Python带我起飞

《Python带我起飞——入门、进阶、商业实战》采用“理论+实践”的形式编写，共分为 4 篇：

第1 篇，包括了解Python、配置机器及搭建开发环境、语言规则；

第2 篇，介绍了Python 语言的基础操作，包括变量与操作、控制流、函数操作、错误与异常、文件操作；

第3 篇，介绍了更高级的Python 语法知识及应用，包括面向对象编程、系统调度编程；

第4 篇，是前面知识的综合应用，包括爬虫实战、自动化实战、机器学习实战、人工智能实战。

《Python带我起飞——入门、进阶、商业实战》结构清晰、案例丰富、通俗易懂、实用性强。

特别适合Python 语言的初学和进阶读者，作为自学教程阅读。

也适合社会培训学校作为培训教材使用，还适合大中专院校的相关专业作为教学参考书。

李金洪

> “大蛇智能”网站创始人、“代码医生”工作室主程序员。

> 精通Python、C、C++、汇编、Java和Go等多种编程语言。擅长神经网络、算法、协议分析、逆向工程和移动互联网安全架构等技术。

> 在深度学习领域，参与过某移动互联网后台的OCR项目、某娱乐节目机器人的语音识别和声纹识别项目，以及人脸识别、活体检测等多个项目。

> 完成过金融、安全、市政和医疗等多个领域的AI算法外包项目。

> 曾发布过两套关于CNTK深度学习框架的视频教程。出版过《深度学习之TensorFlow——入门、原理与进阶实战》一书。

这是一本容易学会、学以致用的书。

一本好书，只有读完才有收获。

学习中怕的是密密麻麻的文字、晦涩的文字，I这会人读不下去，时不时让人想放弃。

为此，本书采用丰富而结构化的层次，采用短段、短句，希望读者阅读时有一种“顺水行舟”的轻快感。

此特色，可能在买书时，感觉并不明显；但在使用，将真真实实体会到它的好。

1. 大量的教学视频:
　　为了让读者更好地学习本书，作者给每一章内容都录制了教学视频（一共47段共429分钟）。借助这些视频，读者可以更轻松地学习。
　　2. 大量的典型应用实例，实战性强，有较高的应用价值:
　　本书提供了42个Python相关的实战案例，理论讲解最终都落实到代码实现上。而且这些案例会伴随着图书内容的推进，不断地趋近于工程化项目的风格，具有很高的应用价值和参考性。
　　3. 完整的源代码和配套素材:
　　书中所有的代码都提供了免费下载，读者学习更方便。
　　另外，读者可以方便地获得书中案例的相关安装包和素材：如果是来源于网站的，则提供了有效下载链接；如果是作者制作的，则在随书资源中直接提供了。
　　4. 语法规则覆盖广:
　　本书几乎囊括了Python 3版本中所涉及的全部语法规则，读者在系统学习之后，仍可将其当作一本Python语法工具书长伴左右，遇到生僻语法时及时查阅。
　　5. 商业案例，应用性强:
　　本书提供的案例多数来源于真正的商业项目，具有高度的参考价值。有些代码甚至可以直接移植到自己的项目中，进行重复使用。使“从学到用”这个过程变得更加直接。
　　6. 大量宝贵经验的分享:
　　授人以鱼，不如授之以渔。本书在讲解知识时，更注重方法与经验的传递。全书共有几十个“注意”标签，其中的内容都是含金量很高的成功经验分享与易错事项总结，有关于经验技巧的，有关于风险规避的，可以帮助读者在学习的路途上披荆斩棘，快速融会贯通。

