面向師範生的 Python 編程導論

第1 章 緒論 ............................................................................................................... 1
1.1 Python 編程 ...................................................................................................... 1
1.1.1 程序的概念 ........................................................................................... 1
1.1.2 為什麽學習Python .............................................................................. 2
1.1.3 Python 是一種解釋型語言 .................................................................. 4
1.1.4 Python 的發展歷程 .............................................................................. 5
1.2 編寫一個Python 程序 ..................................................................................... 6
1.2.1 安裝Python .......................................................................................... 6
1.2.2 運行Python .......................................................................................... 7
1.2.3 嘗試運行Python 代碼 ....................................................................... 10
1.2.4 第一個完整的Python 程序 ............................................................... 11
1.2.5 人機互動 ............................................................................................. 13
本章小結 .................................................................................................................. 15
關鍵術語 .................................................................................................................. 15
課後習題 .................................................................................................................. 15

第2 章 數據與運算 .................................................................................................. 16
2.1 變量 ................................................................................................................ 16
2.1.1 變量的概念 ......................................................................................... 16
2.1.2 變量賦值 ............................................................................................. 17
2.1.3 變量的命名 ......................................................................................... 18
2.2 數據類型 ......................................................................................................... 20
2.2.1 基本數據類型 ..................................................................................... 20
2.2.2 常見運算符 ......................................................................................... 22
2.2.3 類型轉換 ............................................................................................. 24
2.3 數據的輸入與輸出 ........................................................................................ 28
2.3.1 input()函數 .......................................................................................... 28
2.3.2 print()函數 .......................................................................................... 31
2.3.3 f-strings 格式化輸出 .......................................................................... 33
2.4 運算符進階 .................................................................................................... 36
2.4.1 ** 冪運算符 ....................................................................................... 36
2.4.2 // 取整除運算符 ................................................................................ 38
2.4.3 %取餘數運算符 ................................................................................. 39
本章小結 .................................................................................................................. 42
關鍵術語 .................................................................................................................. 43
課後習題 .................................................................................................................. 43

第3 章 條件語句 ...................................................................................................... 44
3.1 布爾表達式 .................................................................................................... 44
3.1.1 回憶布爾類型 ..................................................................................... 44
3.1.2 關系運算符 ......................................................................................... 45
3.1.3 邏輯運算符 ......................................................................................... 46
3.2 if-else 語句 ..................................................................................................... 48
3.2.1 求絕對值 ............................................................................................. 48
3.2.2 動物園門票 ......................................................................................... 50
3.2.3 判斷奇偶數 ......................................................................................... 51
3.3 if-elif-else 語句 ............................................................................................... 53
3.3.1 動物園門票進階 ................................................................................. 53
3.3.2 數字比大小 ......................................................................................... 56
3.3.3 空氣質量報告程序 ............................................................................. 59
3.3.4 石頭剪刀布游戲 ................................................................................. 61
本章小結 .................................................................................................................. 63
關鍵術語 .................................................................................................................. 63
課後習題 .................................................................................................................. 64

第4 章 循環語句 ...................................................................................................... 65
4.1 while 循環 ...................................................................................................... 65
4.1.1 while 循環基礎 ................................................................................... 65
4.1.2 while 循環進階 ................................................................................... 66
4.1.3 棋盤的麥粒 ......................................................................................... 68
4.1.4 冰雹猜想 ............................................................................................. 70
4.2 for 循環 ........................................................................................................... 71
4.2.1 for 循環基礎 ....................................................................................... 71
4.2.2 range()函數 ......................................................................................... 72
4.2.3 數列求和 ............................................................................................. 74
4.2.4 計算圓周率π ...................................................................................... 75
4.2.5 蒙特卡洛方法 ..................................................................................... 77
4.2.6 質數判斷 ............................................................................................. 79
4.3 循環嵌套 ........................................................................................................ 80
4.3.1 字符三角形 ......................................................................................... 80
4.3.2 求100 以內的質數 ............................................................................. 82
本章小結 .................................................................................................................. 83
關鍵術語 .................................................................................................................. 84
課後習題 .................................................................................................................. 84

第5 章 數據類型進階 .............................................................................................. 85
5.1 list 列表 .......................................................................................................... 85
5.1.1 list 簡介 ............................................................................................... 85
5.1.2 list 操作 ............................................................................................... 87
5.2 tuple 元組 ....................................................................................................... 92
5.2.1 tuple 簡介 ............................................................................................ 92
5.2.2 tuple 操作 ............................................................................................ 93
5.3 dict 字典 ......................................................................................................... 96
5.3.1 dict 簡介 .............................................................................................. 96
5.3.2 dict 操作 .............................................................................................. 98
5.4 str 字符串 ..................................................................................................... 100
5.4.1 str 簡介 .............................................................................................. 100
5.4.2 str 操作 .............................................................................................. 102
本章小結 ................................................................................................................ 105
關鍵術語 ................................................................................................................ 105
課後習題 ................................................................................................................ 105

第6 章 函數 ........................................................................................................... 106
6.1 函數入門 ...................................................................................................... 106
6.1.1 內置函數 ........................................................................................... 106
6.1.2 函數定義 ........................................................................................... 107
6.1.3 函數調用過程 ................................................................................... 108
6.1.4 計算統計數據 ................................................................................... 111
6.2 函數進階 ...................................................................................................... 119
6.2.1 遞歸................................................................................................... 119
6.2.2 最大公約數 ....................................................................................... 121
6.2.3 斐波那契數列 ................................................................................... 123
本章小結 ................................................................................................................ 125
關鍵術語 ................................................................................................................ 126
課後習題 ................................................................................................................ 126

第7 章 跨學科編程案例 ......................................................................................... 127
7.1 素數探究 ...................................................................................................... 127
7.1.1 判斷素數 ........................................................................................... 127
7.1.2 孿生素數 ........................................................................................... 130
7.1.3 素數個數 ........................................................................................... 132
7.1.4 哥德巴赫猜想 ................................................................................... 135
7.2 概率游戲 ...................................................................................................... 137
7.2.1 擲骰子 ............................................................................................... 137
7.2.2 帕斯卡的游戲 ................................................................................... 139
7.2.3 蒙提霍爾問題 ................................................................................... 142
7.3 二進制 .......................................................................................................... 144
7.3.1 看懂二進制數 ................................................................................... 144
7.3.2 進制轉換 ........................................................................................... 145
7.3.3 小數轉二進制 ................................................................................... 147
7.4 凱撒密碼 ...................................................................................................... 148
7.4.1 信息加密 ........................................................................................... 148
7.4.2 實現加密函數 ................................................................................... 150
7.4.3 解密信息 ........................................................................................... 151
7.5 探索分形 ...................................................................................................... 154
7.5.1 海龜繪圖 ........................................................................................... 154
7.5.2 繪制分形樹 ....................................................................................... 156
7.5.3 科赫雪花 ........................................................................................... 160
7.6 布朗運動 ....................................................................................................... 163
7.6.1 醉龜漫步 ........................................................................................... 163
7.6.2 醉龜軍團 ........................................................................................... 165
7.6.3 氣體擴散 ........................................................................................... 168
本章小結 ................................................................................................................ 170
關鍵術語 ................................................................................................................ 170
課後習題 ................................................................................................................ 170