Python编程：从入门到实践

本书是一本针对所有层次的Python读者而作的Python入门书。全书分两部分：首部分介绍用Python 编程所必须了解的基本概念，包括matplotlib、NumPy和Pygal等强大的Python库和工具介绍，以及列表、字典、if语句、类、文件与异常、代码测试等内容；第二部分将理论付诸实践，讲解如何开发三个项目，包括简单的Python 2D游戏开发，如何利用数据生成交互式的信息图，以及创建和定制简单的Web应用，并帮读者解决常见编程问题和困惑。

Eric Matthes

高中科学和数学老师，现居住在阿拉斯加，在当地讲授Python入门课程。他从5岁开始就一直在编写程序。

袁国忠

自由译者；2000年起专事翻译，主译图书，偶译新闻稿、软文；出版译著40余部，其中包括《C++ Prime Plus中文版》《CCNA学习指南》《CCNP ROUTE学习指南》《面向模式的软件架构：模式系统》《Android应用UI设计模式》《风投的选择：谁是下一个十亿美元级公司》等，总计700余万字；专事翻译前，从事过三年化工产品分析和开发，做过两年杂志和图书编辑。

上到有编程基础的程序员，下到10岁少年，想入门Python并达到可以开发实际项目的水平，本书是读者优选！

本书是一本全面的从入门到实践的Python编程教程，带领读者快速掌握编程基础知识、编写出能解决实际问题的代码并开发复杂项目。

书中内容分为基础篇和实战篇两部分。基础篇介绍基本的编程概念，如列表、字典、类和循环，并指导读者编写整洁且易于理解的代码。另外还介绍了如何让程序能够与用户交互，以及如何在代码运行前进行测试。实战篇介绍如何利用新学到的知识开发功能丰富的项目：2D游戏《外星人入侵》，数据可视化实战，Web应用程序。

