Python并不是一門新語言，它由Guido van Rossum于1989年年底開始設(shè)計，并于1991年推出第一個公開發(fā)行版本，比Java早4年。Python推出不久就迅速得到各行業(yè)人士的青睞，經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)滲透到統(tǒng)計分析、移動終端開發(fā)、科學計算可視化、系統(tǒng)安全、逆向工程、軟件測試與軟件分析、圖形圖像處理、人工智能、機器學習、游戲設(shè)計與策劃、網(wǎng)站開發(fā)、數(shù)據(jù)爬取與大數(shù)據(jù)處理、密碼學、系統(tǒng)運維、音樂編程、影視特效制作、計算機輔助教育、醫(yī)藥輔助設(shè)計、天文信息處理、化學、生物信息處理、神經(jīng)科學與心理學、自然語言處理、電子電路設(shè)計、電子取證、樹莓派等幾乎所有專業(yè)和領(lǐng)域，在黑客領(lǐng)域更是多年來一直擁有霸主地位。作為一個非常不完整列表，這里給出幾個Python應(yīng)用案例： 著名搜索引擎Google的核心代碼使用Python實現(xiàn)，迪士尼公司的動畫制作與生成采用Python實現(xiàn)，大部分UNIX和Linux操作系統(tǒng)都內(nèi)建了Python環(huán)境支持，豆瓣網(wǎng)使用Python作為主體開發(fā)語言進行網(wǎng)站架構(gòu)和有關(guān)應(yīng)用的設(shè)計與開發(fā)，網(wǎng)易大量網(wǎng)絡(luò)游戲的服務(wù)器端代碼超過70%采用Python進行設(shè)計與開發(fā)，易度的PaaA企業(yè)應(yīng)用云端開發(fā)平臺和百度云計算平臺BAE也都大量采用了Python語言，eBay已經(jīng)使用Python超過15年以上（在eBay官方宣布支持Python之前就已經(jīng)有程序員在使用了），美國宇航局使用Python實現(xiàn)了CAD/CAE/PDM庫及模型管理系統(tǒng)，微軟集成開發(fā)環(huán)境Visual Studio 2015開始默認支持Python語言而不需要像之前的版本一樣再單獨安裝PTVS和IronPython，開源ERP系統(tǒng)Odoo完全采用Python語言開發(fā)，樹莓派使用Python作為官方編程語言，引力波數(shù)據(jù)是用Python進行處理和分析的，YouTube、美國銀行等也在大量使用Python進行開發(fā)，類似的案例數(shù)不勝數(shù)。早在多年前Python就已經(jīng)成為卡耐基梅隆大學、麻省理工學院、加州大學伯克利分校、哈佛大學、多倫多大學等國外很多大學計算機專業(yè)或非計算機專業(yè)的程序設(shè)計入門教學語言，近幾年來國內(nèi)也有不少學校的多個專業(yè)陸續(xù)開設(shè)了Python程序設(shè)計課程。Python語言連續(xù)多年在TIOBE網(wǎng)站的編程語言排行榜上排名七八位，2011年1月Python被TIOBE網(wǎng)站評為2010年年度語言；在2014年12月份IEEE Spectrum推出的編程語言排行榜中，Python取得了第5位的好名次；2015年12月份TIOBE編程語言排行榜上Python躍居第4位，僅次于Java、C和C ，已經(jīng)成為腳本語言的標準；Top developer Languages of 2015更是把Python排到了第3位。Python是一門免費、開源的跨平臺高級動態(tài)編程語言，支持命令式編程、函數(shù)式編程，完全支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，擁有大量功能強大的內(nèi)置對象、標準庫、涉及各行業(yè)領(lǐng)域[1]〖2〗Python可以這樣學[1]前言〖2〗的擴展庫以及眾多狂熱的支持者，使得各領(lǐng)域的工程師、科研人員、策劃人員甚至管理人員能夠快速實現(xiàn)和驗證自己的思路、創(chuàng)意或者推測。在有些編程語言中需要編寫大量代碼才能實現(xiàn)的功能，在Python中直接調(diào)用內(nèi)置函數(shù)或標準庫方法即可實現(xiàn)，大幅度簡化了代碼的編寫和維護。Python用戶只需要把主要精力放在業(yè)務(wù)邏輯的設(shè)計與實現(xiàn)上，在開發(fā)速度和運行效率之間達到了完美的平衡，其精妙之處令人擊節(jié)贊嘆。