内容简介
本书根据高等职业院校人才培养目标和Python程序设计课程教学大纲编写，并严格遵循全国计算机等级考试二级Python语言程序设计考试大纲（2024年版），全面、深入地讲解Python编程的核心内容。本书强调实践操作，通过26个精心设计的综合任务，将理论知识与实际应用紧密结合。内容从Python的发展历程、语言特色到环境安装，再到基础数据类型、控制结构、组合数据类型、函数、异常处理、文件操作、面向对象编程，以及第三方库的应用，为读者提供了一部全面的学习宝典。

前言
在21世纪的今天，信息技术的迅猛发展为各行各业带来了革命性的变化。Python，作为一种高效、灵活的编程语言，凭借其简洁的语法和强大的功能，已经在众多技术领域中占据了重要地位。它不仅支持跨平台操作，还具备交互式编程的能力，是面向对象和解释型编程的典范。Python的应用范围广泛，从Web开发到数据分析，从人工智能到科学计算，再到网络爬虫和游戏开发，Python都是开发者们的首选工具。对于编程新手来说，Python的易学性和广泛的应用场景使其成为学习编程的理想选择。
本书深入贯彻党的二十大精神，以社会主义核心价值观为引领，传承中华优秀传统文化，坚定文化自信。在内容上紧跟时代步伐，把握教育规律，注重创造性，旨在培养具有创新精神和实践能力的高素质技术技能人才。厚植创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，培养学生的社会责任感和历史使命感，以实际行动响应国家对新时代技术教育的要求。
◎本书结构
本书根据高等职业院校培养目标和Python程序设计课程教学大纲编写，并严格遵循全国计算机等级考试二级Python语言程序设计考试大纲（2024年版），全面而深入地讲解Python编程的核心内容。全书共分为九章，每一章都精心设计，旨在为学生提供一个系统而连贯的学习路径。
本书精心设计了26个综合任务，如“计算阶梯水费”“探索山川五岳”“探访长江流域”“体验中国优秀茶文化”等，这些任务不仅能够帮助学生提高对知识点的理解和灵活应用的能力，还能够激发学生的学习兴趣和实践热情。通过这些综合任务，学生能够在实际操作中深化理解、锻炼技能，实现知识的转化和应用。
◎本书特色
创新教学模式：本书采用“学习导入+学习目标+学习导图+知识仓+跟着做+想一想+练一练”的编写模式，旨在为学生提供一种结构化、递进式的学习体验。通过这种模式，学生可以清晰地了解每个章节的学习目标，并通过学习导图快速把握知识结构，进而深入学习具体知识点。
强调实践操作：本书在介绍Python编程理论知识的同时，提供了大量的实训案例，以确保学生能够在实际操作中巩固和应用所学知识。案例内容清晰，易于理解和模仿，帮助学生将抽象的编程概念转化为具体的操作技能。
激发学习兴趣：通过引入前沿技术、工匠故事等元素，旨在激发学生的学习兴趣和探索欲望。这些内容不仅能够增加教材的趣味性，还能够培养学生的家国情怀和责任感。
培养探索精神：“做+想+练”的三阶递进学习法不仅帮助学生夯实知识要领，而且鼓励他们进行深入思考和实践探索，培养举一反三的能力。
素养元素融入：本书在实训案例中融入了素养元素，如计算水费、低碳出行
等，这些案例不仅有助于学生达成知识技能目标，还能够促进学生个人素养的全面提升，实现铸魂育人的教育功能。
通过这些特色，我们相信本书能够成为高等职业院校的学生学习Python编程的得力助手，帮助他们在编程的道路上不断前进，实现个人价值和社会价值的双重提升。
◎学习建议
为了更好地学习本书，建议学生遵循以下学习策略，以确保能够全面掌握Python编程的知识和技能：
循序渐进，系统学习：按照书中的章节顺序，从基础到高级，逐步深入学习。每一章都是构建在前一章知识基础之上的，因此，建议学生按照章节顺序学习，以确保知识的连贯性和系统性。
观看微课，辅助理解：充分利用教材配套的微课视频资源。视频可以提供更直观的学习体验，帮助学生更好地理解和掌握抽象的编程概念。
勤于思考，深入探究：在“想一想”环节中，积极思考问题，尝试从不同角度分析和解决问题。这不仅能够锻炼学生的逻辑思维能力，还能够激发创新思维。
勤练不辍，巩固技能：通过“练一练”环节，不断练习和巩固所学知识。编程技能的提高需要大量的实践，因此，建议学生多做练习，不断挑战自己。
拓展学习，拓宽视野：在掌握基础知识后，鼓励学生通过“拓展”环节，探索Python在不同领域的应用，如数据分析、人工智能等，以拓宽知识面和应用视野。
参与讨论，交流分享：与同学和老师经常交流学习心得，分享解题思路和编程技巧。通过集体智慧，共同解决问题，提高学习效率。
解决实际问题，应用所学：尝试将所学知识应用于解决实际问题，如通过编程解决日常生活中的计算问题、数据处理问题等。这将有助于提高学生的问题解决能力和编程实践能力。
持续学习，跟上技术发展：技术在不断进步，建议学生保持学习的热情，不断更新自己的知识体系，跟上技术发展的步伐。
通过遵循这些学习建议，学生不仅能够掌握Python编程的基础知识和技能，还能够培养出独立思考、解决问题的能力，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。
本书配有电子课件等资源，可通过中国铁道出版社教育资源数字化平台https://www.tdpress.com/51eds下载。
◎结束语
本书不仅是一本书，更是一把钥匙，它将帮助学生打开编程世界的大门，探索无限可能。我们希望本书能够成为学生学习Python的良师益友，陪伴他们在编程的道路上不断前行，实现自己的梦想。
本书由潘志安、孙颖任主编，袁瑛、周伟、付金灵、胡长江任副主编。其中，胡长江编写第1和第2章；潘志安编写第3章；孙颖编写第4和第5章；袁瑛编写第6和第9章；周伟编写第7章；付金灵编写第8章。全书由潘志安统稿，孙颖校订。
因编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正，编者交流邮箱：308839998@qq.com。

