Python 3 基础教程(第2版)(慕课版)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

发布时间：2021-07-10 11:35:30

作者：夏帮贵

出版社：人民邮电出版社有限公司

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

内容提要

Python功能强大且简单易学，是程序开发人员必学的语言之一。本书注重基础、循序渐进，系统地讲述了Python程序设计开发相关基础知识。本书共分10章，涵盖了Python语言基础、Python基本语法、基本数据类型、组合数据类型、程序控制结构、函数与模块、文件和数据组织、Python标准库、第三方库和面向对象等内容。本书内容全面覆盖了《全国计算机等级考试二级Python语言程序设计考试大纲（2018年版）》的知识点。

本书内容丰富、讲解详细，适用于初、中级Python用户，可用作各类院校相关专业教材，同时也可作为 Python 爱好者的自学参考书和全国计算机等级考试二级 Python 语言程序设计的考试辅导教材。

前言 PREFACE

Python 因其功能强大、简单易学、开发成本低，已成为广大程序开发人员喜爱的程序设计语言之一。作为一门优秀的程序设计语言，Python 被广泛应用到各个方面，从简单的文字处理，到网站和游戏开发，甚至于机器人和航天飞机控制，都可以找到Python的身影。

本书特别针对Python零基础的编程爱好者，进行了内容编排和章节组织，争取让读者在短时间内掌握Python程序设计语言的基本技术和编程方法。本书具有如下特点。

1.零基础入门

读者无须有其他程序设计语言的相关基础，跟随本书学习即可轻松掌握Python程序设计语言。

2.学习成本低

本书在构建开发环境时，选择了应用最为广泛的Windows 10操作系统和Python 3.5版本，使用Python 3.5自带的集成开发工具IDLE等进行学习和操作，没有特别的软件和硬件要求。

3.内容编排精心设计

Python 程序设计涉及的范围非常广泛，本书内容编排并不求全、求深，而是考虑零基础读者的接受能力，选择Python中必备、实用的知识进行讲解。知识和配套实例循序渐进、环环相扣，逐步涉及实际案例的各个方面。

同时，本书内容针对《全国计算机等级考试二级Python语言程序设计考试大纲（2018 年版）》作了精心编排，全面覆盖考试大纲内容。还专门针对考试大纲提供了习题集和模拟考试系统。模拟考试系统包含了依据考试大纲设计的真题题库，该系统既可辅助读者学习Python程序设计知识，又可帮助提高其等级考试通过的概率。

4.精心制作配套慕课

本书配套的慕课覆盖全书内容，对知识点进行详细讲解和补充，读者登录“人邮学院”网站（http://www.rymooc.com/）或扫描右侧的二维码，使用手机号注册，在首页右上角单击“学习卡”选项，输入封底刮刮卡中的激活码，即可在线观看慕课视频。扫描书中的二维码也可以直接使用手机观看视频。扫一扫看慕课

5.强调理论与实践结合

书中每章最后的综合实例环节都安排有一个短小、完整的实例，方便教师教学，也方便学生学习。

6.提供丰富的学习资源

为了方便读者学习，本书提供所有实例的源代码和相关资源。源代码可在学习过程中直接使用，参考相关内容进行配置即可。为了方便教师教学，还提供了教学大纲、教案、教学进度表和 PPT课件等资源。

本书主要内容如下表所示。

本书由西华大学刘凡馨、夏帮贵主编。本书源代码、PPT等相关资源可登录人民邮电出版社教育社区（www.ryjiaoyu.com）免费下载。

由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者2020年1月

第1章 Python语言基础

Python 是一种面向对象的、解释型的高级程序设计语言。吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）于1989年开始开发Python，并于1991年发布第一个Python公开发行版。Python是纯粹的开源软件，其源代码和解释器均遵循 GNU 通用公共许可证（GNU General Public License,GPL）协议。Python 的语法简洁、易于学习、功能强大、可扩展性强、跨平台等诸多特点，使其成为最受欢迎的程序设计语言之一。知识要点

了解Python程序的运行方式

学会安装Python

学会使用Python编程工具IDLE

1.1 Python概述

1989年吉多·范罗苏姆在阿姆斯特丹开始开发一种新的程序设计语言。作为巨蟒剧团（Monty Python）喜剧团体的粉丝，吉多将这种新的语言命名为Python。Python的灵感来自ABC语言—吉多参与开发的一种适用于非专业程序开发人员的教学语言。吉多认为 ABC 语言优美、功能强大，其未获得成功的原因主要是非开放。所以，吉多一开始就将Python定位为开放性语言。Python起源于ABC，并受到了Modula-3语言的影响，同时结合了Unix shell和C的特点。

