Python学习笔记：从入门到实战

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内容简介

本书以学习笔记的形式，循序渐进地讲解了Python语言的核心知识，并通过具体实例的实

现过程讲解了各个知识点的使用方法和流程。全书简洁而不失其技术深度，内容丰富全面，

更有大量经典案例嵌入书中相应位置。并且本书易于阅读，以极简的文字介绍了复杂的案

例，同时涵盖了其他同类图书中很少涉及的历史参考资料，对于初级读者系统学习Python语

言大有帮助。

本书旨在帮助有较少编程经验的入门读者系统学习Python语言并通过书中的大量案例学习

达到熟练掌握基础开发技能的目的；除此之外，书中还较为完善的纳入了多个综合案例，可帮

助进阶类读者透彻理解知识点在具体应用的开发流程，梳理思路，积累开发经验。

图书在版编目（CIP）数据

Python学习笔记：从入门到实战/张学建编著.—北京：中国铁道

出版社有限公司,2019.11

ISBN978-7-113-26241-9

Ⅰ.①P…Ⅱ.①张…Ⅲ.①软件工具－程序设计Ⅳ.①TP311.561

中国版本图书馆CIP数据核字(2019)第194262号

书名：Python学习笔记：从入门到实战

PythonXUEXIBIJI：CONGRUMENDAOSHIZHAN

作者：张学建

责任编辑：荆波读者热线电话/p>

责任印制：赵星辰封面设计：

出版发行：中国铁道出版社有限公司（100054，北京市西城区右安门西街8号）

印刷：三河市兴博印务有限公司

版次：2019年11月第1版 2019年11月第1次印刷

开本：787mm×1092mm 1/16 印张：30.25字数：736千

书号：ISBN978-7-113-26241-9

定价：69.80元

版权所有侵权必究

凡购买铁道版图书，如有印制质量问题，请与本社读者服务部联系调换。电话：（010）51873174

打击盗版举报电话：（010）51873659

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PREFACE前言

从你开始学习编程的那一刻起，就注定了以后所要走的路：从编程学习者开始，依次经

历实习生、程序员、软件工程师、架构师、CTO等职位的磨砺；当你站在职位顶峰的位置蓦

然回首，会发现自己的成功并不是偶然，在程序员的成长之路上会有不断修改代码、寻找并

解决Bug、不停测试程序和修改项目的经历；不可否认的是，只要你在自己的开发生涯中稳

扎稳打，并且善于总结和学习，最终将会得到可喜的收获。

■选择一本合适的书

对于一名程序开发初学者来说，究竟如何学习并提高自己的开发能力呢？选购一本适合

自己的程序开发图书是一个不错的建议。如何选择呢，首先这本书要细改到位的帮助自己搭

建起基本的知识架构，除此之外，实现从理论平滑过渡到项目实战，要是初学者的迫切需要，

为此，我们特意策划了本书。

■本书的特色

（1）内容全面

本书详细讲解Python语言所涵盖的绝大部分实用知识点，循序渐进地讲解了这些知识

点的使用方法和技巧，帮助读者快速步入Python开发高手之列。

（2）331个实例嵌入书中相应位置

通过对这些实例的讲解实现了对知识点的横向切入和纵向比较，让读者有更多的实践演

练机会，并且可以从不同的方位展现一个知识点的用法，确保读者扎实地掌握每一个知识点。

（3）视频讲解，二维码布局全书

本书正文的每一个二级目录都有一个二维码，通过二维码扫描可以观看讲解视频，既包

括实例讲解也包括知识点讲解，对读者的开发水平实现了拔高处理。

（4）本书售后帮助读者快速解决学习问题

无论本书阅读中的疑惑，还是在Python语言学习中的问题，我们会在第一时间为读者

解答，这也是我们对读者的承诺。

（5）网站论坛实现教学互动，形成互帮互学的朋友圈

为了方便给读者答疑，我们特为您提供网站论坛技术支持，可通过QQ（729017304）获

得，并且随时在线与读者互动。让大家在互学互帮中形成一个良好的学习编程的氛围。

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Python学习笔记：从入门到实战

■本书的内容

本书循序渐进的讲解了使用Python语言的核心知识，并通过具体实例的实现过程讲解

了各个知识点的使用方法和流程。全书共23章，分别讲解了Python语言基础，Python基础

语法，运算符和表达式，列表、元组和字典，流程控制语句，函数，面向对象编程技术，模块、

