細說Python編程：從入門到科學(xué)計算

第1篇  基礎(chǔ)知識
第 1 章  構(gòu)建Python開發(fā)環(huán)境3
1.1  初識Python3
1.2  安裝Python4
1.2.1  在Windows環(huán)境下安裝5
1.2.2  在Linux環(huán)境下安裝7
1.2.3  在Mac環(huán)境下安裝7
1.3  Python IDE和Anaconda介紹7
1.3.1  Python IDE8
1.3.2  PyCharm10
1.3.3  Anaconda介紹15
1.4  認識Python程序15
1.4.1  命令行15
1.4.2  Python代碼行16
1.4.3  Python腳本17
1.4.4  縮進17
1.4.5  注釋19
1.5  小結(jié)19
第 2 章  開始你的Python編程20
2.1  Python的基本編碼規(guī)范20
2.2  關(guān)鍵字24
2.3  常量與變量24
2.4  標識符26
2.5  運算符27
2.5.1  算術(shù)運算符27
2.5.2  比較運算符28
2.5.3  邏輯運算符29
2.5.4  位運算符29
2.5.5  成員運算符30
2.5.6  身份運算符30
2.5.7  賦值運算符31
2.5.8  運算符優(yōu)先級32
2.6  數(shù)據(jù)類型33
2.6.1  整數(shù)型33
2.6.2  浮點型35
2.6.3  復(fù)數(shù)型36
2.6.4  字節(jié)型37
2.6.5  布爾型38
2.6.6  字符串型39
2.7  內(nèi)置函數(shù)42
2.7.1  內(nèi)置函數(shù)的概念42
2.7.2  幾個常用的內(nèi)置函數(shù)43
2.8  小結(jié)46
第 3 章  字符串47
3.1  字符串的基本操作47
3.1.1  字符串索引和切片47
3.1.2  字符串是不可變的50
3.1.3  字符串拼接50
3.1.4  字符串長度52
3.1.5  字符串分割54
3.1.6  返回字符串中最大的字母和最小的字母55
3.1.7  字符串填充56
3.2  轉(zhuǎn)義字符57
3.3  字符串運算符59
3.4  字符串格式化60
3.5  字符串檢索與統(tǒng)計61
3.5.1  統(tǒng)計字符串出現(xiàn)的次數(shù)61
3.5.2  檢測字符串中是否包含某子串63
3.5.3  檢索字符串開頭和結(jié)尾65
3.6  字符串大小寫轉(zhuǎn)換66
3.6.1  大小寫全部轉(zhuǎn)換67
3.6.2  字符串頭部大小寫轉(zhuǎn)換68
3.6.3  大小寫反轉(zhuǎn)69
3.6.4  字符串替換69
3.7  刪除指定字符串70
3.8  字符串合并72
3.9  字符串對齊72
3.9.1  ljust()方法73
3.9.2  rjust()方法74
3.9.3  center()方法75
3.10  字符串編解碼76
3.10.1  字符串編碼76
3.10.2  字符串解碼77
3.11  小結(jié)78
第 4 章  容器79
4.1  列表79
4.1.1  列表的創(chuàng)建方法79
4.1.2  列表的基本操作81
4.1.3  列表方法84
4.1.4  創(chuàng)建數(shù)字列表89
4.2  元組90
4.2.1  元組的創(chuàng)建方法90
4.2.2  元組的訪問91
4.3  字典93
4.3.1  字典的應(yīng)用93
4.3.2  創(chuàng)建字典93
4.3.3  字典的常見操作94
4.3.4  字符串用于字典96
4.3.5  字典方法96
4.3.6  使用字典時的注意事項104
4.4  集合105
4.4.1  集合的創(chuàng)建105
4.4.2  集合方法106
4.5  容器嵌套112
4.5.1  字典列表113
4.5.2  在字典中存儲列表113
4.6  小結(jié)113
第 5 章  函數(shù)114
5.1  函數(shù)的定義和調(diào)用114
5.1.1  函數(shù)的定義115
5.1.2  函數(shù)的調(diào)用116
5.1.3  提供說明文檔116
5.2  函數(shù)參數(shù)和返回值117
5.2.1  函數(shù)參數(shù)及其傳遞117
5.2.2  關(guān)鍵字參數(shù)119
5.2.3  位置參數(shù)119
5.2.4  默認參數(shù)121
