Mastering Python Design Patterns

本書主要內容包括數據結構與算法、異常處理與調試、線性表、棧和隊列、串、樹和二叉樹的理論及應用、圖論、圖的應用、查找、排序，以及SciPy、Pandas、NetworkX等工具。本書內容精練、由淺入深，注重學習的連續性和漸進性，適合作為高等院校計算機類專業教材或教學參考書，也可以供從事計算機應用開發的各類技術人員使用和參考，還可作為全國計算機等級考試、軟件專業技術資格(水平)考試的培訓資料。

人工智能時代下，程序實現能力已經成為所有學生必須具備的核心能力。借助大模型，所有學生都可以開發與各學科密切相關的計算程序、仿真程序和智能程序。本書是為零基礎讀者學習計算機語言進而有效形成程序實現能力而精心編寫的教材，不同于傳統的計算機語言類教材，本書不是以語言語法教學為中心，而是以程序實現能力培養為中心。本書設計為四個部分共12章。第一部分強調不上機體驗程序設計，以簡化語法細節的計算機語言，強化程序要素的學習和程序構造思維的練習，包括第1章程序要素與計算機語言和第2章程序構造思維：組合—抽象—迭代—遞歸。第二部分介紹Python語言及其集成開發環境PyCharm，強化上機體驗程序設計，一是熟悉程序的語法細節，讓程序能夠運行起來，二是強化基本結構(分支結構、循環結構和函數結構)程序的編寫和調試，包括第3章編程語言Python與編程環境PyCharm和第4章基本結構程序實踐。第三部分圍繞計算-仿真-智能程序系統的基本處理對象，在基本語法學習的基礎上，強化練習程序實現能力，包括第5章字符串處理程序實踐(文本處理能力)，第6章列表處理程序實踐(序列數據處理能力)，第7章集合、元組與字典處理程序實踐(序列數據處理能力)，第8章圖形用戶界面程序實踐(用戶界面與人機交互)，第9章面向對象程序實踐(對象世界構建與複雜數據結構封裝)。第四部分圍繞人工智能的三個典型案例開展程序實踐，包括第10章文件讀寫與圖像處理程序實踐(處理圖形圖像)、第11章大模型與AI智能體程序實踐(處理自然語言)、第12章五子棋遊戲程序與博弈算法實踐(體驗博弈智能與強化學習)。本書系統構建了從基礎程序要素到智能程序開發的完整知識體系，能夠實現從基礎程序設計到智能程序實踐、從算法編程到系統構造的深度銜接。本書是計算機語言與程序設計領域的全新教材，強調學中練與練中學，每個案例都給出了“程序邏輯解析”和“程序語法要點”。本書聚焦程序實現能力，知識脈絡清晰；配有翔實豐富的案例講解，圖文並茂，可讀性強。尤其是設計了多個綜合性實踐項目，遞進式賦能編程能力培養，實現讀者由簡單編程到構造系統的思維轉變。本書是高等學校計算機語言類、程序設計與實踐類課程的核心教材，既適合作為所有專業本科生掌握程序設計知識、錘煉程序設計能力的教材，也可作為編程愛好者、工程技術人員學習和運用編程的參考書。