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第一部分 树莓派编程环境3

第1章 配置树莓派3

1.1 树莓派是什么3

1.1.1 树莓派的历史3

1.1.2 为什么要学习用Python在树莓派上进行编程4

1.2 获取树莓派4

1.3 哪些树莓派外设是必须的6

1.3.1 SD卡6

1.3.2 电源7

1.3.3 显示输出8

1.3.4 键盘9

1.4 其他不错的外设9

1.4.1 挑选一个外壳9

1.4.2 使用USB鼠标10

1.4.3 自供电USB集线器10

1.4.4 使用网线或者无线适配器10

1.5 决定如何购买外设11

1.6 让你的树莓派正常工作11

1.6.1 自己研究一下11

1.6.2 选择操作系统11

1.6.3 下载操作系统12

1.6.4 将操作系统部署到SD卡上12

1.6.5 连接外设13

1.7 排除树莓派的故障14

1.7.1 检查外设连接线14

1.7.2 检查SD卡15

1.7.3 检查你的操作系统镜像15

1.7.4 检查你的外设15

1.8 总结15

1.9 Q＆A15

1.10 练习16

1.10.1 问题16

1.10.2 答案16

第2章 认识Raspbian Linux发行版17

2.1 了解Linux17

2.2 使用Raspbian命令行18

2.3 使用Raspbian图形用户界面22

2.3.1 LXDE图形界面23

2.3.2 LXPanel24

2.4 总结29

2.5 Q＆A29

2.6 练习29

2.6.1 问题29

2.6.2 答案30

第3章 搭建编程环境31

3.1 探索Python31

3.1.1 Python简史31

3.1.2 Python v3和Python v232

3.2 检查你的Python环境32

3.2.1 检查Python解释器和交互式shell32

3.2.2 检查Python开发环境33

3.2.3 检查文本编辑器33

3.3 安装Python和工具34

3.4 关于Python解释器35

3.5 关于Python交互式shell36

3.6 关于Python开发环境shell38

3.7 创建Python脚本42

3.7.1 在交互式shell里运行Python脚本42

3.7.2 使用IDLE创建一个脚本44

3.7.3 使用文本编辑器创建一个Python脚本45

3.8 使用适当的工具46

3.9 总结47

3.10 Q＆A47

3.11 练习48

3.11.1 问题48

3.11.2 答案48

第二部分 Python基础知识51

第4章 Python基础51

4.1 脚本的输出51

4.1.1 探索print函数51

4.1.2 使用字符作为print的参数52

4.1.3 格式化print函数的输出53

4.1.4 使用转义序列控制输出54

4.1.5 好玩的东西55

4.2 格式化脚本56

4.2.1 长文本行57

4.2.2 创建注释57

4.3 理解Python变量58

4.3.1 Python关键字59

4.3.2 创建Python变量名59

4.4 Python变量进行赋值60

4.4.1 格式化变量和字符串输出60

4.4.2 避免使用未赋值的变量61

4.4.3 将长字符串赋值给变量61

4.4.4 给变量赋予更多类型的值62

4.4.5 给变量重新赋值62

4.5 关于Python数据类型63

4.6 获取用户输入64

4.7 总结69

4.8 Q＆A69

4.9 练习69

4.9.1 问题69

4.9.2 答案69

第5章 在程序中使用算术70

5.1 使用数学运算符70

5.1.1 Python数学操作符70

5.1.2 运算符的优先级72

5.1.3 在数学运算中使用变量73

5.1.4 浮点数的精度74

5.1.5 显示数字74

5.1.6 运算符缩写75

5.2 使用分数75

5.2.1 分数对象75

5.2.2 分数操作76

5.3 使用复数76

5.3.1 创建实数77

5.3.2 复数运算77

5.4 math模块的高级功能77

5.4.1 数值函数78

5.4.2 幂和对数函数78

5.4.3 三角函数79

5.4.4 双曲函数80

5.4.5 统计数学函数80

5.5 使用NumPy数学库80

5.5.1 NumPy数据类型81

5.5.2 创建NumPy数组81

5.5.3 使用NumPy数组82

5.6 总结82

5.7 Q＆A83

5.8 练习83

5.8.1 问题83

5.8.2 答案83

第6章 控制你的程序84

6.1 使用if语句84

6.2 组合多个语句85

6.3 通过else语句添加其他条件86

6.4 使用elif添加更多的条件88

6.5 在Python中比较值89

6.5.1 数字比较89

6.5.2 字符串比较90

6.5.3 列表和元组比较91

6.5.4 布尔值比较92

