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第一部分 开始篇3

第1章 关于Python3

1.1 用Python的理由3

1.2 Python的长处3

1.2.1 Python易于使用4

1.2.2 Python富有表现力4

1.2.3 Python可读性好5

1.2.4 Python功能齐备5

1.2.5 Python跨平台6

1.2.6 Python免费6

1.3 Python的短板6

1.3.1 Python不是速度最快的语言7

1.3.2 Python的库不算最多7

1.3.3 Python在编译时不检查变量类型7

1.3.4 Python对移动应用的支持不足8

1.3.5 Python对多处理器的利用不充分8

1.4 学Python 3的理由8

1.5 小结9

第2章 入门10

2.1 Python的安装10

2.2 基础交互模式和IDLE12

2.2.1 基础交互模式12

2.2.2 IDLE集成开发环境13

2.2.3 基础交互模式和IDLE的适用场景13

2.3 使用IDLE的Python shell窗口13

2.4 第一个程序“Hello，world”14

2.5 利用交互式提示符探索Python15

2.6 小结16

第3章 Python概述17

3.1 Python简介17

3.2 内置数据类型18

3.2.1 数值18

3.2.2 列表20

3.2.3 元组21

3.2.4 字符串22

3.2.5 字典23

3.2.6 集合23

3.2.7 文件对象23

3.3 流程控制语句结构24

3.3.1 布尔值和表达式24

3.3.2 if－elif－else语句25

3.3.3 while循环25

3.3.4 for循环25

3.3.5 函数定义26

3.3.6 异常27

3.3.7 用关键字with控制上下文27

3.4 创建模块28

3.5 面向对象编程29

3.6 小结31

第二部分 重点内容35

第4章 基础知识35

4.1 缩进和代码块构建35

4.2 识别注释36

4.3 变量和赋值37

4.4 表达式38

4.5 字符串39

4.6 数值40

4.6.1 内置数值处理函数41

4.6.2 高级数值处理函数41

4.6.3 数值计算41

4.6.4 复数41

4.6.5 高级复数函数42

4.7 None值43

4.8 获取用户输入43

4.9 内置操作符44

4.10 基本的Python编码风格44

4.11 小结45

第5章 列表、元组和集合46

5.1 列表类似于数组46

5.2 列表的索引机制47

5.3 修改列表49

5.4 对列表排序51

5.4.1 自定义排序52

5.4.2 sorted（）函数53

5.5 其他常用的列表操作53

5.5.1 用in操作符判断列表成员53

5.5.2 用＋操作符拼接列表54

5.5.3 用＊操作符初始化列表54

5.5.4 用min和max方法求列表的最小值和最大值54

5.5.5 用index方法搜索列表54

5.5.6 用count方法对匹配项计数55

5.5.7 列表操作小结55

5.6 嵌套列表和深复制56

5.7 元组58

5.7.1 元组的基础知识59

5.7.2 单个元素的元组应加上逗号60

5.7.3 元组的打包和拆包60

5.7.4 列表和元组的相互转换61

5.8 集合62

5.8.1 集合的操作62

5.8.2 不可变集合63

5.9 小结64

第6章 字符串65

6.1 将字符串理解为字符序列65

6.2 基本的字符串操作66

6.3 特殊字符和转义序列66

6.3.1 基本的转义序列66

6.3.2 数字格式（八进制、十六进制）和Unicode编码的转义序列67

6.3.3 对带特殊字符的字符串打印和求值的差异68

6.4 字符串方法68

6.4.1 字符串的split和join方法69

6.4.2 将字符串转换为数值70

6.4.3 去除多余的空白符71

6.4.4 字符串搜索72

6.4.5 字符串修改74

6.4.6 利用列表修改字符串75

6.4.7 其他有用的字符串方法和常量75

6.5 将对象转换为字符串77

6.6 使用format方法78

6.6.1 format方法和位置参数78

6.6.2 format方法和命名参数78

6.6.3 格式描述符79

6.7 用％格式化字符串79

6.7.1 使用格式化序列80

6.7.2 命名参数和格式化序列81

6.8 字符串内插82

6.9 bytes对象82

6.10 小结84

第7章 字典85

7.1 何为字典85

7.2 字典的其他操作87

7.3 单词计数90

7.4 可用作字典键的对象90

7.5 稀疏矩阵91

7.6 将字典用作缓存92

7.7 字典的效率93

7.8 小结93

第8章 流程控制94

8.1 while循环94

8.2 if－elif－else语句95

8.3 for循环96

8.3.1 range函数97

8.3.2 用初值和步进值控制range函数97

8.3.3 在for循环中使用break和continue语句98

8.3.4 for循环和元组拆包98

