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Python程序设计与人工智能项目教程
丛   书   名: 省级一流课程•课程思政示范课配套教材  新型工业化·新计算·计算机应用与技术类系列
作   译   者:梁婷婷,梁肇敏,蒋正锋 出 版 日 期:2025-07-04
出   版   社:电子工业出版社 维   护   人:刘瑀 
书   代   号:G0506670 I S B N:9787121506673

图书简介:

本书旨在为读者提供全面的Python编程知识,并结合人工智能领域的实际应用,帮助读者掌握Python编程技能及其在人工智能项目中的实践方法。本书围绕Python程序设计与人工智能项目开发展开,共14章,涵盖了从基本语法到高级应用的比较全面的内容。第1章介绍了Python基础知识,包括Python的现状、Python的应用领域、Python的发展历史、Python快速发展带来的启示、Python官方文档入口、Python开发环境配置、Python基本语法、人机交互(基本输入/输出)等内容。第2章介绍了数字类型与运算,包括数字类型、运算符与表达式、数学运算函数、math模块等内容。第3章和第4章深入探讨了流程控制及函数,通过丰富的实例,帮助读者掌握Python编程的核心概念和技巧。第5~8章进一步介绍了高级数据类型及常见操作、字符串、元组和列表、集合与字典等内容,结合实例,旨在提升读者的数据处理能力。第9~12章重点讲解了文件操作、面向对象程序设计、Matplotlib数据可视化,以及Python生态应用等内容。第13章和第14章为Python综合应用项目,分别介绍了智慧校园中的用户画像系统构建和基于知识图谱的学习资源推荐系统构建。通过两个完整的实例,读者将能把所学知识应用于实际项目中,提升解决复杂问题的能力。本书配套提供了丰富的在线学习资源,包括微课视频、项目案例、教学课件、习题库及详解、源代码等,为教师实施线上线下混合式教学提供了有力支持,同时为广大读者的自主学习提供了极大便利。本书不仅适合各教育阶段的在校学生使用,还适合Python编程爱好者,以及有志于投身数据科学与人工智能领域的人员阅读。 
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    内容简介

    本书旨在为读者提供全面的Python编程知识,并结合人工智能领域的实际应用,帮助读者掌握Python编程技能及其在人工智能项目中的实践方法。本书围绕Python程序设计与人工智能项目开发展开,共14章,涵盖了从基本语法到高级应用的比较全面的内容。
    第1章介绍了Python基础知识,包括Python的现状、Python的应用领域、Python的发展历史、Python快速发展带来的启示、Python官方文档入口、Python开发环境配置、Python基本语法、人机交互(基本输入/输出)等内容。第2章介绍了数字类型与运算,包括数字类型、运算符与表达式、数学运算函数、math模块等内容。第3章和第4章深入探讨了流程控制及函数,通过丰富的实例,帮助读者掌握Python编程的核心概念和技巧。第5~8章进一步介绍了高级数据类型及常见操作、字符串、元组和列表、集合与字典等内容,结合实例,旨在提升读者的数据处理能力。第9~12章重点讲解了文件操作、面向对象程序设计、Matplotlib数据可视化,以及Python生态应用等内容。第13章和第14章为Python综合应用项目,分别介绍了智慧校园中的用户画像系统构建和基于知识图谱的学习资源推荐系统构建。通过两个完整的实例,读者将能把所学知识应用于实际项目中,提升解决复杂问题的能力。
    本书配套提供了丰富的在线学习资源,包括微课视频、项目案例、教学课件、习题库及详解、源代码等,为教师实施线上线下混合式教学提供了有力支持,同时为广大读者的自主学习提供了极大便利。
    本书不仅适合各教育阶段的在校学生使用,还适合Python编程爱好者,以及有志于投身数据科学与人工智能领域的人员阅读。
     

