瘋狂Python講義（5周年紀念版）

第1章　Python語言概述和開發環境 1
1.1　Python簡介 2
1.1.1　Python簡史 2
1.1.2　Python的特點 3
1.2　Python程序運行機制 3
1.3　開發Python的準備 4
1.3.1　在Windows上安裝Python 4
1.3.2　在Linux上安裝Python 6
1.3.3　在Mac OS X上安裝Python 7
1.4　第一個Python程序 7
1.4.1　編輯Python源程序 7
1.4.2　使用IDLE運行Python程序 8
1.4.3　使用命令行工具運行Python程序 8
1.5　交互式解釋器 10
1.6　本章小結 11
本章練習 11
第2章　變量和簡單類型 12
2.1　單行註釋和多行註釋 13
2.2　變量 14
2.2.1　Python是弱類型語言 14
2.2.2　使用print函數輸出變量 15
2.2.3　變量的命名規則 16
2.2.4　Python的關鍵字和內置函數 17
2.3　數值類型 18
2.3.1　整型 18
2.3.2　浮點型 20
2.3.3　復數 20
2.4　字符串入門 21
2.4.1　字符串和轉義字符 21
2.4.2　拼接字符串 22
2.4.3　repr和字符串 22
2.4.4　使用input和raw_input獲取用戶
輸入 23
2.4.5　長字符串 24
2.4.6　原始字符串 24
2.4.7　字節串（bytes） 25
2.5　深入使用字符串 27
2.5.1　轉義字符 27
2.5.2　字符串格式化 27
2.5.3　序列相關方法 29
2.5.4　大小寫相關方法 30
2.5.5　刪除空白 32
2.5.6　查找、替換相關方法 32
2.5.7　分割、連接方法 34
2.6　運算符 34
2.6.1　賦值運算符 34
2.6.2　算術運算符 35
2.6.3　位運算符 37
2.6.4　擴展後的賦值運算符 40
2.6.5　索引運算符 40
2.6.6　比較運算符與bool類型 40
2.6.7　邏輯運算符 41
2.6.8　三目運算符 42
2.6.9　in運算符 43
2.6.10　運算符的結合性和優先級 43
2.7　本章小結 44
本章練習 44
第3章　列表、元組和字典 46
3.1　序列簡介 47
3.1.1　Python的序列 47
3.1.2　創建列表和元組 47
3.2　列表和元組的通用用法 48
3.2.1　通過索引使用元素 48
3.2.2　子序列 48
3.2.3　加法 49
3.2.4　乘法 49
3.2.5　in運算符 50
3.2.6　長度、最大值和最小值 50
3.2.7　序列封包和序列解包 51
3.3　使用列表 52
3.3.1　創建列表 52
3.3.2　增加列表元素 53
3.3.3　刪除列表元素 54
3.3.4　修改列表元素 55
3.3.5　列表的其他常用方法 56
3.4　使用字典 58
3.4.1　字典入門 58
3.4.2　創建字典 58
3.4.3　字典的基本用法 59
3.4.4　字典的常用方法 60
3.4.5　使用字典格式化字符串 63
3.5　本章小結 63
本章練習 64
第4章　流程控制 65
4.1　順序結構 66
4.2　if分支結構 66
4.2.1　不要忘記縮進 67
4.2.2　不要隨意縮進 69
4.2.3　不要遺忘冒號 70
4.2.4　if條件的類型 70
4.2.5　if分支的邏輯錯誤 71
4.2.6　if表達式 72
4.2.7　pass語句 72
4.3　斷言 73
4.4　循環結構 73
4.4.1　while循環 73
4.4.2　使用while循環遍歷列表和元組 74
4.4.3　for-in循環 75
4.4.4　使用for-in循環遍歷列表和元組 76
4.4.5　使用for-in循環遍歷字典 77
4.4.6　循環使用else 78
4.4.7　嵌套循環 79
4.4.8　for表達式 80
4.4.9　常用工具函數 82
4.5　控制循環結構 83
4.5.1　使用break結束循環 83
4.5.2　使用continue忽略本次循環的剩
下語句 85
4.5.3　使用return結束方法 85
4.6　牛刀小試 86
4.6.1　數字轉人民幣讀法 86
4.6.2　繞圈圈 87
4.6.3　控制台五子棋 89
4.6.4　控制台超市系統 90
4.7　本章小結 94
本章練習 94
第5章　函數和lambda表達式 97
5.1　函數入門 98
5.1.1　理解函數 98
5.1.2　定義函數和調用函數 99