编 者
2025年8月 

目录
第1章 认识Python1
1.1 关于Python2
1.1.1 Python简介2
1.1.2 Python的特点2
1.1.3 Python的应用领域3
1.2 安装Python环境5
1.2.1 在Windows下安装5
1.2.2 在macOS下安装7
1.2.3 在Linux下安装8
1.3 运行Python程序8
1.3.1 交互式编程8
1.3.2 文件式编程10
1.3.3 安装集成开发工具PyCharm11
1.3.4 安装集成开发工具IDLE13
1.3.5 综合任务——输出   “我热爱编程”14
1.4 Python代码规范15
1.4.1 缩进15
1.4.2 注释16
1.4.3 综合任务——打印购物小票16
小结18
同步练习18
第2章 Python语言基础20
2.1 数据类型21
2.1.1 数字类型21
2.1.2 字符串类型23
2.2 常量与变量30
2.2.1 常量30
2.2.2 变量31
2.3 运算符与表达式32
2.3.1 算术运算符与算术表达式32
2.3.2 关系运算符与关系表达式34
2.3.3 逻辑运算符与逻辑表达式35
2.3.4 赋值运算符37
2.3.5 运算符优先级38
2.3.6 综合任务——打印礼物清单并计算价格40
2.4 常用内置函数与库42
2.4.1 内置函数42
2.4.2 math库44
2.4.3 random库46
2.4.4 日期时间库47
2.4.5 综合任务——随机祝福生成器51 
小结52
同步练习52
第3章 程序控制结构54
3.1 选择结构55
3.1.1 单分支if语句56
3.1.2 双分支if...else语句57
3.1.3 多分支if...elif...else语句58
3.1.4 综合任务——计算阶梯水费60
3.2 循环结构62
3.2.1 条件循环与while语句62
3.2.2 迭代循环与for语句63
3.2.3 break语句65
3.2.4 continue语句66
3.2.5 循环中的else子句67
3.2.6 综合任务——核算员工薪资68
小结71
同步练习71
第4章 组合数据类型76
4.1 认识组合数据类型77
4.2 列表79
4.2.1 创建列表79
4.2.2 列表的基础操作81
4.2.3 列表常用方法和函数84
4.2.4 综合任务——描绘壮丽河山93
4.3 元组95
4.3.1 创建元组95
4.3.2 元组的基础操作97
4.3.3 元组常用方法和函数99
4.3.4 综合任务——探索山川五岳99
4.4 集合100
4.4.1 创建集合100
4.4.2 集合基础操作102
4.4.3 集合常用方法和函数104
4.4.4 综合任务——领略湖泊奇观105
4.5 字典107
4.5.1 创建字典107
4.5.2 字典基础操作109
4.5.3 字典常用方法和函数111
4.5.4 综合任务——感受自然风光112
4.6 解包赋值113
4.6.1 对象解包赋值113
4.6.2 扩展解包赋值114
4.6.3 综合任务——探访长江流域115
小结116
同步练习117
第5章 函数编程119
5.1 函数120
5.1.1 自定义函数121
5.1.2 函数调用122
5.1.3 参数传递123
5.1.4 综合任务——探索文坛巨匠127
5.2 变量129
5.2.1 局部变量129
5.2.2 全局变量131
5.2.3 global关键字132
5.2.4 综合任务——描绘李杜风华133
5.3 特殊函数135
5.3.1 匿名函数135
5.3.2 递归函数136
5.3.3 高阶函数137
5.3.4 综合任务——挖掘诗词瑰宝139
 5.4 模块与包140
5.4.1 模块141
5.4.2 包146
5.4.3 综合任务——探寻长城风貌147
小结149
同步练习150
第6章 异常和异常处理153
6.1 错误与异常154
6.2 异常处理156
6.2.1 使用try...except语句捕获异常156
6.2.2 使用raise语句抛出异常161
6.2.3 使用assert语句抛出异常163
6.2.4 综合任务——成绩管理系统164
6.3 自定义异常166
小结168
同步练习168
第7章 文件170
7.1 打开与关闭文件171
7.1.1 打开文件172
7.1.2 关闭文件173
7.1.3 with语句174
7.1.4 综合任务——探索《静夜思》175
7.2 读取与写入文件177
7.2.1 读取文件177
7.2.2 写入文件180
7.2.3 以二进制形式读写文件182
7.2.4 综合任务——解析《江城子·密州出猎》183
7.3 管理文件与文件夹186
7.3.1 管理文件 187
7.3.2 管理文件夹189
7.3.3 综合任务——管理诗词分类190
小结193
同步练习193
第8章 面向对象编程196
8.1 面向对象概述198
8.2 创建类及其对象199
8.2.1 类的定义199
8.2.2 实例化对象200
8.2.3 综合任务——推广中国新能源汽车201
8.3 属性及方法203
8.3.1 类属性及方法203
8.3.2 实例属性及方法206
8.3.3 静态方法208
8.3.4 综合任务——体验中国优秀茶文化209
8.4 类的特殊方法211
8.4.1 构造方法211
8.4.2 析构方法212
8.4.3 综合任务——品尝中国传统美食213
8.5 类的继承与方法重写215
8.5.1 类的继承215
8.5.2 方法重写216
8.5.3 综合任务——传承与发扬中国传统中医文化中的草药智慧218
小结220
同步练习220
第9章 计算生态及第三方库224
9.1 Tkinter库225
9.1.1 创建Tkinter程序226
9.1.2 添加组件对象229
9.1.3 绑定响应事件233
9.1.4 综合任务——计算存款利息235
9.2 Pandas库237
9.2.1 Pandas存储数据237
9.2.2 DataFrame使用239
9.2.3 DataFrame数据查看和选择241
9.2.4 DataFrame数据统计与分析246
9.2.5 综合任务——薪资计算分析248
9.3 NumPy库250
9.3.1 创建NumPy数组250
9.3.2 数组运算255
9.3.3 数组元素访问259
9.3.4 综合任务——跳水评分261
小结261
同步练习262
参考文献264