经过多年的发展，Python已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。在2019年10月的TIOBE程序设计语言排行榜中，Python在众多的程序设计语言中仅次于Java和C，处于第3位，如图1-1所示。1.1.2 Python的特点1.1.2 Python的特点

Python具有下列显著特点。

1.Python是免费的开源自由软件

Python遵循GPL协议，是免费和开源的，无论用于何种用途，开发人员都无须支付任何费用，也不用担心版权问题。图1-1 TIOBE程序设计语言排行榜（2019年10月）

2.Python是面向对象的

面向对象（Object Oriented,OO）是现代高级程序设计语言的一个重要特征。Python具有多态、运算符重载、继承和多重继承等面向对象编程（Object Oriented Programming,OOP）的主要特征。

3.Python具有良好的跨平台特性

Python是用ANSI C实现的。C语言因为跨平台和良好的可移植性成为了经典的程序设计语言。这意味着Python也具有良好的跨平台特性，可在目前所有的主流平台上编译和运行。

4.Python功能强大

Python具有的一些强大功能如下。

● 动态数据类型：Python可以在代码运行过程中跟踪变量的数据类型，因此无须声明变量的数据类型，也不要求在使用前对变量进行类型声明。

● 自动内存管理：良好的内存管理机制意味着程序运行具有更高的性能。Python程序员无须关心内存的使用和管理，Python会自动分配和回收内存。

● 大型程序支持：通过子模块、类和异常等工具，Python可用于大型程序开发。

● 内置数据结构：Python提供了对常用数据结构的支持。例如，集合、列表、字典、字符串等都属于Python内置类型，可实现相应的数据结构。同时，Python也实现了各种数据结构的标准操作，如合并、分片、排序和映射等。

● 内置标准库：Python提供丰富的标准库，如从正则表达式匹配到网络等，因此Python可以实现多种应用。

● 第三方工具集成：Python通过扩展包集成第三方工具，从而应用在不同领域。

5.Python简单易学

Python的设计理念是“优雅”“明确”“简单”，提倡“用一种方法，最好是只用一种方法来做一件事”。所以，Python语言语法简洁、代码易读。一些知名大学（如卡耐基梅隆大学、麻省理工学院等）开始使用Python作为程序设计课程的编程语言。1.1.3 Python的版本1.1.3 Python的版本

Python发展至今，经历了多个版本，如表1-1所示。表1-1 Python版本历史

Python通过一个参与者众多的开发社区来保持版本更新和改进。Python的开发者通过一个在线的源代码控制系统协同工作，所有对 Python 的修改必须遵循 Python 增强提案（Python Enhancement Proposal,PEP），并能通过Python扩展回归测试系统的测试。目前，一个非正式的组织Python软件基金（Python Software Foundation,PSF）负责组织会议并处理Python的知识产权问题。

Python 3.0不再向后兼容，Python 2.7将作为Python 2.x的最后一个版本。但Python 2.x依然得到众多开发人员的支持，Python因此也一直保持对该版本的更新。不过，Python已决定于2020年停止对Python 2.7的支持，从而使开发人员有充裕的时间过渡到Python 3.x。

为了方便叙述，本书在后面的内容中将 Python 3.x 简称为 Python 3,Python 2.x 简称为Python 2。

目前，Python 3的最新版本为3.8.0（2019年11月）。《全国计算机等级考试二级 Python 语言程序设计考试大纲（2018年版》建议考试使用的Python版本为3.4.2～3.5.3。1.1.4 Python 3与Python 2的区别1.1.4 Python 3与Python 2的区别

Python 3与Python 2的主要区别如下。

1.Python 3中的文本使用Unicode编码

Python 3中的字符默认使用Unicode编码（UTF-8），其可以很好地支持中文或其他非英文字符，示例代码如下。

>>> 长度=100　　　　　　　　 #汉字作为变量名

>>> print(长度)

100

在Python 3中，不需要使用“u”或“U”前缀表示Unicode字符，但二进制字符串必须使用“b”或“B”前缀。Python 2中不能使用汉字作为变量名，否则会出错，示例代码如下。