---------------第1 篇 入门---------------

▇ 第1 章 了解Python

1.1 了解Python 的历史

1.2 Python 可以做什么

1.3 Python 在数据科学中的地位及前景

1.4 如何使用本书

▇第2 章 配置机器及搭建开发环境

★ 本章教学视频说明

2.1 Python 版本及开发环境介绍

∣2.1.1 Python 的运行方式

∣2.1.2 常见的集成开发环境（IDE）

2.2 下载及安装Anaconda

2.3 熟悉Anaconda 3 开发工具

∣2.3.1 快速了解Spyder

∣2.3.2 快速了解Jupyter Notebook

2.4 实例1：运行Python 程序，并传入参数

∣2.4.1 在Spyder 中新建Python 文件，编写代码，运行代码

∣2.4.2 用命令行启动Python 程序，并传入参数

∣2.4.3 用Spyder 启动Python 程序，并传入参数

▇ 第3 章 语言规则——Python 的条条框框

★ 本章教学视频说明

3.1 了解编程语言的分类

3.2 基础规则

∣3.2.1 了解Python 源代码相关的几个概念

∣3.2.2 语句的基本规则：变量、语句、代码块

∣3.2.3 添加注释

∣3.2.4 使用Python 的“帮助”

3.3 代码文件的结构

∣3.3.1 模块

∣3.3.2 包

3.4 模块的详细介绍

∣3.4.1 模块的作用及分类

∣3.4.2 模块的基本使用方法

∣3.4.3 模块的搜索路径

∣3.4.4 模块的属性

∣3.4.5 模块名字的可变性

∣3.4.6 模块的常规写法

3.5 模块的四种导入方式

∣3.5.1 import as 方式

∣3.5.2 from import 方式

∣3.5.3 from import * 方式

∣3.5.4 导入文件名中带空格的模块

3.6 实例2：封装获取系统信息的模块，并将其导入

∣3.6.1 在当前代码中的函数与模块中的函数同名情况下，导入模块

∣3.6.2 在模块与当前代码不在同一路径的情况下，导入模块

∣3.6.3 导入上级路径的模块

---------------第2 篇 进阶---------------

▇ 第4 章 变量——编写代码的基石

★ 本章教学视频说明

4.1 什么是变量

4.2 了解变量的规则

∣4.2.1 明白变量的本质——对象

∣4.2.2 同时定义多个变量

∣4.2.3 变量类型介绍

∣4.2.4 变量类型的帮助函数

4.3 numbers（数字）类型

∣4.3.1 获取对象的类型

∣4.3.2 算术运算符

∣4.3.3 实例3：演示“算术运算符”的使用

∣4.3.4 赋值运算符

∣4.3.5 实例4：演示“赋值运算符”的使用

∣4.3.6 比较运算符

∣4.3.7 实例5：演示“比较运算符”的使用

∣4.3.8 慎用is 函数

∣4.3.9 实例6：演示Python 的缓存机制

∣4.3.10 布尔型关系的运算符

∣4.3.11 位运算符

∣4.3.12 实例7：演示“位运算符”的使用

4.4 strings（字符串）类型

∣4.4.1 字符串的描述

∣4.4.2 转义符

∣4.4.3 屏幕I/O 及格式化

∣4.4.4 实例8：以字符串为例，演示“序列”类型的运算及操作

∣4.4.5 关于切片的特殊说明

∣4.4.6 字符串的相关函数

4.5 list（列表）类型

∣4.5.1 list 的运算及操作

∣4.5.2 list 的内置方法

∣4.5.3 实例9：演示list 使用中的技巧及注意事项

∣4.5.4 列表嵌套

∣4.5.5 实例10：使用list 类型实现队列和栈

∣4.5.6 实例11：使用函数filter 筛选列表——筛选学生列表中的偏科学生名单

4.6 tuple（元组）类型

∣4.6.1 tuple 的描述

∣4.6.2 运算及操作

∣4.6.3 实例12：演示tuple 的用法

4.7 set（集合）类型

∣4.7.1 set 的描述

∣4.7.2 set 的运算

∣4.7.3 set 的内置方法

∣4.7.4 不可变集合

4.8 dictionary（字典）类型

∣4.8.1 字典的描述

∣4.8.2 字典的运算

∣4.8.3 字典的内置方法

4.9 对组合对象进行“深拷贝”和“浅拷贝”

