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第1章 概述1

1.1 计算机程序1

1.2 深入剖析计算机2

1.3 Python编程语言4

1.4 熟悉编程环境5

1.5 分析第一个程序9

1.6 错误11

1.7 问题解决：算法设计13

本章小结18

复习题19

编程练习20

第2章 数字与字符串编程23

2.1 变量23

2.1.1 定义变量23

2.1.2 数字类型25

2.1.3 变量名26

2.1.4 常量27

2.1.5 注释27

2.2 算术运算29

2.2.1 基本算术运算29

2.2.2 幂运算30

2.2.3 整除和余数30

2.2.4 调用函数31

2.2.5 数学函数33

2.3 问题解决：首先手工完成36

2.4 字符串39

2.4.1 字符串类型39

2.4.2 连接与重复40

2.4.3 转换数字和字符串41

2.4.4 字符串与字符41

2.4.5 字符串方法42

2.5 输入输出45

2.5.1 用户输入45

2.5.2 输入数字46

2.5.3 格式化输出47

2.6 图形：简单绘图56

2.6.1 创建窗口56

2.6.2 线和多边形57

2.6.3 内部填充的形状与颜色58

2.6.4 椭圆、圆和文本60

本章小结66

复习题67

编程练习69

第3章 选择结构78

3.1 if语句78

3.2 关系运算符82

3.3 嵌套的分支90

3.4 多重选择94

3.5 问题解决：流程图99

3.6 问题解决：测试用例102

3.7 布尔变量和运算符104

3.8 分析字符串109

3.9 应用：输入验证112

本章小结125

复习题126

编程练习131

第4章 循环142

4.1 while循环142

4.2 问题解决：手工跟踪148

4.3 应用：处理警戒值151

4.4 问题解决：故事板155

4.5 常见循环算法158

4.5.1 数值求和与平均158

4.5.2 匹配计数158

4.5.3 遇到匹配项之前一直提示159

4.5.4 最大值与最小值159

4.5.5 比较相邻值159

4.6 for循环161

4.7 嵌套循环168

4.8 处理字符串175

4.8.1 统计匹配项175

4.8.2 查找所有匹配176

4.8.3 查找第一个或最后一个匹配项176

4.8.4 验证字符串176

4.8.5 构建新字符串177

4.9 应用：随机数和模拟179

4.9.1 生成随机数179

4.9.2 模拟掷骰子180

4.9.3 蒙特卡罗方法180

4.10 图形：数字图像处理184

4.10.1 图像过滤184

4.10.2 重构图像187

4.11 问题解决：先解决一个简单些的问题188

本章小结194

复习题195

编程练习199

第5章 函数212

5.1 函数如同黑盒子212

5.2 实现和测试函数213

5.2.1 实现函数213

5.2.2 测试函数214

5.2.3 包含函数的程序215

5.3 参数传递217

5.4 返回值219

5.5 没有返回值的函数228

5.6 问题解决：可复用的函数229

5.7 问题解决：逐步提炼233

5.8 变量作用域246

5.9 图形：实现图像处理工具包252

5.9.1 准备开始252

5.9.2 比较图像253

5.9.3 调整图像亮度253

5.9.4 旋转图像255

5.9.5 使用工具包256

5.10 递归函数（可选）260

本章小结264

复习题265

编程练习267

第6章 列表276

6.1 列表基本属性276

6.1.1 创建列表276

6.1.2 访问列表元素277

6.1.3 遍历列表278

6.1.4 列表引用279

6.2 列表操作282

6.2.1 追加元素282

6.2.2 插入元素282

6.2.3 查找元素283

6.2.4 删除元素284

6.2.5 连接与重复285

6.2.6 相等性测试285

6.2.7 求和、最大值、最小值和排序285

6.2.8 复制列表285

6.3 常用列表算法288

6.3.1 填充288

6.3.2 合并列表元素288

6.3.3 元素分隔符289

6.3.4 最大值和最小值289

6.3.5 线性搜索290

