第1章 走进Python
　　老师交给李雷和韩梅新学期任务，需要他们和同学一起学习一门新的编程语言——Python语言，迅速掌握Python语言的特点、安装、代码运行、调试等基本操作。
　　完成上述任务，他们需要了解Python的特点，对应软件的安装方法，能够正确地编写、运行、调试程序，掌握Python强大的盟友——第三方库；在热身加油站补充能量观察并分析各个案例，思考其中的代码规则及实现逻辑；在冲关任务中完成有关Python软件的基础操作；*后完成关卡任务。
　　1.1 冲关知识准备——Python基础操作
　　1.1.1 Python的安装
　　学习Python编程，首先需要把Python相关的软件安装到计算机。安装完成后，将会得到一个Python解释器、一个命令行交互环境 IDLE Shell窗口以及一个简单的集成开发环境。安装Python软件只需要4步，让我们一起来操作吧。
　　1.了解你的计算机系统
　　在桌面上找到“计算机”图标并右击，在弹出的右键菜单中选择“属性”选项，就可以查看计算机的系统类型，如图1-1所示。
　　图1-1 系统信息
　　2.下载Python安装包
　　先登录Python的官方网站(python.org)，单击 Downloads标签进入软件下载区，如图1-2所示。
　　图1-2 下载Python
　　说明：
　　(1)Python为不同的操作系统提供了不同的安装包下载，这里以 Windows 10为例。
　　(2)大家要根据自己安装的操作系统下载相应的安装包，如图1-3所示。
　　图1-3 选择Python安装包
　　(3)安装包分为 embeddable package和 installer。embeddable package下载后可以直接使用；installer则需要安装才能使用，安装方法与安装应用软件相同，推荐使用这种方式，因为它会自动安装一些工具，如 pip等，还会自动配置用户变量，安装成功后，就可以直接使用。
　　3.安装Python
　　双击下载好的安装包，首先选择自动配置环境，然后选择 Customize installation，进行自定义安装，如图1-4所示。
　　图1-4 自定义安装选项
　　说明：
　　(1)一定要选中AddPython 3.10 to PATH复选框，把Python 3.10添加到环境变量，然后在 Windows命令提示符下运行Python，否则用户需要重新配置。
　　(2)Install Now默认安装路径，不推荐使用。
　　(3)Customize installation自定义安装，可以选择安装路径，推荐用户选择。
　　(4)在Optional Features窗体和 Advanced Options窗体中，根据自己的需要选择安装，也可以是默认选项，然后单击 Install按钮，如图1-5、图1-6所示。
　　图1-5 选择安装项目
　　图1-6 高级安装选项
　　(5)软件安装成功，如图1-7所示。
　　图1-7 安装成功界面
　　(6)Python安装包将在系统中安装一批与Python开发和运行相关的程序，其中*重要的两个是Python命令行和Python集成开发环境(Python’s Integrated Development Environment， IDLE)。
　　4.测试是否安装成功
　　检验是否安装成功，在操作系统中打开 cmd命令窗口并输入“python”命令，出现如图1-8所示Python版本提示，则表示安装成功。
　　图1-8 测试是否安装成功
　　1.1.2 运行Python代码
　　正确安装完成Python开发工具后，将会得到一个Python解释器、一个命令行交互环境 IDLE Shell窗口以及一个简单的集成开发环境。IDLE是开发Python程序的基本工具，具备基本的程序调试、运行的功能，是简单Python开发不错的选择。安装好Python解释器以后，IDLE被自动安装好了，可以直接运行使用。
　　Python代码的运行方式有两种，分别是 Shell交互式和文件式。Shell交互式可以执行用户输入的每条命令，对于调试和实验非常有利。文件式保存在文本文件中的Python代码，它可以一次性全部运行。
　　1. Shell交互式运行Python代码
　　在 Shell交互式下，用户只需要在“>>>”后直接输入命令，用户输入Python的每条代码，输出结果如图1-9所示。
　　图1-9 Shell交互式
　　说明：
　　(1)在
　　Shell交互式的启动方式中，常用的是通过安装的IDLE来启动Python运行环境。
　　(2)在提示符“
　　>>>”后输入 exit()或者 quit()可以退出Python的运行环境。
