Think Python 中英文对照教材：入门计算机思维

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"Think Python: How to Think Like a Computer Scientist 是一本由 Allen Downey 编写的经典教材，专为初学者设计，旨在引导读者掌握编程思维。这本书是第二版，发行于2012年12月，具有中英文对照版本，适合全球范围内的学习者，特别是对中国文化和英语双语环境下的学生非常有帮助。该教材的核心理念是教会读者像计算机科学家一样思考问题和解决问题。书中通过清晰易懂的语言和丰富的实例，涵盖了Python编程语言的基础知识，包括变量、数据类型、控制结构、函数、类和对象等核心概念。它不仅教授编程技能，更注重培养逻辑思维、问题解决和算法设计的能力。 Allen Downey 的教学风格强调实践性和互动性，读者在阅读过程中会遇到许多练习和项目，促使他们动手实践，加深对理论知识的理解。此外，Think Python 还采用了LaTeX源代码编写，这使得教材可以被自由地复制、分发和修改，符合Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License许可，体现了开放教育资源的精神。本书的前言部分简要回顾了作者的初衷，他在1999年为了教授Java课程而开始创作此书，但由于当时课堂上失败率较高，他意识到需要一种更有效的教学方法。Think Python 的独特之处在于其针对初学者的友好设计和对编程本质的深入剖析，而非单纯追求技术细节。总体而言，Think Python是一本非常适合编程入门者的教材，它不仅提供了扎实的Python基础，还强调了编程思维的培养，帮助读者建立起坚实的计算机科学基础，并且鼓励读者在实践中不断探索和创新。无论是对于在校学生还是希望自学编程的成年人，这都是一本不可或缺的学习资源。"

xvi Contents

7 Iteration 迭迭迭代代代 87

7.1 Multiple assignment 多次赋值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7.2 Updating variables 更新变量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

7.3 The while statement while语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

7.4 break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7.5 Square roots 平方根 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7.6 Algorithms 算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7.7 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7.8 Glossary 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

7.9 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8 Strings 字字字符符符串串串 97

8.1 A string is a sequence 字符串是一个序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

8.2 len . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

8.3 Traversal with a for loop 使用for循环遍历 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

8.4 String slices 字符串切片 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

8.5 Strings are immutable 字符串是不可变的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

8.6 Searching 搜索 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

8.7 Looping and counting 循环和计数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

8.8 String methods 字符串方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

8.9 The in operator in运算符 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

8.10 String comparison 字符串比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

8.11 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

8.12 Glossary 术语 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

8.13 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

9 Case study: word play 案案案例例例分分分析析析：：：word play 111

9.1 Reading word lists 读取单词列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

9.2 Exercises 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

9.3 Search 搜索 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

9.4 Looping with indices 使用索引的循环 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

9.5 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

9.6 Glossary 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

9.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Contents xvii

10 Lists 列列列表表表 121

10.1 A list is a sequence 列表是一个序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

10.2 Lists are mutable 列表是可变的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

10.3 Traversing a list 遍历一个列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

10.4 List operations 列表运算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

10.5 List slices 列表切片 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

10.6 List methods 列表方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

10.7 Map, ﬁlter and reduce 映射、过滤和削减 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

10.8 Deleting elements 删除元素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

10.9 Lists and strings 列表和字符串 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

10.10 Objects and values 对象和值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

10.11 Aliasing 别名 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

10.12 List arguments 列表实参 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

10.13 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

10.14 Glossary 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

10.15 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

11 Dictionaries 字字字典典典 139

11.1 Dictionary as a set of counters 字典作为计数器集合 . . . . . . . . . . . . . 141

11.2 Looping and dictionaries 循环和字典 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

11.3 Reverse lookup 逆向查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

11.4 Dictionaries and lists 字典和列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

11.5 Memos 备忘录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

11.6 Global variables 全局变量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

11.7 Long integers 长整数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

11.8 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

11.9 Glossary 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

11.10 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

xviii Contents

12 Tuples 元元元组组组 155

12.1 Tuples are immutable 元组是不可变的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

12.2 Tuple assignment 元组赋值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

12.3 Tuples as return values 元组作为返回值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

12.4 Variable-length argument tuples 变长实参元组 . . . . . . . . . . . . . . . . 158

12.5 Lists and tuples 列表和元组 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

12.6 Dictionaries and tuples 字典和元组 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

12.7 Comparing tuples 元组比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

12.8 Sequences of sequences 序列的序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

12.9 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

12.10 Glossary 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

12.11 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

13 Case study: data structure selection 案案案例例例学学学习习习：：：数数数据据据结结结构构构选选选择择择 169

13.1 Word frequency analysis 词频分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

13.2 Random numbers 随机数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

13.3 Word histogram 单词直方图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

13.4 Most common words 最常用单词 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

13.5 Optional parameters 可选形参 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

13.6 Dictionary subtraction 字典差集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

13.7 Random words 随机单词 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

13.8 Markov analysis 马尔科夫分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

13.9 Data structures 数据结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

13.10 Debugging 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

13.11 Glossary 术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

13.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

14 Files 185

14.1 Persistence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

14.2 Reading and writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

14.3 Format operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

14.4 Filenames and paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

Contents xix

14.5 Catching exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

14.6 Databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

14.7 Pickling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

14.8 Pipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

14.9 Writing modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

14.10 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

14.11 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

14.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

15 Classes and objects 195

15.1 User-deﬁned types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

15.2 Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

15.3 Rectangles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

15.4 Instances as return values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

15.5 Objects are mutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

15.6 Copying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

15.7 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

15.8 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

15.9 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

16 Classes and functions 203

16.1 Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

16.2 Pure functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

16.3 Modiﬁers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

16.4 Prototyping versus planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

16.5 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

16.6 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

16.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

xx Contents

17 Classes and methods 209

17.1 Object-oriented features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

17.2 Printing objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

17.3 Another example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

17.4 A more complicated example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

17.5 The init method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

17.6 The __str__ method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

17.7 Operator overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

17.8 Type-based dispatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

17.9 Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

17.10 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

17.11 Interface and implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

17.12 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

17.13 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

18 Inheritance 219

18.1 Card objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

18.2 Class attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

18.3 Comparing cards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

18.4 Decks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

18.5 Printing the deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

18.6 Add, remove, shufﬂe and sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

18.7 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

18.8 Class diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

18.9 Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

18.10 Data encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

18.11 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

18.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

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