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第1章 计算与计算思维1

1.1什么是计算1

1.1.1计算机与计算1

1.1.2计算机语言5

1.1.3算法8

1.1.4实现10

1.2什么是计算思维11

1.2.1计算思维的基本原则11

1.2.2计算思维的具体例子12

1.2.3日常生活中的计算思维14

1.2.4计算思维对其他学科的影响15

1.3初识Python16

1.3.1 Python简介16

1.3.2第一个程序18

1.3.3程序的执行方式18

1.3.4 Python语言的基本成分22

1.4程序排错26

习题28

第2章 用数据表示现实世界30

2.1数据和数据类型30

2.1.1数据是对现实的抽象30

2.1.2常量与变量31

2.1.3数据类型33

2.1.4 Python的动态类型34

2.2数值类型35

2.2.1整数类型int35

2.2.2长整数类型long38

2.2.3浮点数类型float40

2.2.4数学库模块math44

2.2.5复数类型complex45

2.3字符串类型str46

2.3.1字符串类型的字面值形式46

2.3.2字符串类型的操作48

2.3.3字符的机内表示50

2.3.4字符串类型与其他类型的转换53

2.3.5字符串库string54

2.4布尔类型bool55

2.4.1关系运算55

2.4.2逻辑运算56

2.4.3布尔代数运算定律59

2.4.4 Python中真假的表示与计算60

2.5列表和元组类型61

2.5.1列表类型list62

2.5.2元组类型tuple66

2.6数据的输入和输出67

2.6.1数据的输入68

2.6.2数据的输出71

2.6.3格式化输出72

2.7编程案例：查找问题75

习题76

第3章 数据处理的流程控制79

3.1顺序控制结构79

3.2分支控制结构81

3.2.1单分支结构81

3.2.2两路分支结构83

3.2.3多路分支结构84

3.3异常处理86

3.3.1传统的错误检测方法86

3.3.2传统错误检测方法的缺点89

3.3.3异常处理机制90

3.4循环控制结构94

3.4.1 for循环95

3.4.2 while循环100

3.4.3循环的非正常中断106

3.4.4嵌套循环108

3.5结构化程序设计110

3.5.1程序开发过程111

3.5.2结构化程序设计的基本内容112

3.6编程案例：如何求n个数据的最大值115

3.6.1几种解题策略115

3.6.2经验总结118

3.7 Python布尔表达式用作控制结构119

习题121

第4章 模块化编程123

4.1模块化编程基本概念123

4.1.1模块化设计概述123

4.1.2模块化编程124

4.1.3编程语言对模块化编程的支持125

4.2 Python语言中的函数126

4.2.1用函数减少重复代码127

4.2.2用函数改善程序结构130

4.2.3用函数增强程序的通用性132

4.2.4小结：函数的定义与调用136

4.2.5变量的作用域141

4.2.6函数的返回值143

4.3自顶向下设计146

4.3.1顶层设计147

4.3.2第二层设计149

4.3.3第三层设计150

4.3.4第四层设计152

4.3.5自底向上实现与单元测试153

4.3.6开发过程小结156

4.4 Python模块157

4.4.1模块的创建和使用157

4.4.2 Python程序架构158

4.4.3标准库模块159

4.4.4模块的有条件执行161

习题162

第5章 图形编程164

5.1概述164

5.1.1计算可视化164

5.1.2图形是复杂数据166

5.1.3用对象表示复杂数据167

5.2 Tkinter图形编程168

5.2.1导入模块及创建根窗口168

5.2.2创建画布169

5.2.3在画布上绘图172

5.2.4图形的事件处理183

5.3编程案例185

5.3.1统计图表185

5.3.2计算机动画189

5.4软件的层次化设计：一个案例193

5.4.1层次化体系结构193

5.4.2案例：图形库graphics194

5.4.3 graphics与面向对象198

习题201

第6章 大量数据的表示和处理202

6.1概述202

6.2有序的数据集合体204

6.2.1字符串205

6.2.2列表206

6.23元组210

6.3无序的数据集合体212

6.3.1集合212

6.3.2字典215

6.4文件217

6.4.1文件的基本概念218

6.4.2文件操作219

6.4.3编程案例：文本文件分析224

6.4.4缓冲228

6.4.5二进制文件与随机存取229

6.5几种高级数据结构231

6.5.1链表231

6.5.2堆栈236

6.5.3队列239

习题239

第7章 面向对象思想与编程241

7.1数据与操作：两种观点241

7.1.1面向过程观点241

7.1.2面向对象观点244

7.1.3类是类型概念的发展246

7.2面向对象编程248

7.2.1类的定义248

7.2.2对象的创建252

7.2.3对象方法的调用254

7.2.4编程实例：模拟炮弹飞行255

7.2.5类与模块化261

7.2.6对象的集合体263

7.3超类与子类263

7.3.1继承264

7.3.2覆写267

7.3.3多态性268

7.4面向对象设计269

7.4.1一种基于词性分析的面向对象设计方法269

7.4.2设计案例：扑克牌游戏271

习题274

第8章 图形用户界面275

8.1图形用户界面概述275

8.1.1程序的用户界面275

8.1.2图形界面的组成276

8.1.3事件驱动278

8.2 GUI编程279

8.2.1 GUI编程概述279

8.2.2初识Tkinter280

8.2.3常见GUI构件的用法283

8.2.4布局292

8.2.5对话框297

8.3 Tkinter事件驱动编程299

8.3.1事件和事件对象299

8.3.2事件处理301

8.4模型-视图设计方法306

8.4.1将GUI应用程序封装成对象306

8.4.2模型与视图308

8.4.3编程案例：汇率换算器309

习题317

第9章 模拟与并发318

9.1模拟318

9.1.1计算机建模318

9.1.2随机问题的建模与模拟320

9.1.3编程案例：乒乓球比赛模拟323

9.2原型法328

9.3并行计算330

9.3.1串行、并发与并行330

9.3.2进程与线程331

9.3.3多线程编程的应用333

9.3.4 Python多线程编程334

9.3.5小结341

习题342

第10章 算法设计和分析343

10.1枚举法343

10.2递归347

10.3分治法355

10.4贪心法361

10.5算法分析365

10.5.1算法复杂度365

10.5.2算法分析实例368

10.6不可计算的问题371

习题377

第11章 计算+X378

11.1计算数学378

11.2生物信息学385

11.3计算物理学387

11.4计算化学389

11.5计算经济学391

习题391

附录392

参考文献406