少博士趣学Python.pdf

CMYCMMYCYCMYK35461-“.pdf 1 2019/1/25 下午2:16 内 容 简 介 少博士趣学Python是一本编程与科技结合的启蒙书籍，全书从简单的小示例入手，介绍核心编程概念，并通过多个简单、有趣的编程案例，启发初学者探索身边的科技。例如，编写聊天机器人、扫地机器人、数学试卷机器人、绘图软件、密码程序等。书中不仅讲解了Python语法，还通过编程示例，给青少年读者以信息世界的启蒙。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 少博士趣学Python/周安琪编著.北京：电子工业出版社，2019.2 ISBN 978-7-121-35461-8.少.周.软件工具-程序设计-青少年读物.TP311.561-49 中国版本图书馆CIP数据核字（2018）第254600号 责任编辑：李利健 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编：100036 开 本：7201000 1/16 印张：15.25 字数：352 千字 版 次：2019 年 2 月第 1 版 印 次：2019 年 2 月第 1 次印刷 定 价：79.90 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：010-51260888-819，。III 推荐序 1 现在的孩子们是伴随着电子产品长大的，计算机作为学习或工作必备的电子产品，给他们带来了许多乐趣，其中有五花八门的游戏、各式各样的视频，甚至游戏化的学习软件。虽然这些活动都非常有趣，但始终只是作为消费者的一种乐趣。而如果孩子们学会了编程，自己创造游戏和动画，看着自己编写的程序可以运行起来，那么会有更高一层的乐趣和满足感。对我而言，编程给我的童年带来了许多乐趣。在我 14 岁那年的暑假，出于好奇，我从父亲的书架上拿了一本编程书，开始自己探索编程。那是一个魔法般的新世界，学会使用代码后，我竟然可以更改游戏地图，重新创建游戏规则！这给我带来了极大的成就感。希望读者也可以跟着少博士趣学 Python探索编程的无穷乐趣。计算机不仅有趣，还非常有用，它可以辅助人类解决许多问题。别看我的研究方向是数学和图论，但也和计算机科学有很大关联。学好了计算机科学和编程，就可以设计许多有用的算法，让我们的生活更加美好、便捷。我研究的图论数学可以帮大家更快地在互联网上搜索到想要的信息，帮物流公司更快地把商品送给大家等。能用自己学到的知识解决这些问题，让我非常兴奋。我希望读者在学习编程的过程中，也能思考如何利用所学的知识解决生活中的问题。在学习编程的过程中，你肯定会遇到各种困难，不要担心，只要坚持探索和尝试，坚持练习，就一定能有很大的收获。最后，我建议大家和一两个小伙伴儿一起学，互相鼓励，互相交流，分享编程的乐趣。加油！赵宇飞 美国麻省理工学院数学系助理教授 少博士趣学Python IV 推荐序 2 热爱编程的小博士们，大家好！我是你们的博士同学王星泽。你们知道每年 3 月 14 日是什么节日吗？是“圆周率节”。在历史上，关于圆周率的数值计算可以追溯到公元前 20 世纪，距离今天已经有 4000 多年的历史，包括中国古代数学家祖冲之在内的中外数学家们，为了得到圆周率小数点后的N位数值，倾尽了几乎一生光阴。我难以忘记，在儿时的记忆中，第一次用计算机编程计算出圆周率近似值之后的喜悦心情！当时我用的语言是 C+，需要花费很大精力去调试程序；而现在你们很幸运，使用Python 就可以轻而易举地得到古代数学家毕生钻研才得出的结果，更方便地体会到编程的乐趣。赶快去尝试一下吧！如今，Python 成为人工智能时代的必学语言：它可以运行在 Windows、Mac、Linux、UNIX 等各种系统之上，我们可以轻松体验跨平台运行的乐趣；它具有简洁的特性和丰富的学习包，就像探索乐高玩具能拼出什么形状一样有趣、好玩；它可以被动态编译，也可以进行网络编程，还可以处理数据，是人工智能与深度学习领域中流行的语言。