5.1.3　為函數提供文檔 100
5.1.4　多個返回值 100
5.1.5　遞歸函數 101
5.2　函數的參數 102
5.2.1　關鍵字（keyword）參數 102
5.2.2　參數默認值 103
5.2.3　參數收集（個數可變的參數） 105
5.2.4　逆向參數收集 106
5.2.5　函數的參數傳遞機制 107
5.2.6　變量作用域 111
5.3　局部函數 113
5.4　函數的高級內容 114
5.4.1　使用函數變量 115
5.4.2　使用函數作為函數形參 115
5.4.3　使用函數作為返回值 116
5.5　局部函數與lambda表達式 117
5.5.1　回顧局部函數 117
5.5.2　使用lambda表達式代替局部函數 118
5.6　本章小結 119
本章練習 119
第6章　類和對象 120
6.1　類和對象 121
6.1.1　定義類 121
6.1.2　對象的產生和使用 122
6.1.3　對象的動態性 123
6.1.4　實例方法和自動綁定self 124
6.2　方法 126
6.2.1　類也能調用實例方法 126
6.2.2　類方法與靜態方法 128
6.2.3　@函數裝飾器 128
6.2.4　再論類命名空間 131
6.3　成員變量 131
6.3.1　類變量和實例變量 131
6.3.2　使用property函數定義屬性 134
6.4　隱藏和封裝 137
6.5　類的繼承 139
6.5.1　繼承的語法 139
6.5.2　關於多繼承 140
6.5.3　重寫父類的方法 140
6.5.4　使用未綁定方法調用被重寫的
方法 141
6.5.5　使用super函數調用父類的構造
方法 142
6.6　Python的動態性 143
6.6.1　動態屬性與__slots__ 144
6.6.2　使用type()函數定義類 145
6.6.3　使用metaclass 146
6.7　多態 147
6.7.1　多態性 147
6.7.2　檢查類型 149
6.8　枚舉類 150
6.8.1　枚舉入門 150
6.8.2　枚舉的構造器 152
6.9　本章小結 153
本章練習 153
第7章　異常處理 154
7.1　異常概述 155
7.2　異常處理機制 156
7.2.1　使用try...except捕獲異常 156
7.2.2　異常類的繼承體系 157
7.2.3　多異常捕獲 159
7.2.4　訪問異常信息 160
7.2.5　else塊 161
7.2.6　使用finally回收資源 163
7.2.7　異常處理嵌套 165
7.3　使用raise引發異常 165
7.3.1　引發異常 165
7.3.2　自定義異常類 166
7.3.3　except和raise同時使用 167
7.3.4　raise不需要參數 168
7.4　Python的異常傳播軌跡 168
7.5　異常處理規則 170
7.5.1　不要過度使用異常 171
7.5.2　不要使用過於龐大的try塊 172
7.5.3　不要忽略捕獲到的異常 172
7.6　本章小結 172
本章練習 173
第8章　Python類的特殊方法 174
8.1　常見的特殊方法 175
8.1.1　重寫__repr__方法 175
8.1.2　析構方法：__del__ 176
8.1.3　__dir__方法 177
8.1.4　__dict__屬性 178
8.1.5　__getattr__、__setattr__等 178
8.2　與反射相關的屬性和方法 180
8.2.1　動態操作屬性 180
8.2.2　__call__屬性 182
8.3　與序列相關的特殊方法 183
8.3.1　序列相關方法 183
8.3.2　實現迭代器 185
8.3.3　擴展列表、元組和字典 186
8.4　生成器 186
8.4.1　創建生成器 187
8.4.2　生成器的方法 189
8.5　運算符重載的特殊方法 191
8.5.1　與數值運算符相關的特殊方法 191
8.5.2　與比較運算符相關的特殊方法 194
8.5.3　與單目運算符相關的特殊方法 195
8.5.4　與類型轉換相關的特殊方法 196
8.5.5　與常見的內建函數相關的特殊
方法 197
8.6　本章小結 198
本章練習 198
第9章　模塊和包 199
9.1　模塊化編程 200
9.1.1　導入模塊的語法 200
9.1.2　定義模塊 203
9.1.3　為模塊編寫說明文檔 203
9.1.4　為模塊編寫測試代碼 204
9.2　加載模塊 205
9.2.1　使用環境變量 205
