樹莓派Python編程入門與實戰(第2版)（簡體書）

樹莓派是一個只有信用卡大小的裸露電路板，它也是一個運行開源Linux作業系統的完全可程式設計的PC系統。樹莓派的官方程式設計語言是Python，本書介紹了樹莓派的Python程式設計方法。
本書共分7個部分。前6個部分介紹了樹莓派程式設計環境、Python程式設計基礎、高級Python知識、圖形化程式設計、業務程式設計和樹莓派Python項目；第7部分通過附錄介紹了如何將Raspbian載入到SD卡上，並介紹了樹莓派的各種版本和型號。
本書適合對Python程式設計感興趣的讀者和樹莓派愛好者，也適合想要基於低成本Linux平臺開發應用的用戶。

Richard Blum擁有超過25年的系統和網絡管理的經驗。
他編寫了很多關於Li n ux和開源方面的書籍，並且他還是一個
網頁編程和Li n ux課程的在線講師，他的課程被美國各地的大
學使用。他的書籍包括《Ubuntu Linux Secrets》《Linux for
Dummies, 9th Edition》《PostgreSQL 8 for Windows》以及
《Professional Linux Programming》。

Christine Bresnahan作為系統管理員已有超過25年的工
作經驗。現在她是常青藤技術社區學院的兼職教授，她教Python
編程、Linux系統管理以及計算機安全。她是《Linux Bible,8th
E diti on》的合著者，並且她和Bl um一起共同創作了《Linux
Command Line & Shell Scripting Bible, Second Edition》。

獲取樹莓派並且選擇一些合適的低成本外設。
配置Raspian Linux系統，並且設置Python編程環境。
學習Python基礎知識，包括算術和結構化命令。
掌握Python 3的列表、元組、字典、集合、字符串、文
件和模塊。
通過函數在多個地方重用Python代碼。
使用正則表達式高效操作字符串。
實踐簡單的面向對象編程技術。
使用異常處理讓你的代碼更可靠。
使用樹莓派和OpenGL編寫現代圖形用戶界面。
使用PyGame庫創建樹莓派遊戲。
學習可以在商業軟件中應用的網絡、Web和數據庫技術。
編寫Python腳本來發送郵件。
通過樹莓派的GPIO接口與其他設備交互。
完成一個樹莓派示例工程，激勵你了解更多內容。

2012年2月一經官方首發，樹莓派就在全球引起了一陣旋風，10000套設備瞬間售罄。它是一個廉價的、只有信用卡大小的裸露電路板，同時，它是一個運行開源Linux操作系統的完全可編程的PC系統。樹莓派可以連接到互聯網上，可以插到電視上，並且其最新的第2版採用一個很快的ARM處理器，其性能可以與很多平板設備匹敵，而這一切僅需35美元。
樹莓派最初只是為了激發學齡兒童對計算機的興趣，但是它在世界範圍內引起了極客、企業家和教育家的廣泛關注。截至2015年6月，銷售了600萬台左右。
樹莓派的官方編程語言是Python。Python是一種靈活的編程語言，可以運行在任何平台上。因此，可以在WindowsPC或者Mac上編寫程序並在樹莓派上運行，反之亦然。Python是一種優雅、可靠、功能強大而且非常流行的編程語言。使用Python作為樹莓派的官方編程語言，這是一個非常正確的決定。用Python編程
本書的目標是幫助並引導學生和愛好者在樹莓派上使用Python編程語言。不需要任何的編程經驗就能從本書中獲益，我們會完成所有必要的步驟，教授創建Python程序並且讓它運行起來。
第一部分將會詳細介紹樹莓派核心系統以及如何使用已經安裝好的Python環境。第1章展示瞭如何配置樹莓派系統，然後在第2章中，我們會詳細介紹專門為樹莓派設計的Linux發行版Raspbian。第3章將會詳細講解使用不同的方法在樹莓派上運行Python程序，並且會提供一些構建程序的小技巧。
第二部分主要關注Python3編程語言。Python3是Python的最新版，並且得到了樹莓派的完全支持。第4-7章將帶你學習Python編程的基礎知識，從簡單的賦值語句（第4章）、算術（第5章）和結構化命令（第6章），到復雜的結構化命令（第7章）。
第8章和第9章揭開了第三部分的序幕，展示瞭如何使用Python所支持的一些奇特的數據結構，如元組、字典以及集合。我們將會在Python程序中大量使用這些數據結構，掌握它們會很有幫助。
