本书主要内容分为 Python 编程入门和提高两个组成部分。入门部分介绍 Python 语言的基础知识，
包括环境搭建、代码运行方式、基本语法、常用数据结构、函数编程以及面向对象编程等。提高部分介
绍重要的 Python 中高级编程知识和技术，包括高级函数编程和面向对象编程知识，例如函数对象、装
饰器、闭包、类的定制、多重继承与混入、元编程等，以及性能优化技术、混合编程、并发与异步编程。
另外，本书还涵盖了数据分析与 Web 开发两大 Python 应用领域的基础知识。在数据分析方面，介绍了
NumPy、SciPy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn 等常用工具包的基本使用方法和实例。在 Web 开发方
面，介绍了 HTTP 等 Web 开发基础知识，以及 WebSocket 协议、WSGI 应用和 ASGI 应用的原理，并
终使读者能够实现自己的 Web 编程框架。
本书可以作为计算机应用、人工智能、信息管理与信息系统等相关专业本科生编程基础课程的教材
或参考书，也可以供 Python 学习者、Web 开发人员和数据分析研究人员参考。
1章 Python 概述 1
1.1 Python 语言 1
1.1.1 Python 语言的发展 1
1.1.2 Python 语言的特点 2
1.1.3 Python 的主要应用领域 3
1.2 Python 运行环境 3
1.2.1 Python 的不同实现和发行版 4
1.2.2 Python 环境的安装 4
1.3 Python 程序的运行 8
1.3.1 交互模式 8
1.3.2 脚本模式 9
1.4 常用开发工具 10
1.5 Python 虚拟环境 12
1.5.1 什么是虚拟环境 12
1.5.2 虚拟环境的创建和使用 12
1.6 小结 13
1.7 思考与练习 14
2章 Python 编程基础 15
2.1 变量与表达式 15
2.1.1 变量的定义与赋值 15
2.1.2 算术表达式 16
2.1.3 关系表达式与逻辑表达式 17
2.1.4 海象运算符 18
2.1.5 运算符的优先级 19
2.2 语句 19
2.2.1 简单语句 19
2.2.2 复合语句与空语句 20
2.2.3 注释 21
2.3 数据类型 21
2.3.1 基本数据类型 22
2.3.2 空类型 25
2.3.3 扩展数据类型 26
2.4 流程控制 27
2.4.1 结构化程序设计 27
2.4.2 选择 27
2.4.3 循环 29
2.5 模块和包 31
2.5.1 模块和包的导入 31
2.5.2 自定义包 32
2.5.3 常用内置模块 33
2.6 Python 编程规范 34
2.6.1 规范编码的重要性 34
2.6.2 PEP8 规范 34
2.7 小结 35
2.8 思考与练习 36
3章 常用数据结构 37
3.1 序列 37
3.1.1 序列的种类 37
3.1.2 序列的基本作 38
3.2 列表 41
3.2.1 列表的定义 41
3.2.2 列表元素的作 41
3.2.3 列表推导式 44
3.2.4 栈 46
3.3 元组 46
3.3.1 定义和使用 46
3.3.2 元组的不可变陷阱 47
3.3.3 生成器推导式 47
3.4 集合 48
3.4.1 集合的定义 48
3.4.2 常用集合作方法 49
3.4.3 集合推导式 50
3.4.4 排列组合 50
3.5 字典 51
3.5.1 字典的定义 51
3.5.2 字典常用作方法 52
3.5.3 字典推导式 53
3.6 字符串 53
3.6.1 字符串的定义 54
3.6.2 常用字符串处理方法 54
3.6.3 字符串格式化 56
3.7 二进制序列 59
3.7.1 字节串的原理 59
3.7.2 字节串的应用 60
3.8 高级数据结构 60
3.8.1 collection 模块 60
3.8.2 array.array 62
3.8.3 其他有用的数据结构 63
3.9 小结 63
3.10 思考与练习 63
4章 函数与函数编程 64
4.1 函数的定义与调用 64
4.1.1 函数的定义 64
4.1.2 函数的调用 66
4.1.3 变量的作用域 67
4.2 函数的参数 69
4.2.1 位置参数与关键字参数 69
4.2.2 可选参数 71
4.2.3 可变参数 71
4.2.4 参数分配 72