8.3.5 enumerate函数98

8.3.6 zip函数99

8.4 列表和字典推导式99

8.5 语句、代码块和缩进101

8.6 布尔值和布尔表达式103

8.6.1 大多数Python对象都能用作布尔类型104

8.6.2 比较操作符和布尔操作符104

8.7 编写简单的文本文件分析程序105

8.8 小结106

第9章 函数107

9.1 基本的函数定义107

9.2 多种函数参数108

9.2.1 按位置给出形参108

9.2.2 按形参名称传递实参109

9.2.3 变长实参110

9.2.4 多种参数传递方式的混用111

9.3 将可变对象用作函数实参111

9.4 局部变量、非局部变量和全局变量113

9.5 将函数赋给变量115

9.6 lambda表达式115

9.7 生成器函数116

9.8 装饰器117

9.9 小结118

第10章 模块和作用域规则120

10.1 何为模块120

10.2 编写第一个模块121

10.3 import语句123

10.4 模块搜索路径124

10.5 模块内部私有名称126

10.6 库和第三方模块127

10.7 Python作用域规则和命名空间127

10.8 小结133

第11章 Python程序134

11.1 创建一个很简单的程序134

11.1.1 从命令行启动脚本135

11.1.2 命令行参数135

11.1.3 脚本输入/输出的重定向136

11.1.4 argparse模块137

11.1.5 fileinput模块的使用138

11.2 让脚本在UNIX下直接运行140

11.3 macOS系统中的脚本140

11.4 Windows中多种脚本执行方式140

11.4.1 从命令窗口或PowerShell中启动脚本141

11.4.2 Windows中的其他运行方式141

11.5 程序和模块141

11.6 发布Python应用程序146

11.6.1 wheel包146

11.6.2 zipapp和pex146

11.6.3 py2exe和py2app147

11.6.4 用freeze创建可执行程序147

11.7 小结147

第12章 文件系统的使用149

12.1 os、 os.path和pathlib的对比149

12.2 路径和路径名150

12.2.1 绝对路径和相对路径150

12.2.2 当前工作目录151

12.2.3 用pathlib模块访问目录152

12.2.4 路径名的处理152

12.2.5 用pathlib处理路径名154

12.2.6 常用变量和函数155

12.3 获取文件信息156

12.4 文件系统的其他操作158

12.5 处理目录树下的所有文件161

12.6 小结162

第13章 文件的读写165

13.1 打开文件及file对象165

13.2 关闭文件166

13.3 以写入等模式打开文件166

13.4 读写文本及二进制数据的函数167

13.5 用pathlib读写文件169

13.6 屏幕输入/输出及重定向169

13.7 用struct模块读取结构化的二进制数据172

13.8 用pickle将对象存入文件173

13.9 用shelve保存对象176

13.10 小结178

第14章 异常179

14.1 异常简介179

14.1.1 错误和异常处理的一般原则179

14.1.2 异常较为正式的定义182

14.1.3 多种异常的处理182

14.2 Pvthon中的异常182

14.2.1 Python异常的类型183

14.2.2 引发异常185

14.2.3 捕获并处理异常185

14.2.4 自定义新的异常187

14.2.5 用assert语句调试程序188

14.2.6 异常的继承架构188

14.2.7 示例：用Python编写的磁盘写入程序189

14.2.8 示例：正常计算过程中的异常189

14.2.9 异常的适用场合190

14.3 用到with关键字的上下文管理器191

14.4 小结192

第三部分 高级特性195

第15章 类和面向对象编程195

15.1 定义类195

15.2 实例变量196

15.3 方法197

15.4 类变量199

15.5 静态方法和类方法201

15.5.1 静态方法201

15.5.2 类方法202

15.6 继承203

15.7 类及实例变量的继承205

15.8 概括：Pvthon类的基础知识206

15.9 私有变量和私有方法208

15.10 用＠property获得更为灵活的实例变量209

15.11 类实例的作用域规则和命名空间210

15.12 析构函数和内存管理214

15.13 多重继承214

15.14 小结216

第16章 正则表达式218

16.1 何为正则表达式218

16.2 带特殊字符的正则表达式219

16.3 正则表达式和原始字符串220

16.4 从字符串提取出匹配文本221

16.5 用正则表达式替换文本224

16.6 小结226

第17章 数据类型即对象227

17.1 类型即对象227

17.2 类型的使用228

17.3 类型和用户自定义类228

17.4 鸭子类型230