在第10章中，我們將花一點額外的時間來看一下Python是如何處理文本字符串的。字符串處理是Python的一大特點，因此需要搞明白所有的這些是如何工作的。
完成了這些入門內容後，我們將了解Python中一些更複雜的概念：使用文件（第11章），創建自己的函數（第12章）、創建自己的模塊（第13章）、面向對象的Python編程（第14章）、繼承（第15章）、正則表達式（第16章）以及處理異常（第17章）。
第四部分介紹如何用Python創建一個真實世界的應用。第18章討論瞭如何用GUI編程創建自己的視窗程序。最後，第19章介紹Python遊戲編程的世界。
在第五部分中，我們會介紹如何創建一些面向業務的程序。第20章將會介紹如何把一些網絡功能，如郵件或者從網頁上獲取數據的功能，集成到Python程序中。第21章介紹瞭如何跟一些流行的Linux數據庫服務器交互。第22章介紹瞭如何編寫一個能通過網絡訪問的Python程序。
第六部分將詳細講解一些針對樹莓派的特性的Python項目。第23章展示瞭如何使用樹莓派的視頻和聲音功能創建一個多媒體項目。第24章介紹瞭如何通過通用輸入/輸出（General Purpose Input/Output，GPIO）接口將樹莓派和電子電路連接起來。

目錄

第一部分樹莓派編程環境
第1章配置樹莓派3
1．1 獲取樹莓派3
1．1．1 了解樹莓派的歷史3
1．1．2 為什麼要學習用Python
在樹莓派上進行編程4
1．2 獲取樹莓派5
1．3 哪些樹莓派外圍設備是必須的6
1．3．1 microSD卡6
1．3．2 電源7
1．3．3 顯示輸出8
1．3．4 鍵盤和鼠標9
1．3．5 使用網線或者Wi-Fi
適配器9
1．4 其他不錯的外圍設備9
1．4．1 挑選一個外殼10
1．4．2 移動電源10
1．4．3 自供電USB集線器11
1．5 決定如何購買外圍設備11
1．6 讓你的樹莓派正常工作11
1．6．1 自己研究一下11
1．6．2 安裝軟件12
1．6．3 下載操作系統12
1．6．4 移動NOOBS 13
1．6．5 連接外圍設備13
1．7 排除樹莓派的故障15
1．7．1 檢查外設連接線15
1．7．2 檢查microSD卡16
1．7．3 檢查NOOBS的副本16
1．7．4 檢查顯示器16
1．7．5 檢查你的外設17
1．8 小結17
1．9 Q&A 17
1．10 練習17
1．10．1 問題17
1．10．2 答案18
第2章認識Raspbian Linux發行版19
2．1 了解Linux 19
2．2 使用Raspbian命令行20
2．3 使用Raspbian圖形用戶界面23
2．4 LXDE圖形界面24
LXPanel 25
2．5 小結29
2．6 Q&A 29
2．7 練習29
2．7．1 問題29
2．7．2 答案30
第3章搭建編程環境31
3．1 探索Python 31
3．1．1 Python簡史31
3．1．2 Python v3和Python v2 32
3．2 檢查你的Python環境32
3．2．1 檢查Python解釋器和
交互式shell 32
3．2．2 檢查Python開發環境33
3．2．3 檢查文本編輯器33
3．3 安裝Python和工具34
檢查鍵盤34
3．4 關於Python解釋器35
3．5 關於Python交互式shell 36
3．6 關於Python開發環境shell 38
IDLE開發環境shell 39
3．7 創建Python腳本42
3．7．1 在交互式shell中運行
Python腳本43
3．7．2 在IDLE中運行Python
腳本43
3．7．3 使用IDLE創建一個
腳本44
3．7．4 使用文本編輯器創建一個
Python腳本45
3．8 使用適當的工具46
3．9 小結47
3．10 Q&A 47
3．11 練習47
3．11．1 問題47
3．11．2 答案48
第二部分Python編程基礎
第4章Python基礎51
4．1 Python腳本的輸出51
4．1．1 探索print函數51
4．1．2 使用字符作為print的
參數52
4．1．3 格式化print函數的輸出53
4．1．4 使用轉義序列控制輸出54
4．1．5 好玩的東西55
