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| 編輯推薦： |
本书旨在采用以基础为先的教学方法，帮助学生在更广泛的情境中学习问题解决思路和程序设计方法，从而创建高效、优雅的代码，适用于Python程序设计和数据结构入门课程。书中首先介绍选择、循环和函数等基本编程概念和技巧，然后才引入自定义类。本书还配有不同难度的问题和练习，涵盖有趣的应用领域，以激发灵感，激励学生学习。第3版新增了数据结构主题，内容、示例和练习均与主流趋势保持同步。
本书中文版分为基础篇和进阶篇，基础篇对应原书的第1~14章，进阶篇对应原书的第15~23章，便于教师按需选择教材。
本书特色
以问题驱动、基础为先的方法进行介绍，侧重于问题解决思路，而非语法。
从基础开始，循序渐进地讲解，先教授基本概念和技巧，再引入自定义类。
涵盖从基础到面向对象程序设计，从简单函数到STL，再到简单数据类型和经典结构的广泛主题。
编程练习按难度分组，为学生提供大量实践和应用技能的机会。
书中有丰富的来自各个领域的例子和问题，为学习概念提供了有趣的背景。
采用灵活的章节顺序，允许教师跳过或稍后处理图形内容。
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| 內容簡介： |
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本书首先介绍Python基础知识，在带领读者编写自定义类之前，先介绍关于选择结构、循环结构和函数的基本编程概念和技术。然后介绍如何使用Python解决问题。不同难度的练习和问题涵盖了多个有趣的应用领域。本书包含大量练习题，指导读者创建高效、优雅的代码，在实践中掌握编程技巧。第3版新增了关于数据结构的内容，并更新了大量示例和练习。
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| 關於作者： |
Y. Daniel Liang:普度大学终身教授，阿姆斯特朗亚特兰大州立大学计算机科学系教授。他所编写的Java教程在美国大学Java课程中采用率最高，同时他还兼任Prentice Hall Java系列丛书的编辑。梁勇（Y. Daniel Liang），阿姆斯特朗亚特兰大州立大学计算机科学系Yamacraw教授。之前曾是普渡大学计算机科学系副教授，并曾两次获得普渡大学大学杰出研究奖。他所编写的Java教程在美国大学Java课程中采用率最高。
江红 华东师范大学副教授，博士。1994年毕业于复旦大学计算机系。1994年7月起，华东师范大学任教至今。曾荣获华东师范大学教学成果三等奖、华东师范大学第三届青年教师课堂教学大奖赛三等奖、华东师范大学优秀任课教师奖、华东师范大学优秀教学改革研究论文二等奖、华东师范大学青年教师岗位培训优秀学员、上海市高等学校优秀毕业生等荣誉。
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| 目錄：
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译者序
前言
作者简介
第1章 计算机、程序和Python简介 1
1.1 概述 1
1.2 什么是计算机 2
1.2.1 中央处理器 2
1.2.2 二进制位和字节 3
1.2.3 内存 3
1.2.4 存储设备 4
1.2.5 输入设备和输出设备 5
1.2.6 通信设备 5
1.3 程序设计语言 6
1.3.1 机器语言 6
1.3.2 汇编语言 6
1.3.3 高级语言 7
1.4 操作系统 8
1.4.1 控制和监测系统活动 8
1.4.2 分配和安排系统资源 8
1.4.3 调度计划任务 8
1.5 Python的发展历史 9
1.6 Python入门 9
1.6.1 启动Python 10
1.6.2 创建Python源代码文件 11
1.6.3 使用Python执行数学计算 13
1.7 程序设计风格和文档 13
1.7.1 适当的注释和注释风格 14
1.7.2 适当的间距 14
1.8 程序设计错误 14
1.8.1 语法错误 14
1.8.2 运行时错误 15
1.8.3 逻辑错误 15
1.9 图形程序设计入门 16
1.9.1 绘制图形并为图形添加颜色 16
1.9.2 将画笔移动到任何位置 18
1.9.3 绘制奥运五环徽标 19
关键术语 20