17.5 何为特殊方法属性231

17.6 让对象像列表一样工作232

17.7 特殊方法属性__getitem__232

17.7.1 工作原理233

17.7.2 实现完整的列表功能234

17.8 完整实现列表功能的对象235

17.9 由内置类型派生子类237

17.9.1 由列表类型派生子类237

17.9.2 由UserList派生子类238

17.10 特殊方法属性的适用场景239

17.11 小结239

第18章 包240

18.1 何为包240

18.2 包的第一个示例240

18.3 包的实际例子242

18.3.1 包内的__init__py文件243

18.3.2 mathproj包的基本用法243

18.3.3 子包和子模块的加载244

18.3.4 包内的import语句245

18.4 __all__属性246

18.5 包的合理使用246

18.6 小结247

第19章 Python库的使用248

19.1 “功能齐备”的标准库248

19.1.1 各种数据类型的管理248

19.1.2 文件和存储操作250

19.1.3 操作系统服务的访问251

19.1.4 互联网协议及其数据格式的使用251

19.1.5 开发调试工具及运行时服务252

19.2 标准库之外的库253

19.3 添加其他Python库253

19.4 通过Pip和venv安装Python库253

19.4.1 带－－user标志的安装254

19.4.2 虚拟环境254

19.5 PyPI（即“奶酪商店”）255

19.6 小结255

第四部分 数据处理259

第20章 简单的文件问题259

20.1 问题：没完没了的数据文件流259

20.2 场景：无穷无尽的产品源数据259

20.3 引入更多目录结构261

20.4 节省存储空间：压缩和整理263

20.4.1 文件压缩263

20.4.2 文件清理264

20.5 小结265

第21章 数据文件的处理266

21.1 ETL简介266

21.2 文本文件的读取267

21.2.1 文本编码：ASCII、Unicode等267

21.2.2 非结构化文本268

21.2.3 带分隔符的普通文本文件270

21.2.4 csv模块271

21.2.5 读取csv文件并存为字典的列表274

21.3 Excel文件275

21.4 数据清洗276

21.4.1 清洗276

21.4.2 排序277

21.4.3 数据清洗时的问题和陷阱278

21.5 数据文件的写入279

21.5.1 CSV和其他带分隔符的文件279

21.5.2 Excel文件的写入280

21.5.3 数据文件打包280

21.6 小结281

第22章 网络数据282

22.1 获取文件282

22.1.1 用Python从FTP服务器获取文件283

22.1.2 通过SFTP协议获取文件284

22.1.3 通过HTTP/HTTPS协议获取文件284

22.2 通过API获取数据285

22.3 结构化数据格式287

22.3.1 JSON数据287

22.3.2 XML数据291

22.4 抓取Web数据295

22.5 小结299

第23章 数据的保存300

23.1 关系数据库300

23.2 SQLite： sqlite3数据库的用法301

23.3 MySQL、 PostgreSQL和其他关系数据库的使用303

23.4 利用ORM简化数据库操作303

23.4.1 SQLAlchemy304

23.4.2 用Alembic修改数据库结构307

23.5 NoSQL数据库310

23.6 用Redis实现键/值存储310

23.7 MongoDB中的文档313

23.8 小结315

第24章 数据探索316

24.1 Python的数据探索工具316

24.1.1 Python用于数据探索的优势316

24.1.2 Python能比电子表格做得更好317

24.2 Jupyter记事本317

24.2.1 启动内核318

24.2.2 执行单元格中的代码318

24.3 Python和pandas319

24.3.1 为什么要选用pandas319

24.3.2 pandas的安装320

24.3.3 Data Frame320

24.4 数据清洗322

24.4.1 用pandas加载并保存数据322

24.4.2 用Data Frame进行数据清洗324

24.5 数据聚合和处理326

24.5.1 Data Frame的合并326

24.5.2 数据选取327

24.5.3 分组与聚合328

24.6 数据绘图329

24.7 不用pandas的理由330

24.8 小结331

第25章 案例研究332

25.1 数据的下载332

25.2 解析inventory数据335

25.3 根据经纬度选择一个观测站336

25.4 选择观测站并获取其元数据338

25.5 获取并解析真实的天气数据341

25.5.1 获取数据341

25.5.2 解析天气数据341

25.6 将天气数据存入数据库（可选）344

25.7 选取数据并作图345

25.8 用pandas对数据绘图346

附录A Python文档使用指南347