古希腊著名科学家阿基米德说：给我一个支点，我将能撬动整个地球。而在今天，掌握了 Python 编程的技能，将为你开启一个全新的奇妙世界。这里有很多“思维实验”可以快速验证你的新想法，而伟大的创新大多都是通过这样的“思维实验”得来的。同学们，请投入Python 的学习中，即刻验证你们大胆的想法吧！王星泽 合刃科技创始人、华中科技大学教授 斯坦福大学博士、剑桥大学硕士、麻省理工学院学士 福布斯中国 30 岁以下 30 位科学家 麻省理工科技评论中国 35 岁以下 35 位科技创新青年 前言 V 前言 少儿学编程该学什么 在多年的少儿编程教学过程中，我时常会思考这样一个问题：青少年学编程究竟应该学什么？有人说应该让孩子学会编写动画和游戏，让他们从消费者变成创造者；有人说未来科技人才短缺，需要从小培养顶尖的科技人才；有人说要锻炼计算思维能力和解决问题的能力。这些我都非常认同。但我认为还有一点非常重要，那就是通过学习编程，了解我们这个以科技为核心的世界。我们需要领会计算机是如何快速进行重复性强、计算量大的工作，大范围地解决问题的。因为有了计算机，我们才能研究大量的基因信息，帮助医生治病救人；才能分析来自宇宙的大量数据，对未知世界进行探索；才能有自动驾驶及手机支付，让生活变得更加便捷。就像孩子们小时候会看百科全书了解身边的世界一样，他们也需要了解这个信息世界是如何运作的。同时，我们每天被科技“宠爱”着，依靠算法接收着我们想看的新闻、视频、产品和游戏，作为科技的消费者，我们的行为越来越多地被算法和数据所影响。只有了解它们，才能更清晰地面对这个以数据和科技为核心的世界。本书特点 在少博士趣学 Python中，我希望教给读者的不仅是如何写 Python 代码，更是通过编写有趣的编程项目初识科技背后的故事。我们从简单的例子入手，逐渐增加编程项目的难度，通过不同的练习，思考身边的科技。本书并不是一本 Python 语法大全，Python 语言博大精深，而本书只接触到了冰山一角。本书介绍了 Python 的许多入门知识，例如基本的语法、模块的使用，以及如何用Tkinter 编写大家熟悉的图形化界面程序等。读完本书后，你就可以开始编写强大的程序了！少博士趣学Python VI 阅读对象 这是一本编程与科技结合的启蒙书籍，我并不想写一本针对资深极客或程序员的书，而是希望让更多的大朋友和小朋友通过这本书尝试编程。这本书适合：想学编程的小朋友。想教小朋友编程的老师。想教小朋友编程的家长。对科学技术好奇，想在轻松、有趣的环境下探索编程的大朋友。当然，因为本书面向初学者，所以还有许多知识是书里没有讲到的，比方说制作游戏的Pygame 模块、面向对象的程序设计方式等。我相信一名程序员应具备的能力之一是具有很强的学习能力，毕竟科技每几年都要更新迭代一次，一名好的程序员是有能力和动力去持续学习的。希望你也能够持续不断地学习，不断让自己进步！如何使用本书 本书的每一章都经过了精心安排，在此建议初学者从头开始按顺序阅读，完成每个练习。另外，希望大家能够大胆尝试，改一改代码，看看修改过后的效果，在实践中学习。希望大家能够根据自己的创意和想象，编写出有趣的作品，帮助自己和身边的人解决问题。祝愿大家坚持学习，享受编程的乐趣！本书为练习题提供了参考答案，读者可通过以下网址下载：http:/ 最后，我想特别感谢我的同事刘茗玉，她在我编写本书的过程中给了我莫大的帮助！