5.2.5  不定長參數(shù)122
5.2.6  函數(shù)的返回值123
5.3  空值125
5.4  變量的作用域126
5.4.1  局部變量126
5.4.2  全局變量128
5.5  局部函數(shù)129
5.6  exec()函數(shù)和eval()函數(shù)132
5.7  函數(shù)的高級話題134
5.7.1  lambda匿名函數(shù)135
5.7.2  函數(shù)式編程136
5.7.3  閉包函數(shù)138
5.7.4  遞歸139
5.8  小結(jié)141
第 6 章  循環(huán)142
6.1  while循環(huán)142
6.1.1  while的用法142
6.1.2  while...else語句144
6.1.3  while嵌套144
6.2  for循環(huán)145
6.2.1  for的用法145
6.2.2  for...else語句147
6.2.3  for嵌套148
6.2.4  使用for循環(huán)遍歷字典150
6.3  break語句153
6.4  continue語句155
6.5  pass語句156
6.6  循環(huán)中的常用內(nèi)置函數(shù)157
6.6.1  zip()函數(shù)157
6.6.2  reversed()函數(shù)158
6.6.3  sorted()函數(shù)160
6.7  小結(jié)162
第 7 章  條件選擇163
7.1  if語句詳解163
7.1.1  if語句164
7.1.2  if else語句164
7.1.3  if elif else166
7.2  條件測試167
7.2.1  是否相等167
7.2.2  是否不相等168
7.2.3  比較數(shù)字169
7.2.4  檢查多個條件169
7.2.5  檢查字典中的特定值170
7.3  if語句處理列表171
7.3.1  確定列表不是空的171
7.3.2  處理列表中的特殊元素171
7.3.3  多個列表172
7.4  條件語句和循環(huán)語句結(jié)合應(yīng)用173
7.4.1  實現(xiàn)簡單的用戶登錄驗證程序173
7.4.2  打印空心等邊三角形173
7.4.3  打印空心菱形174
7.4.4  打印空心正方形175
7.5  小結(jié)176
第 8 章  模塊、包和標準庫177
8.1  模塊177
8.1.1  創(chuàng)建模塊178
8.1.2  使用模塊180
8.2  包182
8.2.1  創(chuàng)建包182
8.2.2  安裝包183
8.3  探索模塊185
8.3.1  模塊包含什么185
8.3.2  使用help獲取幫助186
8.3.3  文檔187
8.3.4  使用源代碼188
8.4  標準庫188
8.4.1  os189
8.4.2  sys190
8.4.3  random191
8.4.4  re194
8.4.5  其他常用的標準模塊200
8.5  小結(jié)201
第 9 章  類202
9.1  一切皆對象202
9.1.1  面向?qū)ο蟾攀?02
9.1.2  面向?qū)ο笙嚓P(guān)術(shù)語204
9.2  創(chuàng)建和使用類204
9.2.1  如何定義類204
9.2.2  __init__()類的構(gòu)造方法206
9.2.3  類的實例化207
9.2.4  類對象的使用208
9.2.5  self用法詳解212
9.2.6  使用type()函數(shù)動態(tài)創(chuàng)建類214
9.2.7  MetaClass元類215
9.3  類屬性和實例屬性217
9.3.1  類變量（類屬性）217
9.3.2  實例變量（實例屬性）221
9.3.3  類的局部變量224
9.3.4  使用property()函數(shù)定義屬性224
9.3.5  限制類實例動態(tài)添加屬性和方法227
9.4  方法230
9.4.1  實例方法230
9.4.2  靜態(tài)方法231
9.4.3  類方法232
9.4.4  調(diào)用實例方法233
9.4.5  描述符233
9.4.6  @property裝飾器235
9.5  Python類命名空間237
9.6  封裝238
9.6.1  Python類的封裝239
9.6.2  封裝底層實現(xiàn)原理241
9.7  類的繼承242
9.7.1  單繼承243
9.7.2  多繼承244