第一部分　基础知识
第1章　起步　2
1．1　搭建编程环境　2
1．1．1　Python 2和Python 3　2
1．1．2　运行Python代码片段　3
1．1．3　Hello World程序　3
1．2　在不同操作系统中搭建Python编程环境　3
1．2．1　在Linux系统中搭建Python编程环境　3
1．2．2　在OS X系统中搭建Python编程环境　6
1．2．3　在Windows系统中搭建Python编程环境　8
1．3　解决安装问题　12
1．4　从终端运行Python程序　13
1．4．1　在Linux和OS X系统中从终端运行Python程序　13
1．4．2　在Windows系统中从终端运行Python程序　13
1．5　小结　14
第2章　变量和简单数据类型　15
2．1　运行hello_world．py时发生的情况　15
2．2　变量　16
2．2．1　变量的命名和使用　16
2．2．2　使用变量时避免命名错误　17
2．3　字符串　18
2．3．1　使用方法修改字符串的大小写　19
2．3．2　合并（拼接）字符串　19
2．3．3　使用制表符或换行符来添加空白　20
2．3．4　删除空白　21
2．3．5　使用字符串时避免语法错误　22
2．3．6　Python 2中的print语句　23
2．4　数字　24
2．4．1　整数　24
2．4．2　浮点数　25
2．4．3　使用函数str()避免类型错误　25
2．4．4　Python 2中的整数　26
2．5　注释　27
2．5．1　如何编写注释　27
2．5．2　该编写什么样的注释　28
2．6　Python之禅　28
2．7　小结　30
第3章　列表简介　31
3．1　列表是什么　31
3．1．1　访问列表元素　32
3．1．2　索引从0而不是1开始　32
3．1．3　使用列表中的各个值　33
3．2　修改、添加和删除元素　33
3．2．1　修改列表元素　34
3．2．2　在列表中添加元素　34
3．2．3　从列表中删除元素　35
3．3　组织列表　39
3．3．1　使用方法sort()对列表进行永久性排序　39
3．3．2　使用函数sorted()对列表进行临时排序　40
3．3．3　倒着打印列表　41
3．3．4　确定列表的长度　41
3．4　使用列表时避免索引错误　42
3．5　小结　43
第4章　操作列表　44
4．1　遍历整个列表　44
4．1．1　深入地研究循环　45
4．1．2　在for循环中执行更多的操作　46
4．1．3　在for循环结束后执行一些操作　47
4．2　避免缩进错误　47
4．2．1　忘记缩进　48
4．2．2　忘记缩进额外的代码行　48
4．2．3　不必要的缩进　49
4．2．4　循环后不必要的缩进　49
4．2．5　遗漏了冒号　50
4．3　创建数值列表　51
4．3．1　使用函数range()　51
4．3．2　使用range()创建数字列表　51
4．3．3　对数字列表执行简单的统计计算　53
4．3．4　列表解析　53
4．4　使用列表的一部分　54
4．4．1　切片　54
4．4．2　遍历切片　56
4．4．3　复制列表　56
4．5　元组　59
4．5．1　定义元组　59
4．5．2　遍历元组中的所有值　59
4．5．3　修改元组变量　60
4．6　设置代码格式　61
4．6．1　格式设置指南　61
4．6．2　缩进　61
4．6．3　行长　61
4．6．4　空行　62
4．6．5　其他格式设置指南　62
4．7　小结　63
第5章　if语句　64
5．1　一个简单示例　64
5．2　条件测试　65
5．2．1　检查是否相等　65
5．2．2　检查是否相等时不考虑大小写　65
5．2．3　检查是否不相等　66
5．2．4　比较数字　67
5．2．5　检查多个条件　67
5．2．6　检查特定值是否包含在列表中　69
5．2．8　布尔表达式　69
5．3　if语句　70
5．3．1　简单的if语句　70
5．3．2　if-else语句　71
5．3．3　if-elif-else结构　72
5．3．4　使用多个elif代码块　73
5．3．5　省略else代码块　74
5．3．6　测试多个条件　74
5．4　使用if语句处理列表　76
5．4．1　检查特殊元素　77
5．4．2　确定列表不是空的　78
5．4．3　使用多个列表　78
5．5　设置if语句的格式　80
5．6　小结　80
第6章　字典　81
6．1　一个简单的字典　81
6．2　使用字典　82
6．2．1　访问字典中的值　82
6．2．2　添加键—值对　83
6．2．3　先创建一个空字典　83
6．2．4　修改字典中的值　84
6．2．5　删除键—值对　85
6．2．6　由类似对象组成的字典　86
6．3　遍历字典　87
6．3．1　遍历所有的键—值对　87
6．3．2　遍历字典中的所有键　89
6．3．3　按顺序遍历字典中的所有键　91
6．3．4　遍历字典中的所有值　91
6．4　嵌套　93
6．4．1　字典列表　93
6．4．2　在字典中存储列表　95
6．4．3　在字典中存储字典　97
6．5　小结　99
第7章　用户输入和while循环　100
7．1　函数input()的工作原理　100
7．1．1　编写清晰的程序　101
7．1．2　使用int()来获取数值输入　102
7．1．3　求模运算符　103
7．1．4　在Python 2．7中获取输入　104
7．2　while循环简介　104
7．2．1　使用while循环　104
7．2．2　让用户选择何时退出　105