如何學習Python要想改變世界，首先要改變自己的世界。要想學好Python，首先要從內(nèi)心認識到Python的強大與美，樹立起學好、用好Python的信念并堅持不懈的努力，然后才有可能攀登Python高手之巔。很多人從內(nèi)心很恐懼Python，曾經(jīng)有不少人問我： Python功能那么強大，肯定很難學吧？其實，從編程語言發(fā)展史來看，人類語言和機器語言之間的鴻溝越來越小，人機交互越來越方便，越高級的編程語言越接近人類自然語言，越容易學習、掌握和運用，所以請不要有絲毫的恐懼和猶豫，放手去學便是。以我個人20年的經(jīng)驗，不管學習和使用哪種編程語言，大概都需要經(jīng)歷4個階段： 第一階段，能看懂和調(diào)試別人的代碼；第二階段，能在別人的代碼基礎(chǔ)上進行適當改寫；第三階段，能把多段已有的代碼拼湊起來實現(xiàn)自己需要的功能；第四階段，自己動手編寫代碼實現(xiàn)特定功能需求。一般而言，如果每天堅持3個小時學習Python，兩周左右應(yīng)該就能入門，3個月后就可以展示出不錯的成果。當然，隨著學習和開發(fā)時間越來越長，功力會越來越深厚，能夠掌控的代碼行數(shù)（LOC）會越來越多，能夠控制的業(yè)務(wù)邏輯越來越復(fù)雜。毫無疑問，Python是一門快樂、優(yōu)雅的語言，上手非常容易，稍加接觸就會喜歡上Python并能夠在短時間內(nèi)寫出幾個小程序。與C語言系列和Java等語言相比，Python大幅度降低了學習與使用的難度。Python易學易用，語法簡潔清晰，代碼可讀性強，編程模式非常符合人類思維方式和習慣。盡管如此，但這并不代表可以毫不費力地學會和熟練運用Python，在學習Python的路上沒有秘籍，也沒有哈利波特魔法杖，唯一的捷徑就是勤學苦練。多看。讀書破萬卷，下筆如有神。學習Python也是這樣，不僅要多看書，還要看很多遍。很多知識點是互相關(guān)聯(lián)的，單獨一個知識點也無法實現(xiàn)稍微復(fù)雜一點的功能，書中很多案例代碼用到了后面章節(jié)的知識點，而后面章節(jié)的案例代碼又用到了前面章節(jié)的內(nèi)容，這實在是無法避免的一件事。因此，不能奢望看一遍就能熟悉和掌握書中的內(nèi)容，更不能奢望只看一本書就能學會Python的全部知識。以我個人而言，除了Python官方幫助文檔和一些社區(qū)的資料之外，已經(jīng)閱讀了超過25本Python方面的書，并且還在不斷地購買和閱讀別人編寫的Python書籍來提高自己對Python的理解。一書一茶一下午，這樣平淡的快樂或許有人難以體會，于我卻是樂此不疲。多練。太極拳論曰由招熟而漸悟懂勁，由懂勁而階及神明，然非用力之久，不能豁然貫通焉。陸游的教子詩《冬夜讀書示子聿》也認為紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。掌握了正確的方法以后，多練是唯一的捷徑。一定要動手編寫和調(diào)試書上的代碼，踏踏實實把基礎(chǔ)掌握好再有針對性地學習自己需要的擴展庫，切忌只看不練。很多人眼高手低，一看就會，一編就錯，根本原因就是練得太少了。子曰學而時習之，也是這個道理，充分說明練習的重要性。一層功夫一層天。欲窮千里目，更上一層樓。多練，可以說是攀登Python高手之巔最重要的途徑。多想。學而不思則罔，思而不學則殆。一味地看書和埋頭苦練是不行的，還要多想、多總結(jié)、多整理，爭取把學到的知識和技術(shù)徹底理解。理解得越多，需要記憶的就越少。多交流。獨學而無友，則孤陋而寡聞。除了重視基礎(chǔ)知識的學習和練習之外，還要多交流。除了Python官方網(wǎng)站和在線幫助文檔之外，經(jīng)常瀏覽一些Python論壇并閱讀和調(diào)試其中的優(yōu)秀代碼，汲取他人代碼中的精華。子曰三人行必有我?guī)熝�，擇其善者而從之，也是相同的道理。遇到不懂的問題也可以去一些論壇發(fā)帖提問，或者請教身邊的朋友和老師，但是提問之前一定要充分思考，有針對性地請教別人，經(jīng)過充分思考以后再請教別人不僅是對別人的尊重，也能讓自己有更大的收獲。百思不得其解的問題經(jīng)過高手一點撥才能有茅塞頓開和恍然大悟的效果，這樣的交流更加有效，不浪費彼此的時間。曾經(jīng)有學生拿一個十幾頁代碼的程序來問我問題，我問哪里看不懂，他說整個程序都看不懂，想讓我?guī)兔�看看然后把整篇代碼給他講講。正如大家所想的一樣，我直接拒絕了他。也曾經(jīng)有讀者問我怎么用Python做圖像處理？真的很抱歉，這樣沒營養(yǎng)的問題我實在沒法回答。俗話說，心急吃不了熱豆腐。控制好學習的進度和節(jié)奏才能獲得最好的效果，每天學習一點、進步一點、提高一點，時間久了會突然有一天發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)成為Python高手，很有零存整取的感覺。欲速則不達，把下面這個圖送給各位讀者朋友共勉。