>>> 速度=100File "", line 1

速度=100^

SyntaxError: invalid syntax

2.print()函数代替了print语句

Python 3使用print()函数来输出数据，示例代码如下。

>>> x=100

>>> print(10,'abc',x)

10 abc 100

Python 2使用print语句输出数据，示例代码如下。

>>> x=100

>>> print 10,'abc',x

10 abc 100

>>> print(10,'abc',x)　　　　　　 #print语句将(10,'abc',x)作为一个元组输出

(10, 'abc', 100)

3.完全的面向对象

Python 2中的各种数据类型，在Python 3中全面升级为类（class）。例如，在Python 2中测试数据类型结果如下。

>>> int,float,str

(, , )

在Python 3中测试数据类型结果如下。

>>> int,float,str

(, , )

4.部分方法和函数用视图和迭代器代替了列表

下面的方法或函数在Python 2中返回列表，在Python 3中则返回视图或迭代器。

● 字典的keys()、items()和values()方法用返回视图代替了列表。不再支持Python 2中的iterkeys()、iteritems()和itervalues()。

● map()、filter()和zip()函数用返回迭代器代替了列表。

5.比较运算中的改变

比较运算的主要改变如下。

● 用“!=”代替了“”。

● 比较运算“”在无法比较两个数据大小时，会产生TypeError异常。

● 在Python 2中，“1 < ''”“0 > None”“len >> f=open('d:/test.txt','w')

>>> type(f)

Python 2的open()函数返回的是file类型的对象，示例代码如下。

>>> f=open('d:/test.txt','w')

>>> type(f)

9.异常处理的改变

在Python 3中，异常处理的改变主要如下。

● BaseException是所有异常类的基类，删除了StardardError异常。

● 取消了异常类的序列行为和message属性。

● 用raise Exception(args)代替raise Exception,args语法。

● 在捕获异常的except语句中引入了as关键字。

在Python 2中，用下面的代码捕捉和处理异常。

>>> try:

...　　raise TypeError,’类型错误’

...except TypeError,err:

...　　print err.message

...

类型错误

在Python 3中，用下面的代码捕捉和处理异常。

>>> try:

...　　 raise TypeError(’类型错误’)

...except TypeError as err:

...　　print(err)

...

类型错误

10.其他主要的语法改变

其他主要的语法改变如下。

● 增加了关键字as和with。

● 增加了常量True、False、None。

● 加入nonlocal语句。使用noclocal x声明x为函数外部的变量。

● 删除了raw_input()，代之以input()。

● 删除了元组参数解包。不能用类似def(a, (b, c)):pass的语句定义函数。

● 增加了二进制字面量，如“b'0110110110'”。bin()函数可返回整数的二进制字符串。

● 扩展的可迭代解包。在Python 3中，“a, b, *x = '1234'”和“*x, a = '1234'”都是合法的。

● 对象和序列是可迭代的。

● 面向对象引入了抽象基类。

● 类的迭代器方法 next()改名为__next__()，并增加内置函数 next()，用以调用迭代器的__next__()方法。

1.2 运行Python程序

Python程序有两种运行方式：程序文件运行和交互式运行。

程序文件是包含一系列Python语句的源代码文件，文件扩展名通常为py。在Windows的命令提示符窗口中，可使用Python.exe来执行Python程序文件，示例代码如下。D:\>python test.py

其执行过程是，首先由 Python 解释器将 py 文件翻译成字节码文件，再由Python虚拟机（Python Virtual Machine,PVM）逐条翻译、执行字节码文件中的Python语句。

Python还可以通过交互方式运行。在Windows系统的命令提示符窗口中运行Python.exe，可进入Python的交互环境。在其中输入Python语句后，按【Enter】键运行，示例代码如下。

D:\>python

Python 3.5.3 (v3.5.3:1880cb95a742, Jan 16 2017, 15:51:26) [MSC v.1900 32 bit (Intel)] on win32

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>> a=1

>>> b=2

>>> print(a+b)

3

符号“>>> ”为Python交互环境的命令提示符，在其后输入Python语句并按【Enter】键可运行Python语句，输出结果直接在下一行显示。1.2.2 Python程序的可执行文件1.2.2 Python程序的可执行文件