4.3 函数的类型注解 73
4.3.1 类型注解 73
4.3.2 typing 模块 74
4.3.3 类型注解的使用 76
4.4 函数对象 76
4.4.1 一等对象 76
4.4.2 Python 函数的面向对象特征 77
4.4.3 Python 函数的一等对象特征 78
4.5 嵌套函数与闭包 80
4.5.1 嵌套函数 80
4.5.2 闭包 81
4.6 函数装饰器 84
4.6.1 简单函数装饰器 84
4.6.2 函数装饰器的工作原理 85
4.6.3 函数装饰器的优化 87
4.6.4 装饰器的叠加 90
4.6.5 含参装饰器 92
4.6.6 函数装饰器应用实例 94
4.6.7 重要的 Python 内置装饰器 95
4.7 常用函数编程工具 97
4.7.1 常用工具函数 97
4.7.2 operator 模块 98
4.7.3 itertools 模块 98
4.8 小结 99
4.9 思考与练习 99
5章 面向对象编程基础 100
5.1 面向对象的概念与特征 100
5.1.1 面向对象的概念 100
5.1.2 类与对象 101
5.1.3 封装性 102
5.1.4 继承性 103
5.1.5 多态性 103
5.2 类的定义与实例化 104
5.2.1 类的定义 104
5.2.2 类的实例化 105
5.2.3 成员的隐藏 108
5.2.4 类命名空间 109
5.3 进一步了解属性 110
5.3.1 类属性与实例属性 110
5.3.2 property 装饰器 111
5.4 进一步了解方法 113
5.4.1 实例方法、类方法与静态方法 113
5.4.2 方法重载 115
5.5 类的继承 116
5.5.1 派生类的定义 116
5.5.2 方法重写 117
5.5.3 多重继承 119
5.5.4 对象、类的关系 120
5.5.5 调用基类方法 122
5.6 混入 124
5.6.1 混入的概念 124
5.6.2 Python 中的混入 126
5.7 小结 130
5.8 思考与练习 130
6章 面向对象编程进阶 131
6.1 类的定制 131
6.1.1 常用特殊属性 131
6.1.2 对象运算 134
6.1.3 对象描述 136
6.1.4 对象成员访问控制 137
6.1.5 描述器 139
6.1.6 可调用对象 140
6.1.7 容器 141
6.1.8 迭代器与可迭代对象 142
6.2 生成器 144
6.2.1 生成器的创建 144
6.2.2 生成器与迭代器 146
6.3 类装饰器 147
6.3.1 修饰方法的装饰器 147
6.3.2 修饰类的装饰器 148
6.3.3 基于类的装饰器 150
6.4 抽象基类 153
6.4.1 抽象基类的概念 153
6.4.2 抽象基类的使用 154
6.4.3 常用内置抽象基类 157
6.4.4 自定义抽象基类 158
6.5 元类 158
6.5.1 Python 类的特征 158
6.5.2 元类的定义与使用 160
6.5.3 元类的应用实例 161
6.6 对象序列化 163
6.6.1 pickle 164
6.6.2 copyreg 166
6.6.3 shelve 168
6.7 小结 169
6.8 思考与练习 169
7章 调试与测试 170
7.1 调试方法 170
7.1.1 利用 print 调试程序 170
7.1.2 利用 logging 调试程序 171
7.1.3 pdb 调试器 173
7.2 异常处理 175
7.2.1 异常的原因 175
7.2.2 断言 176
7.2.3 异常处理 177
7.2.4 异常的类型 180
7.3 单元测试 182
7.3.1 单元测试的概念及工具 182
7.3.2 unittest 基础 183
7.3.3 创建测试用例 184
7.3.4 运行测试用例 185
7.3.5 测试套件的创建与执行 186
7.3.6 测试设施 187
7.4 文档测试 188
7.4.1 文档测试用例 188
7.4.2 运行文档测试 188
7.5 小结 189
7.6 思考与练习 189
8章 数据处理与分析基础 190
8.1 文件读写 190
8.1.1 文件的打开和关闭 190
8.1.2 路径管理 191
8.1.3 文本文件读写 193
8.1.4 二进制文件读写 194