9.2.2　默認的模塊加載路徑 208
9.2.3　導入模塊的本質 209
9.2.4　模塊的__all__變量 211
9.3　使用包 212
9.3.1　什麽是包 212
9.3.2　定義包 212
9.3.3　導入包內成員 214
9.4　查看模塊內容 216
9.4.1　模塊包含什麽 216
9.4.2　使用__doc__屬性查看文檔 217
9.4.3　使用__file__屬性查看模塊的源
文件路徑 218
9.5　本章小結 218
本章練習 218
第10章　常見模塊 219
10.1　sys 220
10.1.1　獲取運行參數 222
10.1.2　動態修改模塊加載路徑 223
10.2　os模塊 223
10.3　random 225
10.4　time 227
10.5　JSON支持 230
10.5.1　JSON的基本知識 230
10.5.2　Python的JSON支持 232
10.6　正則表達式 236
10.6.1　Python的正則表達式支持 236
10.6.2　正則表達式旗標 241
10.6.3　創建正則表達式 242
10.6.4　子表達式 244
10.6.5　貪婪模式與勉強模式 246
10.7　容器相關類 247
10.7.1　set和frozenset 248
10.7.2　雙端隊列（deque） 250
10.7.3　Python的堆操作 253
10.8　collections下的容器支持 255
10.8.1　ChainMap對象 255
10.8.2　Counter對象 257
10.8.3　defaultdict對象 260
10.8.4　namedtuple工廠函數 261
10.8.5　OrderedDict對象 262
10.9　函數相關模塊 264
10.9.1　itertools模塊的功能函數 264
10.9.2　functools模塊的功能函數 267
10.10　本章小結 273
本章練習 273
第11章　圖形界面編程 275
11.1　Python的GUI庫 276
11.2　Tkinter GUI編程的組件 277
11.3　佈局管理器 283
11.3.1　Pack佈局管理器 283
11.3.2　Grid佈局管理器 285
11.3.3　Place佈局管理器 287
11.4　事件處理 288
11.4.1　簡單的事件處理 289
11.4.2　事件綁定 289
11.5　Tkinter常用組件 293
11.5.1　使用ttk組件 293
11.5.2　Variable類 294
11.5.3　使用compound選項 295
11.5.4　Entry和Text組件 297
11.5.5　Radiobutton和Checkbutton組件 300
11.5.6　Listbox和Combobox組件 303
11.5.7　Spinbox組件 308
11.5.8　Scale和LabeledScale組件 309
11.5.9　Labelframe組件 312
11.5.10　Panedwindow組件 314
11.5.11　OptionMenu組件 316
11.6　對話框（Dialog） 318
11.6.1　普通對話框 318
11.6.2　自定義模式、非模式對話框 320
11.6.3　輸入對話框 322
11.6.4　文件對話框 324
11.6.5　顏色選擇對話框 326
11.6.6　消息框 327
11.7　菜單 330
11.7.1　窗口菜單 330
11.7.2　右鍵菜單 334
11.8　在Canvas中繪圖 336
11.8.1　Tkinter Canvas的繪制功能 336
11.8.2　操作圖形項的標簽 343
11.8.3　操作圖形項 345
11.8.4　為圖形項綁定事件 349
11.8.5　繪制動畫 354
11.9　本章小結 357
本章練習 357
第12章　文件I/O 358
12.1　使用pathlib模塊操作目錄 359
12.1.1　PurePath的基本功能 360
12.1.2　PurePath的屬性和方法 362
12.1.3　Path的功能和用法 363
12.2　使用os.path操作目錄 365
12.3　使用fnmatch處理文件名匹配 366
12.4　打開文件 367
12.4.1　文件打開模式 367
12.4.2　緩沖 368
12.5　讀取文件 369
12.5.1　按字節或字符讀取 369
12.5.2　按行讀取 371
12.5.3　使用fileinput讀取多個輸入流 371
12.5.4　文件迭代器 372