7．2．3　使用标志　106
7．2．4　使用break退出循环　107
7．2．5　在循环中使用continue　108
7．2．6　避免无限循环　109
7．3　使用while循环来处理列表和字典　110
7．3．1　在列表之间移动元素　110
7．3．2　删除包含特定值的所有列表元素　111
7．3．3　使用用户输入来填充字典　112
7．4　小结　113
第8章　函数　114
8．1　定义函数　114
8．1．1　向函数传递信息　115
8．1．2　实参和形参　115
8．2　传递实参　116
8．2．1　位置实参　116
8．2．2　关键字实参　118
8．2．3　默认值　118
8．2．4　等效的函数调用　119
8．2．5　避免实参错误　120
8．3　返回值　121
8．3．1　返回简单值　121
8．3．2　让实参变成可选的　122
8．3．3　返回字典　123
8．3．4　结合使用函数和while循环．．．．．．．　124
8．4　传递列表　126
8．4．1　在函数中修改列表　126
8．4．2　禁止函数修改列表　129
8．5　传递任意数量的实参　130
8．5．1　结合使用位置实参和任意数量实参　131
8．5．2　使用任意数量的关键字实参　131
8．6　将函数存储在模块中　133
8．6．1　导入整个模块　133
8．6．2　导入特定的函数　134
8．6．3　使用as给函数指定别名　134
8．6．4　使用as给模块指定别名　135
8．6．5　导入模块中的所有函数　135
8．7　函数编写指南　136
8．8　小结　137
第9章　类　138
9．1　创建和使用类　138
9．1．1　创建Dog类　139
9．1．2　根据类创建实例　140
9．2　使用类和实例　142
9．2．1　Car类　143
9．2．2　给属性指定默认值　143
9．2．3　修改属性的值　144
9．3　继承　147
9．3．1　子类的方法__init__()　147
9．3．2　Python 2．7中的继承　149
9．3．3　给子类定义属性和方法　149
9．3．4　重写父类的方法　150
9．3．5　将实例用作属性　150
9．3．6　模拟实物　152
9．4　导入类　153
9．4．1　导入单个类　153
9．4．2　在一个模块中存储多个类　155
9．4．3　从一个模块中导入多个类　156
9．4．4　导入整个模块　157
9．4．5　导入模块中的所有类　157
9．4．6　在一个模块中导入另一个模块　157
9．4．7　自定义工作流程　158
9．5　Python标准库　159
9．6　类编码风格　161
9．7　小结　161
第10章　文件和异常　162
10．1　从文件中读取数据　162
10．1．1　读取整个文件　162
10．1．2　文件路径　164
10．1．3　逐行读取　165
10．1．4　创建一个包含文件各行内容的列表　166
10．1．5　使用文件的内容　166
10．1．6　包含一百万位的大型文件　168
10．1．7　圆周率值中包含你的生日吗　168
10．2　写入文件　169
10．2．1　写入空文件　170
10．2．2　写入多行　170
10．2．3　附加到文件　171
10．3　异常　172
10．3．1　处理ZeroDivisionError异常　172
10．3．2　使用try-except代码块　173
10．3．3　使用异常避免崩溃　173
10．3．4　else代码块　174
10．3．5　处理FileNotFoundError异常　175
10．3．6　分析文本　176
10．3．7　使用多个文件　177
10．3．8　失败时一声不吭　178
10．3．9　决定报告哪些错误　179
10．4　存储数据　180
10．4．1　使用json．dump()和json．load()　180
10．4．2　保存和读取用户生成的数据　181
10．4．3　重构　183
10．5　小结　186
第11章　测试代码　187
11．1　测试函数　187
11．1．1　单元测试和测试用例　188
11．1．2　可通过的测试　188
11．1．3　不能通过的测试　190
11．1．4　测试未通过时怎么办　191
11．1．5　添加新测试　191
11．2　测试类　193
11．2．1　各种断言方法　193
11．2．2　一个要测试的类　194
11．2．3　测试AnonymousSurvey类　195
11．2．4　方法setUp()　197
11．3　小结　199
第二部分　项目
项目1　外星人入侵　202
第12章　武装飞船　203
12．1　规划项目　203
12．2　安装Pygame　204
12．2．1　使用pip安装Python包　204
12．2．2　在Linux系统中安装Pygame　206
12．2．3　在OS X系统中安装Pygame　207
12．2．4　在Windows系统中安装Pygame　207
12．3　开始游戏项目　207
12．3．1　创建Pygame窗口以及响应用户输入　208
12．3．2　设置背景色　209
12．3．3　创建设置类　210
12．4　添加飞船图像　211
12．4．1　创建Ship类　212
12．4．2　在屏幕上绘制飞船　213
12．5　重构：模块game_functions　214
12．5．1　函数check_events()　214
12．5．2　函数update_screen()　215
12．6　驾驶飞船　216
12．6．1　响应按键　216
12．6．2　允许不断移动　217