6.5.5 评估函数返回值92

6.6 检查复杂的条件93

6.6.1 使用逻辑运算符93

6.6.2 组合条件检查94

6.7 对条件检查取反94

6.8 总结95

6.9 Q＆A95

6.10 练习95

6.10.1 问题95

6.10.2 答案96

第7章 循环97

7.1 执行重复的任务97

7.2 使用for循环进行迭代97

7.2.1 遍历列表中的数字98

7.2.2 注意一些“陷阱”99

7.2.3 由值指定的数据类型100

7.2.4 遍历字符串列表101

7.2.5 使用变量进行遍历102

7.2.6 使用range函数进行迭代102

7.3 使用while循环106

7.3.1 使用字符串作为判断条件进行遍历106

7.3.2 使用while True108

7.4 创建嵌套循环110

7.5 总结111

7.6 Q＆A112

7.7 练习112

7.7.1 问题112

7.7.2 答案112

第三部分 高级Python115

第8章 使用列表和元组115

8.1 关于元组115

8.1.1 创建元组115

8.1.2 访问元组中的数据116

8.1.3 访问一个范围内的值117

8.1.4 使用元组117

8.2 关于列表119

8.2.1 创建一个列表119

8.2.2 使用列表解析120

8.2.3 从列表中获取数据120

8.2.4 使用列表120

8.3 使用多维列表存储数据125

8.4 在脚本中使用列表和元组125

8.4.1 遍历一个列表或元组125

8.4.2 排序和倒序再126

8.5 使用列表解析创建列表127

8.6 关于range类型127

8.7 总结128

8.8 Q＆A128

8.9 练习129

8.9.1 问题129

8.9.2 答案129

第9章 字典和集合130

9.1 理解Python字典130

9.2 字典基础131

9.2.1 创建一个字典131

9.2.2 填充字典131

9.2.3 更新一个字典134

9.2.4 管理一个字典135

9.3 用字典编程135

9.4 理解Python集合139

9.5 集合基础140

9.6 从集合获取信息141

9.6.1 集合成员141

9.6.2 并集141

9.6.3 交集142

9.6.4 差集142

9.6.5 对称差集143

9.6.6 遍历集合143

9.7 修改一个集合143

9.8 用集合编程145

9.9 总结147

9.10 Q＆A147

9.11 练习148

9.11.1 问题148

9.11.2 答案148

第10章 使用字符串149

10.1 字符串的基础知识149

10.1.1 字符串格式149

10.1.2 创建字符串150

10.1.3 处理字符串151

10.2 使用函数操作字符串152

10.2.1 改变字符串值152

10.2.2 分割字符串153

10.2.3 连接字符串153

10.2.4 测试字符串154

10.2.5 检索字符串155

10.3 格式化字符串输出156

10.3.1 format（）函数157

10.3.2 格式化数字158

10.4 总结161

10.5 Q＆A161

10.6 练习161

10.6.1 问题161

10.6.2 答案162

第11章 使用文件163

11.1 理解Linux文件结构163

11.1.1 看一下Linux目录164

11.1.2 通过Python管理文件和目录165

11.2 打开文件166

11.2.1 指定打开模式166

11.2.2 使用文件对象方法167

11.3 读取文件168

11.3.1 读取整个文件168

11.3.2 逐行读取文件169

11.3.3 不按顺序读取文件170

11.4 关闭一个文件173

11.5 写文件174

11.5.1 创建并且写入一个新文件174

11.5.2 写入到已存在的文件177

11.6 总结178

11.7 Q＆A179

11.8 练习179

11.8.1 问题179

11.8.2 答案179

第12章 创建函数181

12.1 在程序中使用Python函数181

12.1.1 创建函数182

12.1.2 使用函数182

12.2 返回值184

12.3 给函数传值185

12.3.1 传递参数185

12.3.2 设置默认参数值187

12.3.3 处理可变数量的参数188

12.3.4 使用字典检索值189

12.4 在函数中处理变量190

12.4.1 局部变量190

12.4.2 全局变量191

12.5 在函数中使用列表192

12.6 递归函数193

12.7 总结194

12.8 Q＆A194

12.9 练习195

12.9.1 问题195

12.9.2 答案195

第13章 使用模块196

13.1 介绍模块概念196

13.2 探索标准模块198

13.3 学习Python模块199

13.4 创建定制的模块202