12.5.5　管道輸入 373
12.5.6　使用with語句 374
12.5.7　使用linecache隨機讀取指定行 376
12.6　寫文件 376
12.6.1　文件指針的概念 376
12.6.2　輸出內容 377
12.7　os模塊的文件和目錄函數 378
12.7.1　與目錄相關的函數 379
12.7.2　與權限相關的函數 380
12.7.3　與文件訪問相關的函數 381
12.8　使用tempfile模塊生成臨時文件和
臨時目錄 383
12.9　本章小結 385
本章練習 385
第13章　數據庫編程 386
13.1　Python數據庫API簡介 387
13.1.1　全局變量 387
13.1.2　數據庫API的核心類 388
13.1.3　操作數據庫的基本流程 389
13.2　操作SQLite數據庫 389
13.2.1　創建數據表 390
13.2.2　使用SQLite Expert工具 391
13.2.3　使用序列重復執行DML語句 393
13.2.4　執行查詢 395
13.2.5　事務控制 396
13.2.6　執行SQL腳本 397
13.2.7　創建自定義函數 398
13.2.8　創建聚集函數 399
13.2.9　創建比較函數 400
13.3　操作MySQL數據庫 401
13.3.1　下載和安裝MySQL數據庫 401
13.3.2　使用pip工具管理模塊 404
13.3.3　執行DDL語句 405
13.3.4　執行DML語句 407
13.3.5　執行查詢語句 408
13.3.6　調用存儲過程 409
13.4　本章小結 410
本章練習 411
第14章　並發編程 412
14.1　線程概述 413
14.1.1　線程和進程 413
14.1.2　多線程的優勢 414
14.2　線程的創建和啟動 415
14.2.1　調用Thread類的構造器創建
線程 415
14.2.2　繼承Thread類創建線程類 417
14.3　線程的生命周期 418
14.3.1　新建和就緒狀態 418
14.3.2　運行和阻塞狀態 419
14.3.3　線程死亡 420
14.4　控制線程 421
14.4.1　join線程 422
14.4.2　後台線程 422
14.4.3　線程睡眠：sleep 423
14.5　線程同步 424
14.5.1　線程安全問題 424
14.5.2　同步鎖（Lock） 425
14.5.3　死鎖 428
14.6　線程通信 430
14.6.1　使用Condition實現線程通信 430
14.6.2　使用隊列（Queue）控制線程
通信 433
14.6.3　使用Event控制線程通信 434
14.7　線程池 436
14.7.1　使用線程池 437
14.7.2　獲取執行結果 439
14.8　線程相關類 440
14.8.1　線程局部變量 440
14.8.2　定時器 441
14.8.3　任務調度 442
14.9　多進程 443
14.9.1　使用fork創建新進程 443
14.9.2　使用multiprocessing.Process創建
新進程 444
14.9.3　Context和啟動進程的方式 446
14.9.4　使用進程池管理進程 448
14.9.5　進程通信 449
14.10　本章小結 451
本章練習 451
第15章　網絡編程 452
15.1　網絡編程的基礎知識 453
15.1.1　網絡基礎知識 453
15.1.2　IP地址和埠號 454
15.2　Python的基本網絡支持 455
15.2.1　Python的網絡模塊概述 455
15.2.2　使用urllib.parse子模塊 456
15.2.3　使用urllib.request讀取資源 459
15.2.4　管理cookie 464
15.3　基於TCP協議的網絡編程 467
15.3.1　TCP協議基礎 467
15.3.2　使用socket創建TCP服務器端 468
15.3.3　使用socket通信 469
15.3.4　加入多線程 470
15.3.5　記錄用戶信息 472
15.3.6　半關閉的socket 477
15.3.7　selectors模塊 478
15.4　基於UDP協議的網絡編程 480
15.4.1　UDP協議基礎 480
15.4.2　使用socket發送和接收數據 481
15.4.3　使用UDP協議實現多點廣播 483
15.5　電子郵件支持 484
15.5.1　使用smtplib模塊發送郵件 484
15.5.2　使用poplib模塊收取郵件 488