    图书详情

    ISBN:9787121506673
    开 本:16开
    页 数:260
    字 数:416

    本书目录

    第1章  Python基础知识    1
    1.1  Python概述    1
    1.1.1  Python的现状    1
    1.1.2  Python的应用领域    1
    1.1.3  Python的发展历史    2
    1.1.4  Python快速发展带来的
    启示    2
    1.1.5  Python官方文档入口    2
    1.2  Python开发环境配置    2
    1.2.1  解释器的安装和使用    2
    1.2.2  IDE工具——PyCharm    4
    1.2.3  IDE工具——Jupyter Notebook    5
    1.3  Python基本语法    6
    1.3.1  标识符    6
    1.3.2  关键字    6
    1.3.3  变量    7
    1.3.4  行和缩进    7
    1.3.5  引号和转义字符    8
    1.3.6  注释    8
    1.3.7  空行    9
    1.3.8  编码规范    9
    1.3.9  Python语法综合辨析    9
    1.4  人机交互(基本输入/输出)    10
    1.4.1  程序设计的基本流程    10
    1.4.2  标准输出函数print()    11
    1.4.3  print()函数的格式控制    12
    1.4.4  标准输入函数input()    13
    1.5  项目实训:个人名片设计——
    美好愿景    14
    1.5.1  项目背景    14
    1.5.2  项目任务    15
    1.5.3  项目分析    15
    1.5.4  项目实现    15
    1.5.5  项目优化    15
    1.5.6  总结和启示    15
    1.6  巩固练习    16
    第2章  数字类型与运算    17
    2.1  数字类型    17
    2.1.1  常见的数字类型    17
    2.1.2  数字类型的判断    18
    2.1.3  数字类型的转换    18
    2.2  运算符与表达式    19
    2.2.1  常见的运算符与表达式    19
    2.2.2  运算符的优先级    22
    2.3  数学运算函数    24
    2.3.1  绝对值函数    24
    2.3.2  四舍五入函数    24
    2.3.3  幂和模幂函数    24
    2.3.4  最大值和最小值函数    25
    2.3.5  字符串和表达式转换函数    25
    2.4  math模块    26
    2.4.1  math模块导入的
    两种方法    26
    2.4.2  math模块中常量和函数的
    主要功能及应用    27
    2.5  项目实训:竞赛积分分析及
    预测——创新争先    29
    2.5.1  项目背景    29
    2.5.2  项目任务    29
    2.5.3  项目分析    29
    2.5.4  项目实现    30
    2.5.5  项目优化    30
    2.5.6  总结和启示    31
    2.6  巩固练习    31
    第3章  流程控制    32
    3.1  流程控制的基本概念    32
    3.2  顺序结构    32
    3.2.1  顺序结构样例    33
    3.2.2  处理解释型语言的
    程序错误    33
    3.3  分支结构    33
    3.3.1  if语句    34
    3.3.2  match语句    39
    3.4  循环结构    41
    3.4.1  while循环    41
    3.4.2  数字序列生成与循环控制    42
    3.4.3  for循环    44
    3.4.4  嵌套循环结构    46
    3.4.5  嵌套循环效率    47
    3.5  流程跳转语句    50
    3.5.1  pass语句    50
    3.5.2  continue语句    50
    3.5.3  break语句    51
    3.5.4  else子句    52
    3.6  异常处理    53
    3.6.1  异常概述    53
    3.6.2  异常类型    53
    3.6.3  异常处理    54
    3.7  项目实训:学生画像系统
    构建——精准服务    56
    3.7.1  项目背景    56
    3.7.2  项目任务    56
    3.7.3  项目分析    57
    3.7.4  项目实现    57
    3.7.5  项目优化    58
    3.7.6  总结和启示    60
    3.8  巩固练习    60
    第4章  函数       62
    4.1  模块化程序设计与函数    62
    4.1.1  模块化程序设计的目的    62
    4.1.2  函数的简介    63
    4.2  函数的定义和调用    63
    4.2.1  函数的定义    63
    4.2.2  函数的调用    64
    4.3  函数的参数传递    66
    4.3.1  位置传递    66
    4.3.2  关键字传递    66
    4.3.3  默认值传递    67
    4.3.4  包裹传递    68
    4.3.5  解包裹传递    69
    4.4  函数的进阶应用    70
    4.4.1  函数的嵌套调用    70
    4.4.2  函数的递归调用    72
    4.4.3  变量的作用域与生命周期    73
    4.5  Lambda表达式的概念及应用    76
    4.5.1  Lambda表达式的概念    76
    4.5.2  Lambda表达式的应用    76
    4.6  random模块的概念及应用    77
    4.6.1  random模块的概念    77
    4.6.2  random模块的应用    78
    4.7  项用实训:学生画像系统模块化
    设计——赋能成长    80
    4.7.1  项目背景    80
    4.7.2  项目任务    80
    4.7.3  项目分析    80
    4.7.4  项目实现    81
    4.7.5  项目优化    82
    4.7.6  总结和启示    83
    4.8  巩固练习    83