13.4.1 创建或收集函数放到一起203

13.4.2 确定模块的名称203

13.4.3 在测试目录中创建这个自定义模块203

13.4.4 测试自定义模块204

13.4.5 将模块移动到生产目录205

13.4.6 检查路径，如果需要则修改207

13.4.7 测试生产级别自定义模块207

13.5 总结210

13.6 Q＆A210

13.7 练习211

13.7.1 问题211

13.7.2 答案211

第14章 探索面向对象编程的世界212

14.1 理解面向对象编程基础212

14.1.1 什么是OOP212

14.1.2 定义一个类213

14.1.3 创建一个实例213

14.1.4 默认属性值214

14.2 定义类方法214

14.2.1 设值方法215

14.2.2 访问方法215

14.2.3 添加辅助方法217

14.3 使用类模块共享你的代码220

14.4 总结222

14.5 Q＆A222

14.6 练习223

14.6.1 问题223

14.6.2 答案223

第15章 使用继承224

15.1 了解类的问题224

15.2 理解子类和继承225

15.3 在Python中使用继承226

15.3.1 创建子类227

15.3.2 将子类添加到对象模块文件中228

15.3.3 添加其他子类229

15.3.4 将子类方法放到它自己的对象模块文件中230

15.4 在Python脚本中使用继承231

15.5 总结241

15.6 Q＆A241

15.7 练习241

15.7.1 问题241

15.7.2 答案242

第16章 正则表达式243

16.1 什么是正则表达式243

16.1.1 定义正则表达式243

16.1.2 正则表达式的类型244

16.2 在Python中使用正则表达式244

16.2.1 正则表达式函数244

16.2.2 编译正则表达式246

16.3 定义基本的模式246

16.3.1 纯文本247

16.3.2 特殊字符248

16.3.3 锚字符248

16.3.4 点字符250

16.3.5 字符分类250

16.3.6 字符类取反252

16.3.7 使用范围252

16.3.8 星号253

16.4 使用高级正则表达式特性253

16.4.1 问号253

16.4.2 加号254

16.4.3 使用大括号254

16.4.4 管道符号254

16.4.5 分组表达式255

16.5 在Python脚本中使用正则表达式255

16.6 总结257

16.7 Q＆A258

16.8 练习258

16.8.1 问题258

16.8.2 答案258

第17章 异常处理259

17.1 理解异常259

17.1.1 语法错误异常259

17.1.2 运行时错误异常261

17.2 处理异常263

17.3 处理多个异常265

17.3.1 创建多个try except语句块267

17.3.2 处理通用的异常269

17.3.3 理解try except语句的选项270

17.4 总结275

17.5 Q＆A275

17.6 练习275

17.6.1 问题275

17.6.2 答案276

第四部分 图形编程279

第18章 GUI编程279

18.1 为GUI环境编程279

18.1.1 视窗接口280

18.1.2 事件驱动编程280

18.2 检查Python的GUI包281

18.3 使用tkinter包281

18.3.1 创建一个窗口281

18.3.2 向窗口添加控件282

18.3.3 定义事件处理程序286

18.4 探索tkinter控件288

18.4.1 使用Label控件288

18.4.2 添加Button控件288

18.4.3 使用Checkbutton控件289

18.4.4 使用Entry控件290

18.4.5 添加Text控件292

18.4.6 使用ListBox控件293

18.4.7 使用Menu控件295

18.5 总结297

18.6 Q＆A298

18.7 练习298

18.7.1 问题298

18.7.2 答案298

第19章 游戏编程299

19.1 理解游戏编程299

19.2 学习游戏相关的框架和库300

19.3 配置PyGame库300

19.3.1 检查PyGame301

19.3.2 安装PyGame301

19.3.3 确保你的系统是最新的301

19.3.4 安装构建Python模块的工具302

19.3.5 获取PyGame的源码303

19.3.6 安装额外的软件包303

19.3.7 构建和安装PyGame304

19.3.8 使用PyGame304

19.3.9 加载和初始化PyGame306

19.3.10 配置游戏屏幕307

19.3.11 向游戏画面中放置文本308

19.4 学习PyGame的更多内容311

19.4.1 一直在游戏中311

19.4.2 绘制图像和形状311