包和迭代器，生成器、装饰器和闭包，文件操作处理，标准库函数，异常处理，正则表达式，

开发网络程序，多线程开发，Tkinter图形化界面开发，开发数据库程序，使用Pygame开发游戏，

PythonWeb开发，数据可视化，Python多媒体开发实战，开发网络爬虫，大数据实战：网络

爬虫房价数据并数据分析。全书简洁而不失其技术深度，内容丰富全面，历史资料翔实齐全。

并且本书易于阅读，以极简的文字介绍了复杂的案例，同时涵盖了其他同类图书中很少涉及

的历史参考资料，是学习Python数据分析的优选教程。

■本书的读者对象

翔实的知识点讲解和精练的案例搭配是本书结构和行文的特点，对于有着基本编程常识

的读者可通入该种方式迅速搭建起语法架构和功能轮廓，并通过其中的嵌入案例了解知识点

到实践的应用渠道。

对于已经从事并了解Python编程工作的读者，可通过书中的综合案例梳理开发思路，

积累实践经验。

■致谢

本书在编写过程中，得到了中国铁道版社有限公司编辑的大力支持，正是各位编辑的求

实，耐心和效率，才使得本书能够在这么短的时间内出版。另外，也十分感谢我的家人给予

的巨大支持。本人水平毕竟有限，书中存在纰漏之处在所难免，诚请读者提出宝贵的意见或

建议，以便修订并使之日臻完善。

最后感谢您购买本书，希望本书能成为您编程路上的领航者，祝您阅读快乐！

编者

2019年8月

II

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CONTENTS目录

第1章 Python语言基础

1.1Python语言横空出世1

1.1.1编程世界的“琅琊榜”1

1.1.2Python语言的突出优势2

1.1.3Python语言的特点2

1.2安装Python运行环境3

1.2.1选择版本3

1.2.2在Windows系统中下载并安装Python4

1.2.3在MacOS系统中下载并安装Python5

1.2.4在Linux系统中下载并安装Python6

1.3使用IDLE开发Python程序7

1.3.1IDLE介绍7

1.3.2使用IDLE开发第一个Python程序8

实例1-1：输出显示一段文本信息8

1.4使用PyCharm开发Python程序10

1.4.1下载、安装并设置PyCharm10

1.4.2使用PyCharm创建并运行一个Python程序13

实例1-2：输出显示“Hello我们是TFBOYS组合！”13

1.4.3PyCharm常用功能介绍16

第２章 Python基础语法

2.1独一无二缩进规则18

2.1.1Python缩进的严格要求18

2.1.2一段使用缩进的Python程序19

实例2-1：输出显示“Hello，欢迎来到Python世界！”19

2.2注释是个好帮手20

实例2-2：Python注释的演示使用21

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Python学习笔记：从入门到实战

2.3编码要用心学好21

2.3.1字符编码21

2.3.2Unicode编码和UTF-8编码22

2.3.3Python中的编码23

2.4标识符和关键字24

2.5变量就是一个存储空间25

实例2-3：打印变量的值26

实例2-4：同时给多个变量赋值26

2.6输入和输出27

2.6.1输入信息27

实例2-5：获取用户输入的内容27

2.6.2输出信息27

实例2-6：使用函数print()输出信息28

2.7字符串29

2.7.1Python字符串基础29

2.7.2获取字符串中的值30

实例2-7：打印输出字符串中的值30

2.7.3修改字符串30

实例2-8：修改字符串中的某个值30

2.7.4使用转义字符31

实例2-9：打印带有转义字符的内容31

2.7.5格式化显示字符串32

实例2-10：打印不同格式的字符串32

2.7.6使用字符串处理函数32

实例2-11：打印不同格式的“Iloveyou”33

2.8数字类型34

2.8.1整数类型：int34

2.8.2浮点型34

2.8.3布尔型35

2.8.4复数型36

实例2-12：获取并显示各个变量的类型36

2.9数字类型转换36

2.9.1内置类型转换函数37

实例2-13：使用函数int()实现整型转换37

2.9.2类型转换综合演练37

实例2-14：实现各种常见类型转换操作38

II

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目录