    第5章  高级数据类型及常见操作    84
    5.1  高级数据类型    84
    5.1.1  字符串的定义与特征    84
    5.1.2  元组的定义与特征    84
    5.1.3  列表的定义与特征    84
    5.1.4  集合的定义与特征    85
    5.1.5  字典的定义与特征    85
    5.2  序列的通用操作    86
    5.2.1  索引    86
    5.2.2  切片    87
    5.2.3  拼接与重复    88
    5.2.4  最大值与最小值    88
    5.2.5  成员测试    89
    5.3  项目实训:业务数据预处理与
    分析——行为监察    90
    5.3.1  项目背景    90
    5.3.2  项目任务    91
    5.3.3  项目分析    91
    5.3.4  项目实现    91
    5.3.5  项目优化    92
    5.3.6  总结和启示    93
    5.4  巩固练习    93
    第6章  字符串     94
    6.1  字符串操作    94
    6.1.1  字符串的创建与访问    94
    6.1.2  字符串的遍历    94
    6.2  字符串常量    95
    6.3  字符串处理方法    96
    6.3.1  str.upper()方法和str.lower()方法    96
    6.3.2  str.strip()方法和rstrip()方法    96
    6.3.3  str.join()方法    97
    6.3.4  str.split()方法    97
    6.3.5  str.count()方法    97
    6.3.6  str.replace()方法    97
    6.3.7  str.find()方法和str.rfind()
    方法    98
    6.3.8  str.index()方法和str.rindex()方法    98
    6.4  正则表达式与字符串处理    100
    6.4.1  正则表达式的组成    100
    6.4.2  正则表达式的基本语法    101
    6.4.3  re模块    102
    6.4.4  正则表达式在人工智能
    领域的应用    102
    6.5  项目实训:随机故事生成器
    设计——创意创作    105
    6.5.1  项目背景    105
    6.5.2  项目任务    106
    6.5.3  项目分析    106
    6.5.4  项目实现    106
    6.5.5  项目优化    107
    6.5.6  总结和启示    108
    6.6  巩固练习    108
    第7章  元组和列表    110
    7.1  元组    110
    7.1.1  元组的创建与访问    110
    7.1.2  嵌套元组    110
    7.1.3  元组的操作    111
    7.2  列表    112
    7.2.1  列表的创建    112
    7.2.2  嵌套列表的创建与访问    113
    7.2.3  列表的遍历和列表元素的
    转换    113
    7.2.4  列表元素的添加    113
    7.2.5  列表元素的删除    114
    7.2.6  列表元素的修改    115
    7.3  列表推导式    117
    7.4  列表的排序    120
    7.4.1  默认规则排序    120
    7.4.2  降序    121
    7.4.3  自定义排序    121
    7.4.4  复杂排序    121
    7.4.5  逆序    122
    7.5  项目实训:工程能力画像系统
    构建——科学规划    124
    7.5.1  项目背景    124
    7.5.2  项目任务    124
    7.5.3  项目分析    124
    7.5.4  项目实现    125
    7.5.5  项目优化    126
    7.5.6  总结和启示    126
    7.6  巩固练习    126
    第8章  集合与字典    128
    8.1  集合    128
    8.1.1  集合的创建    128
    8.1.2  集合的访问    129
    8.1.3  集合的去重    129
    8.1.4  集合元素的添加    130
    8.1.5  集合元素的删除    130
    8.1.6  集合的成员测试    131
    8.1.7  集合运算    132
    8.2  字典    135
    8.2.1  字典的创建    135
    8.2.2  字典视图    136
    8.2.3  字典的成员访问    137
    8.2.4  字典元素的添加与修改    138
    8.2.5  字典元素的删除    139
    8.2.6  字典元素的排序输出    140
    8.3  项目实训:智能图书推荐系统
    构建——价值引领    141
    8.3.1  项目背景    141
    8.3.2  项目任务    142
    8.3.3  项目分析    142
    8.3.4  项目实现    142
    8.3.5  项目优化    144
    8.3.6  总结和启示    144
    8.4  巩固练习    144
    第9章  文件操作    145
    9.1  文件的基本概念与操作    145
    9.1.1  文件的基本概念    145
    9.1.2  文件的打开和关闭    145
    9.1.3  文件的读取    146
    9.1.4  文件的写入    148
    9.1.5  文件的搜索    150
    9.2  文件的高级操作    150
    9.2.1  文件的异常处理与
    错误捕获    150
    9.2.2  二进制文件的处理    151
    9.2.3  CSV文件的处理    152
    9.2.4  JOSN文件的处理    154
    9.3  项目实训:数据访问日志管理
    系统构建——匠心守护    155
    9.3.1  项目背景    155
    9.3.2  项目任务    156
    9.3.3  项目分析    156
    9.3.4  项目实现    156
    9.3.5  项目优化    158
    9.3.6  总结和启示    159
    9.4  巩固练习    160
    第10章  面向对象程序设计    161
    10.1  面向对象程序设计概述    161