本章总结 21
编程练习 21
第2章 程序设计初步 26
2.1 概述 26
2.2 编写一个简单的程序 26
2.3 从控制台读取输入 28
2.4 标识符 30
2.5 变量、赋值语句和表达式 31
2.6 同时赋值 32
2.7 命名常量 32
2.8 数值数据类型和运算符 33
2.8.1 运算符/、//和** 34
2.8.2 运算符% 34
2.8.3 科学记数法 36
2.9 案例研究：零钱兑换 36
2.10 表达式求值以及运算符优先级 38
2.11 复合赋值运算符 39
2.12 类型转换和数值舍入 39
2.13 案例研究：显示当前时间 41
2.14 软件开发过程 42
2.15 案例研究：计算距离 45
关键术语 48
本章总结 48
编程练习 48
第3章 选择结构 59
3.1 概述 59
3.2 布尔类型、布尔值和布尔表达式 60
3.3 生成随机数 61
3.4 if语句 62
3.5 双分支if-else语句 64
3.6 嵌套的if语句和多分支if-elif-else语句 66
3.7 选择语句中的常见错误 69
3.8 案例研究：计算体重指数 71
3.9 案例研究：计算个人所得税 72
3.10 逻辑运算符 74
3.11 案例研究：判断闰年 77
3.12 案例研究：彩票抽奖 77
3.13 条件表达式 79
3.14 Python 3.10版本中的match-case
语句 79
3.15 运算符优先级和结合性 81
3.16 检测目标的位置 82
关键术语 84
本章总结 84
编程练习 84
第4章 数学函数、字符串和对象 101
4.1 概述 101
4.2 常用的Python函数 102
4.3 字符串和字符 107
4.3.1 ASCII码和统一码 108
4.3.2 函数ord和chr 109
4.3.3 特殊字符的转义序列 109
4.3.4 不使用换行符进行打印 110
4.3.5 str函数 111
4.3.6 拼接和重复运算符 111
4.3.7 从控制台读取字符串 112
4.3.8 in和not in运算符 112
4.3.9 比较字符串 113
4.3.10 字符串函数 114
4.3.11 索引运算符 115
4.3.12 切片运算符 116
4.4 案例研究：使用字符串改进彩票
抽奖程序 116
4.5 对象和方法简介 117
4.6 字符串方法 118
4.6.1 查找和统计子字符串 120
4.6.2 转换字符串 121
4.6.3 从字符串中去除空白字符 122
4.7 案例研究 123
4.7.1 问题：猜测生日 123
4.7.2 问题：将十六进制数字转换
为十进制值 126
4.8 格式化数值和字符串 127
4.8.1 格式化浮点数 128
4.8.2 格式化为科学记数法 129
4.8.3 格式化为百分比 129
4.8.4 对齐格式 129
4.8.5 格式化整数 130
4.8.6 格式化字符串 130
4.8.7 F-字符串 132
4.9 绘制各种不同类型的形状 133
4.10 使用颜色和字体进行绘制 135
关键术语 137
本章总结 138
编程练习 138
第5章 循环结构 149
5.1 概述 149
5.2 while循环 150
5.3 案例研究：猜数游戏 152
5.4 循环设计策略 155
5.5 使用用户确认和哨兵值控制循环 157
5.6 for循环 159
5.7 嵌套循环 160
5.8 最小化数值误差 161
5.9 案例研究 162
5.9.1 问题：寻找最大公约数 162
5.9.2 问题：预测未来学费 164
5.9.3 问题：将十进制转换为十六
进制 165
5.10 关键字break和continue 166
5.11 案例研究：测试回文 168
5.12 案例研究：显示素数 170
5.13 案例研究：随机游走 172
关键术语 174
本章总结 174
编程练习 174
第6章 函数 189
6.1 概述 189
6.2 定义函数 190
6.3 调用函数 191
6.4 返回值的函数和不返回值的函数 194
6.5 位置参数和关键字参数 196
6.6 按引用值传递参数 197
6.7 模块化编码 198
6.8 变量的作用域 201
6.9 默认参数 203
6.10 返回多个值 204
6.11 案例研究：随机生成ASCII字符 205
6.12 案例研究：十六进制转换为
十进制 206
6.13 案例研究：函数抽象和逐