4．2 格式化腳本56
4．2．1 長文本行56
4．2．2 創建註釋57
4．3 理解Python變量58
4．3．1 Python關鍵字58
4．3．2 創建Python變量名59
4．4 給Python變量賦值59
4．4．1 格式化變量和字符串
輸出60
4．4．2 避免使用未賦值的變量61
4．4．3 將長字符串賦值給變量61
4．4．4 給變量賦予更多
類型的值62
4．4．5 給變量重新賦值62
4．5 關於Python數據類型63
4．6 獲取用戶輸入64
4．7 小結69
4．8 Q&A 69
4．9 練習69
4．9．1 問題69
4．9．2 答案70
第5章在程序中使用算術71
5．1 使用數學運算符71
5．1．1 Python數學操作符71
5．1．2 運算符的優先級73
5．1．3 在數學運算中使用變量74
5．1．4 浮點數的精度75
5．1．5 顯示數字75
5．1．6 運算符縮寫76
5．2 使用分數進行計算76
5．2．1 分數對象76
5．2．2 分數操作77
5．3 使用複數77
5．3．1 創建複數77
5．3．2 複數運算78
5．4 math模塊的高級功能78
5．4．1 數值函數79
5．4．2 冪和對數函數79
5．4．3 三角函數80
5．4．4 雙曲函數80
5．4．5 統計數學函數81
5．5 使用NumPy數學庫81
5．5．1 NumPy數據類型81
5．5．2 創建NumPy數組82
5．5．3 使用NumPy數組83
5．6 小結83
5．7 Q&A 84
5．8 練習84
5．8．1 問題84
5．8．2 答案85
第6章控制你的程序86
6．1 使用if語句86
6．2 組合多條語句87
6．3 通過else語句添加其他條件89
6．4 使用elif添加更多的條件91
6．5 在Python中比較值93
6．5．1 數字比較93
6．5．2 字符串比較94
6．5．3 布爾值比較95
6．5．4 評估函數返回值95
6．6 檢查復雜的條件97
6．6．1 使用邏輯運算符97
6．6．2 組合條件檢查97
6．7 對條件檢查取反98
6．8 小結98
6．9 Q&A 99
6．10 練習99
6．10．1 問題99
6．10．2 答案100
第7章循環102
7．1 執行重複的任務102
7．2 使用for循環進行迭代102
7．2．1 遍歷列表中的數字103
7．2．2 注意一些“陷阱” 104
7．2．3 由值指定的數據類型105
7．2．4 遍歷字符串列表106
7．2．5 使用變量進行遍歷107
7．2．6 使用range函數進行
迭代107
7．3 使用while循環111
7．3．1 使用數字條件來進行
迭代111
7．3．2 使用字符串作為判斷
條件進行遍歷112
7．3．3 使用while True 113
7．4 創建嵌套循環116
7．5 小結117
7．6 Q&A 117
7．7 練習118
7．7．1 問題118
7．7．2 答案118
第三部分高級Python知識
第8章使用列表和元組123
8．1 關於元組123
8．1．1 創建元組123
8．1．2 訪問元組中的數據124
8．1．3 訪問一個範圍內的值125
8．1．4 使用元組125
8．2 關於列表127
8．2．1 創建一個列表127
8．2．2 從列表中獲取數據128
8．2．3 使用列表128
8．3 使用多維列表存儲數據133
8．4 在腳本中使用列表和元組133
8．4．1 遍歷一個列表或元組133
8．4．2 排序和倒序134
8．5 使用列表解析創建列表134
8．6 關於range類型135
8．7 小結136
8．8 Q&A 136
8．9 練習136
8．9．1 問題136
8．9．2 答案137
第9章字典和集合138
9．1 理解Python字典138
9．2 字典基礎139
9．2．1 創建一個字典139
9．2．2 填充字典139
9．2．3 獲取字典中的數據140
9．2．4 更新一個字典142
9．2．5 管理一個字典143
9．3 用字典編程143
9．4 理解Python集合148
9．5 集合基礎149
填充集合149
9．6 從集合獲取信息150
9．6．1 集合成員150
9．6．2 並集150
9．6．3 交集151
9．6．4 差集151
