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出版者:高等教育出版社

作者:教育部高等教育司

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-07-01

价格:23.700001

装帧:

isbn号码:9787040069372

丛书系列:

图书标签:

• Pascal
• 程序设计
• 计算机科学
• 编程入门
• 算法
• 数据结构
• 教学
• 教材
• 经典
• 计算机

《计算思维与Python编程实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的计算思维培养路径，并以当前最流行、应用最广泛的Python语言作为实现工具。本书的编写理念是“重概念、轻语法细节，强调解决问题的能力”，力求在教授编程技能的同时，塑造读者结构化的思维模式，以应对日益复杂的数字化挑战。 第一部分：计算思维的基石 本部分将带领读者从零开始，理解信息时代的底层逻辑。我们不急于敲击代码，而是专注于构建解决问题的思维框架。 1.1 什么是计算思维？ 我们将深入探讨计算思维的四大核心要素：分解（Decomposition）、模式识别（Pattern Recognition）、抽象（Abstraction）和算法设计（Algorithm Design）。通过大量的实际案例，如交通规划、食谱简化、复杂系统分析等，展示这些思维工具在日常生活和工程领域的广泛适用性。 1.2 数据与表示 理解数据是如何被计算机“理解”的至关重要。本章将详细讲解二进制、十六进制等数字系统，以及字符编码（如ASCII和Unicode）的原理。在此基础上，我们将探讨结构化数据和非结构化数据的区别，为后续的数据处理打下坚实基础。内容包括布尔代数在逻辑判断中的应用，以及信息熵的初步概念。 1.3 流程控制的逻辑艺术 算法的本质是精确的指令序列。本章将聚焦于流程控制结构，包括顺序、选择（if/elif/else的各种嵌套方式）和循环（for与while的适用场景区分）。我们将通过“迷宫求解”和“排序猜想”等经典问题，演示如何将自然语言描述的问题，精确地转化为计算机可执行的逻辑流。 第二部分：Python编程入门与数据结构基础 本部分开始引入Python语言，重点在于用Python的高级特性来优雅地表达计算思维。 2.1 Python环境搭建与基础语法 我们将指导读者设置Python开发环境，并快速掌握变量、基本数据类型（整数、浮点数、字符串）的操作。特别强调Python的动态类型特性及其对初学者的友好性。同时，介绍PEP 8规范，培养良好的代码风格习惯。 2.2 序列数据结构深度解析 列表（List）、元组（Tuple）和字符串是Python中最基础的序列容器。本章将详细比较它们的异同、内存占用效率以及可变性。我们将通过“学生成绩管理”和“基因序列比对”等项目，实践列表的切片、搜索和修改操作。 2.3 映射与集合：高效组织信息 字典（Dictionary）和集合（Set）是实现高效查找和去重的关键。我们将探讨哈希表的工作原理（无需深入底层实现，但需理解其O(1)平均时间复杂度的优势）。应用实例包括“词频统计”、“用户权限管理”等，展示如何利用键值对结构优化数据访问速度。 2.4 函数：模块化编程的起点 函数是代码复用的核心。本章将详述函数的定义、参数传递机制（默认参数、可变参数`args`和`kwargs`），以及变量的作用域（LEGB规则）。我们将重点讲解如何编写具有清晰输入、明确输出和最小副作用的纯函数。 第三部分：面向对象与高级编程范式 进入更复杂的编程层面，学习如何构建可维护、可扩展的大型程序。 3.1 面向对象编程（OOP）的核心理念 本章介绍类（Class）与对象（Object）的概念，封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）和多态（Polymorphism）三大支柱。通过模拟一个“动物园管理系统”或“银行账户模型”，深入理解`__init__`方法、实例方法、类方法和静态方法的区别与用途。 3.2 异常处理与程序健壮性 任何程序都可能遇到意外情况。我们将学习`try...except...finally`结构，掌握如何捕获和处理标准异常，并定义自定义异常。本节强调“优雅失败”的设计原则，确保程序在遇到错误输入或外部依赖问题时，能提供清晰的反馈而非直接崩溃。 3.3 文件I/O与持久化 学习如何读写文本文件（TXT）和结构化数据文件（CSV, JSON）。重点在于文件流的操作、上下文管理器（`with open(...)`）的使用，以及确保资源（如文件句柄）被正确释放。 第四部分：算法与数据结构进阶实践 在掌握Python语法后，我们将应用这些工具解决更具挑战性的计算问题。 4.1 经典排序与搜索算法分析 本章不只是复述算法，而是要求读者用Python实现并分析它们。我们将实现冒泡排序、插入排序、快速排序和归并排序，并使用时间复杂度分析（大O表示法）来量化它们的性能差异。同时，深入探讨二分查找的适用条件。 4.2 递归思维 递归是处理分形、树形结构和某些数学问题的强大工具。我们将通过斐波那契数列、阶乘计算以及汉诺塔问题，阐明递归的“基线条件”和“递推关系”，并讨论递归与迭代之间的权衡。 4.3 迭代器、生成器与内存效率 理解Python中惰性求值（Lazy Evaluation）的概念。我们将实现自定义的迭代器协议，并重点讲解生成器（Generator）和`yield`关键字，用于处理无限序列或超大数据集，从而显著提高内存使用效率。 本书特色 案例驱动：每个核心概念都配有至少一个完整的、可运行的Python项目案例。 思维先行：坚持先讲解解决问题的思路和逻辑，再介绍对应的代码实现。 性能意识：贯穿全书对代码效率和资源消耗的讨论，培养读者编写“好代码”的意识。 跨学科视角：示例取材于科学计算、数据分析的初步场景，拓宽读者的应用视野。 本书适合所有希望系统学习编程思维和Python语言的初学者、希望提升代码质量的非计算机专业人士，以及需要复习或巩固基础算法知识的在职工程师。阅读本书后，读者将不仅学会一门编程语言，更重要的是，掌握了一套行之有效的解决复杂问题的计算思维体系。