　　2.文件式运行Python代码
　　打开 IDLE，在菜单栏中选择 File→New File命令或者使用 Ctrl+N键打开一个新窗口。这是 IDLE程序编辑器，可在编辑器中直接录入程序代码，如图1-10所示。
　　图1-10 IDLE程序编辑器
　　说明：
　　(1)录入多行程序代码后，程序在运行之前需要保存。选择 File(文件)→Save(保存)或者 File→Save as(另存为)命令保存文件，并为文件取名“解释器案例-1.py”。注意，如果不选择默认的文件存储位置，用户可以通过 Save as命令方式，更改文件存储位置，如图1-11所示。
　　图1-11 程序另存为操作
　　(2)在菜单栏中选择 Run→Run Module(运行模块)命令，或者直接按 F5键就可以运行程序了，如图1-12所示。
　　图1-12运行程序
　　(3)在 Shell交互窗口中就可以查看程序运行结果，如图1-13所示。
　　图1-13 程序运行结果
　　1.1.3 认识Python库
　　库可以让程序员在开发过程中不需要反复写*基础的代码，实现代码的复用。Python库是相关功能模块的集合，模块是某些功能代码的集合，导入库中对应的模块，就可以在自己的代码中使用其功能，从而提高效率。
　　1.标准库与第三方库
　　Python语言有标准库和第三方库两类库。标准库是所有内置模块的统称，随Python安装包一起发布，如表1-1列出了常用的内置模块。除了标准库的模块以外，还有许多第三方库中的模块，它们的调用方式相同。

目录
第1章 走进Python 1
1.1 冲关知识准备——Python基础操作 1
1.1.1 Python的安装 1
1.1.2 运行Python代码 5
1.1.3 认识Python库 6
1.2 热身加油站——开启Python之旅 8
案例1-1 Shell交互式运行Python代码 8
案例1-2 文件式运行Python代码 8
案例1-3 文件式运行含输入语句的代码 9
案例1-4 文件式运行含循环语句的绘图代码 10
案例1-5 文件式运行含格式化输出的代码 10
案例1-6 文件式运行含自定义函数的绘图代码 11
1.3 冲关任务——Python代码的运行体验 11
1.4 关卡任务 13
第2章 turtle模块应用 14
2.1 冲关知识准备——认识turtle 14
2.1.1 turtle模块概述 14
2.1.2 turtle模块基础 15
2.1.3 绘图函数解析 17
2.2 热身加油站——学习turtle绘图要领 19
案例2-1 turtle运动函数练习 19
案例2-2 turtle绘制图形 20
案例2-3 turtle画笔控制练习 21
案例2-4 turtle绘制任意多边形 22
案例2-5 turtle绘制太极图 22
2.3 冲关任务——turtle绘图的实践 24
2.4 关卡任务 25
第3章 Python编程大揭秘 26
3.1 冲关知识准备——输入/输出和基本数据类型 26
3.1.1 数据的输入/输出 26
3.1.2 基本数据类型 27
3.2 热身加油站——理解程序中的输入/输出 29
案例3-1 代码中的计算与输出 29
案例3-2 内置数学函数的使用 30
案例3-3 模块中函数的使用 31
案例3-4 数学运算符的使用 31
案例3-5 变量赋值的三种方法 32
案例3-6 字符串切片 33
案例3-7 字符串的“包含”判断 34
案例3-8 三角函数图案绘制 34
案例3-9 数学函数的图形化输出 35
3.3 冲关任务——输入/输出模式下的程序设计 37
3.4 关卡任务 38
第4章 按部就班和选择 39
4.1 冲关知识准备——顺序和分支结构使用规则 39
4.2 热身加油站——生活中常用的顺序与分支流程 43
案例4-1 利息计算 43
案例4-2 年龄分级 44
案例4-3 超速判断 45
案例4-4 身高分类 46
案例4-5 折扣计算 47
4.3 冲关任务——顺序和分支的运用 49
4.4 关卡任务 50
第5章 循环的秘密 51
5.1 冲关知识准备——Python循环 51
5.1.1 for循环 51
5.1.2 while循环 52
5.1.3 中断循环break 52
5.1.4 继续循环continue 53
5.2 热身加油站——生活中的循环 53
案例5-1 统计汉字个数 53
案例5-2 进制转换 54
案例5-3 删除指定字符 55
案例5-4 牛顿迭代法求平方根 56
案例5-5 说谎问题 58
5.3 冲关任务——循环结构的运用 59
5.4 关卡任务 60
第6章 循环扩展与异常处理 61