學拳容易改拳難。不是所有慢悠悠的拳都是太極拳，也不是所有用Python語言寫出來的代碼都足夠Pythonic。很多人認為編程語言都是一通百通，無非是語法不一樣而已，認為沒吃過豬肉也見過豬跑，簡單看看語法就能立刻使用另外一種語言編寫程序。這樣的想法確實有一定的道理，但實際上就算天天看豬跑也沒法知道豬肉是啥味道，按照C語言的思路用Python寫出來的代碼絕對不是好的Python程序，會顯得不倫不類，代碼會非常啰唆，不得Python精髓，完全不能發(fā)揮Python的優(yōu)勢。應(yīng)該在熟悉Python編程模式的基礎(chǔ)上，盡量嘗試從最自然、最簡潔的角度出發(fā)去思考和解決問題，這樣才能寫出更加優(yōu)雅、更加Pythonic的代碼，像詩一樣美。汝果欲學詩，功夫在詩外。沒有豐富的人生閱歷很難寫出優(yōu)美并且有內(nèi)涵、有靈魂的詩，學習Python也是這樣。歸根到底，Python是用來表達我們思想、算法或幫我們解決某個問題的語言和工具而已，idea才是一個程序的靈魂。切不可把全部精力放到Python語言本身的學習上，而是要把主要精力放到自己的專業(yè)知識學習上，最終再用Python把自己的思想或算法準確地表達出來。本書從不同領(lǐng)域選取了一些有代表性的案例，同時還結(jié)合自己多年的項目開發(fā)和教學經(jīng)驗整理和設(shè)計了一些案例，希望能夠起到拋磚引玉的作用。內(nèi)容組織與閱讀建議對于Python程序員來說，熟練運用優(yōu)秀、成熟的擴展庫可以快速實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和創(chuàng)意，而Python語言基礎(chǔ)知識和基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的熟練掌握則是理解和運用其他擴展庫的必要條件。并且，在實際開發(fā)中建議優(yōu)先使用Python內(nèi)置對象和標準庫對象實現(xiàn)預(yù)定功能，這樣可以獲得更高的執(zhí)行效率。本書前7章使用大量篇幅介紹Python編程基礎(chǔ)知識，通過大量案例演示Python語言的精妙與強大。然后從第8章開始介紹大量標準庫和擴展庫在GUI編程、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫編程、大數(shù)據(jù)處理、多線程與多進程編程、系統(tǒng)運維、圖形圖像編程、科學計算可視化、密碼學編程、移動終端編程等多個領(lǐng)域的應(yīng)用。最后一章通過一個完整的系統(tǒng)演示了Python在實際系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用。全書共16章，讀者在熟練掌握前7章之后，可以結(jié)合自己的專業(yè)領(lǐng)域或興趣愛好，在其他章節(jié)中有選擇地進行閱讀。第1章Python基礎(chǔ)。介紹如何選擇Python版本和開發(fā)環(huán)境，Python對象模型，數(shù)字、字符串等基本數(shù)據(jù)類型，運算符與表達式，常用內(nèi)置函數(shù)，基本輸入輸出函數(shù)，擴展庫管理與使用。第2章Python序列。講解序列常用方法和基本操作，列表基本操作與常用方法，切片操作，列表推導(dǎo)式，元組與生成器推導(dǎo)式，序列解包，字典、集合基本操作與常用方法，字典推導(dǎo)式與集合推導(dǎo)式。第3章程序控制結(jié)構(gòu)與函數(shù)設(shè)計。講解Python選擇結(jié)構(gòu)、for循環(huán)與while循環(huán)，帶else子句的循環(huán)結(jié)構(gòu)，break與continue語句，循環(huán)代碼優(yōu)化，函數(shù)定義與使用，關(guān)鍵參數(shù)、默認值參數(shù)、長度可變參數(shù)等不同參數(shù)類型，全局變量與局部變量，參數(shù)傳遞時的序列解包，return語句，lambda表達式以及map（）、reduce（）、filter（）、生成器與可調(diào)用對象。