可将Python程序打包为一个独立的可执行程序，即冻结二进制文件（Frozen Binary）。冻结二进制文件是将 Python 程序的字节码、PVM 以及程序所需的Python支持文件等捆绑到一起形成的一个独立文件。在Windows系统中，冻结二进制文件是一个exe文件，运行exe文件即可启动Python程序，而不需要安装Python环境。

常用的第三方冻结二进制文件生成工具有py2exe和PyInstaller。

1.3 Python开发环境

在Python的官方网站首页中单击导航菜单栏中的“Downloads”按钮，可显示Python下载菜单，如图1-2所示。图1-2 Python下载菜单

网站会自动检测用户的操作系统类型，图1-2显示了Python为Windows系统提供的下载版本。图中显示了当前最新的版本为Python 3.8.0，单击“Python 3.8.0”按钮即可下载安装程序。

Python二级考试大纲建议使用Python 3.4.2～3.5.3。要下载其他版本（如3.5.3），在图1-2中单击“View the full list of downloads.”链接，进入全部下载列表页面，如图1-3所示。图1-3 查看Python下载版本

在下载列表中找到要下载的 Python 版本号，单击版本号或“Download”链接，进入该版本的下载页面，如图1-4所示。图1-4 Python 3.5.3下载页面

页面中的“Windows x86 ……”安装程序适用于32位的 Windows 系统，“Windows x86-64 ……”安装程序同时适用于32位和64位的Windows系统。executable表示安装程序是独立的安装包，包含了所有必需的文件。web-based表示安装程序只包含必要的安装引导程序，在安装过程中可以根据安装选项从网络下载需要的文件。根据使用的操作系统，单击相应的链接即可下载安装程序。

双击安装程序图标，执行Python安装操作。“Windows x86-64 executable installer”安装程序启动后，其安装方式选择界面如图1-5所示。图1-5 安装方式选择

务必勾选界面最下方的“Add Python 3.5 to PATH”复选框，将Python 3.5添加到系统的环境变量PATH中，从而保证在系统命令提示符窗口中，可在任意目录下执行Python相关命令（如Python解释器Python.exe、安装工具pip.exe等）。

Python安装程序提供了两种安装方式：“Install Now”和“Customize installation”。“Install Now”方式按默认设置安装Python，应记住默认的安装位置，在使用Python的过程中可能会访问该路径。“Customize installation”为自定义安装方式，用户可设置Python安装路径和其他选项。限于篇幅，本书不再讲解Python详细的安装过程。

安装完成后，在Windows的开始菜单中选择“Python 3.5\Python 3.5”命令，可打开Python交互环境，如图1-6所示。图1-6 Python交互环境1.3.2 Python编程工具：IDLE1.3.2 Python编程工具：IDLE

IDLE 是 Python 自带的编程工具，包含交互环境和源代码编辑器。以Python 3.5为例，可在Windows的开始菜单中选择“Python 3.5\IDLE”命令，启动IDLE交互环境，如图1-7所示。图1-7 IDLE交互环境

在交互环境中执行Python语句时，命令之前不能有任何空格，否则会提示缩进错误，如图1-8所示。图1-8 交互环境中的缩进错误

在IDLE交互环境中选择“File\New”命令，可打开源代码编辑器，如图1-9所示。图1-9 IDLE源代码编辑器

代码编写完成后，选择“File\Save”命令或按【Ctrl+S】组合键保存程序文件。完成保存后，选择“Run\Run Module”命令或按【F5】键运行程序。运行结果显示在IDLE交互环境中，如图1-10所示。图1-10 交互环境中显示的运行结果

1.4 综合实例

本节实例在 IDLE 中执行 Python 语句，并将所执行的语句编写为 Python程序。具体操作步骤如下。（1）在Windows开始菜单中选择“Python 3.5\IDLE”命令，启动IDLE。（2）输入“print("Hello Python")”，按【Enter】键执行语句，观察输出结果。（3）输入“a="Hello Python"”，按【Enter】键执行语句。该语句将字符串赋值给变量，没有输出结果。（4）输入“print(a)”，按【Enter】键执行语句，观察输出结果。（5）输入“a”，按【Enter】键执行语句，观察输出结果。