第３章 运算符和表达式

3.1运算符和表达式介绍39

3.2算术运算符和算术表达式40

实例3-1：使用算术运算符解答简单数学题40

3.3比较运算符和比较表达式41

3.3.1比较运算符和比较表达式介绍41

3.3.2使用比较运算符和比较表达式41

实例3-2：比较两个整数41

3.4赋值运算符和赋值表达式42

3.4.1基本赋值运算符和表达式42

实例3-3：新赛季勇士的场均目标得分和场均三分得分42

3.4.2复合赋值运算符和表达式43

实例3-4：对两个整数进行赋值处理43

3.5位运算符和位表达式44

3.5.1位运算符和位表达式介绍44

3.5.2使用位运算符和位表达式45

实例3-5：对整数进行位运算操作45

3.6逻辑运算符和逻辑表达式45

3.6.1逻辑运算符和逻辑表达式介绍46

3.6.2使用逻辑运算符和逻辑表达式46

实例3-6：对两个整数进行逻辑运算操作46

3.7成员运算符和成员表达式47

3.7.1成员运算符和成员表达式介绍47

3.7.2使用成员运算符和成员表达式47

实例3-7：判断某整数是否属于列表成员47

3.8身份运算符和身份表达式48

3.8.1身份运算符和身份表达式介绍48

3.8.2使用身份运算符和身份表达式48

实例3-8：判断a和b是否有相同的标识48

3.9运算符的优先级49

3.9.1Python运算符的优先级介绍49

3.9.2使用Python运算符的优先级50

实例3-9：组合使用运算符50

第4章 列表、元组和字典

4.1列表是最基本的数据结构51

4.1.1列表的基本用法51

III

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实例4-1：创建一个名为girl的简单列表51

实例4-2：创建了一个包含3个数字的列表52

实例4-3：访问并显示列表中元素的值52

实例4-4：使用列表中的值创建信息53

4.1.2更新（修改）列表中的元素53

实例4-5：修改girl列表中某个元素的值（“美丽”修改为“妖艳”）53

4.1.3插入新的元素53

实例4-6：使用方法insert()在girl列表中添加一个新元素（温柔）54

4.1.4在列表中删除元素54

实例4-7：使用del语句删除girl列表中的某个元素（美丽）54

实例4-8：使用方法pop()删除girl列表中某个元素（端庄）55

4.1.5列表排列55

实例4-9：让列表girl中的元素按字母顺序排55

实例4-10：使用方法sorted()排列列表cars中的元素56

4.1.6列表的高级操作56

实例4-11：创建列表L并实现截取与拼接操作57

实例4-12：创建3个列表并实现嵌套功能57

4.2元组是一种特殊的列表58

4.2.1创建并访问元组58

实例4-13：创建两个元组（tup1，tup2）并访问显示元组元素58

4.2.2修改元组59

实例4-14：连接组合两个元组中的值并输出新元组59

4.2.3删除元组59

实例4-15：创新元组tup后删除整个元组59

4.2.4使用内置方法操作元组59

实例4-16：打印元组中的元素60

4.2.5将序列分解为单独的变量60

实例4-17：分解元组中的元素60

4.3字典：成员以“键：值”对形式存在的数据类型61

4.3.1创建并访问字典61

实例4-18：创建字典dict并获取字典中3个键的值62

4.3.2向字典中添加数据62

实例4-19：创建字典dict并向其中添加两个数据62

4.3.3修改字典63

实例4-20：修改字典dict中Age元素的值63

4.3.4删除字典中的元素63

实例4-21：删除字典dict中的Name元素63

4.3.5和字典有关的内置函数63

实例4-22：输出字典dict中校花的基本资料64

4.3.6遍历字典64

实例4-23：返回一个字典中的所有键64

实例4-24：使用方法values()遍历字典中的所有值65

IV

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4.4集合是一个无序不重复元素的序列65

实例4-25：创建集合student并实现各种操作65

第5章 流程控制语句

5.1条件语句：是与不是67

5.1.1条件语句介绍67

5.1.2最简单的if语句68

实例5-1：使用if语句判断所能承受的车票价格68

5.1.3使用if…else语句68

实例5-2：使用if…else语句判断所能承受的酒店价格69