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这本书的深度和广度都让我颇感意外。很多人对这门语言的印象可能还停留在上个世纪的教学工具层面，认为它已经过时，或者说，它只适合做一些入门级的练习。然而，这本书在介绍完基本语法后，很快就深入到了内存管理和结构体的高级应用。我尤其欣赏它在处理“指针”这个许多人望而却步的概念时所采用的视角。它没有回避指针的复杂性，反而将其视为理解计算机底层运作机制的一把钥匙。书里花了整整一章的内容，用非常直观的图示来展示内存地址是如何被引用和操作的，甚至对比了不同编译环境下的内存布局差异。这种对底层机制的挖掘，让这本书的价值远远超出了单纯的“程序设计入门”范畴，它更像是一本兼顾了理论深度和实践操作的工具书。当我尝试用书里的知识去调试一些性能瓶颈时，那种豁然开朗的感觉，绝对是其他侧重于“快速应用”的现代语言教材无法提供的体验。它强迫你思考代码背后的“为什么”，而不是只关注“如何实现”。

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这本书最独特的地方在于它对严谨性的不妥协和对读者主动性的高度尊重。它从不降低难度来迎合所谓的“快餐式学习”。如果你期望在几个小时内看完并掌握它，那无疑会让你感到沮丧。它要求你投入时间去理解每一个关键字背后的机制，去仔细推敲每一个控制流的走向。我个人非常欣赏作者在讲解复杂算法实现时所展现出的那种近乎偏执的精确性。例如，在处理数组越界和栈溢出这类常见错误时，作者不仅指出了错误现象，更详细地分析了编译器和操作系统是如何在底层进行内存保护和异常抛出的。这种深度的剖析，使得读者不仅仅是一个代码的编写者，更像是一个程序的“管理者”。读完这本书，我感觉自己对整个编程环境的敬畏感都提升了。它不是一本让你轻松入门的书，但它绝对是一本能让你真正“登堂入室”，理解计算本质的经典之作。每次翻开它，都像是在和一位不苟言笑但学识渊博的老教授对话。

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坦白说，我最初对这本书抱有极大的怀疑，主要是因为它的主题相对“古老”。在这个充斥着Python、JavaScript和各种云原生框架的时代，深入学习一门经典语言，似乎有些“不合时宜”。然而，这本书的实用性却出乎我的意料。它在介绍完核心语法后，专门开辟了一块内容讲解如何与其他系统进行交互，特别是关于数据结构的序列化和反序列化。书中给出的范例代码，虽然基于该语言实现，但其背后的数据处理逻辑和接口设计思想，具有极强的普适性。我将书中关于解析复杂数据流的算法应用到了我目前正在处理的一个数据清洗项目中，效果立竿见影。这种“授人以渔”的教学方式，让你能够把书本上的知识迁移到你正在面临的任何技术挑战中去。它没有停留在“这是一个语言教程”的层面上，而是把它塑造成了一本关于“计算思维与系统交互”的指南，这对于任何希望提升自己硬核技术能力的读者来说，都是一本宝藏。

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阅读体验方面，这本书给我的感觉就像是遇到了一位既严谨又幽默的导师。它的语言风格非常正式，用词准确，几乎没有歧义，这对于编程这种需要绝对精确性的领域来说是极大的优点。但它也并非干巴巴的教科书腔调。在讲解一些历史背景或者特定语言特性被设计出来的原因时，作者会穿插一些小小的、略带调侃意味的注释，比如提到早期输入输出的限制时，作者的“感慨”让我读起来不至于太过枯燥。最让我称赞的是它的练习题设计。这些题目不是那种简单的“把这段代码抄一遍”的重复劳动，而是真正需要动脑筋去构思解决方案的挑战。而且，每一组练习题的难度曲线设计得极其平滑，你感觉自己每完成一组，能力就像是螺旋式上升了一样。我记得有一道关于文件I/O和记录处理的综合题，我花了两个晚上才调试通顺，但当我最终看到程序完美地按要求处理了数据时，那种成就感是空前绝后的。这本书教会我的，远不止是语法，更重要的是解决问题的思维框架。

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这本书，说实话，我本来是抱着“试试看”的心态买的，毕竟市面上的编程教材汗牛充栋，质量更是参差不齐。拿到手的时候，首先注意到的是它朴素的封面设计，没有那些花哨的图案，给人一种沉稳、务实的感觉。我印象最深的是它的排版。很多技术书籍为了塞进更多内容，常常把字印得很小，行距也挤得很压抑，读起来眼睛非常容易疲劳。但这一本的处理方式很人性化，留白恰到好处，代码块的缩进和高亮做得非常清晰，即便是初学者也能一眼分辨出程序的结构。更让我惊喜的是它对基础概念的阐述，不像有些教材那样上来就抛出一堆复杂的术语让你云里雾里。它仿佛有一个耐心极好的老师，会先用生活中的例子来类比抽象的编程思想，比如讲解循环结构时，它会用“整理一堆文件”的场景来做比喻，让你在恍然大悟中理解了迭代的概念。我记得我花了一个下午，就是因为这一部分的清晰度，把我之前对递归的一些模糊认识彻底理顺了。这种循序渐进的引导，对于建立扎实的编程思维基础至关重要，而不是仅仅教会你如何敲出语法。

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