名词如“属性”“特征”“标签”“数组”等，在不同的软件包中，它们的概念都会存在一些差异。
(5) 一种良好的编程方法是修改程序案例中某些语句或参数，看看会发生些什么。虽然不会总是得到一个期望的结果，但即使程序出错，也能增加读者的编程经验。
代码约定
(1) 书中程序案例均在以下环境中调试通过： 中文简体Windows 10(64位)、Python 3.7(32位)和Python 3.8（32位）、MySQL 8.0.17(32位)以及其他相应的第三方软件包或模块(32位)； 程序调试环境为Python自带的IDLE。由于软件设计遵循向下兼容原则，在更高版本的软件环境(如64位环境)下，运行本书中的程序案例，会具有更好的性能。
(2) 程序案例中使用的软件包较多，为了避免引起混淆，在程序注释中，凡是有“导入第三方包”时，说明这个程序需要安装相应的第三方软件包； 程序注释中，有“导入标准模块”时，说明模块已由Python安装，不需要再另外安装软件包； 程序注释中，有“导入自定义模块”时，说明这个模块由读者编写，并且存放在程序指定目录下。
(3) 本书的程序案例源代码和相应资源均存放在d:＼test＼01~d:＼test＼14子目录(如d:＼test＼01＼E0123.py)中。读者调试部分程序案例(如需要载入数据集等文件)时，应当在硬盘建立相应目录，并且存放相应资源，或者修改程序案例中相关语句的路径。
(4) 部分程序案例的输出很长，为了压缩篇幅，书中省略了一些输出信息； 部分多行短数据的程序输出，也合并在一行中书写。为了区别程序语句与程序输出，案例中的程序行和命令行都标注了行号，而程序输出信息则不标注行号，以示区别。
(5) 一些函数语法格式中，方括号［，x］内的参数x表示可选参数，输入可选参数x时，［］不需要输入，但是其他符号(如逗号)需要输入。
读者反馈
非常欢迎读者对本书提出反馈意见，让我们了解您对本书的看法： 您喜欢哪些内容，不喜欢哪些内容，哪些内容讲解过于啰嗦拖沓，哪些内容还需要更加深入地讨论，等等。这些反馈对我们很重要，它有助于我们编写出对读者真正有帮助的教材。
尽管我们已经竭尽全力确保内容的准确性，但错误在所难免。如果您发现了书中的错误，无论是正文错误还是代码错误，希望您能将它反馈给我们，我们将不胜感激。这样不仅能够减少其他读者的困惑，还能帮助我们提高本书后续版本的质量。
如果您对书中某个问题存有疑问或不解，请联系我们，我们会尽力为您做出解答。您可以发送邮件至清华大学出版社客服邮箱cservice@tup.tsinghua.edu.cn。
致谢
本书由易建勋老师（长沙理工大学）编著，参加编写工作的还有周玮老师(四川工商学院)、唐良荣老师(长沙理工大学)、廖寿丰老师(湖南行政学院)、冯桥华老师(安顺职业技术学院)、李冬萍老师(昆明学院)等。因特网技术资料给作者提供了极大帮助，在这里对这些作者也表示真诚的感谢。

尽管我们非常认真、努力地编写本书，但水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请各位同仁和读者给予批评指正。
本书提供了大量课程教学资源，如果教师在教学中需要这方面的资源，可登录清华大学出版社网站(http://www.tup.tsinghua.edu.cn/index.html)下载。

易建勋
2021年2月