5.1.4使用if…elif…else语句69

实例5-3：酒店入住体验打分系统70

5.1.5if语句的嵌套70

实例5-4：判断一个数字的大小是否合适70

5.1.6实现switch语句的功能71

实例5-5：使用elif实现其他语言中的switch功能72

实例5-6：用字典实现其他语言中的switch功能73

5.2for循环语句：全部走一遍73

5.2.1基本的for循环语句73

实例5-7：使用for循环语句输出英文单词的字母74

5.2.2通过序列索引迭代75

实例5-8：循环输出了列表fruits中的元素75

5.2.3使用for…else循环语句75

实例5-9：判断是否是质数（10～20之间的数字）76

5.2.4嵌套for循环语句76

实例5-10：获取两个整数之间的所有素数76

5.3while循环语句：不知道重复多少次77

5.3.1基本的while循环语句77

实例5-11：使用while循环语句显示小鸟的假期78

5.3.2使用while…else循环语句78

实例5-12：设置到5停止循环79

5.3.3死循环问题79

实例5-13：使用while循环时的死循环问题79

5.3.4使用while循环嵌套语句80

实例5-14：输出0到100之内的素数80

5.4循环控制语句：处理突发事件81

5.4.1使用break语句81

实例5-15：使用break停止循环82

5.4.2使用continue语句82

实例5-16：循环输出字母和数字82

V

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5.4.3使用pass语句83

实例5-17：输出指定字符串python中的每个英文字母83

第6章 函数

6.1函数就是某个指定功能的语句85

6.1.1定义函数85

实例6-1：定义了一个基本的输出信息函数86

6.1.2调用函数86

实例6-2：定义表调用函数，计算元组内元素的和86

6.2函数的参数87

6.2.1形参和实参87

6.2.2必需参数87

实例6-3：一个错误用法88

6.2.3关键字参数88

实例6-4：打印网友的信息88

实例6-5：在使用函数参数时不需要指定顺序88

6.2.4默认参数89

实例6-6：打印两个好友的信息89

6.2.5不定长参数89

实例6-7：在同一个函数中分别使用一个参数和三个参数90

6.2.6按值传递参数和按引用传递参数90

实例6-8：函数的参数是一个列表90

6.3函数的返回值91

6.3.1返回一个简单值91

实例6-9：定义函数get_name()并通过形参返回一个简单的值91

6.3.2可选实参91

实例6-10：让实参变成一个可选参数91

6.3.3返回一个字典92

实例6-11：定义函数person()并让其返回值是一个字典92

6.4变量的作用域93

6.4.1三种变量作用域93

6.4.2使用变量作用域93

实例6-12：使用相互不影响的同名变量93

实例6-13：使用关键字global在函数内部使用全局变量94

6.5使用函数传递列表94

6.5.1访问列表中的元素94

实例6-14：定义函数users()并问候列表中的每个好友94

6.5.2在函数中修改列表95

实例6-15：定义函数copy()并复制好友到“亲人”分组95

VI

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6.6lambda来创建和使用匿名函数96

6.6.1匿名函数介绍96

6.6.2使用匿名函数96

实例6-16：使用lambda创建匿名函数sum()并输出恋爱前后的幸福

指数值96

6.7函数和模块开发97

6.7.1导入整个模块文件97

实例6-17：导入模块文件的全部内容97

6.7.2只导入指定的函数98

实例6-18：导入模块文件中的某个函数98

6.7.3使用as设置函数的别名98

实例6-19：给函数设置一个别名99

6.7.4使用as设置模块别名99

实例6-20：给模块设置一个别名99

6.7.5导入所有函数99

实例6-21：使用“*”运算符导入外部模块文件中所有函数100

第7章 面向对象编程技术

7.1面向对象基础101

7.1.1Python的面向对象编程101

7.1.2Python面向对象的几个核心概念102

7.2定义并使用类103

7.2.1定义一个类103

7.2.2类的基本用法104

