计算机科学丛书 Python程序设计与问题求解 原书第2版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 引言1

1.1 计算机科学的两种基本思想：算法和信息处理1

1.1.1 算法1

1.1.2 信息处理3

1.2 现代计算机系统的结构3

1.2.1 计算机硬件4

1.2.2 计算机软件4

1.3 计算系统简史6

1.3.1 在电子数字计算机之前7

1.3.2 第一台电子数字计算机（1940～1950）8

1.3.3 第一种编程语言（1950～1965）9

1.3.4 集成电路、交互和分时（1965～1975）10

1.3.5 个人计算和网络（1975～1990）11

1.3.6 咨询、通信和电子商务（1990～2000）12

1.3.7 移动应用和普适计算（2000～现今）13

1.4 开始Python编程14

1.4.1 在交互式shell中运行代码14

1.4.2 输入、处理和输出16

1.4.3 编辑、保存和运行脚本18

1.4.4 幕后：Python是如何工作的19

1.5 检测和纠正语法错误19

1.6 拓展阅读20

1.7 本章小结20

1.8 复习题21

1.9 编程项目22

第2章 软件开发、数据类型和表达式23

2.1 软件开发过程23

2.2 案例研究：所得税计算器25

2.3 字符串、赋值和注释27

2.3.1 数据类型27

2.3.2 字符串字面量27

2.3.3 转义序列28

2.3.4 字符串连接29

2.3.5 变量和赋值语句29

2.3.6 程序注释和文档字符串30

2.4 数字数据类型和字符集31

2.4.1 整数31

2.4.2 浮点数31

2.4.3 字符集32

2.5 表达式33

2.5.1 算术表达式33

2.5.2 混合模式算术和类型转换35

2.6 函数和模块的使用36

2.6.1 调用函数：参数和返回值36

2.6.2 math模块37

2.6.3 main模块38

2.6.4 程序格式和结构39

2.6.5 使用终端命令提示符运行脚本39

2.7 本章小结41

2.8 复习题41

2.9 编程项目42

第3章 循环和选择语句44

3.1 确定迭代：for循环44

3.1.1 执行语句给定次数44

3.1.2 计数控制循环45

3.1.3 增量赋值46

3.1.4 循环错误：大小差一错误46

3.1.5 遍历数据序列的内容47

3.1.6 指定range函数的步长47

3.1.7 向下计数的循环48

3.2 格式化输出文本48

3.3 案例研究：投资报告50

3.4 选择：if语句和if-else语句53

3.4.1 布尔类型、比较和布尔表达式53

3.4.2 if-else语句54

3.4.3 单路选择语句55

3.4.4 多路if语句55

3.4.5 逻辑运算符和复合布尔表达式56

3.4.6 短路计算58

3.4.7 测试选择语句58

3.5 条件迭代：while循环59

3.5.1 while循环的结构和行为59

3.5.2 使用while循环的计数控制60

3.5.3 while True循环和break语句61

3.5.4 随机数62

3.5.5 循环逻辑、错误和测试63

3.6 案例研究：近似平方根64

3.7 本章小结66

3.8 复习题67

3.9 编程项目68

第4章 字符串和文本文件70

4.1 访问字符串中的字符和子字符串70

4.1.1 字符串的结构70

4.1.2 下标运算符71

4.1.3 子字符串切片72

4.1.4 使用in运算符测试子字符串72

4.2 数据加密73

4.3 字符串和数字系统75

4.3.1 表示数字的位置系统75

4.3.2 将二进制转换为十进制76

4.3.3 将十进制转换为二进制76

4.3.4 转换技巧77

4.3.5 八进制和十六进制数字78

4.4 字符串方法78

4.5 文本文件81

4.5.1 文本文件及其格式81

4.5.2 将文本写入文件82

4.5.3 将数字写入文件82

4.5.4 从文件中读取文本82

4.5.5 从文件中读取数字83

4.5.6 访问和操作磁盘上的文件和目录84

4.6 案例研究：文本分析86

4.7 本章小结89

4.8 复习题90

4.9 编程项目90

第5章 列表和字典92

5.1 列表92

5.1.1 列表字面量和基础运算符93

5.1.2 替换列表中的元素94

5.1.3 插入和删除列表中的元素95

5.1.4 搜索列表96