该操作说明，在交互模式下变量名可作为语句使用，显示变量的值，与使用print()函数类似。在交互模式下直接使用变量和使用print()函数输出变量略有区别，例如当变量值为字符串时，直接使用变量显示的字符串包含了首尾的单引号或双引号，print()函数输出的字符串没有单引号或双引号。（6）输入“for i in [1,2,3,4,5]:”，按【Enter】键换行。这是一个包含多行语句的for循环，按【Enter】键后，IDLE会换行，并自动添加缩进。（7）输入“print(a)”，按【Enter】键换行。（8）再次按【Enter】键，执行输入的for循环（该循环会执行5次print(a)语句）。

图1-11显示了上述操作和命令的输出结果。图1-11 在IDLE交互环境中执行Python命令（9）在IDLE交互环境中选择“File\New”命令，打开源代码编辑器。将步骤（1）～（8）中在交互环境中执行的命令添加到源代码编辑器中，完整的代码如下。

print("Hello Python")

a="Hello Python"

print(a)

a

for i in [1,2,3,4,5]:print(a)（10）按【Ctrl+S】组合键保存程序文件，将文件命名为practice1.py。（11）按【F5】键运行程序，在IDLE交互环境中显示了运行结果，如图1-12所示。注意：代码中只有print()函数输出的数据才会显示在交互环境中。图1-12 IDLE交互环境中的程序运行结果（12）按【Windows+R】组合键，打开Windows运行对话框，如图1-13所示。输入“cmd”，按【Enter】键运行，打开Windows命令提示符窗口。图1-13 运行cmd命令（13）切换到practice1.py文件所在的目录，执行“python practice1.py”命令运行程序文件，运行结果如图1-14所示。图1-14 在Windows命令提示符窗口中执行Python程序

小结

习题

一、单选选择题

1.Python起源于（　）。

A.ABC语言

B.C语言

C.Java语言

D.Modula-3语言

2.下列说法错误的是（　）。

A.Python是免费的开源软件

B.Python是面向对象的程序设计语言

C.与C类似，Python中的变量必须先定义后使用

D.Python具有跨平台特性

3.下列关于Python 2和Python 3的说法错误的是（　）。

A.Python 3不兼容Python 2

B.在Python 3中可使用汉字作为变量名

C.在Python 2中使用print语句完成输出

D.在Python 3和Python 2中，str类型的字符串是相同的

4.下列关于Python程序运行方式的说法错误的是（　）。

A.Python程序在运行时，需要Python解释器

B.Python命令可以在Python交互环境中执行

C.Python的冻结二进制文件是一个可执行文件

D.要运行冻结二进制文件，也需要提前安装Python解释器

5.下列关于IDLE的说法错误的是（　）。

A.在IDLE中可交互式地执行Python命令

B.在IDLE中可编写Python程序

C.在IDLE中可运行Python程序

D.在IDLE交互环境中，输入命令后按【F5】键执行

二、编程题

1.在IDLE交互环境中，按顺序执行下面的命令。

a=12

b=9

c=a+b

print(c)

c

print('abc')

'abc'

2.在IDLE中创建一个Python程序，输出10个10以内的随机整数，代码如下，运行程序查看结果。

import random

print(’输出10个10以内的随机整数：')

for i in range(10):print(random.randrange(10),end=' ')

3.在IDLE中创建一个Python程序，输出九九乘法表，代码如下，在Windows命令提示符窗口中运行程序查看结果。

for i in range(1,10):for j in range(1,i+1):print('%s*%s=%-2s' %(i,j,i*j),end=' ')print()

4.在IDLE中创建一个Python程序，计算输入整数的阶乘，代码如下，运行程序查看结果。

def fac(n):if n==0:return 1else:return n*fac(n-1)

a=eval(input(’请输入一个整数：'))

print(a,'!=',fac(a))

5.在IDLE中创建一个Python程序，绘制图形，代码如下，运行程序查看结果。

from turtle import *

color('red', 'yellow')

begin_fill()

while True:forward(200)left(170)if abs(pos()) < 1:break

end_fill()

done()

第2章 Python基本语法

Python语法简单，容易学习和掌握。本章主要讲解Python语言的基本语法，包括基本语法元素、基本输入和输出、变量与对象等内容。知识要点

掌握Python的基本语法元素

学会使用基本输入和输出函数

理解变量命名规则

学会使用赋值语句

理解变量与对象的关系

理解变量的共享引用

2.1 基本语法元素

Python 基本语法元素包括缩进、注释、语句续行符号、语句分隔符号、保留字和关键词等内容。2.1.1 缩进

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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