《中公版·Python高效开发指南：Python语言核心编程》共分为十五章，涵盖了Python语言核心基础知识，对重难点内容进行了针对性讲解。本书面向Python编程初学者，按照由浅入深、循序渐进的规律，从搭建Python开发环境，到讲解Python基础语法和高级语法，后介绍Python扩展技术和游戏开发。
●初识Python（第一章）
介绍了Python简史、优势、应用领域，还介绍了Python开发环境的搭建，重点介绍了PyCharm的使用。
●Python基础语法（第二章至第六章）
讲解了Python的基础语法、流程控制结构、列表、元组、字符串、字典和集合。
●Python高级语法（第七章、第八章）
讲解了Python的函数，包括生成器函数、装饰器函数、闭包函数等；还讲解了Python的类，包括类的封装、继承、多态和设计模式等。
●Python扩展技术（第九章至第十三章）
介绍了Python的异常处理，文件的读、写和追加操作，常见模块和包的使用，多进程和多线程的使用，以及网络开发。
●Python游戏开发（第十四章、第十五章）
介绍了Pygame模块和Sprite（精灵）类的使用，以及开发飞机大战游戏案例。

　　第一章
　　Python语言概述
　　与开发环境搭建
　　1.1Python简介
　　1.1.1Python 简史
　　Python由荷兰人Guido van Rossum创建，并于1991年发布Python的第一个版本。1989年12月，“Python之父”Guido为了打发无聊的圣诞节假期，开始写Python解释器的第一个版本，当他在实现Python期间，还阅读了Monty Python抯 Flying Circus的剧本，这是一部来自20世纪70年代的BBC喜剧。Guido认为这门语言需要一个简短、独特且略显神秘的名字，因此，他决定将它命名为Python。
　　Python是一门开源的、面向对象的、脚本解释型的高级语言。
　　在介绍Python之前，先引入编程语言的分类。编程语言分为三类，分别是机器语言、汇编语言和高级语言，如图1-1所示。
　　图1-1编程语言分类
　　由0和1两个二进制代码构成的语言称为机器语言。计算机能够直接识别机器语言，但编写和调试机器语言的难度极大。由众多指令和代码编写的语言称为汇编语言。汇编语言在移植上存在很大的困难。机器语言和汇编语言都属于低级语言。用自然语言和数学语言构成的语言称为高级语言。高级语言易理解、易学习、易使用，用高级语言编写的程序可跨平台使用。根据执行方式的不同，高级语言可分为编译型语言和解释型语言。
　　编译型语言的代表有C、C++。编译型语言的执行流程如图1-2所示。
　　图1-2编译型语言的执行流程
　　编译型语言的执行流程：编译器将源代码逐条编译成机器代码，任何一条语句有错，都不能通过编译，终形成目标代码。程序执行，执行的是目标代码，得到用户想要的结果。以后每次执行，不需要编译，直接执行目标代码，故执行速度快。如果程序有改动，那么改动部分需要重新编译。
　　解释型语言的代表有Python语言、JavaScript。解释型语言的执行流程如图1-3所示。
　　图1-3解释型语言的执行流程
　　解释型语言的执行流程：解释器逐条解释源代码，成功一条就执行一条，每次执行时都需要解释，故执行速度稍慢。
　　解释型语言的核心是解释器。为什么使用Python解释器呢利用Python编写的程序，开发者能看得懂，但是计算机并不能识别。计算机只能识别0、1二进制代码。因此，需要将开发者编写的源代码转化为计算机能识别的目标代码，这就需要Python解释器来完成。Python采用的解释器有Cpython、PyPy、Jython等。
　　在了解了编程语言的基础知识之后，接下来介绍Python的发展历程。
　　1991年发布的Python 0.9.0是第一个版本，这个版本已经具备了异常处理、函数等基本功能，以及list、dict、str等核心数据类型，它是面向对象的，同时也拥有模块系统。
　　Python 1.0版本于1994年1月发布，这个版本的主要新功能是lambda、map、filter和reduce。
　　Python 2.0版本于2000年10月发布，这个版本的主要新功能是内存管理和循环检测垃圾收集器，以及对Unicode字符编码标准的支持。然而，重要的变化是开发流程的改变。Python 2.0有了一个更透明的社区。
　　Python 3.0版本于2008年12月发布。Python 3.x不向后兼容Python 2.x，这意味着Python 3.x可能无法运行Python 2.x的代码。Python 3代表着Python语言的未来。