8.2 上下文管理 195
8.2.1 with 语句块 195
8.2.2 上下文管理协议 196
8.3 数据库编程 198
8.3.1 数据库应用编程接口 198
8.3.2 嵌入式数据库编程 200
8.4 正则表达式 202
8.4.1 正则表达式匹配规则 202
8.4.2 正则表达式的应用 205
8.4.3 正则表达式的编译 206
8.5 数据分析中的数据结构 207
8.5.1 NumPy 207
8.5.2 SciPy 211
8.6 数据可视化 214
8.6.1 简单绘图 214
8.6.2 图像的配置与修饰 215
8.6.3 多子图图像的绘制 218
8.6.4 三维图像的绘制 219
8.7 Pandas 基础 220
8.7.1 数据结构 221
8.7.2 数据访问 223
8.7.3 统计分析 225
8.8 Scikit-learn 基础 226
8.8.1 Scikit-learn 简介 226
8.8.2 分类问题 227
8.8.3 聚类问题 229
8.9 小结 230
8.10 思考与练习 230
9章 性能优化技术 232
9.1 程序性能分析 232
9.1.1 time 与 timeit 232
9.1.2 profile 235
9.2 即时编译技术 237
9.2.1 即时编译的概念 237
9.2.2 PyPy 238
9.2.3 Numba 239
9.3 混合编程概念及环境搭建 242
9.4 利用 ctypes 实现混合编程 243
9.4.1 C 函数库的调用 243
9.4.2 C 类的包装 247
9.5 利用 C API 构建 Python 扩展 249
9.5.1 构建 Python 扩展的步骤 249
9.5.2 扩展函数 249
9.5.3 模块配置与初始化 252
9.5.4 扩展的构建与安装 252
9.5.5 实例 252
9.6 项目打包与发布 257
9.6.1 打包与发布的流程 257
9.6.2 项目打包与发布示例 259
9.7 小结 261
9.8 思考与练习 261
10章 网络编程与并发处理 262
10.1 网络套接字的概念 262
10.1.1 套接字的类型 262
10.1.2 基于套接字的网络通信过程 263
10.2 套接字编程 264
10.2.1 socket 模块 264
10.2.2 面向连接的套接字编程 266
10.2.3 面向无连接的套接字编程 267
10.2.4 并发问题 268
10.3 多进程编程 269
10.3.1 进程的创建与运行 269
10.3.2 利用多进程处理网络并发 271
10.3.3 利用进程池处理网络并发 272
10.4 多线程编程 274
10.4.1 线程的概念与特点 274
10.4.2 网络并发处理的多线程方法 275
10.5 异步编程 275
10.5.1 异步编程概念 275
10.5.2 基于生成器的协程 276
10.5.3 协程 280
10.5.4 Python 异步编程基础 281
10.5.5 利用异步编程处理网络并发 282
10.6 套接字服务器 285
10.6.1 socketserver 模块简介 285
10.6.2 利用套接字服务器处理网络并发 286
10.7 小结 286
10.8 思考与练习 287
11章 Web 的概念与原理 288
11.1 Web 概念与开发技术 288
11.1.1 Web 的概念 288
11.1.2 Web 页面的访问过程 290
11.1.3 Web 开发技术栈 290
11.2 统一资源标识符 291
11.2.1 统一资源定位符 292
11.2.2 URL 的解析 292
11.3 文本标记语言 293
11.3.1 HTML 文档的结构 293
11.3.2 HTML 文档的修饰与控制 295
11.4 文本传输协议 297
11.4.1 HTTP 请求 298
11.4.2 HTTP 响应 300
11.4.3 HTTP 协议解析 302
11.5 Web 服务器的工作原理 305
11.5.1 基于套接字的 Web 服务器端
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第12章 PythonWed 开发技术
参考文献
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