第4章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計。講解類的定義與使用，self與cls參數(shù)，類成員與實例成員，私有成員與公有成員，繼承與派生，屬性，特殊方法與運算符重載等內(nèi)容，以及自定義類實現(xiàn)數(shù)組、矩陣、隊列、棧、二叉樹、有向圖、集合等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第5章字符串與正則表達式。講解字符串編碼格式，字符串格式化、替換、分割、連接、查找、排版等基本操作，正則表達式語法、正則表達式對象、子模式與子模式擴展語法、match對象，以及Python正則表達式模塊re的應(yīng)用。第6章文件與文件夾操作。講解文件操作基本知識，Python文件對象，文本文件讀寫操作，二進制文件讀寫與對象序列化，文件復(fù)制、移動、重命名，文件類型檢測，文件完整性檢查，壓縮與解壓縮，文件夾大小統(tǒng)計，文件夾增量備份，刪除指定類型的文件，以及word、excel、zip、apk、rar等常見文件類型的操作。第7章異常處理結(jié)構(gòu)、代碼測試與調(diào)試。講解Python異常類層次結(jié)構(gòu)與自定義異常類，多種不同形式的異常處理結(jié)構(gòu)，使用IDLE和pdb模塊調(diào)試Python程序，Python單元測試相關(guān)知識。第8章數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)。介紹SQLite數(shù)據(jù)庫及其相關(guān)概念，Connection對象、Cursor對象、Row對象，使用Python操作Access、MS SQL Server、MySQL等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以及使用Python操作NoSQL數(shù)據(jù)庫MongoDB。第9章網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)。講解計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識，TCP、UDP協(xié)議編程，網(wǎng)絡(luò)嗅探器與端口掃描器設(shè)計，域名解析與網(wǎng)頁爬蟲設(shè)計原理，代理服務(wù)器與FTP軟件原理與實現(xiàn)，使用Python編寫CGI程序，使用Flask和django框架開發(fā)Web應(yīng)用，以及使用C#與Python混合開發(fā)Web應(yīng)用。第10章多線程與多進程。講解Python標準庫threading和multiprocessing在多線程編程與多進程編程中的應(yīng)用，以及多線程與多進程之間的數(shù)據(jù)共享與同步控制。第11章大數(shù)據(jù)處理。介紹大數(shù)據(jù)處理框架MapReduce、Hadoop和Spark基本概念，重點介紹MapReduce和Spark應(yīng)用。第12章圖形編程與圖像處理。講解擴展庫PyOpenGL在計算機圖形學編程中的應(yīng)用，擴展庫pillow在圖像編程中的應(yīng)用。第13章數(shù)據(jù)分析與科學計算可視化。講解擴展庫numpy、scipy、matplotlib在科學計算與可視化領(lǐng)域的應(yīng)用，以及標準庫statistics與擴展庫pandas在統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。第14章密碼學編程。介紹愷撒密碼、維吉尼亞密碼等經(jīng)典密碼算法的Python實現(xiàn)，以pycrypto、rsa、hashlib等模塊為主講解安全哈希算法、對稱密鑰密碼算法DES與AES以及非對稱密鑰密碼算法RSA與DSA的應(yīng)用。第15章tkinter編程精彩案例。講解如何使用Python標準庫tkinter進行GUI編程，通過大量實際案例演示基本組件的用法，包括用戶登錄界面設(shè)計、選擇類組件應(yīng)用、簡單文本編輯器、畫圖程序設(shè)計與實現(xiàn)、電子時鐘、簡單動畫、屏幕任意區(qū)域截圖、音樂播放器、遠程桌面監(jiān)控程序等。第16章課堂教學管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。