　　IEEE Spectrum发布的2019年十大编程语言排行如图1-4所示。
　　图1-4IEEE Spectrum发布的2019年十大编程语言排行
　　1.1.2Python的优势
　　从2017年1月起，Python语言在全球大热，以Python语言为主导的深度学习算法取得重大的突破，因此，Python语言备受各行业的追捧；2017年2月，Python正式迁移到GitHub上，被广大开源软件爱好者所熟知；3月，Python被评为佳人工智能编程语言；7月，在计算机编程语言受欢迎排行榜上，Python排名第一；8月，Python被评为数据科学和机器学习的常用语言；12月，Python进入山东省小学教材、浙江省高中教材，并列入全国计算机等级考试科目。从2017年开始，国家大力推广人工智能的发展，近两年机器学习、深度学习等细分领域技术发展全面开花，促进了Python语言在全国的飞速发展。Python成为人工智能时代合适的语言，Python编程是未来职业发展必备的基本能力之一，前景不可限量。
　　Python的优势可以总结如下。
　　（1）Python开发效率更高
　　相较于C、C++和Java等编译/静态语言，Python的开发效率提高了数倍。完成同样一个功能，Python的代码往往只有C++或者Java代码的1/5～1/3。
　　（2）Python的社区很友好、很积极、很大规模
　　假如您有一个小众爱好，但是很难找到一起讨论的人，您的问题也很少会被人解答，因为这个圈子太小了。而Python社区十分活跃，这意味着只要有人需要帮助或支持，那么就可以去社区寻求帮助。您遇到的问题，别人也可能遇到过，很容易通过搜索引擎找到答案。
　　（3）Python有很多优秀的库
　　库可以帮助开发者节省时间并缩短开发周期。Python拥有很多优秀的库，如用于科学计算的Numpy和Scipy，用于Web开发的Django和Flask，用于网络爬虫的Requests和urllib。
　　基于上述优点，Python的用户群体越来越庞大。但是Python可能有且只有一个缺点，就是与C和C++这类编译语言相比，Python的执行速度不够快。不过对于大多数应用场景来说，Python的性能已经足够了，而且还有一些办法可以优化它的执行速度。
　　下面将Java与Python进行对比。Java语言实现I/O操作的代码如下：

第一章Python语言概述与开发环境搭建|1
1.1Python简介1
1.1.1Python简史1
1.1.2Python的优势3
1.1.3Python的应用领域5
1.1.4Python2和Python36
1.2安装Python7
1.2.1在Windows操作系统中安装Python7
1.2.2在Linux操作系统中安装Python9
1.2.3在Mac操作系统中安装Python10
1.3第一个Python程序：打印“Hello,world!”12
1.3.1在交互模式下打印“Hello,world!”12
1.3.2在脚本模式下打印“Hello,world!”12
1.4Python开发工具13
1.4.1IDLE13
1.4.2编辑器13
1.4.3IDE14
1.5安装Anaconda21
1.6Python模块／包的安装22
1.6.1通过命令行窗口安装模块／包22
1.6.2通过PyCharm安装模块／包24
第二章Python语言基础|25
2.1Python基础知识25
2.1.1基本数据类型25
2.1.2注释25
2.2使用Python进行算术运算26
2.2.1将Python交互模式作为计算器26
2.2.2Python交互模式不是完美的计算器27
2.2.3更多算术运算符27
2.3变量28
2.3.1变量的概念28
2.3.2变量的命名规则29
2.4字符串30
2.4.1字符串的表示30
2.4.2字符串的简单操作32
2.5内建函数32
2.5.1print()函数33
2.5.2input()函数33
2.5.3int()函数和str()函数34
2.5.4type()函数35
第三章初级流程控制|36
3.1if语句36
3.2缩进37
3.2.1缩进的作用37
3.2.2如何进行缩进38
3.3布尔值与布尔表达式39
3.3.1判断两个值是否相等39
3.3.2判断两个值是否不相等40
3.3.3更多比较运算符知识41
3.3.4逻辑运算符43
3.3.5内建函数bool()45
3.4再谈if语句46
3.4.1if-else语句46
3.4.2if-elif-else语句47
3.4.3嵌套的条件语句49
3.4.4if-else三目运算符51
3.5while循环52
3.5.1while循环语句52