步求精 208
6.13.1 自顶向下的设计方法 209
6.13.2 自顶向下和/或自底向上的
实现方法 211
6.13.3 实现细节 211
6.13.4 逐步求精的优越性 214
6.14 案例研究：可重用的图形
函数 214
关键术语 217
本章总结 217
编程练习 218
第7章 列表 235
7.1 概述 235
7.2 列表基础 236
7.2.1 列表是一个序列 236
7.2.2 列表的函数 237
7.2.3 索引运算符 237
7.2.4 列表切片 238
7.2.5 运算符+、+=、*和in/
not in 239
7.2.6 使用for循环遍历列表元素 239
7.2.7 比较列表 240
7.2.8 列表解析 240
7.2.9 列表对象的方法 241
7.2.10 将字符串拆分为列表 242
7.2.11 输入列表 242
7.2.12 列表中数据的偏移 243
7.2.13 使用列表简化编码 243
7.2.14 Python统计函数 243
7.3 案例研究：分析数值 244
7.4 案例研究：一副扑克牌 245
7.5 复制列表 247
7.6 将列表传递给函数 248
7.7 从函数中返回列表 250
7.8 案例研究：统计每个字母出现
的次数 251
7.9 列表查找 253
7.9.1 线性查找方法 253
7.9.2 二分查找方法 254
7.10 列表排序 257
关键术语 258
本章总结 258
编程练习 259
第8章 多维列表 272
8.1 概述 272
8.2 处理二维列表 273
8.2.1 使用输入值初始化列表 273
8.2.2 使用随机值初始化列表 273
8.2.3 打印列表 273
8.2.4 计算所有元素之和 274
8.2.5 按列计算元素之和 274
8.2.6 查找元素之和最大的行 274
8.2.7 随机混排 274
8.2.8 排序 275
8.3 将二维列表传递给函数 275
8.4 问题：对单项选择题进行评分 276
8.5 问题：寻找距离最近的点对 277
8.6 问题：数独游戏 280
8.7 多维列表 284
8.7.1 案例研究：每日温度和湿度 284
8.7.2 案例研究：猜测生日 286
关键术语 287
本章总结 287
编程练习 288
第9章 对象和类 308
9.1 概述 308
9.2 定义对象的类 308
9.2.1 定义类 309
9.2.2 构造对象 310
9.2.3 访问对象成员 311
9.2.4 self参数 312
9.2.5 示例：使用类 313
9.2.6 对象与变量以及复制对象 314
9.3 UML类设计 314
9.4 使用Python库中的类：datetime
类 317
9.5 不可变对象与可变对象 318
9.6 隐藏数据字段 320
9.7 类的抽象和封装 321
9.8 面向对象的程序设计思维 325
9.9 运算符重载和特殊方法 327
9.10 案例研究：Rational类 329
关键术语 333
本章总结 333
编程练习 334
第10章 基于Tkinter的GUI编程
基础 345
10.1 概述 345
10.2 Tkinter入门 345
10.3 处理事件 346
10.4 组件类 348
10.5 Canvas 353
10.6 几何图形管理器 356
10.6.1 grid 356
10.6.2 pack 357
10.6.3 place 358
10.7 案例研究：贷款计算器 359
10.8 案例研究：数独GUI 360
10.9 显示图像 362
10.10 案例研究：扑克牌GUI 364
关键术语 365
本章总结 365
编程练习 365
第11章 基于Tkinter的GUI高级
编程 373
11.1 概述 373
11.2 组合框 373
11.3 菜单 375
11.4 弹出菜单 377
11.5 鼠标事件、键盘事件和事件
绑定 378
11.6 案例研究：查找距离最近的
点对 382
11.7 动画 383
11.8 案例研究：弹跳的小球 386
11.9 滚动条 389
11.10 标准对话框 390
关键术语 391
本章总结 391
编程练习 392
第12章 继承和多态性 399
12.1 概述 399
12.2 超类和子类 399
12.3 重写方法 404
12.4 object类 405
12.5 多态性和动态绑定 406