通過一個綜合案例來演示前面章節(jié)知識的應(yīng)用，提供了學生名單和題庫的導(dǎo)入、在線點名、在線提問、在線答疑、在線收作業(yè)、在線自測與考試、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、防作弊與服務(wù)器自動發(fā)現(xiàn)、信息匯總、試卷生成等功能。本書的最大特點是信息量大、知識點緊湊、案例豐富、注釋量大、實用性強，把書中一些代碼進行簡單拼湊就可以滿足實際工作中需要的很多功能。全書近200個涉及不同行業(yè)領(lǐng)域的實用案例和上千個代碼片段并且配有大量注釋以方便理解，沒有插入多余的程序輸出結(jié)果或軟件安裝截圖，只保留了必要的代碼運行結(jié)果或截圖以供讀者參考和對比，充分利用寶貴的篇幅來介紹和演示盡可能多的知識，絕對物超所值。本書作者具有16年程序設(shè)計教學經(jīng)驗，先后講授過匯編語言、C/C /C#、Java、PHP、Python等多門程序設(shè)計語言，并且編寫過大量的應(yīng)用程序，其中有幾套系統(tǒng)已投入使用多年并一直在使用。本書內(nèi)容結(jié)合了作者多年教學與開發(fā)過程中積累的許多經(jīng)驗和案例，并巧妙地糅合進了相應(yīng)的章節(jié)。本書對Python內(nèi)部工作原理進行了一定深度的剖析，書中99%以上的案例均使用Python 3.5.1實現(xiàn)，這些代碼同樣也適用于Python 3.4.x（除少數(shù)幾個新特性之外，如矩陣運算符@）和最新版本Python 3.5.2以及馬上就要正式面世的Python 3.6.0，極個別案例使用Python 2.7.11實現(xiàn)（同樣適用于其他版本Python 2.7.x，包括最新的Python 2.7.12），并適當介紹了Python代碼優(yōu)化、系統(tǒng)編程和安全編程的有關(guān)知識，可以滿足不同層次讀者的需要。另外，書中通過小提示、小技巧、注意、拓展知識等形式介紹了更多的內(nèi)容，所以全部內(nèi)容遠比章節(jié)目錄所顯示的要多，需要認真閱讀才能真正領(lǐng)會其中的奧妙。配套資源本書提供所有案例源代碼，可以登錄清華大學出版社網(wǎng)站（www.tup.com.cn）下載，或加入本書讀者群（QQ群號為282819961）下載最新配套資源并與作者直接交流，作者微信號Python_dfg也隨時期待您的反饋和交流，當然也歡迎關(guān)注微信公眾號Python小屋及時閱讀作者寫的最新案例代碼。本書適用讀者本書可以作為（但不限于）：�f 本科、�？苹蜓芯可�程序設(shè)計課程教材。�f Python培訓用書。�f 具有一定Python基礎(chǔ)的讀者進階首選學習資料。�f 涉及Python開發(fā)的工程師、策劃人員、科研人員和管理人員閱讀書目。�f 打算利用業(yè)余時間學習一門快樂的程序設(shè)計語言并編寫幾個小程序來娛樂的讀者首選學習資料。�f 少數(shù)對編程具有濃厚興趣和天賦的中學生課外閱讀資料。感謝首先感謝父母的養(yǎng)育之恩，在當年那么艱苦的條件下還堅決支持我讀書，沒有讓我像其他同齡的孩子一樣輟學。感謝姐姐、姐夫多年來對我的愛護以及在老家對父母的照顧，感謝善良的弟弟、弟媳在老家對父母的照顧，正是有了你們，遠離家鄉(xiāng)的我才能安心工作。當然，最應(yīng)該感謝的是妻子和孩子對我這個技術(shù)狂人的理解，這些年來她們已經(jīng)習慣了正在吃飯的我突然想起個思路然后就跑到計算機前面去寫代碼了，習慣了我每個周末和假期都在教研室看書或?qū)懘�碼而不陪她們，也習慣了周末的中午和晚上做好飯以后再打電話讓我回家。為了表示對我的支持，她們還閱讀了本書定稿前的版本并發(fā)現(xiàn)了幾個錯別字。感謝每一位讀者，感謝您在茫茫書海中選擇了本書，衷心祝愿您能夠從本書中受益，學到真正需要的知識！同時也期待每一位讀者的熱心反饋，隨時歡迎您指出書中的不足！本書的出版獲2014年山東省普通高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)專業(yè)發(fā)展支持計劃項目資助。我校專業(yè)共建合作伙伴浪潮優(yōu)派科技教育有限公司總裁邵長臣先生審閱了全書，并提出很多寶貴的意見，在此致以誠摯的謝意。本書在編寫出版過程中也得到清華大學出版社的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。
董付國于山東煙臺2016年7月