9．6．5 對稱差集152
9．6．6 遍歷集合152
9．7 修改一個集合153
9．8 用集合編程154
9．9 小結157
9．10 Q&A 157
9．11 練習157
9．11．1 問題157
9．11．2 答案158
第10章使用字符串159
10．1 字符串的基礎知識159
10．1．1 字符串格式159
10．1．2 創建字符串160
10．1．3 處理字符串161
10．2 使用函數操作字符串162
10．2．1 改變字符串值162
10．2．2 分割字符串163
10．2．3 連接字符串163
10．2．4 測試字符串164
10．2．5 查找字符串165
10．3 格式化字符串輸出166
10．3．1 format()函數167
10．3．2 格式化數字168
10．4 小結170
10．5 Q&A 171
10．6 練習171
10．6．1 問題171
10．6．2 答案171
第11章使用文件173
11．1 理解Linux文件結構173
看一下Linux目錄174
11．2 通過Python管理文件和
目錄175
11．3 打開文件176
11．3．1 指定打開模式177
11．3．2 使用文件對象方法178
11．4 讀取文件179
11．4．1 讀取整個文件179
11．4．2 逐行讀取文件180
11．4．3 不按順序讀取文件181
11．5 關閉一個文件185
11．6 寫文件185
11．6．1 創建並且寫入一個
新文件185
11．6．2 寫入到已有的文件188
11．7 小結190
11．8 Q&A 190
11．9 練習190
11．9．1 問題190
11．9．2 答案191
第12章創建函數192
12．1 在程序中使用Python函數192
12．1．1 創建函數193
12．1．2 使用函數193
12．2 返回值195
12．3 給函數傳值196
12．3．1 傳遞參數196
12．3．2 設置參數的默認值198
12．3．3 處理可變數量的參數199
12．3．4 使用字典檢索值200
12．4 在函數中處理變量201
12．4．1 局部變量201
12．4．2 全局變量202
12．5 在函數中使用列表203
12．6 遞歸函數204
12．7 小結205
12．8 Q&A 205
12．9 練習206
12．9．1 問題206
12．9．2 答案206
第13章使用模塊207
13．1 介紹模塊概念207
13．2 探索標準模塊209
13．3 學習Python模塊210
13．4 創建定制的模塊214
13．4．1 創建或收集函數放到
一起214
13．4．2 確定模塊的名稱214
13．4．3 在測試目錄中創建
自定義模塊215
13．4．4 測試自定義模塊215
13．4．5 將模塊移動到生產
目錄216
13．4．6 檢查路徑，如果需要則
修改218
13．4．7 測試生產級別自定義
模塊219
13．5 小結222
13．6 Q&A 222
13．7 練習222
13．7．1 問題222
13．7．2 答案223
第14章探索面向對象編程的世界224
14．1 理解面向對象編程基礎224
14．1．1 什麼是OOP 224
14．1．2 定義一個類225
14．1．3 創建一個實例225
14．1．4 默認屬性值226
14．2 定義類方法227
14．2．1 設值方法227
14．2．2 訪問方法228
14．2．3 添加輔助方法229
14．3 使用類模塊共享你的代碼233
14．4 小結235
14．5 Q&A 235
14．6 練習235
14．6．1 問題235
14．6．2 答案236
第15章使用繼承237
15．1 了解類的問題237
15．2 理解子類和繼承238
15．3 在Python中使用繼承239
15．3．1 創建子類240
15．3．2 將子類添加到對象
模塊文件中241
15．3．3 添加其他子類242
15．3．4 將子類方法放到它自己的
對像模塊文件中243
15．4 在Python腳本中使用繼承244
15．5 小結254
15．6 Q&A 255
15．7 練習255
15．7．1 問題255
15．7．2 答案256
第16章正則表達式257
16．1 什麼是正則表達式257
16．1．1 定義正則表達式257
16．1．2 正則表達式的類型258