5.1.5 排序列表97

5.1.6 修改器方法和None值97

5.1.7 别名和副作用97

5.1.8 相等性：对象标识相等和结构相等98

5.1.9 示例：使用列表查找数字集的中位数99

5.1.10 元组100

5.2 定义简单函数101

5.2.1 简单函数定义的语法101

5.2.2 形参和实参102

5.2.3 return语句102

5.2.4 布尔函数102

5.2.5 定义main函数102

5.3 案例研究：生成句子103

5.4 字典106

5.4.1 字典字面量106

5.4.2 插入键和修改值106

5.4.3 访问值107

5.4.4 删除键107

5.4.5 遍历字典107

5.4.6 示例：十六进制回顾108

5.4.7 示例：查找列表中的众数109

5.5 案例研究：非指导式心理治疗110

5.6 本章小结113

5.7 复习题114

5.8 编程项目114

第6章 使用函数设计程序116

6.1 关于函数定义及其运行机制的快速回顾116

6.1.1 函数作为抽象机制117

6.1.2 函数消除冗余117

6.1.3 函数隐藏复杂性118

6.1.4 函数利用系统可变性支持通用方法118

6.1.5 函数支持分工协作118

6.2 利用自顶向下的设计解决问题119

6.2.1 文本分析程序的设计119

6.2.2 句子生成器程序的设计120

6.2.3 医生程序的设计121

6.3 使用递归函数设计程序122

6.3.1 递归函数的定义122

6.3.2 跟踪递归函数123

6.3.3 使用递归定义来构造递归函数124

6.3.4 句子结构中的递归应用124

6.3.5 无限递归125

6.3.6 递归的优缺点125

6.4 案例研究：收集文件系统信息127

6.5 管理程序的命名空间131

6.5.1 模块变量、参数和临时变量132

6.5.2 作用域132

6.5.3 生存期133

6.5.4 使用关键字定义默认值和可选参数133

6.6 高阶函数135

6.6.1 函数作为第一类数据对象135

6.6.2 映射136

6.6.3 过滤137

6.6.4 化简137

6.6.5 使用lambda表达式创建匿名函数137

6.6.6 创建跳转表138

6.7 本章小结139

6.8 复习题140

6.9 编程项目141

第7章 简单图形和图像处理143

7.1 简单图形143

7.1.1 海龟绘图法概述143

7.1.2 海龟绘图法的常用操作144

7.1.3 建立turtle.cfg文件并在IDLE中运行146

7.1.4 对象实例化和turtle模块146

7.1.5 绘制二维图形147

7.1.6 检查对象属性148

7.1.7 操作海龟绘图窗口149

7.1.8 随机漫步149

7.1.9 颜色和RGB系统150

7.1.10 示例：使用随机颜色填充放射状图案151

7.2 案例研究：分形图形中的递归模式152

7.3 图像处理154

7.3.1 模拟信号和数字信号155

7.3.2 采样和数字化图像155

7.3.3 图像文件格式155

7.3.4 图像处理操作156

7.3.5 图像的属性156

7.3.6 images模块156

7.3.7 遍历网格的循环模式158

7.3.8 关于元组的使用159

7.3.9 将图像转换成黑白160

7.3.10 将图像转换成灰度160

7.3.11 复制图像161

7.3.12 模糊图像161

7.3.13 边缘检测162

7.3.14 缩小图像尺寸163

7.4 本章小结165

7.5 复习题166

7.6 编程项目166

第8章 图形用户界面170

8.1 基于终端的程序和基于GUI的程序170

8.1.1 基于终端的版本171

8.1.2 基于GUI的版本171

8.1.3 事件驱动编程172

8.2 编写简单的基于GUI的程序173

8.2.1 简单的“Hello world！”程序173

8.2.2 用于所有GUI程序的模板174

8.2.3 定义类和方法的语法174

8.2.4 子类化和继承的抽象机制175

8.3 窗口和窗口组件175

8.3.1 窗口及其属性175

8.3.2 窗口布局176

8.3.3 窗口组件的类型及其属性177

8.3.4 显示图像178

8.4 命令按钮和响应事件180

8.5 使用输入字段进行输入和输出181

8.5.1 文本字段181

8.5.2 数值数据的整数和浮点数字段182

8.5.3 使用弹出式消息框184