3.5.2小心死循环54
3.5.3break语句54
3.5.4continue语句55
3.6for循环56
3.6.1for循环语句56
3.6.2使用range()函数58
3.6.3for循环中的break语句和continue语句59
3.6.4for-else语句60
3.7pass语句什么也不做61
3.8流程控制应用案例61
3.8.1打印乘法表61
3.8.2登录账号62
3.8.3能否组成三角形64
第四章列表和元组|65
4.1列表65
4.2索引65
4.2.1修改列表中的项67
4.2.2删除列表中的项67
4.3切片68
4.3.1超出列表范围的切片69
4.3.2切片的简写69
4.3.3指定切片的步长70
4.4其他列表操作70
4.4.1使用len()函数获取列表长度70
4.4.2检查某个值是否在列表中71
4.4.3使用“+”和“*”72
4.4.4嵌套的列表72
4.4.5使用list()函数创建列表73
4.5列表方法73
4.5.1append()方法73
4.5.2insert()方法74
4.5.3extend()方法74
4.5.4remove()方法74
4.5.5pop()方法75
4.5.6clear()方法76
4.5.7count()方法76
4.5.8index()方法76
4.5.9sort()方法77
4.5.10reverse()方法78
4.5.11copy()方法78
4.6列表推导式79
4.7基于列表的算法80
4.7.1冒泡排序算法80
4.7.2直接插入排序算法81
4.8通用序列操作81
4.8.1min()函数和max()函数82
4.8.2in和notin83
4.8.3“+”和“*”83
4.8.4索引和切片84
4.8.5len()函数84
4.8.6index()方法84
4.8.7count()方法85
4.9元组86
4.9.1创建元组86
4.9.2嵌套元组88
4.9.3元组解包88
第五章更多的字符串知识|91
5.1更多的字符串基础知识91
5.1.1字符串是不可变的序列91
5.1.2转义字符和原始字符串92
5.2格式化字符串93
5.2.1C语言printf式格式化字符串93
5.2.2使用format()方法格式化字符串95
5.2.3FormattedStringLiterals98
5.3字符串方法99
5.3.1以is开头的方法99
5.3.2split()方法100
5.3.3join()方法101
5.3.4replace()方法102
5.3.5find()方法102
5.3.6lower()方法和upper()方法103
5.3.7strip()方法104
5.3.8startswith()方法和endswith()方法104
5.4字符串应用案例105
第六章字典和集合|106
6.1字典106
6.1.1创建字典106
6.1.2访问字典中的值107
6.1.3更新字典108
6.1.4删除字典中的键-值对108
6.1.5其他字典操作108
6.1.6嵌套的字典109
6.2字典方法111
6.2.1setdefault()方法111
6.2.2keys()方法112
6.2.3values()方法113
6.2.4items()方法114
6.2.5update()方法114
6.2.6pop()方法115
6.2.7popitem()方法116
6.2.8copy()方法117
6.2.9fromkeys()方法118
6.2.10clear()方法118
6.3字典应用案例118
6.3.1双色球购买流程118
6.3.2双色球购买代码实现119
6.4集合122
6.4.1创建集合122
6.4.2添加项123
6.4.3删除项124
6.4.4检查某个项是否在集合中125
6.4.5查看集合的长度125
6.5集合方法126
6.5.1issubset()方法或“<=”“<”求子集126
6.5.2issuperset()方法或“>=”“>”求超集127
6.5.3union()方法或“|”求并集128
6.5.4intersection()方法或“&”求交集129
6.5.5difference()方法或“-”求差集130
6.5.6symmetric_difference()方法或“^”求对称差集130
第七章函数|132
7.1函数基础知识132
7.1.1定义函数132
7.1.2全局变量和局部变量132
7.2函数的参数135
7.2.1位置参数136
7.2.2关键字参数137
7.2.3参数的默认值138
7.2.4可变位置参数140