12．6．3　左右移动　219
12．6．4　调整飞船的速度　220
12．6．5　限制飞船的活动范围　221
12．6．6　重构check_events()　222
12．7　简单回顾　223
12．7．1　alien_invasion．py　223
12．7．2　settings．py　223
12．7．3　game_functions．py　223
12．7．4　ship．py　223
12．8　射击　224
12．8．1　添加子弹设置　224
12．8．2　创建Bullet类　224
12．8．3　将子弹存储到编组中　226
12．8．4　开火　227
12．8．5　删除已消失的子弹　228
12．8．6　限制子弹数量　229
12．8．7　创建函数update_bullets()　230
12．9　小结　231
第13章　外星人　232
13．1　回顾项目　232
13．2　创建第一个外星人　233
13．2．1　创建Alien类　233
13．2．2　创建Alien实例　234
13．2．3　让外星人出现在屏幕上　235
13．3　创建一群外星人　236
13．3．1　确定一行可容纳多少个外星人　236
13．3．2　创建多行外星人　236
13．3．3　创建外星人群　237
13．3．4　重构create_fleet()　239
13．3．5　添加行　240
13．4　让外星人群移动　242
13．4．1　向右移动外星人　243
13．4．2　创建表示外星人移动方向的设置　244
13．4．3　检查外星人是否撞到了屏幕边缘　244
13．4．4　向下移动外星人群并改变移动方向　245
13．5　射杀外星人　246
13．5．1　检测子弹与外星人的碰撞　246
13．5．2　为测试创建大子弹　247
13．5．3　生成新的外星人群　248
13．5．4　提高子弹的速度　249
13．5．5　重构update_bullets()　249
13．6　结束游戏　250
13．6．1　检测外星人和飞船碰撞　250
13．6．2　响应外星人和飞船碰撞　251
13．6．3　有外星人到达屏幕底端　254
13．6．4　游戏结束　255
13．7　确定应运行游戏的哪些部分　255
13．8　小结　256
第14章　记分　257
14．1　添加Play按钮　257
14．1．1　创建Button类　258
14．1．2　在屏幕上绘制按钮　259
14．1．3　开始游戏　261
14．1．4　重置游戏　261
14．1．5　将Play按钮切换到非活动状态　263
14．1．6　隐藏光标　263
14．2　提高等级　264
14．2．1　修改速度设置　264
14．2．2　重置速度　266
14．3　记分　267
14．3．1　显示得分　267
14．3．2　创建记分牌　268
14．3．3　在外星人被消灭时更新得分　270
14．3．4　将消灭的每个外星人的点数都计入得分　271
14．3．5　提高点数　271
14．3．6　将得分圆整　272
14．3．7　最高得分　274
14．3．8　显示等级　276
14．3．9　显示余下的飞船数　279
14．4　小结　283
项目2　数据可视化　284
第15章　生成数据　285
15．1　安装matplotlib　285
15．1．1　在Linux系统中安装matplotlib　286
15．1．2　在OS X系统中安装matplotlib　286
15．1．3　在Windows系统中安装matplotlib　286
15．1．4　测试matplotlib　287
15．1．5　matplotlib画廊　287
15．2　绘制简单的折线图　287
15．2．1　修改标签文字和线条粗细　288
15．2．2　校正图形　289
15．2．3　使用scatter()绘制散点图并设置其样式　290
15．2．4　使用scatter()绘制一系列点　291
15．2．5　自动计算数据　292
15．2．6　删除数据点的轮廓　293
15．2．7　自定义颜色　293
15．2．8　使用颜色映射　294
15．2．9　自动保存图表　295
15．3　随机漫步　295
15．3．1　创建RandomWalk()类　296
15．3．2　选择方向　296
15．3．3　绘制随机漫步图　297
15．3．4　模拟多次随机漫步　298
15．3．5　设置随机漫步图的样式　299
15．3．6　给点着色　299
15．3．7　重新绘制起点和终点　300
15．3．8　隐藏坐标轴　301
15．3．9　增加点数　301
15．3．10　调整尺寸以适合屏幕　302
15．4　使用Pygal模拟掷骰子　303
15．4．1　安装Pygal　304
15．4．2　Pygal画廊　304
15．4．3　创建Die类　304
15．4．4　掷骰子　305
15．4．5　分析结果　305
15．4．6　绘制直方图　306
15．4．7　同时掷两个骰子　307
15．4．8　同时掷两个面数不同的骰子　309
15．5　小结　311
第16章　下载数据　312
16．1　CSV文件格式　312
16．1．1　分析CSV文件头　313
16．1．2　打印文件头及其位置　314
16．1．3　提取并读取数据　314
16．1．4　绘制气温图表　315
16．1．5　模块datetime　316
16．1．6　在图表中添加日期　317
16．1．7　涵盖更长的时间　318
16．1．8　再绘制一个数据系列　319
16．1．9　给图表区域着色　320