∣4.9.1 浅拷贝

∣4.9.2 深拷贝

▇ 第5 章 控制流——控制执行顺序的开关

★ 本章教学视频说明

5.1 if 语句

∣5.1.1 语句形式

∣5.1.2 演示if 语句的使用

∣5.1.3 实例13：根据来访人的性别选择合适的称呼

5.2 while 语句

∣5.2.1 语句形式

∣5.2.2 演示while 语句的使用

∣5.2.3 实例14：将十进制数转化为二进制数

5.3 for 语句

∣5.3.1 语句形式

∣5.3.2 在for 循环中，使用切片

∣5.3.3 在for 循环中，使用内置函数range

∣5.3.4 实例15：利用循环实现冒泡排序

∣5.3.5 在for 循环中，使用内置函数zip

∣5.3.6 在for 循环中，使用内置函数enumerate

5.4 对循环进行控制——break、continue、pass 语句

5.5 实例16：演示人机对话中的控制流程（综合应用前面语句）

5.6 利用for 循环实现列表推导式

5.7 实例17：利用循环来打印“九九乘法表”

5.8 理解for 循环的原理——迭代器

▇ 第6 章 函数——功能化程序片段的封装

★ 本章教学视频说明

6.1 函数的基本概念

∣6.1.1 函数的定义

∣6.1.2 函数的组成部分

∣6.1.3 函数的参数：形参与实参

∣6.1.4 函数的返回值

∣6.1.5 函数的属性

∣6.1.6 函数的本质

∣6.1.7 函数的分类

∣6.1.8 实例18：打印两个心形图案

6.2 定义参数及调用函数

∣6.2.1 函数参数的定义方法与调用形式

∣6.2.2 在函数调用中检查参数

∣6.2.3 函数调用中的参数传递及影响

6.3 匿名函数与可迭代函数

∣6.3.1 匿名函数与可迭代函数的介绍

∣6.3.2 匿名函数与reduce 函数的组合应用

∣6.3.3 匿名函数与map 函数的组合应用

∣6.3.4 匿名函数与filter 函数的组合应用

∣6.3.5 可迭代函数的返回值

6.4 偏函数

6.5 递归函数

6.6 eval 与exec 函数

∣6.6.1 eval 与exec 的区别

∣6.6.2 eval 与exec 的定义

∣6.6.3 exec 和eval 的使用经验

∣6.6.4 eval 与exec 的扩展知识

6.7 实例19：批量测试转化函数（实现“组合对象”与“字符串”的相互转化）

∣6.7.1 编写两个功能函数

∣6.7.2 编写单元测试用例

∣6.7.3 批量运行单元测试用例

6.8 生成器函数

∣6.8.1 生成器与迭代器的区别

∣6.8.2 生成器函数

∣6.8.3 生成器表达式

6.9 变量的作用域

∣6.9.1 作用域介绍

∣6.9.2 global 语句

∣6.9.3 nonlocal 语句

6.10 工厂函数

∣6.10.1 普通工厂函数的实现

∣6.10.2 闭合函数（closure）

∣6.10.3 装饰器（decorator）

∣6.10.4 @修饰符

∣6.10.5 更高级的装饰器

∣6.10.6 解决“同作用域下默认参数被覆盖”问题

▇ 第7 章 错误与异常——调教出听话的程序

★ 本章教学视频说明

7.1 错误的分类

∣7.1.1 语法错误

∣7.1.2 运行时错误

7.2 异常的基本语法

∣7.2.1 同时处理多个异常

∣7.2.2 异常处理中的else 语句

∣7.2.3 输出未知异常

∣7.2.4 输出异常的详细信息

7.3 捕获与处理异常

∣7.3.1 异常的处理流程

∣7.3.2 try 语句的工作原理

∣7.3.3 一些常见的异常

7.4 创建异常

∣7.4.1 创建异常的方法

∣7.4.2 创建异常举例

7.5 异常的最终处理（清理动作）

∣7.5.1 finally 的使用场景

∣7.5.2 finally 与else 的区别