12.6 isins tance函数 408
12.7 案例研究：可重用的时钟 410
12.8 类关系 414
12.8.1 关联 414
12.8.2 聚合和组合 416
12.9 案例研究：设计Course类 417
12.10 案例研究：设计一个用于
栈的类 419
12.11 案例研究：FigureCanvas
类 421
关键术语 424
本章总结 424
编程练习 424
第13章 文件和异常处理 437
13.1 概述 437
13.2 文本输入和输出 438
13.2.1 打开一个文件 438
13.2.2 写入数据 439
13.2.3 测试一个文件的存在性 441
13.2.4 读取数据 441
13.2.5 从文件中读取海量数据 444
13.2.6 附加数据 446
13.2.7 数值数据的写入和读取 447
13.3 文件对话框 447
13.4 案例研究：统计一个文件中的
字符数 451
13.5 从网上读取数据 452
13.6 异常处理 453
13.7 抛出异常 456
13.8 使用异常类处理异常 459
13.9 定义自定义异常类 460
13.10 案例研究：网络爬虫 462
13.11 使用pickle执行二进制输入
和输出 464
13.11.1 转储和加载对象 465
13.11.2 检测文件末尾 465
13.12 案例研究：地址簿 467
关键术语 470
本章总结 470
编程练习 470
第14章 元组、集合和字典 475
14.1 概述 475
14.2 元组 476
14.3 集合 478
14.3.1 创建集合 478
14.3.2 操作和访问集合 479
14.3.3 子集和超集 479
14.3.4 相等性测试 480
14.3.5 集合操作 480
14.4 比较集合和列表的性能 482
14.5 案例研究：统计关键字 484
14.6 字典 485
14.6.1 创建字典 485
14.6.2 添加、修改和检索值 486
14.6.3 删除字典中的数据项 487
14.6.4 遍历字典的数据项 487
14.6.5 len、max和min函数 487
14.6.6 测试键是否位于字典中 487
14.6.7 相等性测试 488
14.6.8 字典对象的方法 488
14.7 案例研究：单词出现的次数 489
关键术语 491
本章总结 491
编程练习 491
附录A Python关键字 496
附录B ASCII字符集 497
附录C 数制系统 498
附录D 命令行参数 503
附录E 正则表达式 506
附录F 位运算操作 512
附录G 大O表示法、大Ω表示法和
大Θ表示法 513
附录H 运算符的优先顺序表 514
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| 內容試閱：
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前 言
Introduction to Python Programming and Data Structures， Third Edition
欢迎阅读本书。
本书假设读者是一名刚入门的新手程序员，也就是没有任何程序设计的预备知识。那么，什么是程序设计呢？程序设计是指使用程序设计语言创建解决方案（即编写程序）来解决问题。无论使用哪种程序设计语言，解决问题和程序设计的基本原理都是相同的。我们可以使用任何高级程序设计语言（例如Python、Java、C++或者C#）学习程序设计。一旦我们掌握了如何使用一种语言进行程序设计，就很容易学会其他程序设计语言，因为编写程序的基本技术是一样的。
那么，使用Python学习程序设计具有什么优势呢？Python语言很容易学习，程序设计也很有趣。Python代码简单、短小、可读、直观并且功能强大，因此可以有效地使用Python语言向初学者介绍计算的概念和解决问题的方法。
本书以问题驱动的方式教授解决问题的方法。教学的重点是解决问题的方法，而不是语法知识。书中通过在广泛的背景下使用有趣的例子来激发学生对程序设计的兴趣。虽然本书的中心主题是解决问题的方法，但为了解决问题，也必须适当介绍Python语法和库。为了支持以问题驱动的方式进行程序设计教学，本书提供了各种不同难度的问题，以激发学生的学习激情。为了吸引所有专业的学生，这些问题涵盖了数学、科学、商业、财务管理、游戏、动画和多媒体等诸多应用领域。