7.2.5可变关键字参数142
7.3函数的返回值144
7.4匿名函数与高阶函数146
7.4.1匿名函数146
7.4.2高阶函数147
7.5生成器函数152
7.6装饰器函数153
7.6.1装饰器函数的概念153
7.6.2装饰器函数应用案例157
7.7闭包函数159
7.7.1闭包函数的概念159
7.7.2闭包函数应用案例160
7.8递归函数161
7.9文档字符串162
7.9.1查看文档字符串162
7.9.2编写文档字符串166
第八章类|167
8.1面向对象的概念167
8.2初识类168
8.2.1由抽象获得类169
8.2.2定义类169
8.2.3__init__()构造方法和创建实例170
8.2.4实例属性170
8.2.5类属性173
8.2.6实例方法174
8.2.7类方法174
8.2.8类中的魔法方法176
8.2.9类中的静态方法178
8.2.10类中的私有属性和方法179
8.2.11类中的属性装饰器181
8.2.12类综合案例182
8.3类的封装185
8.4类的继承186
8.5类的多态191
8.6鸭子类型193
8.7设计模式195
8.7.1设计模式的由来195
8.7.2单例模式195
8.7.3工厂模式199
8.8类应用案例203
第九章错误和异常|212
9.1错误212
9.2异常213
9.3处理异常214
9.3.1try-except语句214
9.3.2捕获多个异常215
9.3.3捕获全部异常217
9.3.4打印异常信息218
9.3.5else语句219
9.3.6finally语句220
9.3.7raise语句221
第十章文件|222
10.1打开文件与关闭文件222
10.1.1打开文件222
10.1.2关闭文件225
10.2读写文件225
10.2.1读取文件226
10.2.2写入文件227
10.3二进制文件228
10.3.1shelve模块——Python对象持久化228
10.3.2pickle模块——Python对象序列化229
10.4JSON文件230
10.4.1JSON数据结构230
10.4.2JSON数据类型231
10.4.3Python操作JSON数据232
第十一章模块和包|234
11.1模块234
11.1.1模块搜索路径235
11.1.2import语句236
11.1.3dir()函数240
11.1.4将模块作为脚本执行241
11.2包243
11.2.1包的导入243
11.2.2初始化包245
11.2.3子包246
11.3常用内建模块248
11.3.1math模块248
11.3.2random模块250
11.3.3datetime模块251
11.3.4time模块253
11.3.5copy模块254
11.3.6re模块256
11.3.7os模块258
第十二章Python多进程和多线程|261
12.1进程和线程261
12.1.1多任务操作系统261
12.1.2进程和线程261
12.1.3多进程和多线程262
12.2多线程程序262
12.3线程锁（Lock）264
12.4PythonQueue（单向队列）267
12.5生产者-消费者模型实现多线程异步交互268
12.6multiprocessing模块270
12.7Pool进程池271
12.8进程间的通信273
第十三章Python网络开发|275
13.1TCP/IP协议275
13.2Socket编程277
13.2.1Socket概述277
13.2.2TCP客户端案例278
13.2.3TCP服务器端案例281
13.2.4UDP通信284
13.2.5网络测试工具285
第十四章Pygame基础|288
14.1安装Pygame288
14.1.1安装pip288
14.1.2安装Pygame289
14.2Pygame的基本使用290
14.2.1游戏循环和模板290
14.2.2使用Sprite（精灵）类293
第十五章飞机大战游戏开发|297
15.1游戏框架297
15.1.1游戏窗口297
15.1.2游戏循环297
15.2玩家飞机类298
15.2.1玩家飞机类的属性298
15.2.2玩家飞机类的方法299
15.3敌机类302
15.3.1敌机类的属性302
15.3.2敌机类的方法303
15.4子弹类305
15.4.1玩家飞机子弹类305
15.4.2敌机子弹类306
15.5检测碰撞函数307
15.6控制玩家飞机函数308
15.7游戏的场景309
15.7.1游戏启动界面309
15.7.2游戏结束界面310
15.7.3游戏过程界面312