7.6 判定条件的正确性（断言）

∣7.6.1 断言的表达形式

∣7.6.2 带错误信息的断言语句

7.7 实例20：如HTTP 请求失败，实现“重试”功能

∣7.7.1 使用装饰器实现失败重试

∣7.7.2 编写简单爬虫

∣7.7.3 传入正确的目的地址，开始爬取

∣7.7.4 传入错误的目的地址，验证“重试”功能

▇ 第8 章 文件操作——数据持久化的一种方法

★ 本章教学视频说明

8.1 文件的基本操作

∣8.1.1 读写文件的一般步骤

∣8.1.2 打开文件

∣8.1.3 具体读写

∣8.1.4 关闭文件

8.2 文件对象的方法

∣8.2.1 文件对象的常用方法介绍

∣8.2.2 把文件对象当作迭代器来读取

8.3 实例21：带有异常处理的文件操作

8.4 使用with 语句简化代码

∣8.4.1 实例22：使用with 语句操作文件

∣8.4.2 with 语法的原理

8.5 实现字符串与二进制数的相互转化

∣8.5.1 将字符串转二进制数

∣8.5.2 将二进制数转字符串

8.6 将任意对象序列化

∣8.6.1 pickle 函数

∣8.6.2 实例23：用pickle 函数实现元组与“二进制对象”“二进制对象文件”之间的转换

∣8.6.3 序列化的扩展方法（ZODB 模块）

8.7 实例24：批量读取及显示CT 医疗影像数据

∣8.7.1 DICOM 介绍

∣8.7.2 Python 中的DICOM 接口模块

∣8.7.3 编写代码以载入DICOM 文件

∣8.7.4 读取DICOM 中的数值

∣8.7.5 显示单张DICOM 数据图像

∣8.7.6 批量生成DICOM 数据图像

---------------第3 篇 高阶---------------

▇ 第9 章 类——面向对象的编程方案

★ 本章教学视频说明

9.1 类的相关术语及实现

∣9.1.1 创建类

∣9.1.2 创建类属性

∣9.1.3 定义类的动态属性

∣9.1.4 限制类属性（__slots__）

9.2 实例化类对象

∣9.2.1 带有初始值的实例化

∣9.2.2 class 中的self

∣9.2.3 类方法（@classmethod）与静态方法（@staticmethod）

∣9.2.4 类变量与实例变量的区别

∣9.2.5 销毁类实例化对象

9.3 类变量的私有化类属性

∣9.3.1 公有化（public）与私有化（private）

∣9.3.2 私有化的实现

∣9.3.3 使用装饰器技术实现类的私有化（@property）

9.4 实现子类

∣9.4.1 继承

∣9.4.2 实例25：演示类的继承

∣9.4.3 super 函数

∣9.4.4 实例26：演示super 函数的功能

9.5 类相关的常用内置函数

∣9.5.1 判断实例（isinstance）

∣9.5.2 判断子类（issubclass）

∣9.5.3 判断类实例中是否含有某个属性（hasattr）

∣9.5.4 获得类实例中的某个属性（getattr）

∣9.5.5 设置类实例中的某个属性值（setattr）

9.6 重载运算符

∣9.6.1 重载运算符的方法与演示

∣9.6.2 可重载的运算符

9.7 包装与代理

∣9.7.1 包装

∣9.7.2 代理

∣9.7.3 实例27：使用代理的方式实现RESTful API 接口

9.8 自定义异常类

∣9.8.1 自定义异常类的方法

∣9.8.2 实例28：自定义异常类的多重继承与使用

9.9 支持with 语法的自定义类

∣9.9.1 实现支持with 语法的类

∣9.9.2 实例29：代码实现自定义类，并使其支持with 语法

9.10 “自定义迭代器类”的实现与调试技巧

∣9.10.1 实例30：自定义迭代器，实现字符串逆序

∣9.10.2 调试技巧