实例7-1：财产分配说明书104

7.3对象104

实例7-2：使用类的对象105

7.4方法105

7.4.1定义并使用类方法105

实例7-3：调用类方法打印信息105

7.4.2构造方法106

实例7-4：使用构造方法打印信息106

实例7-5：霍老二的宠物狗107

7.4.3方法调用108

实例7-6：在类中调用类的自身方法和全局函数108

7.4.4创建多个实例108

实例7-7：创建多个不同的对象实例109

7.4.5使用私有方法109

实例7-8：打印网店的地址110

7.4.6析构方法110

VII

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Python学习笔记：从入门到实战

实例7-9：打印三种客户类型信息110

7.4.7静态方法和类方法111

实例7-10：同时使用类方法和静态方法111

7.4.8类的专有方法112

7.5属性112

7.5.1认识属性113

7.5.2类属性和实例属性113

实例7-11：改变变量的值114

7.5.3设置属性的默认值115

实例7-12：设置汽车的属性信息115

7.5.4修改属性的值116

实例7-13：通过实例修改霍老板新车的行驶里程116

实例7-14：通过自定义方法修改霍老板新车行驶里程的方法117

实例7-15：通过递增值修改霍老板新车的行驶里程117

7.5.5使用私有属性118

实例7-16：打印私有属性的值118

7.6继承118

7.6.1定义子类118

实例7-17：霍老二的一辆豆腐车119

7.6.2在子类中定义方法和属性120

实例7-18：豆腐车的发动机参数120

7.6.3子类可以继续派生新类121

实例7-19：豆腐车的升级版121

7.6.4私有属性和私有方法122

实例7-20：不能相互访问私有变量122

7.6.5多重继承122

实例7-21：3个子类的多重继承123

7.7方法重写124

实例7-22：通过重写修改方法的功能124

第8章 模块、包和迭代器

8.1模块架构126

8.1.1最基本的模块调用126

实例8-1：在程序中调用外部模块文件126

实例8-2：外部模块文件和测试文件不在同一个目录127

8.1.2目录“__pycache__”128

实例8-3：编译指定的文件128

8.1.3使用“__name__”属性129

实例8-4：测试模块是否能正常运行129

8.2包是管理程序模块的形式130

VIII

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8.2.1表示包130

8.2.2创建并使用包131

8.2.3创建并使用包132

实例8-5：创建并使用包输出指定的内容132

8.3迭代器：简化代码并节约内存133

8.3.1什么是迭代器133

实例8-6：使用for循环语句遍历迭代器133

8.3.2创建并使用迭代器134

实例8-7：打印迭代的元素134

8.3.3使用内置迭代器协议方法iter()134

实例8-8：显示迭代器中的数据元素135

第9章 生成器、装饰器和闭包

9.1生成器：边循环边计算136

9.1.1生成器的运行机制136

实例9-1：使用yield生成器显示奥运会金牌榜的变化137

9.1.2创建生成器137

实例9-2：创建一个递减序列生成器137

9.1.3生成器的第一次调用139

实例9-3：重新初始化生成器生成初始值139

9.1.4使用协程重置生成器序列139

实例9-4：使用方法send()重置生成器的序列139

9.2装饰器：拓展函数功能140

9.2.1创建装饰器140

9.2.2使用装饰器修饰函数141

实例9-5：比较装饰器函数和非装饰器函数141

实例9-6：比较调用前后的执行结果142

9.2.3使用装饰器修饰类142

实例9-7：打印x、y、z的坐标142

9.3命名空间：存储变量与值对应关系的字典143

9.3.1命名空间的本质143

实例9-8：函数与其全局命名空间144

9.3.2查找命名空间145

实例9-9：查找嵌套函数命名空间145

9.3.3命名空间的生命周期146

9.3.4命名空间访问函数locals()与globals()146

实例9-10：使用内置函数locals()访问局部命名空间146

实例9-11：使用函数globals()访问全局命名空间147

实例9-12：同时使用内置函数locals与globals，并分析三者区别147