8.6 定义和使用实例变量185

8.7 案例研究：猜谜游戏回顾186

8.8 其他有用的GUI资源189

8.8.1 使用嵌套框架组织组件189

8.8.2 多行文本域190

8.8.3 文件对话框192

8.8.4 使用提示框获取输入194

8.8.5 复选按钮195

8.8.6 单选按钮196

8.8.7 键盘事件197

8.8.8 颜色的使用198

8.8.9 使用颜色选择器199

8.9 本章小结201

8.10 复习题201

8.11 编程项目202

第9章 使用类设计程序204

9.1 深入理解对象和类205

9.1.1 第一个示例：Student类205

9.1.2 文档字符串207

9.1.3 方法定义207

9.1.4 init方法和实例变量207

9.1.5 str方法208

9.1.6 访问器和修改器208

9.1.7 对象的生存期208

9.1.8 定义简单类的经验法则209

9.2 案例研究：掷骰子游戏210

9.3 数据建模示例215

9.3.1 有理数215

9.3.2 有理数的算术运算和运算符重载217

9.3.3 比较方法217

9.3.4 判等和＿eq＿方法218

9.3.5 存款账户和类变量219

9.3.6 将账户存入银行220

9.3.7 使用pickle实现对象持久化222

9.3.8 载入对象和try-except语句223

9.3.9 纸牌游戏224

9.4 案例研究：ATM226

9.5 构建新的数据结构：二维网格230

9.5.1 Grid类的接口231

9.5.2 Grid类的实现：数据的实例变量232

9.5.3 Grid类的实现：下标和搜索233

9.6 案例研究：使用块加密算法进行数据加密233

9.7 使用继承和多态来组织类236

9.7.1 继承层次和建模236

9.7.2 示例1：受限的存款账户237

9.7.3 示例2：21点游戏中的庄家和玩家238

9.7.4 多态方法242

9.7.5 面向对象编程的优缺点242

9.8 本章小结243

9.9 复习题244

9.10 编程项目245

第10章 多线程、网络和客户端／服务器编程247

10.1 线程和进程247

10.1.1 线程248

10.1.2 睡眠线程250

10.1.3 生产者、消费者和同步251

10.2 读者和写者问题256

10.2.1 使用SharedCell类257

10.2.2 实现SharedCell类的接口258

10.2.3 实现SharedCell类的帮助方法259

10.2.4 使用Counter对象测试SharedCell类260

10.2.5 定义线程安全的类260

10.3 网络、客户端和服务器262

10.3.1 IP地址262

10.3.2 端口、服务器和客户端263

10.3.3 套接字和日期／时间客户端脚本263

10.3.4 日期／时间服务器脚本264

10.3.5 双向聊天脚本266

10.3.6 多个客户端的同时处理267

10.4 案例研究：建立医生和病人之间的双向对话269

10.5 本章小结273

10.6 复习题274

10.7 编程项目274

第11章 查找、排序和复杂度分析276

11.1 衡量算法效率276

11.1.1 衡量算法的运行时间276

11.1.2 指令计数278

11.2 复杂度分析280

11.2.1 复杂度的量级280

11.2.2 大O符号281

11.2.3 常数因子的作用281

11.2.4 衡量算法占用的内存282

11.3 查找算法282

11.3.1 查找最小数283

11.3.2 列表的顺序查找283

11.3.3 最好情况、最坏情况和平均情况的算法性能283

11.3.4 列表的二分查找284

11.4 基本排序算法286

11.4.1 选择排序286

11.4.2 冒泡排序287

11.4.3 插入排序288

11.4.4 最好情况、最坏情况和平均情况的算法性能回顾289

11.5 更快的排序算法289

11.5.1 快速排序290

11.5.2 归并排序293

11.6 指数算法：斐波那契递归296

11.7 将斐波那契递归从指数算法转换成线性算法296

11.8 案例研究：算法分析器297

11.9 本章小结301

11.10 复习题302

11.11 编程项目302

附录A Python资源304

附录B 安装images库和breezypythongui库306

附录C 图像处理API307

附录D 从Python到Java和C＋＋308