    10.1.1  面向对象程序设计和面向过程程序设计的区别    161
    10.1.2  面向对象程序设计的
    四大特性    161
    10.2  类与对象    163
    10.2.1  类的定义    163
    10.2.2  类的实例——对象    163
    10.3  属性和方法    164
    10.3.1  实例属性    164
    10.3.2  类属性    165
    10.3.3  实例方法    167
    10.3.4  类方法    167
    10.3.5  静态方法    168
    10.3.6  类成员的访问权限    170
    10.4  继承    172
    10.4.1  单继承    172
    10.4.2  多继承    174
    10.5  多态    177
    10.5.1  方法的重写    177
    10.5.2  鸭子类型    178
    10.6  模块    180
    10.6.1  系统内置模块    180
    10.6.2  自定义模块    180
    10.6.3  创建和使用模块    180
    10.6.4  模块搜索路径    181
    10.6.5  模块的特殊变量__name__    181
    10.7  包    183
    10.7.1  包的基本概念    183
    10.7.2  创建和使用包    183
    10.8  库    184
    10.8.1  标准库    184
    10.8.2  第三方库    184
    10.8.3  安装第三方库    184
    10.8.4  导入库    185
    10.8.5  自定义库和包    185
    10.9  模块、包、库的关系和区别    186
    10.10  项目实训:金融账户管理
    系统构建——工程素养    186
    10.10.1  项目背景    186
    10.10.2  项目任务    186
    10.10.3  项目分析    187
    10.10.4  项目实现    187
    10.10.5  项目优化    189
    10.10.6  总结和启示    192
    10.11  巩固练习    192
    第11章  Matplotlib数据可视化    194
    11.1  Matplotlib基础知识    194
    11.1.1  Matplotlib的简介与
    安装    194
    11.1.2  基本绘图流程    195
    11.1.3  图形属性与样式设置    198
    11.2  线性图    200
    11.2.1  绘制折线图    200
    11.2.2  标注与美化    201
    11.3  非线性图    203
    11.3.1  饼图    203
    11.3.2  柱形图    204
    11.3.3  直方图    206
    11.3.4  散点图    207
    11.3.5  雷达图    209
    11.3.6  箱线图    210
    11.4  中英文词云图    211
    11.4.1  WordCloud的简介与安装    212
    11.4.2  英文词云图    212
    11.4.3  中文词云图    214
    11.5  项目实训:科技行业发展数据
    可视化分析——创新驱动,
    洞察未来    215
    11.5.1  项目背景    215
    11.5.2  项目任务    215
    11.5.3  项目分析    216
    11.5.4  项目实现    216
    11.5.5  项目优化    218
    11.5.6  总结和启示    218
    11.6  巩固练习    218
    第12章  Python生态应用    220
    12.1  GUI    220
    12.1.1  Tkinter的基本知识    220
    12.1.2  事件处理与回调函数    221
    12.2  网络请求及解析    223
    12.2.1  网络请求及解析的简介    223
    12.2.2  Requests    223
    12.2.3  请求和使用大模型能力    224
    12.2.4  etree    225
    12.3  机器学习    226
    12.3.1  机器学习的简介    226
    12.3.2  监督学习    227
    12.3.3  无监督学习    228
    12.3.4  模型评估和优化    228
    12.4  项目实训:古典诗词答疑助手
    构建——科技助力文化传承    229
    12.4.1  项目背景    229
    12.4.2  项目任务    229
    12.4.3  项目分析    230
    12.4.4  项目实现    230
    12.4.5  项目优化    232
    12.4.6  总结和启示    233
    12.5  巩固练习    234
    第13章  Python 综合应用项目——智慧校园中的用户画像系统构建    235
    13.1  项目背景    235
    13.2  项目任务    235
    13.3  项目分析    235
    13.3.1  需求分析    235
    13.3.2  技术可行性分析    236
    13.4  项目设计    236
    13.5  项目实现    237
    13.6  项目优化    239
    13.7  总结和启示    240
    第14章  Python 综合应用项目——基于知识图谱的学习资源推荐系统构建    241
    14.1  项目背景    241
    14.2  项目任务    241
    14.3  项目分析    241
    14.4  项目设计    242
    14.4.1  知识图谱构建模块    242
    14.4.2  可视化模块    242
    14.4.3  推荐算法模块    242
    14.5  项目实现    243
    14.5.1  知识图谱构建模块的实现    243
    14.5.2  可视化模块的实现    243
    14.5.3  推荐算法模块的实现    245
    14.5.4  主程序的实现    246
    14.6  项目优化    248
    14.6.1  推荐算法优化    248
    14.6.2  知识图谱存储与处理优化    249
    14.6.3  用户交互优化    249
    14.7  总结和启示    