9.11 元类（MetaClass）

∣9.11.1 Class 的实现原理

∣9.11.2 元类的介绍

▇ 第10 章 系统调度——实现高并发的处理任务

★ 本章教学视频说明

10.1 进程与线程

10.2 线程

∣10.2.1 线程的创建及原理

∣10.2.2 互斥锁

∣10.2.3 实例31：使用信号量来同步多线程间的顺序关系

∣10.2.4 实例32：实现基于事件机制的消息队列

∣10.2.5 实例33：使用条件锁同步多线程中的生产者与消费者关系

∣10.2.6 实例34：创建定时器触发程序，在屏幕上输出消息

∣10.2.7 实例35：使用线程池提升运行效率

∣10.2.8 需要创建多少个线程才算合理

10.3 进程

∣10.3.1 实例36：创建多进程的程序

∣10.3.2 多进程与多线程的区别

10.4 协程

∣10.4.1 协程的相关概念及实现步骤

∣10.4.2 实例37：使用协程实现“任务提交”与“结果接收”

10.5 应该选择线程，还是协程

10.6 实例38：使用协程批量修改文件扩展名

---------------第4 篇 商业实战---------------

▇ 第11 章 爬虫实战（实例39）：批量采集股票数据，并保存到Excel 中

11.1 爬取股票代码

∣11.1.1 找到目标网站

∣11.1.2 打开调试窗口，查看网页代码

∣11.1.3 在网页源码中找到目标元素

∣11.1.4 分析目标源代码，找出规律

∣11.1.5 编写代码抓取股票代码

∣11.1.6 运行代码，显示结果

11.2 爬取股票内容

∣11.2.1 编写代码抓取批量内容

∣11.2.2 运行代码显示结果

11.3 爬虫项目的其他技术

▇ 第12 章 自动化实战（实例40）：读取Excel 数据文件，并用可视化分析

12.1 使用Pandas 读取Excel 文件，并用Matplotlib 生成大盘走势图

12.2 使用Pandas 处理数据并绘制成图

∣12.2.1 使用Pandas 处理数据

∣12.2.2 绘制直方图和折线图

12.3 自动化数据处理的其他技术

▇ 第13 章 机器学习实战（实例41）：从一组看似混乱的数据中找出y≈2x 的规律 .8

13.1 准备数据

13.2 训练模型并实现可视化

∣13.2.1 训练模型

∣13.2.2 利用模型进行预测

∣13.2.3 了解线性回归模型的内部原理

∣13.2.4 将模型可视化

13.3 评估模型

∣13.3.1 评估模型的基本思路

∣13.3.2 用代码实现模型评估

13.4 保存模型，应用模型

13.5 机器学习的方向

▇ 第14 章 人工智能实战（实例42）：基于人脸识别的“来访登记系统”

14.1 安装案例所依赖的模块

14.2 安装及使用dlib 模块

14.3 安装及使用face_recognition 模块

14.4 安装及使用opencv 模块

14.5 安装及使用yagmail 模块

14.6 详细设计

∣14.6.1 需求描述

∣14.6.2 定义系统的输入和输出

∣14.6.3 系统规则及约束

∣14.6.4 结构体设计

∣14.6.5 软件的主体架构图

∣14.6.6 软件的主体流程介绍

14.7 编码实现

∣14.7.1 导入模块

∣14.7.2 定义结构体

∣14.7.3 实现发送邮件函数

∣14.7.4 实现邮件内容生成函数

∣14.7.5 实现过滤并保存来访记录的函数

∣14.7.6 实现定时器处理函数

∣14.7.7 在主线程中启动定时器线程

∣14.7.8 实现并调用函数载入人脸库

∣14.7.9 在主循环里调用摄像头，并进行人脸识别

14.8 运行程序

14.9 下一步对系统的改进

附录A 内置函数

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