6.1 冲关知识准备——更强大的程序结构 61
6.2 热身加油站——体验嵌套循环与异常处理 66
案例6-1 计算 50以内的素数 66
案例6-2 冰雹猜想 67
案例6-3 绘制螺旋四叶草图案 68
案例6-4 计算时间距离 69
案例6-5 异常处理 70
6.3 冲关任务——循环的高级运用与异常处理 71
6.4 关卡任务 72
第7章 元组和列表 73
7.1 冲关知识准备——元组和列表的使用规则 73
7.2 热身加油站——元组和列表的基本操作 76
案例7-1 元组的表示与应用 76
案例7-2 列表常用操作 177
案例7-3 列表常用操作 278
案例7-4 列表的赋值与复制 79
案例7-5 元组元素拼接 80
案例7-6 列表推导式 81
案例7-7 列表在元件测试中的运用 82
案例7-8 列表操作综合运用 83
案例7-9 列表元素的删除 84
案例7-10 字典序*小问题 84
7.3 冲关任务——元组和列表的运用 85
7.4 关卡任务 87
第8章 集合和字典 89
8.1 冲关知识准备——集合和字典的使用规则 89
8.2 热身加油站——集合和字典的基本操作 93
案例8-1 集合的表示与基础运用 93
案例8-2 集合元素唯一性的运用 94
案例8-3 利用字典统计成绩 95
案例8-4 集合综合操作 96
案例8-5 字典模拟用户登录 97
案例8-6 结合字典统计字符出现频率 98
案例8-7 结合字典统计单词出现频率 99
案例8-8 结合字典统计中文词语出现频率 100
8.3 冲关任务——字典的运用 101
8.4 关卡任务 103
第9章 自定义函数 104
9.1 冲关知识准备——认识自定义函数 104
9.2 热身加油站——自定义函数及其相关操作 107
案例9-1 参数传递 107
案例9-2 lambda函数 108
案例9-3 设计函数计算平均值、*值 108
案例9-4 设计函数计算斐波拉契数列 109
案例9-5 设计可接收元组参数的函数 110
案例9-6 设计可接收字典参数的函数 111
案例9-7 设计递归函数 112
案例9-8 变量作用域 113
案例9-9 计算*大公约数与*小公倍数 114
9.3 冲关任务——用自定义函数提高代码复用率 115
9.4 关卡任务 116
第10章 文件操作 118
10.1 冲关知识准备——认识文件基本操作 118
10.2 热身加油站——自动化文件操作基础 121
案例10-1 打开、读取、关闭文件 121
案例10-2 读取并替换文件内容 122
案例10-3 读取并拼接文件内容 123
案例10-4 向文件写入内容 124
案例10-5 遍历文件夹 125
案例10-6 创建文件夹、复制文件 126
案例10-7 删除、重命名、移动指定类型文件 127
10.3 冲关任务——文件操作应用 128
10.4 关卡任务 129
第11章 PDF文件处理与可视化 130
11.1 冲关知识准备——PDF处理、分词与词云 130
11.2 热身加油站——读取PDF、分词与生成词云 132
案例11-1 读取指定页码的PDF文本内容 132
案例11-2 读取指定页码的PDF表格内容 134
案例11-3 读取PDF所有表格内容 135
案例11-4 分词并统计词频 136
案例11-5 基本词云图 138
案例11-6 指定形状的词云图 139
11.3 冲关任务——读取PDF内容、文本分词与可视化 141
11.4 关卡任务 143
第12章 Excel数据处理与可视化 145
12.1 冲关知识准备——处理Excel、数据可视化 145
12.2 热身加油站——自动处理Excel与数据图 147
案例12-1 创建Excel文件并写入内容 147
案例12-2 比对Excel文件 149
案例12-3 在Excel中插入内容 150
案例12-4 合并Excel文件 151
案例12-5 Excel数据分类写入不同表 152
案例12-6生成柱形图 153
案例12-7 生成漏斗图 155
12.3 冲关任务——数据自动处理与可视化 156
12.4 关卡任务 159
第13章 游戏编程基础 160
13.1 冲关知识准备——游戏编程要素与可视化界面 160
13.2 热身加油站——游戏设计与可视化输入/输出 165
案例13-1 创建基本游戏窗口 165
案例13-2 创建指定背景的游戏窗口 166
案例13-3 在游戏窗口中绘图 167
案例13-4 在游戏窗口中移动图案 168
案例13-5 可视化输入/输出 169
13.3 冲关任务——设计简单游戏 171
13.4 关卡任务 173
参考文献 174