    展开

    前     言

    在当下数字化与智能化交织的新时代,Python凭借简洁的语法结构、庞大的库资源,以及活跃的开发者社区,在数据科学与人工智能领域展现出举足轻重的地位。强大的功能性和广泛的应用,使Python成为广大开发者、学者及研究人员探索科技前沿、实现创新想法的首选工具。随着人工智能的蓬勃发展和日益普及,掌握Python编程及其在人工智能领域的应用技能,已成为未来科技人才不可或缺的基本素养。
    本书在此背景下应运而生,旨在为广大学生群体、Python编程爱好者,以及有志于数据科学与人工智能领域的人员,提供系统全面、深入实用的学习指南。本书内容涵盖了Python基础知识、数字类型与运算、流程控制、函数、高级数据类型及常见操作、字符串、元组和列表、集合与字典、文件操作、面向对象程序设计、Matplotlib数据可视化,以及Python生态应用等方面。每章均配备了丰富的实例,旨在帮助读者将所学知识灵活应用于实际问题的解决之中。
    本书具备以下显著特色。
    1.德育与技术深度融合
    本书创造性地将德育元素融入技术教学之中,通过一系列精心策划的人工智能项目,巧妙植入社会主义核心价值观、民族自豪感、创新思维、工匠精神及职业道德规范等思政内容,旨在实现知识与品德的双重培育,使读者在提升技能的同时,也能提升个人修养、增强社会责任感。
    2.前沿技术引领教学
    本书紧密追踪科技发展的最新动态,深入剖析Python在人工智能、大数据分析、数据可视化等领域的核心应用。精选的实例聚焦人工智能的关键环节,如数据集构建、模型设计、参数调优、特征提取、分类算法、预测分析、感知识别、模型训练等,确保读者能够紧跟技术潮流,掌握前沿技术。
    3.实例丰富多样
    本书以多层次、全方位的实例为教学特色,从基础知识讲解到章节综合项目实训,再到专项综合应用项目,编排科学合理,内容循序渐进,解析详尽透彻。每个实例均旨在提升读者的实战能力,助力读者在实践中不断巩固和深化所学知识。
    4.全方位配套教学资源
    为使读者高效地学习,本书配套提供了丰富的在线学习资源,包括微课视频、实战项目库、教学课件、习题库及详解、源代码库等,为教师实施线上线下混合式教学提供了有力的支持,同时为广大读者的自主学习提供了极大的便利。
    5.教学质量与影响力显著
    本书所依托的Python程序设计课程自开课以来,已荣获多项省级及以上教育奖项,包括被评为省级线上线下混合式一流本科课程、省级课程思政示范课程等。本书中的部分实例在全国课程思政示范案例教学大赛中荣获一等奖、在全国高校人工智能教师教学创意竞赛中荣获国赛三等奖、省赛一等奖等。这些荣誉为持续优化和完善本书内容提供了不竭的动力。
    本书由南宁学院牵头组织编写,编写分工为:第1、2、4章由梁婷婷、刘昊编写;第3、9章由梁婷婷编写;第5、6、7章由梁婷婷、梁爽编写;第8、11、14章由梁肇敏、梁婷婷编写;第10、12、13章由蒋正锋(广西民族师范学院)、梁婷婷编写。本书配套提供的在线学习资源由梁婷婷、余悦、梁肇敏开发与制作。另外,本书得到全国高等院校计算机基础教育研究会专项课题(课题编号:2025-AFCEC-121)、广西教育科学“十四五”规划专项重点课题(课题编号:2023ZJY510)、南宁学院“十四五”发展规划教材资助出版课题(课题编号:2023XJJC02)的支持,在此表示感谢。
    期望本书能够成为广大读者学习Python编程和人工智能项目的重要工具,助力广大读者在科技的征途上不断攀登高峰,实现个人价值与社会贡献的双重飞跃。
    因编者学识水平和能力有限,本书中难免存在疏漏、不妥甚至错误之处,敬请广大读者批评指正。


    编  者
    2025年2月

    展开

    作者简介

    梁婷婷,教授,硕士生导师,人工智能教研室主任。热爱教育事业,自参加工作以来,主持教育部高等教育司产学合作协同育人项目2项,完成1项;主要承担广西高等教育本科教学改革工程项目5项,完成2项;主要参与广西科技计划项目1项;主要承担广西高校中青年教师科研基础能力提升项目4项,完成2项。主持完成校级科研教改课题6项。公开发表论文20余篇,其中核心5篇。

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