16．2 在Python中使用正則表達式258
16．3 match()函數259
16．4 search()函數259
16．5 findall()函數和finditer()函數259
16．6 定義基本的模式261
16．6．1 純文本261
16．6．2 特殊字符262
16．6．3 錨字符262
16．6．4 點字符264
16．6．5 字符分類264
16．6．6 字符分類取反266
16．6．7 使用範圍266
16．6．8 星號267
16．7 使用高級正則表達式特性267
16．7．1 問號268
16．7．2 加號268
16．7．3 使用大括號268
16．7．4 管道符號269
16．7．5 分組表達式269
16．8 在Python腳本中使用正則
表達式269
16．9 小結271
16．10 Q&A 272
16．11 練習272
16．11．1 問題272
16．11．2 答案273
第17章異常處理274
17．1 理解異常274
17．1．1 語法錯誤異常274
17．1．2 運行時錯誤異常276
17．2 處理異常278
17．3 處理多個異常280
17．3．1 創建多個try except
語句塊282
17．3．2 處理通用的異常284
17．3．3 理解try except語句的
選項285
17．4 小結290
17．5 Q&A 290
17．6 練習290
17．6．1 問題290
17．6．2 答案291
第四部分圖形化編程
第18章GUI編程295
18．1 為GUI環境編程295
18．1．1 視窗接口295
18．1．2 事件驅動編程296
18．2 Python的GUI包297
18．3 使用tkinter包297
18．3．1 創建一個窗口297
18．3．2 向窗口添加控件299
18．3．3 定義事件處理程序302
18．4 tkinter控件304
18．4．1 使用Label控件304
18．4．2 添加Button控件304
18．4．3 使用Checkbutton控件304
18．4．4 使用Entry控件306
18．4．5 添加Text控件307
18．4．6 使用ListBox控件309
18．4．7 使用Menu控件310
18．5 小結313
18．6 Q&A 313
18．7 練習313
18．7．1 問題313
18．7．2 答案314
第19章遊戲編程315
19．1 理解遊戲編程315
19．2 了解遊戲相關的工具316
19．3 配置PyGame庫317
檢查PyGame 317
19．4 使用PyGame 317
19．4．1 加載和初始化PyGame 319
19．4．2 配置遊戲屏幕320
19．4．3 在遊戲畫面中放置
文本321
19．5 學習PyGame的更多內容324
19．5．1 一直在遊戲中324
19．5．2 繪製圖像和形狀325
19．5．3 在遊戲中使用聲音327
19．6 處理PyGame動作328
19．6．1 在遊戲畫面中移動圖形328
19．6．2 與遊戲畫面中的圖形
交互329
19．7 小結336
19．8 Q&A 336
19．9 練習336
19．9．1 問題336
19．9．2 答案337
第五部分業務編程
第20章使用網絡341
20．1 查找Python的網絡模塊341
20．2 與郵件服務器一起工作342
20．2．1 Linux世界中的郵件342
20．2．2 smtplib庫344
20．2．3 使用smtplib庫345
20．3 與網頁服務器一起工作348
20．3．1 獲取網頁348
20．3．2 解析網頁數據349
20．4 使用套接字編程連接應用
程序352
20．4．1 什麼是套接字編程353
20．4．2 Python的socket模塊353
20．4．3 創建服務器程序354
20．4．4 創建客戶端程序356
20．4．5 運行客戶端/服務器
示例357
20．5 小結358
20．6 Q&A 358
20．7 練習358
20．7．1 問題358
20．7．2 答案359
第21章在程序中使用數據庫361
21．1 使用MySQL數據庫361
21．1．1 安裝MySQL 361
21．1．2 配置MySQL環境362
21．1．3 安裝Python的MySQL
模塊366