9.7.3  子類繼承父類構(gòu)造函數(shù)說明246
9.7.4  父類方法重寫248
9.7.5  super()使用注意事項250
9.8  多態(tài)及用法詳解252
9.9  接口254
9.10  抽象基類256
9.11  枚舉類的定義和使用258
9.12  搜索引擎的實現(xiàn)263
9.13  面向?qū)ο缶幊探ㄗh266
9.13.1  與類相關(guān)的編碼風(fēng)格266
9.13.2  編程建議266
9.14  小結(jié)267
第 10 章  類的特殊成員268
10.1  常用類的特殊方法268
10.1.1  創(chuàng)建類實例269
10.1.2  顯示屬性270
10.1.3  銷毀對象271
10.1.4  列出對象的所有屬性（方法）273
10.1.5  查看對象的內(nèi)部屬性274
10.1.6  __call__()方法277
10.2  常用函數(shù)及用法278
10.2.1  hasattr()函數(shù)278
10.2.2  getattr()函數(shù)279
10.2.3  setattr()函數(shù)280
10.2.4  類型檢查282
10.3  運算符重載285
10.3.1  何謂運算符重載285
10.3.2  使用重載運算符實現(xiàn)自定義序列287
10.4  迭代器和生成器289
10.4.1  迭代器289
10.4.2  生成器292
10.4.3  生成器方法294
10.5  函數(shù)裝飾器298
10.5.1  函數(shù)裝飾器的原理298
10.5.2  含參函數(shù)裝飾器300
10.5.3  函數(shù)裝飾器嵌套301
10.6  裝飾器的應(yīng)用場景302
10.6.1  身份認證302
10.6.2  日志記錄303
10.6.3  輸入合理性檢查303
10.6.4  緩存裝飾器304
10.7  小結(jié)304
第 11 章  文件305
11.1  打開文件305
11.2  文件對象的基本操作307
11.2.1  讀取與寫入307
11.2.2  使用管道重定向輸出308
11.2.3  讀取和寫入行309
11.2.4  關(guān)閉文件314
11.3  迭代文件內(nèi)容315
11.3.1  每次讀取一個字符（或字節(jié)）315
11.3.2  每次一行316
11.3.3  讀取所有內(nèi)容317
11.3.4  延遲行迭代實現(xiàn)318
11.3.5  文件迭代器318
11.4  使用tell()函數(shù)和seek()函數(shù)讀寫文件319
11.4.1  tell()函數(shù)的使用320
11.4.2  seek()函數(shù)的使用320
11.5  with as的用法322
11.6  上下文管理器323
11.6.1  基于類實現(xiàn)323
11.6.2  基于生成器實現(xiàn)324
11.7  常用的文件模塊325
11.7.1  pickle模塊325
11.7.2  linecache模塊328
11.7.3  pathlib模塊329
11.7.4  fnmatch模塊333
11.7.5  os模塊334
11.8  tempfile模塊343
11.9  小結(jié)345
第 2 篇  高級應(yīng)用
第 12 章  異常349
12.1  異常是什么349
12.2  Python常見的異常類型350
12.2.1  Python語法錯誤350
12.2.2  Python運行時錯誤350
12.3  raise的用法355
12.3.1  raise語句的用法355
12.3.2  自定義異常類356
12.4  捕獲異常357
12.4.1  raise捕獲異常358
12.4.2  復(fù)雜except子句360
12.4.3  一次捕獲多種異常361
12.4.4  捕獲對象362
12.4.5  捕獲所有異常362
12.4.6  捕獲異常并順利執(zhí)行代碼363
12.4.7  finally子句365
12.5  跟蹤異常信息367
12.5.1  異常和函數(shù)367
12.5.2  sys.exc_info()方法368
12.5.3  traceback模塊369
12.6  警告371
12.7  小結(jié)373
第 13 章  日期和時間374
13.1  Python中幾個與時間相關(guān)的術(shù)語374
13.2  Python中時間的表示375
13.3  time模塊376
