Think Python：How to Think Like a Computer Scientist

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内容简介  · · · · · ·

Think Python is an introduction to Python programming for students with no programming experience. It starts with the most basic concepts of programming, and is carefully designed to define all terms when they are first used and to develop each new concept in a logical progression. Larger pieces, like recursion and object-oriented programming are divided into a sequence of smaller steps and introduced over the course of several chapters.

作者简介  · · · · · ·

Allen Downey is an Associate Professor of Computer Science at the Olin College of Engineering. He has taught computer science at Wellesley College, Colby College and U.C. Berkeley. He has a Ph.D. in Computer Science from U.C. Berkeley and Master’s and Bachelor’s degrees from MIT.

目录  · · · · · ·Preface v
1 The way of the program 1
1.1 The Python programming language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 What is a program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 What is debugging? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Formal and natural languages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5 The first program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.6 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.7 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Variables, expressions and statements 11
2.1 Values and types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3 Variable names and keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4 Operators and operands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.5 Expressions and statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.6 Interactive mode and script mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.7 Order of operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.8 String operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.9 Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.10 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.11 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3 Functions 19
3.1 Function calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 Type conversion functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 Math functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4 Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.5 Adding new functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.6 Definitions and uses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.7 Flow of execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.8 Parameters and arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.9 Variables and parameters are local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.10 Stack diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.11 Fruitful functions and void functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.12 Why functions? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.13 Importing with from . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.14 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.15 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.16 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4 Case study: interface design 31
4.1 TurtleWorld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2 Simple repetition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.4 Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.5 Generalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.6 Interface design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.7 Refactoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.8 A development plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.9 docstring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.10 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.11 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5 Conditionals and recursion 41
5.1 Modulus operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Boolean expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.3 Logical operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.4 Conditional execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.5 Alternative execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.6 Chained conditionals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.7 Nested conditionals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.8 Recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.9 Stack diagrams for recursive functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.10 Infinite recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.11 Keyboard input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.12 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.13 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.14 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6 Fruitful functions 51
6.1 Return values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.2 Incremental development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.3 Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.4 Boolean functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.5 More recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.6 Leap of faith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.7 One more example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.8 Checking types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.9 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.10 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.11 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
7 Iteration 63
7.1 Multiple assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.2 Updating variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7.3 The while statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7.4 break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.5 Square roots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.6 Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.7 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.8 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.9 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
8 Strings 71
8.1 A string is a sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
8.2 len . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
8.3 Traversal with a for loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
8.4 String slices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
8.5 Strings are immutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
8.6 Searching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
8.7 Looping and counting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8.8 string methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8.9 The in operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8.10 String comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8.11 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
8.12 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
8.13 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
9 Case study: word play 81
9.1 Reading word lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.2 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.3 Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.4 Looping with indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
9.5 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
9.6 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
9.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
10 Lists 87
10.1 A list is a sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.2 Lists are mutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10.3 Traversing a list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
10.4 List operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
10.5 List slices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
10.6 List methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
10.7 Map, filter and reduce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
10.8 Deleting elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
10.9 Lists and strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
10.10 Objects and values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
10.11 Aliasing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
10.12 List arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
10.13 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
10.14 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
10.15 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
11 Dictionaries 101
11.1 Dictionary as a set of counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
11.2 Looping and dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
11.3 Reverse lookup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
11.4 Dictionaries and lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
11.5 Memos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
11.6 Global variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
11.7 Long integers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
11.8 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
11.9 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
11.10 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
12 Tuples 113
12.1 Tuples are immutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
12.2 Tuple assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
12.3 Tuples as return values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
12.4 Variable-length argument tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
12.5 Lists and tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
12.6 Dictionaries and tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
12.7 Comparing tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
12.8 Sequences of sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
12.9 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
12.10 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
12.11 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

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