6.3.6 收集和统计匹配项290

6.3.7 删除匹配项291

6.3.8 交换元素291

6.3.9 读取输入292

6.4 在函数中使用列表297

6.5 问题解决：修改算法304

6.6 问题解决：通过处理物理对象发现算法310

6.7 表格314

6.7.1 创建表格314

6.7.2 访问元素315

6.7.3 定位邻居元素315

6.7.4 计算行和列的总和316

6.7.5 在函数中使用表格316

本章小结324

复习题325

编程练习328

第7章 文件与异常337

7.1 读取和写入文本文件337

7.1.1 打开文件337

7.1.2 读取文件338

7.1.3 写入文件339

7.1.4 文件处理案例339

7.2 文本输入和输出341

7.2.1 迭代文件中的行341

7.2.2 读取单词342

7.2.3 读取字符344

7.2.4 读取记录345

7.3 命令行参数353

7.4 二进制文件与随机访问（可选）365

7.4.1 读写二进制文件365

7.4.2 随机访问366

7.4.3 图像文件366

7.4.4 处理BMP文件367

7.5 异常处理373

7.5.1 抛出异常374

7.5.2 处理异常375

7.5.3 finally子句376

7.6 应用：处理输入错误380

本章小结391

复习题392

编程练习393

第8章 集合与字典404

8.1 集合404

8.1.1 创建和使用集合404

8.1.2 增加和删除元素405

8.1.3 子集406

8.1.4 并集、交集和差集407

8.2 字典414

8.2.1 创建字典414

8.2.2 访问字典的值415

8.2.3 增加和修改项415

8.2.4 删除项416

8.2.5 遍历字典416

8.3 复杂结构422

8.3.1 包含集合的字典423

8.3.2 包含列表的字典425

本章小结434

复习题435

编程练习436

第9章 对象和类440

9.1 面向对象编程440

9.2 实现一个简单的类441

9.3 指定类的公开接口445

9.4 设计数据表示446

9.5 构造函数448

9.6 实现方法451

9.7 测试一个类454

9.8 问题解决：跟踪对象462

9.9 问题解决：对象数据的模式465

9.9.1 记录总数465

9.9.2 事件计数465

9.9.3 收集值466

9.9.4 管理对象的属性466

9.9.5 使用唯一状态建模对象467

9.9.6 描述对象的位置467

9.10 对象引用469

9.10.1 共享引用470

9.10.2 None引用471

9.10.3 self引用472

9.10.4 对象的生命周期472

9.11 应用：编写一个Fraction类473

9.11.1 Fraction类的设计473

9.11.2 构造函数474

9.11.3 特殊方法475

9.11.4 算术运算477

9.11.5 逻辑运算478

本章小结485

复习题486

编程练习487

第10章 继承495

10.1 继承层次结构495

10.2 实现子类499

10.3 调用超类构造函数502

10.4 覆盖方法506

10.5 多态509

10.6 应用：几何形状类层次结构523

10.6.1 基类523

10.6.2 基本形状525

10.6.3 形状分组528

本章小结530

复习题531

编程练习532

第11章 递归537

11.1 再看三角数537

11.2 问题解决：递归思维541

11.3 递归辅助函数545

11.4 递归的效率546

11.5 排列551

11.6 回溯555

11.7 互递归561

本章小结568

复习题569

编程练习569

第12章 排序和搜索575

12.1 选择排序575

12.2 分析选择排序算法577

12.3 分析选择排序算法的性能579

12.4 归并排序583

12.5 分析归并排序算法585

12.6 搜索589

12.6.1 线性搜索589

12.6.2 二分搜索590

12.7 问题解决：估计算法的运行时间592

12.7.1 线性时间592

12.7.2 二次时间593

12.7.3 三角模式594

12.7.4 对数时间595

本章小结602

复习题603

编程练习605