在Python中，所有数据都是对象。第4章介绍了对象的概念以及如何使用对象，但在本书的中间部分（即从第9章开始）才介绍如何定义自定义类。本书首先关注基础知识：在编写自定义类之前，首先介绍了关于选择结构、循环结构和函数的基本程序设计概念和技术。
教授程序设计最好的方法是通过示例，而学习程序设计的唯一方法是通过动手实践。本书通过示例阐述基本概念，并且提供了大量不同难度的练习供学生进行实践。目标是借助这些有趣的示例和练习，使本书成为一本适用于在广泛的应用背景下教授问题解决方法和程序设计技术的教科书。
本书适用于两学期的程序设计入门课程教学，也可用于为已经了解其他程序设计语言的学生开设的一学期Python程序设计课程。
新增内容
本书在细节上进行了全面修订，旨在改善清晰度、呈现方式、内容、示例和练习。主要包括：
更新1.2节，纳入云存储和触摸屏的内容。
在3.14节介绍了Python 3.10版本中的match-case语句，以简化多个条件分支的编码。
第4章介绍了F-字符串，以提供一种简明的语法来格式化字符串并输出。
第7章介绍了统计函数，使学生能够为常见的统计任务编写简单的代码。
上一版的14.4节、14.6节、18.4节被拆分为多个小节，以改进内容的呈现。
数据结构部分增加了更多内容并进行了改进。首先介绍如何使用数据结构，然后介绍如何实现数据结构，最后介绍如何创建自定义数据结构。本书涵盖了典型数据结构课程中的所有主题。此外，书中会在第16章中介绍字符串匹配，在第22章和第23章中介绍图算法，作为数据结构课程的可选内容材料。
附录G是全新的。该附录给出了“大O”表示法以及“大Ω”表示法和“大Θ”表示法的精确数学定义。
附录H是全新的。该附录列出了Python运算符及其优先级。
提供了许多新的示例和练习，以激发学生对程序设计的兴趣。（这是梁博士每本新书的特点。）
灵活的章节安排
为了提高灵活性，本书在第1~9章中使用了海龟绘图（Turtle Graphics），在其余部分中使用了TkinterGUI编程。图形是教授程序设计的一种非常有价值的教学工具。然而，本书的设计旨在让教师能够灵活地跳过或者稍后覆盖有关图形的内容，而不影响其他内容的阅读和学习。下图展示了本书章节的相关性。
学习目标
每章开头的学习目标列出了学生应该从本章中学到的知识点。这份简明的清单可以帮助学生在完成本章学习后判断自己是否达成了学习目标。
编程演练让学生能够在IDE类型的环境中练习编码。学生有机会填写缺失的代码，按要求运行，并且在提交后立即收到反馈。编程演练指导学生找到正确的答案，帮助学生坚持实践并且保持不断尝试的动力。
代码演示动画模拟程序的执行过程，可以让学生逐行浏览代码列表，根据程序提示输入数据，并且立即显示所输入的数据对程序的影响。
交互式流程图、算法动画以及UML类图用于提高解决问题的能力和逻辑技能，理解操作的流程，并且帮助学生在开始编写代码之前可视化了解程序中所发生的情况。
补充说明
由于中文版未获得英文版Revel版本（互动式数字教材）的授权，因此大量视频和动画内容无法通过纸质版本呈现。我们在书中提供了部分互动内容的访问地址，包括代码演示动画（CodeAnimation）、编程演练（LiveExample）和编程练习（Exercise）等。读者可通过以下二维码获得完整的互动内容链接列表。
作者简介
Introduction to Python Programming and Data Structures， Third Edition
梁勇博士于1991年在俄克拉何马大学获得计算机科学博士学位，并于1986年和1983年在复旦大学分别获得计算机科学硕士和学士学位。在加入阿姆斯特朗州立大学（现已与佐治亚南方大学合并）之前，他曾任普渡大学计算机科学系副教授，在那里他曾两次获得卓越研究奖。
梁勇博士目前是佐治亚南方大学计算机科学系荣休教授。他的研究领域是理论计算机科学。他曾在SIAM Journal on Computing、Discrete Applied Mathematics、Acta Informatica和Information Processing Letters等期刊上发表论文。他撰写了三十余本著作，其中广受欢迎的计算机科学教材在世界各地得到广泛使用。
2005年，梁勇博士被Sun Microsystems公司（已被甲骨文公司收购）评选为Java Champion。他还曾在多个国家
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