16．1．10　错误检查　321
16．2　制作世界人口地图：JSON格式　324
16．2．1　下载世界人口数据　324
16．2．2　提取相关的数据　324
16．2．3　将字符串转换为数字值　326
16．2．4　获取两个字母的国别码　327
16．2．5　制作世界地图　329
16．2．6　在世界地图上呈现数字数据　330
16．2．7　绘制完整的世界人口地图　331
16．2．8　根据人口数量将国家分组　333
16．2．9　使用Pygal设置世界地图的样式　334
16．2．10　加亮颜色主题　335
16．3　小结　337
第17章　使用API　338
17．1　使用Web API　338
17．1．1　Git和GitHub　338
17．1．2　使用API调用请求数据　339
17．1．3　安装requests　339
17．1．4　处理API响应　340
17．1．5　处理响应字典　340
17．1．6　概述最受欢迎的仓库　342
17．1．7　监视API的速率限制　343
17．2　使用Pygal可视化仓库　344
17．2．1　改进Pygal图表　346
17．2．2　添加自定义工具提示　347
17．2．3　根据数据绘图　349
17．2．4　在图表中添加可单击的链接　350
17．3　Hacker News API　350
17．4　小结　353
项目3　Web应用程序　354
第18章　Django入门　355
18．1　建立项目　355
18．1．1　制定规范　355
18．1．2　建立虚拟环境　356
18．1．3　安装virtualenv　356
18．1．4　激活虚拟环境　357
18．1．5　安装Django　357
18．1．6　在Django中创建项目　357
18．1．7　创建数据库　358
18．1．8　查看项目　359
18．2　创建应用程序　360
18．2．1　定义模型　360
18．2．2　激活模型　362
18．2．3　Django 管理网站　363
18．2．4　定义模型Entry　365
18．2．5　迁移模型Entry　366
18．2．6　向管理网站注册Entry　366
18．2．7　Django shell　367
18．3　创建网页：学习笔记主页　369
18．3．1　映射URL　369
18．3．2　编写视图　371
18．3．3　编写模板　372
18．4　创建其他网页　373
18．4．1　模板继承　373
18．4．2　显示所有主题的页面　375
18．4．3　显示特定主题的页面　378
18．5　小结　381
第19章　用户账户　382
19．1　让用户能够输入数据　382
19．1．1　添加新主题　382
19．1．2　添加新条目　386
19．1．3　编辑条目　390
19．2　创建用户账户　392
19．2．1　应用程序users　393
19．2．2　登录页面　394
19．2．3　注销　396
19．2．4　注册页面　397
19．3　让用户拥有自己的数据　400
19．3．1　使用@login_required限制访问　400
19．3．2　将数据关联到用户　402
19．3．3　只允许用户访问自己的主题　405
19．3．4　保护用户的主题　405
19．3．5　保护页面edit_entry　406
19．3．6　将新主题关联到当前用户　406
19．4　小结　408
第20章　设置应用程序的样式并对其进行部署　409
20．1　设置项目“学习笔记”的样式　409
20．1．1　应用程序django-bootstrap3　410
20．1．2　使用Bootstrap来设置项目“学习笔记”的样式　411
20．1．3　修改base．html　411
20．1．4　使用jumbotron设置主页的样式　414
20．1．5　设置登录页面的样式　415
20．1．6　设置new_topic页面的样式　416
20．1．7　设置topics页面的样式　417
20．1．8　设置topic页面中条目的样式　417
20．2　部署“学习笔记”　419
20．2．1　建立Heroku账户　420
20．2．2　安装Heroku Toolbelt　420
20．2．3　安装必要的包　420
20．2．4　创建包含包列表的文件requirements．txt　421
20．2．5　指定Python版本　422
20．2．6　为部署到Herohu而修改settings．py　422
20．2．7　创建启动进程的Procfile　423
20．2．8　为部署到Herohu而修改wsgi．py　423
20．2．9　创建用于存储静态文件的目录　424
20．2．10　在本地使用gunicorn服务器　424
20．2．11　使用Git跟踪项目文件　425
20．2．12　推送到Heroku　426
20．2．13　在Heroku上建立数据库　427
20．2．14　改进Heroku部署　428
20．2．15　确保项目的安全　429
20．2．16　提交并推送修改　430
20．2．17　创建自定义错误页面　431
20．2．18　继续开发　434
20．2．19　设置SECRET_KEY　434
20．2．20　将项目从Heroku删除　434
20．3　小结　435
附录A　安装Python　436
附录B　文本编辑器　441
附录C　寻求帮助　447
附录D　使用Git进行版本控制　451
后记　460

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