9.4闭包：函数和引用环境组合而成的实体148

IX

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Python学习笔记：从入门到实战

9.4.1什么是闭包148

实例9-13：打印教练的信息148

9.4.2闭包和嵌套函数149

实例9-14：使用被嵌套函数中的变量149

9.4.3使用闭包记录函数被调用的次数150

实例9-15：统计调用函数的次数150

第10章 文件操作处理

10.1文件操作基础151

10.2使用File操作文件152

10.2.1File对象介绍152

实例10-1：打开一个文件并查看其属性153

10.2.2使用close()方法关闭操作153

实例10-2：打开和关闭一个记事本文件154

10.2.3使用方法flush()154

实例10-3：使用flush()方法刷新缓冲区154

10.2.4使用方法fileno()154

实例10-4：使用方法fileno()返回文件描述符154

10.2.5使用方法isatty()155

实例10-5：检测某文件是否连接到一个终端设备155

10.2.6使用方法next()155

实例10-6：返回文件各行内容156

10.2.7使用方法read()156

实例10-7：读取文件中3个字节的内容156

10.3使用OS对象157

10.3.1OS对象介绍157

10.3.2使用方法access()159

实例10-8：获取指定文件的操作权限159

10.3.3使用方法chdir()160

实例10-9：修改当前工作目录到指定路径160

10.3.4使用方法chmod()160

实例10-10：修改指定文件或目录权限161

10.3.5打开、写入和关闭161

实例10-11：创建并打开文件“456.txt”，然后实现文件的打开、写入和

关闭操作162

10.3.6打开、读取和关闭163

实例10-12：读取文件中的指定字符163

10.3.7创建目录163

实例10-13：使用方法mkdir()创建一个目录“top”164

实例10-14：使用方法makedirs()创建一个目录“tmp/home/123”164

X

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第11章 标准库函数

11.1字符串处理函数166

11.1.1分割字符串166

实例11-1：使用函数split()分割指定的字符串166

实例11-2：使用函数re.split()分割指定字符串167

11.1.2字符串开头和结尾处理167

实例11-3：使用函数startswith()和endswith()处理指定字符串168

11.1.3实现字符串匹配处理168

实例11-4：匹配处理各种类型的字符169

11.1.4文本模式匹配和查找170

实例11-5：查找字符串中字符170

11.1.5文本查找和替换170

实例11-6：使用函数replace()替换文本170

11.1.6实现最短文本匹配171

实例11-7：使用正则表达式实现最短文本匹配171

11.1.7处理Unicode文本171

实例11-8：Unicode字符串的代码点序列表示方法171

实例11-9：使用函数normalize()归一化Unicode字符串172

11.1.8删除字符串中的字符172

实例11-10：删除字符串中的指定的内容173

11.1.9字符过滤和清理174

实例11-11：删除空格和Unicode组合字符174

11.1.10字符串对齐处理175

实例11-12：按照指定格式对齐字符串176

11.1.11字符串连接和合并176

实例11-13：合并给出的多个字符串176

11.2数字处理函数177

11.2.1使用math模块实现数学运算178

实例11-14：使用函数abs()返回数字绝对值178

实例11-15：使用函数ceil()返回最小整数值178

实例11-16：使用两种格式的pow()函数180

实例11-17：计算指定数字四舍五入值180

11.2.2使用decimal模块实现精确运算181

实例11-18：分别实现误差运算和精确运算181

11.2.3处理二进制、八进制和十六进制数据182

实例11-19：将一个整数转换为二进制、八进制或十六进制182

11.2.4实现复数运算183

实例11-20：操作处理复数数据183

11.2.5使用fractio