Python语言及其应用

《Python语言及其应用》内容易于理解，而且读起来生动有趣，是编程和Python初学者不可多得的教程。书中首先介绍了Python的基础知识，然后逐渐深入多种主题，结合教程和攻略式风格来讲解Python 3中的概念。每章结尾的练习可以帮助你巩固所学的知识。

《Python语言及其应用》会为你学习Python打下坚实的基础，包括测试、调试、代码复用的实践以及其他开发技巧。同时还会告诉你如何在商业、科学和艺术领域使用Python，并教会你使用多种Python工具和开源包。

通过阅读本书，你将能够：

学习简单的数据类型，以及基本的数学和文本操作

学习用Python内置的数据结构来处理数据

掌握Python的代码结构和函数的用法

使用模块和包编写大规模Python程序

深入理解对象、类和其他面向对象特性

学习使用普通文件、关系数据库和NoSQL数据库来存储数据

使用Python构建Web客户端、服务器、API和服务

管理系统任务，比如程序、进程和线程

理解并发和网络编程的基础知识

《Python语言及其应用》介绍Python 语言的基础知识及其在各个领域的具体应用，基于新版本3.x。书中首先介绍了Python 语言的一些基本知识，然后介绍了在商业、科研以及艺术领域使用Python 开发各种应用的实例。文字简洁明了，案例丰富实用，是一本难得的Python 入门手册。

《Python语言及其应用》适合所有编程初学者阅读。

Bill Lubanovic，现为Penguin Computing公司高级软件工程师。1977年开始开发Unix软件，1981年开始开发GUI软件，1990年开始开发数据库软件，1993年开始开发Web软件。与人合著有Linux System Administration。

★Bill Lubanovic编写了一本非常优秀的著作，介绍了编程的基础知识，并指导你如何利用庞大的Python工具箱解决现实生活中的问题。通过阅读本书，你一定能学会如何用Python解决问题。