13.4  datetime模塊379
13.4.1  datetime.date類379
13.4.2  datetime.time類382
13.4.3  datetime.datetime類383
13.4.4  時間戳與時間字符串轉(zhuǎn)換386
13.4.5  datetime.timedelta類387
13.5  calendar模塊389
13.6  時間格式化輸出391
13.7  小結(jié)392
第 14 章  測試代碼393
14.1  先測試，再編碼393
14.1.1  準確的需求說明394
14.1.2  做好應(yīng)對變化的準備394
14.1.3  測試四步曲395
14.2  測試工具396
14.2.1  doctest框架的使用396
14.2.2  unittest的簡單使用397
14.3  超越單元測試400
14.3.1  源代碼檢查400
14.3.2  性能分析402
14.4  小結(jié)402
第 15 章  程序打包403
15.1  Setuptools基礎(chǔ)403
15.2  打包405
15.3  編譯擴展406
15.4  創(chuàng)建可執(zhí)行程序407
15.5  小結(jié)408
第 16 章  使用數(shù)據(jù)庫409
16.1  數(shù)據(jù)庫API409
16.1.1  全局變量410
16.1.2  異常410
16.1.3  連接和游標411
16.1.4  類型412
16.2  SQLite和PySQLite413
16.2.1  SQLite起步413
16.2.2  數(shù)據(jù)庫應(yīng)用示例414
16.3  小結(jié)416
第 17 章  網(wǎng)絡(luò)編程417
17.1  網(wǎng)絡(luò)模塊417
17.1.1  socket模塊417
17.1.2  urllib和urllib2模塊419
17.1.3  其他模塊420
17.2  SocketServer模塊及相關(guān)的類420
17.3  處理多個連接421
17.3.1  分叉和線程化實現(xiàn)421
17.3.2  異步I/O實現(xiàn)422
17.4  Twisted424
17.4.1  下載并安裝Twisted425
17.4.2  編寫Twisted服務(wù)器425
17.5  小結(jié)427
第 18 章  圖形用戶界面428
18.1  建立簡單的Python GUI428
18.1.1  準備工作429
18.1.2  GUI布局430
18.1.3  事件處理431
18.1.4  GUI文本編輯器432
18.2  Tkinter編程433
18.2.1  Tkinter控件及使用434
18.2.2  Tkinter的應(yīng)用434
18.3  小結(jié)436
第 19 章  科學(xué)計算437
19.1  NumPy基礎(chǔ)437
19.1.1  NumPy概述438
19.1.2  ndarray對象438
19.1.3  NumPy數(shù)據(jù)類型對象440
19.2  數(shù)組屬性與創(chuàng)建數(shù)組442
19.2.1  數(shù)組屬性442
19.2.2  創(chuàng)建數(shù)組445
19.2.3  從已有的數(shù)組創(chuàng)建數(shù)組447
19.2.4  從數(shù)值范圍創(chuàng)建數(shù)組449
19.3  切片和索引452
19.3.1  切片和索引452
19.3.2  整數(shù)數(shù)組索引454
19.3.3  布爾索引455
19.3.4  花式索引456
19.4  迭代數(shù)組457
19.4.1  控制遍歷順序458
19.4.2  修改數(shù)組中元素的值460
19.4.3  使用外部循環(huán)460
19.5  處理數(shù)組461
19.5.1  修改數(shù)組形狀461
19.5.2  翻轉(zhuǎn)數(shù)組464
19.5.3  修改數(shù)組維度468
19.5.4  連接數(shù)組472
19.5.5  分割數(shù)組475
19.5.6  數(shù)組元素的添加與刪除478
19.6  使用數(shù)學(xué)運算函數(shù)484
19.6.1  算術(shù)函數(shù)485
19.6.2  三角函數(shù)488
19.6.3  舍入函數(shù)490
19.7  小結(jié)491
參考文獻492