19.4.3 在游戏中使用声音314

19.5 处理PyGame动作315

19.5.1 在游戏画面中移动图形315

19.5.2 与游戏画面中的图形交互316

19.6 总结322

19.7 Q＆A323

19.8 练习323

19.8.1 问题323

19.8.2 答案323

第五部分 业务编程327

第20章 使用网络327

20.1 寻找Python的网络模块327

20.2 与邮件服务器一起工作328

20.2.1 Linux世界中的邮件328

20.2.2 smtplib库330

20.2.3 使用smtplib库330

20.3 与网页服务器一起工作334

20.3.1 获取网页334

20.3.2 解析网页数据335

20.4 使用套接字编程连接应用程序338

20.4.1 什么是套接字编程338

20.4.2 Python的socket模块339

20.4.3 创建服务器程序340

20.4.4 创建客户端程序342

20.4.5 运行客户端/服务器示例343

20.5 总结344

20.6 Q＆A344

20.7 练习344

20.7.1 问题344

20.7.2 答案344

第21章 在程序中使用数据库345

21.1 使用MySQL数据库345

21.1.1 安装MySQL345

21.1.2 配置MySQL环境346

21.1.3 安装Python的MySQL模块350

21.1.4 创建Python脚本351

21.2 使用PostgreSQL数据库354

21.2.1 安装PostgreSQL354

21.2.2 配置PostgreSQL环境354

21.2.3 安装Python的PostgreSQL模块357

21.2.4 用psycopg2编写代码358

21.3 总结360

21.4 Q＆A360

21.5 练习360

21.5.1 问题360

21.5.2 答案361

第22章 Web编程362

22.1 在树莓派上运行Web服务器362

22.1.1 安装Apache Web服务器363

22.1.2 提供HTML文件364

22.2 公共网关接口编程365

22.2.1 什么是CGI365

22.2.2 运行Python程序365

22.3 扩展Python网页367

22.3.1 格式化输出367

22.3.2 使用动态网页368

22.3.3 调试Python程序370

22.4 处理表单372

22.4.1 创建网页表单373

22.4.2 cgi模块374

22.5 总结376

22.6 Q＆A376

22.7 练习377

22.7.1 问题377

22.7.2 答案377

第六部分 树莓派Python项目381

第23章 创建基础的树莓派Python工程381

23.1 思考基础的树莓派Python工程381

23.2 通过Python显示高清图片381

23.2.1 理解高分辨率382

23.2.2 使用脚本演示图像383

23.2.3 配置演示画面384

23.2.4 查找图片384

23.2.5 在可移动的驱动器上存储照片385

23.2.6 缩放照片388

23.2.7 照片取景389

23.2.8 居中照片389

23.2.9 提高演示速度391

23.2.10 潜在的脚本修改396

23.3 播放音乐397

23.3.1 创建基本的音乐脚本397

23.3.2 将音乐存储在可移动的硬盘上398

23.3.3 使用音乐播放列表398

23.3.4 控制回放399

23.3.5 让播放列表随机播放403

23.4 创建一个特殊的演示403

23.5 总结407

23.6 Q＆A407

23.7 练习407

23.7.1 问题407

23.7.2 答案407

第24章 树莓派/Python高级项目408

24.1 探索GPIO接口408

24.1.1 什么是GPIO接口408

24.1.2 GPIO引脚布局409

24.1.3 连接GPIO410

24.2 使用RPi.GPIO模块412

24.2.1 安装RPi.GPIO412

24.2.2 启动方法413

24.3 控制GPIO输出413

24.3.1 配置硬件来查看GPIO输出414

24.3.2 测试GPIO输出415

24.3.3 闪烁LED416

24.3.4 创建一个花式的闪光灯417

24.4 检测GPIO输入417

24.4.1 配置检测输入的硬件418

24.4.2 处理输入信号419

24.4.3 输入轮询420

24.4.4 输入事件421

24.5 总结423

24.6 Q＆A423

24.7 练习423

24.7.1 问题423

24.7.2 答案423

第七部分 附录427

附录将Raspbian操作系统加载到SD卡上427

Windows：将Raspbian加载到SD卡上427

Linux：将Raspbian加载到SD卡上到SD卡上429

Mac：将Raspbian加载到SD卡上431