——Loc Pefferkorn，开源系统工程师

前言 xiv
第1 章Python 初探 1
1．1真实世界中的Python 5
1．2Python 与其他语言 5
1．3为什么选择Python 7
1．4何时不应该使用Python 8
1．5Python 2 与Python 3 8
1．6安装Python 9
1．7运行Python 9
1．7．1使用交互式解释器 9
1．7．2使用Python 文件 10
1．7．3下一步 11
1．8禅定一刻 11
1．9练习 11
第2 章Python 基本元素：数字、字符串和变量 13
2．1变量、名字和对象 13
2．2数字 16
2．2．1整数 17
2．2．2优先级 20
2．2．3基数 21
2．2．4类型转换 22
2．2．5一个int 型有多大 23
2．2．6浮点数 24
2．2．7数学函数 24
2．3字符串 24
2．3．1使用引号创建 25
2．3．2使用str() 进行类型转换 27
2．3．3使用\ 转义 27
2．3．4使用+ 拼接 28
2．3．5使用* 复制 28
2．3．6使用[] 提取字符 28
2．3．7使用[start：end：step] 分片 29
2．3．8使用len() 获得长度 31
2．3．9使用split() 分割 32
2．3．10使用join() 合并 32
2．3．11熟悉字符串 32
2．3．12大小写与对齐方式 33
2．3．13使用replace() 替换 34
2．3．14更多关于字符串的内容 35
2．4练习 35
第3 章Python 容器：列表、元组、字典与集合 36
3．1列表和元组 36
3．2列表 37
3．2．1使用[] 或list() 创建列表 37
3．2．2使用list() 将其他数据类型转换成列表 37
3．2．3使用[offset] 获取元素 38
3．2．4包含列表的列表 39
3．2．5使用[offset] 修改元素 39
3．2．6指定范围并使用切片提取元素 40
3．2．7使用append() 添加元素至尾部 40
3．2．8使用extend() 或+= 合并列表 40
3．2．9使用insert() 在指定位置插入元素 41
3．2．10使用del 删除指定位置的元素 41
3．2．11使用remove() 删除具有指定值的元素 42
3．2．12使用pop() 获取并删除指定位置的元素 42
3．2．13使用index() 查询具有特定值的元素位置 42
3．2．14使用in 判断值是否存在 42
3．2．15使用count() 记录特定值出现的次数 43
3．2．16使用join() 转换为字符串 43
3．2．17使用sort() 重新排列元素 44
3．2．18使用len() 获取长度 44
3．2．19使用= 赋值，使用copy() 复制 45
3．3元组 46
3．3．1使用() 创建元组 46
3．3．2元组与列表 47
3．4字典 47
3．4．1使用{} 创建字典 48
3．4．2使用dict() 转换为字典 48
3．4．3使用[key] 添加或修改元素 49
3．4．4使用update() 合并字典 50
3．4．5使用del 删除具有指定键的元素 51
3．4．6使用clear() 删除所有元素 51
3．4．7使用in 判断是否存在 51
3．4．8使用[key] 获取元素 52
3．4．9使用keys() 获取所有键 52
3．4．10使用values() 获取所有值 53
3．4．11使用items() 获取所有键值对 53
3．4．12使用= 赋值，使用copy() 复制 53
3．5集合 53
3．5．1使用set() 创建集合 54
3．5．2使用set() 将其他类型转换为集合 54
3．5．3使用in 测试值是否存在 55
3．5．4合并及运算符 56
3．6比较几种数据结构 58
3．7建立大型数据结构 59
3．8练习 60
第4 章Python 外壳：代码结构 61
4．1使用# 注释 61
4．2使用\ 连接 62
4．3使用if、elif 和else 进行比较 63
4．4使用while 进行循环 66
4．4．1使用break 跳出循环 66
4．4．2使用continue 跳到循环开始 67
4．4．3循环外使用else 67
4．5使用for 迭代 68
4．5．1使用break 跳出循环 69
4．5．2使用continue 跳到循环开始 69
4．5．3循环外使用else 69
4．5．4使用zip() 并行迭代 70
4．5．5使用range() 生成自然数序列 71
4．5．6其他迭代方式 71
4．6推导式 72
4．6．1列表推导式 72
4．6．2字典推导式 74
4．6．3集合推导式 74
4．6．4生成器推导式 74
4．7函数 75
4．7．1位置参数 79
4．7．2关键字参数 79
4．7．3指定默认参数值 79
4．7．4使用* 收集位置参数 80
4．7．5使用** 收集关键字参数 81
4．7．6文档字符串 82
4．7．7一等公民：函数 82
4．7．8内部函数 84
4．7．9闭包 84
4．7．10匿名函数：lambda() 函数 85
4．8生成器 86
4．9装饰器 87
4．10命名空间和作用域 89
4．11使用try 和except 处理错误 91
4．12编写自己的异常 93
4．13练习 94
第5 章Python 盒子：模块、包和程序 95
5．1独立的程序 95
5．2命令行参数 96
5．3模块和import 语句 96
5．3．1导入模块 96
5．3．2使用别名导入模块 98
5．3．3导入模块的一部分 98
5．3．4模块搜索路径 98
5．4包 99
5．5Python 标准库 99
5．5．1使用setdefault() 和defaultdict() 处理缺失的键 100
5．5．2使用Counter() 计数 101
5．5．3使用有序字典OrderedDict() 按键排序 103
5．5．4双端队列：栈+ 队列 103
5．5．5使用itertools 迭代代码结构 104
5．5．6使用pprint() 友好输出 105
5．6获取更多Python 代码 105
5．7练习 106
第6 章对象和类 107
6．1什么是对象 107
6．2使用class 定义类 108
6．3继承 109
6．4覆盖方法 111
6．5添加新方法 112
6．6使用super 从父类得到帮助 112
6．7self 的自辩 113
6．8使用属性对特性进行访问和设置 114
6．9使用名称重整保护私有特性 117
6．10方法的类型 118
6．11鸭子类型 119
6．12特殊方法 120
6．13组合 123
6．14何时使用类和对象而不是模块 124
6．15练习 126
第7 章像高手一样玩转数据 127
7．1文本字符串 127
7．1．1Unicode 127
7．1．2格式化 134
7．1．3使用正则表达式匹配 137
7．2二进制数据 144
7．2．1字节和字节数组 144
7．2．2使用struct 转换二进制数据 145
7．2．3其他二进制数据工具 148
7．2．4使用binascii() 转换字节/ 字符串 149
7．2．5位运算符 149
7．3练习 149
第8 章数据的归宿 152
8．1文件输入/ 输出 152
8．1．1使用write() 写文本文件 153
8．1．2使用read()、readline() 或者readlines() 读文本文件 154
8．1．3使用write() 写二进制文件 156
8．1．4使用read() 读二进制文件 157
8．1．5使用with 自动关闭文件 157
8．1．6使用seek() 改变位置 157
8．2结构化的文本文件 159
8．2．1CSV 159
8．2．2XML 161
8．2．3HTML 163
8．2．4JSON 163
8．2．5YAML 165
8．2．6安全提示 166
8．2．7配置文件 167
8．2．8其他交换格式 168
8．2．9使用pickle 序列化 168
8．3结构化二进制文件 169
8．3．1电子数据表 169
8．3．2层次数据格式 169
8．4关系型数据库 170
8．4．1SQL 170
8．4．2DB-API 172
8．4．3SQLite 172
8．4．4MySQL 174
8．4．5PostgreSQL 174
8．4．6SQLAlchemy 174
8．5NoSQL 数据存储 179
8．5．1dbm family 180
8．5．2memcached 180
8．5．3Redis 181
8．5．4其他的NoSQL 189
8．6全文数据库 189
8．7练习 190
第9 章剖析Web 191
9．1Web 客户端 192
9．1．1使用telnet 进行测试 193
9．1．2Python 的标准Web 库 194
9．1．3抛开标准库：requests 195
9．2Web 服务端 196
9．2．1最简单的Python Web 服务器 196
9．2．2Web 服务器网关接口 198
9．2．3框架 198
9．2．4Bottle 198
9．2．5Flask 201
9．2．6非Python 的Web 服务器 204
9．2．7其他框架 206
9．3Web 服务和自动化 207
9．3．1webbrowser 模块 207
9．3．2Web API 和表述性状态传递 208
9．3．3JSON 209
9．3．4抓取数据 209
9．3．5用BeautifulSoup 来抓取HTML 209
9．4练习 210
第10 章系统 212
10．1文件 212
10．1．1用open() 创建文件 212
10．1．2用exists() 检查文件是否存在 213
10．1．3用isfile() 检查是否为文件 213
10．1．4用copy() 复制文件 213
10．1．5用rename() 重命名文件 214
10．1．6用link() 或者symlink() 创建链接 214
10．1．7用chmod() 修改权限 214
10．1．8用chown() 修改所有者 214
10．1．9用abspath() 获取路径名 215
10．1．10用realpath() 获取符号的路径名 215
10．1．11用remove() 删除文件 215
10．2目录 215
10．2．1使用mkdir() 创建目录 215
10．2．2使用rmdir() 删除目录 215
10．2．3使用listdir() 列出目录内容 216
10．2．4使用chdir() 修改当前目录 216
10．2．5使用glob() 列出匹配文件 216
10．3程序和进程 217
10．3．1使用subprocess 创建进程 218
10．3．2使用multiprocessing 创建进程 219
10．3．3使用terminate() 终止进程 219
10．4日期和时间 220
10．4．1datetime 模块 221
10．4．2使用time 模块 223
10．4．3读写日期和时间 225
10．4．4其他模块 227
10．5练习 228
第11 章并发和网络 229
11．1并发 230
11．1．1队列 231
11．1．2进程 231
11．1．3线程 232
11．1．4绿色线程和gevent 234
11．1．5twisted 236
11．1．6asyncio 238
11．1．7Redis 238
11．1．8队列之上 241
11．2网络 241
11．2．1模式 242
11．2．2发布- 订阅模型 242
11．2．3TCP/IP 245
11．2．4套接字 246
11．2．5ZeroMQ 250
11．2．6scapy 253
11．2．7网络服务 253
11．2．8Web 服务和API 255
11．2．9远程处理 256
11．2．10大数据和MapReduce 260
11．2．11在云上工作 261
11．3练习 264
第12 章成为真正的Python 开发者 265
12．1关于编程 265
12．2寻找Python 代码 265
12．3安装包 266
12．3．1使用pip 266
12．3．2使用包管理工具 267
12．3．3从源代码安装 267
12．4集成开发环境 268
12．4．1IDLE 268
12．4．2PyCharm 268
12．4．3IPython 269
12．5命名和文档 269
12．6测试代码 270
12．6．1使用pylint、pyflakes 和pep8 检查代码 270
12．6．2使用unittest 进行测试 272
12．6．3使用doctest 进行测试 276
12．6．4使用nose 进行测试 277
12．6．5其他测试框架 278
12．6．6持续集成 278
12．7调试Python 代码 278
12．8使用pdb 进行调试 279
12．9记录错误日志 284
12．10优化代码 286
12．10．1测量时间 286
12．10．2算法和数据结构 288
12．10．3Cython、NumPy 和C 扩展 289
12．10．4PyPy 289
12．11源码控制 289
12．11．1Mercurial 290
12．11．2Git 290
12．12复制本书代码 292
12．13更多内容 293
12．13．1书 293
12．13．2网站 293
12．13．3社区 293
12．13．4大会 294
12．14后续内容 294
附录APython 的艺术 295
附录B工作中的Python 307
附录CPython 的科学 320
附录D安装Python 3 339
附录E习题解答 349
附录F速查表 380
作者介绍 383
封面介绍 383