15.6　本章小結 491
本章練習 491
第16章　文檔和測試 492
16.1　使用pydoc生成文檔 493
16.1.1　在控制臺中查看文檔 494
16.1.2　生成HTML文檔 495
16.1.3　啟動本地服務器來查看文檔信息 495
16.1.4　查找模塊 496
16.2　軟件測試概述 497
16.2.1　軟件測試的概念和目的 497
16.2.2　軟件測試的分類 498
16.2.3　開發活動和測試活動 499
16.2.4　常見的Bug管理工具 499
16.3　文檔測試 500
16.4　單元測試 502
16.4.1　單元測試概述 502
16.4.2　單元測試的邏輯覆蓋 504
16.5　使用PyUnit（unittest） 506
16.5.1　PyUnit（unittest）的用法 507
16.5.2　運行測試 510
16.5.3　使用測試包 511
16.5.4　測試固件之setUp和tearDown 513
16.5.5　跳過測試用例 515
16.6　本章小結 516
本章練習 516
第17章　打包和發布 517
17.1　使用zipapp模塊 518
17.1.1　生成可執行的Python檔案包 518
17.1.2　創建獨立應用 519
17.2　使用PyInstaller生成可執行程序 520
17.2.1　安裝PyInstaller 520
17.2.2　生成可執行程序 521
17.3　本章小結 523
本章練習 523
第18章　合金彈頭 524
18.1　合金彈頭游戲簡介 525
18.2　pygame簡介 525
18.2.1　安裝pygame 526
18.2.2　pygame常用的游戲API 527
18.3　開發游戲界面組件 529
18.3.1　游戲界面分析 529
18.3.2　實現“怪物”類 529
18.3.3　實現怪物管理 534
18.3.4　實現“子彈”類 536
18.3.5　加載、管理游戲圖片 538
18.3.6　讓游戲“運行”起來 540
18.4　增加“角色” 541
18.4.1　開發“角色”類 541
18.4.2　添加角色 547
18.5　合理繪制地圖 550
18.6　增加音效 551
18.7　增加游戲場景 554
18.8　本章小結 558
本章練習 558
第19章　數據可視化 559
19.1　使用Matplotlib生成數據圖 560
19.1.1　安裝Matplotlib包 560
19.1.2　Matplotlib數據圖入門 561
19.1.3　管理圖例 562
19.1.4　管理坐標軸 565
19.1.5　管理多個子圖 566
19.2　功能豐富的數據圖 570
19.2.1　餅圖 570
19.2.2　柱狀圖 571
19.2.3　水平柱狀圖 573
19.2.4　散點圖 574
19.2.5　等高線圖 576
19.2.6　3D圖形 577
19.3　使用Pygal生成數據圖 578
19.3.1　安裝Pygal包 578
19.3.2　Pygal數據圖入門 578
19.3.3　配置Pygal數據圖 580
19.4　Pygal支持的常見數據圖 581
19.4.1　折線圖 581
19.4.2　水平柱狀圖和水平折線圖 581
19.4.3　疊加柱狀圖和疊加折線圖 582
19.4.4　餅圖 583
19.4.5　點圖 584
19.4.6　儀表（Gauge）圖 585
19.4.7　雷達圖 586
19.5　處理數據 587
19.5.1　CSV文件格式 587
19.5.2　JSON數據 590
19.5.3　數據清洗 593
19.5.4　讀取網絡數據 595
19.6　本章小結 597
本章練習 597

第20章　網絡爬蟲 598
20.1　Scrapy簡介 599
20.1.1　瞭解Scrapy 599
20.1.2　安裝Scrapy 600
20.2　使用爬蟲爬取、分析招聘信息 601
20.2.1　創建Scrapy項目 601
20.2.2　使用shell調試工具 603
20.2.3　Scrapy開發步驟 606
20.2.4　使用JSON導出信息 611
20.2.5　將數據寫入數據庫 611
20.2.6　使用Pygal展示招聘信息 612
20.3　處理反爬蟲 613
20.3.1　使用shell調試工具分析目標站點 614
20.3.2　使用Scrapy爬取高清圖片 616
20.3.3　應對反爬蟲的常見方法 618
20.3.4　整合Selenium模擬瀏覽器行為 620
20.4　本章小結 624
本章練習 624