作 者 目录 VII 目录 第 1 章 编程与我们的生活.1 1.1 为什么学编程.1 1.1.1 通过编程了解以科技为核心的世界.1 1.1.2 编程很有趣.1 1.1.3 编程能锻炼你的思维能力.2 1.2 为什么学 Python.2 1.3 如何学好编程.2 1.4 计算机的长处和不足.2 1.5 下载并安装 Python.3 1.5.1 Windows 系统.4 1.5.2 Mac 系统.5 1.6 在 Shell 里编写代码.6 1.7 在编辑器里编写代码.8 1.8 五颜六色的代码.9 1.9 帮助我们的提示信息.9 第 2 章 Python 编程初体验发号施令.11 2.1 什么是编程.11 2.2 给小海龟精确地发号施令.12 2.2.1 指挥海龟画正方形.12 2.2.2 指挥海龟画八边形.14 2.3 省力气的循环.16 2.4 旋转的正方形.17 2.5 创造酷炫的图案.19 2.6 给点颜色看看.21 2.7 总结及课后练习.22 少博士趣学Python VIII 第 3 章 跟机器交流.23 3.1 和计算机对话.23 3.2 输入和输出.28 3.3 跟人对话注释.28 3.4 案例：笑话制造机.29 3.5 总结及课后练习.30 第 4 章 数据的世界.32 4.1 变量.32 4.1.1 为什么要用变量.33 4.1.2 变量名.33 4.1.3 变量有多可“变”.34 4.2 算法通过处理数据解决问题.36 4.3 Python 数据类型及转换函数.36 4.3.1 常见数据类型.36 4.3.2 数据类型转换函数.37 4.3.3 数据分类的好处.38 4.4 数字.38 4.4.1 探索运算符.38 4.4.2 案例 1：输出三位数中的每位数字.41 4.5 字符串.42 4.5.1 字符串常见处理.43 4.5.2 案例 2：国家名简写.45 4.5.3 案例 3：城市名加密.47 4.6 布尔值.48 4.6.1 布尔值及底层的意义.48 4.6.2 比较数据.49 4.6.3 布尔值与逻辑运算符的故事小熊选照片.50 4.6.4 逻辑运算符.51 4.6.5 案例 4：卡片通关挑战.52 4.7 总结及课后练习.57 第 5 章 好好安排数据.58 5.1 安排数据的方式.58 5.2 列表.59 目录 IX 5.2.1 获取列表值.60 5.2.2 修改列表.62 5.2.3 二维列表.64 5.2.4 列表挑战练习.66 5.3 元组.67 5.4 字典.68 5.4.1 什么是字典.68 5.4.2 使用字典.69 5.4.3 案例：查询课程表.70 5.4.4 字典挑战练习.72 5.5 总结及课后练习.72 第 6 章 条件判断学会做决定.74 6.1 条件判断.74 6.1.1 生活中的判断.74 6.1.2 程序中的判断.74 6.2 ifelse语句.75 6.2.1 案例 1：你的成绩合格吗.76 6.2.2 代码的位置.77 6.2.3 案例 2：奇偶数判断.78 6.3 if语句.79 案例 3：今天你戴口罩了吗.79 6.4 ifelifelse语句.80 案例 4：判断正数、负数和零.81 6.5 条件判断总结.83 6.5.1 红绿灯导航系统.84 6.5.2 案例 5：闰年计算器.84 6.6 条件判断应用.86 6.6.1 案例 6：趣味掷骰子.86 6.6.2 案例 7：心理测验.87 6.6.3 案例 8：聊天机器人.91 6.7 总结及课后练习.97 第 7 章 循环让计算机重复工作.100 7.1 流程控制.100 少博士趣学Python X 7.2 什么是循环.101 7.3 for 循环.101 7.3.1 重复打印任务.101 7.3.2 案例 1：敌军还有 5 秒到达战场.102 7.3.3 for 循环语法.105 7.3.4 案例 2：乘法口诀表.105 7.3.5 range()函数.107 7.3.6 for 循环练习.109 7.4 案例 3：奶昔机器人.112 7.5 while 循环.113 7.5.1 while 循环的意义.113 7.5.2 比较 while 和 if.114 7.5.3 while 循环语法.115 7.5.4 案例 4：加血道具的回