本书介绍Python 编程语言，主要面向编程初学者。不过，如果你是一位有经验的程序 员，想再学门Python 编程语言，本书也很适合作为入门读物。

本书节奏适中，从基础开始逐步深入其他话题。我会结合食谱和教程的风格来解释新 术语和新概念，但不会一次介绍很多。你会尽早并且常常接触到真实的Python 代码。

虽然本书是入门读物，但我还是介绍了一些看起来比较高阶的话题，比如NoSQL 数据 库和消息传递库。之所以介绍它们，是因为在解决某类问题时它们比标准库更加合适。你需要下载并安装这些第三方Python 包，从而更好地理解Python“内置电池”适用于什么场景。此外，尝试新事物本身也充满乐趣。

我还会展示一些反面的例子，提醒你不要那么去做。如果你之前使用过其他语言并且 想把风格照搬到Python 的话，要格外注意。还有，我不认为Python 是完美的，我会告诉你哪些东西应该避免。

书中有时会出现类似本条的提示内容，主要用于解释一些容易混淆的概念或者用更合适的Python 风格的方法来解决同一个问题。

目标读者

本书的目标读者是那些对世界上最流行的计算语言感兴趣的人，无论你之前是否学过编程。

本书结构

本书前7 章介绍Python 基础知识，建议按顺序阅读。后面5 章介绍如何在不同的应用场景中使用Python，比如Web、数据库、网络，等等，可以按任意顺序阅读。附录A、B、C介绍Python 在艺术、商业和科学方面的应用，附录D 是Python 3 的安装教程，附录E 和附录F 是每章练习题的答案和速查表。