潘志安，教授、高级工程师，武汉大学计算机技术专业硕士，国家精品课程和国家级精品资源共享课程《Linux操作系统应用》负责人，中国计算机学会(CCF)会员，湖北省高等教育学会高校计算机教育专业委员会会员，湖北职业技术学院信息工程学院院长，学校课程思政教学研究中心（湖北省示范中心）副主任。央企工作12年、高等职业教育20年，曾长期担任计算机应用及软件技术教研室和计算机网络教研室主任、专业带头人，学校教师名师、金教鞭、科研十佳、优质教学一等奖、师德标兵，是湖北省高等学校计算机网络技术专业教学团队主要成员、湖北省重点专业计算机网络技术主要成员、首批“国家级职业教育教师教学创新团队（人工智能技术与应用-软件技术专业）”核心成员。

孙颖，讲师，桂林电子科技大学通信工程专业硕士研究生。具有6年互联网一线软件研发经历，企业级ERP软件研发高级程序员。2022年进入湖北职业技术学院任教，参与第二批“坦桑尼亚国家职业标准开发项目”软件工程技术员5级职业标准和教学标准的开发；负责“坦桑尼亚国家课程标准”《Linux操作基础》开发；参与《Linux 操作系统应用》国家级在线精品课程建设；申请实用新型专利5项、主持校级课题2项，参与省部级课题4项；主持课堂革命案例1项、课程思政案例2项；发表学术论文4篇、申请软件著作权5项；教工参赛或者指导读者参赛获国家级奖项2项、省部级5项。

采用“学习导入+学习目标+学习导图+知识仓+跟着做+想一想+练一练”的模式编排内容，将理论知识与实训案例相结合，确保读者能够在实际操作中巩固和应用所学知识。