21．1．4 創建Python腳本367
21．2 使用PostgreSQL數據庫370
21．2．1 安裝PostgreSQL 370
21．2．2 配置PostgreSQL環境370
21．2．3 安裝Python的
PostgreSQL模塊373
21．2．4 用psycopg2編寫
代碼374
21．3 小結376
21．4 Q&A 376
21．5 練習376
21．5．1 問題376
21．5．2 答案377
第22章Web編程379
22．1 在樹莓派上運行Web服務器379
22．1．1 安裝Apache Web
服務器380
22．1．2 提供HTML文件381
22．2 公共網關接口編程382
22．2．1 什麼是CGI 382
22．2．2 運行Python程序382
22．3 擴展Python網頁384
22．3．1 格式化輸出384
22．3．2 使用動態網頁385
22．3．3 調試Python程序387
22．4 處理表單389
22．4．1 創建網頁表單390
22．4．2 cgi模塊391
22．5 小結393
22．6 Q&A 394
22．7 練習394
22．7．1 問題394
22．7．2 答案395
第六部分樹莓派Python項目
第23章創建基礎的樹莓派Python
項目399
23．1 思考基礎的樹莓派Python
項目399
23．2 通過Python顯示高清
圖片399
23．2．1 理解高分辨率400
23．2．2 使用腳本演示圖像401
23．2．3 配置演示畫面402
23．2．4 查找圖片402
23．2．5 在可移動的驅動器上
存儲照片403
23．2．6 縮放照片406
23．2．7 照片居中407
23．2．8 照片取景407
23．2．9 提高演示速度409
23．2．10 潛在的腳本修改414
23．3 播放音樂415
23．3．1 創建基本的音樂腳本415
23．3．2 將音樂存儲在可移動的
硬盤上416
23．3．3 使用音樂播放列表416
23．3．4 控制回放417
23．3．5 讓播放列表隨機播放421
23．3．6 創建一個特殊的
演示422
23．4 小結426
23．5 Q&A 426
23．6 練習426
23．6．1 問題426
23．6．2 答案427
第24章樹莓派/Python高級項目428
24．1 探索GPIO接口428
24．1．1 什麼是GPIO接口428
24．1．2 GPIO引腳佈局429
24．1．3 連接GPIO 430
24．2 使用RPi．GPIO模塊433
24．2．1 安裝RPi．GPIO 433
24．2．2 啟動方法433
24．3 控制GPIO輸出434
24．3．1 配置硬件來查看GPIO
輸出434
24．3．2 測試GPIO輸出436
24．3．3 閃爍LED 437
24．3．4 創建一個花式的
閃光燈437
24．4 檢測GPIO輸入438
24．4．1 配置檢測輸入的
硬件438
24．4．2 處理輸入信號440
24．4．3 輸入輪詢441
24．4．4 輸入事件442
24．5 小結444
24．6 Q&A 444
24．7 練習444
24．7．1 問題444
24．7．2 答案445
第七部分附錄
附錄A 將Raspbian操作系統加載到
SD卡上449
A．1 下載NOOBS 450
A．2 驗證NOOBS校驗和451
A．2．1 在Linux上檢查校驗和451
A．2．2 在Windows上檢查
校驗和451
A．2．3 在OS X上檢查
校驗和452
A．3 解壓縮NOOBS Zip文件452
A．3．1 在Linux上解壓縮一個
ZIP文件452
A．3．2 在Windows上解壓縮
一個ZIP文件453
A．3．3 在OS X上解壓縮一個
ZIP文件453
A．4 格式化MicroSD卡453
A．4．1 在Linux上格式化
一個MicroSD卡453
A．4．2 在Windows上格式化
一個MicroSD卡455
A．4．3 在OS X上格式化一個
microSD卡455
A．5 將NOOBS複製到一個MicroSD
卡中456
附錄B 樹莓派型號一覽457
B．1 樹莓派2 B型號457
B．2 樹莓派1 B+型號458
B．3 樹莓派1 A+型號458
B．4 較早的樹莓派型號459