第00章-Python学习大纲

#### 第1章:Python入门与环境配置

1.1 Python简介与发展历史

1.2 Python的应用领域

1.3 Python 2 vs Python 3

1.4 Python开发环境搭建

1.4.1 Python解释器安装(Windows/Mac/Linux)

1.4.2 IDE选择与配置(VS Code、PyCharm、Jupyter Notebook)

1.4.3 虚拟环境管理(venv、virtualenv、conda)

1.5 第一个Python程序

1.6 Python交互式环境

1.7 包管理工具(pip、conda)

#### 第2章:Python基础语法

2.1 基本数据类型

2.1.1 数字类型(int、float、complex)

2.1.2 字符串(str)

2.1.3 布尔类型(bool)

2.1.4 None类型

2.2 变量与常量

2.2.1 变量命名规则

2.2.2 变量赋值与多重赋值

2.2.3 类型转换

2.3 运算符

2.3.1 算术运算符

2.3.2 比较运算符

2.3.3 逻辑运算符

2.3.4 位运算符

2.3.5 赋值运算符

2.3.6 成员运算符

2.3.7 身份运算符

2.3.8 运算符优先级

2.4 输入输出

2.4.1 print()函数详解

2.4.2 input()函数详解

2.4.3 格式化输出(%、format()、f-string)

2.5 注释与代码规范

2.5.1 单行注释与多行注释

2.5.2 文档字符串(Docstring)

2.5.3 PEP 8代码规范初步

#### 第3章:控制流程

3.1 条件语句

3.1.1 if语句

3.1.2 if-else语句

3.1.3 if-elif-else语句

3.1.4 嵌套条件语句

3.1.5 三元表达式

3.2 循环语句

3.2.1 while循环

3.2.2 for循环

3.2.3 range()函数

3.2.4 break语句

3.2.5 continue语句

3.2.6 else子句

3.2.7 嵌套循环

3.3 循环优化技巧

#### 第4章:数据结构

4.1 列表(List)

4.1.1 列表创建与访问

4.1.2 列表切片

4.1.3 列表方法(增删改查)

4.1.4 列表推导式

4.1.5 列表排序与反转

4.1.6 多维列表

4.2 元组(Tuple)

4.2.1 元组的特性

4.2.2 元组操作

4.2.3 元组与列表的区别

4.2.4 命名元组

4.3 字典(Dictionary)

4.3.1 字典创建与访问

4.3.2 字典方法

4.3.3 字典推导式

4.3.4 有序字典

4.3.5 默认字典

4.4 集合(Set)

4.4.1 集合创建

4.4.2 集合运算(并集、交集、差集)

4.4.3 集合方法

4.4.4 集合推导式

4.4.5 冻结集合

4.5 字符串深入

4.5.1 字符串方法

4.5.2 字符串编码

4.5.3 正则表达式基础

4.6 数据结构选择指南

#### 第5章:函数与模块

5.1 函数基础

5.1.1 函数定义与调用

5.1.2 参数传递(位置参数、关键字参数)

5.1.3 默认参数

5.1.4 可变参数(*args、**kwargs)

5.1.5 返回值

5.1.6 函数文档字符串

5.2 函数进阶

5.2.1 变量作用域(局部变量、全局变量)

5.2.2 global和nonlocal关键字

5.2.3 递归函数

5.2.4 Lambda表达式

5.2.5 内置函数详解

5.3 模块与包

5.3.1 模块的概念

5.3.2 模块导入(import、from...import)

5.3.3 模块搜索路径

5.3.4 自定义模块

5.3.5 包的概念

5.3.6 init .py文件

5.3.7 相对导入与绝对导入

5.4 Python标准库初探

5.4.1 math模块

5.4.2 random模块

5.4.3 datetime模块

5.4.4 os模块

5.4.5 sys模块

#### 第6章:文件操作与异常处理

6.1 文件操作

6.1.1 文件打开与关闭

6.1.2 文件读取(read、readline、readlines)

6.1.3 文件写入

6.1.4 文件模式

6.1.5 with语句

6.1.6 文件指针操作

6.2 目录操作

6.2.1 os模块

6.2.2 os.path模块

6.2.3 pathlib模块

6.2.4 文件与目录操作实例

6.3 异常处理

6.3.1 异常的概念

6.3.2 try-except语句

6.3.3 多个except子句

6.3.4 else子句

6.3.5 finally子句

6.3.6 抛出异常(raise)

6.3.7 自定义异常

6.3.8 异常链

6.3.9 常见异常类型

#### 第7章:面向对象编程

7.1 面向对象基础

7.1.1 类与对象的概念

7.1.2 类的定义

7.1.3 实例化对象

7.1.4 属性与方法

7.1.5 self关键字

7.1.6 构造方法__init__

7.2 面向对象三大特性

7.2.1 封装

7.2.1.1 私有属性与方法

7.2.1.2 property装饰器

7.2.1.3 getter和setter

7.2.2 继承

7.2.2.1 单继承

7.2.2.2 多继承

7.2.2.3 super()函数

7.2.2.4 方法重写

7.2.2.5 MRO(方法解析顺序)

7.2.3 多态

7.2.3.1 多态的概念

7.2.3.2 鸭子类型

7.3 特殊方法(魔术方法)

7.3.1 str__和__repr

7.3.2 lengetitemsetitem

7.3.3 call

7.3.4 enter__和__exit

7.3.5 运算符重载

7.4 类的高级特性

7.4.1 类方法(@classmethod)

7.4.2 静态方法(@staticmethod)

7.4.3 类属性与实例属性

7.4.4 抽象基类(ABC)

7.4.5 元类(Metaclass)

7.5 设计模式

7.5.1 单例模式

7.5.2 工厂模式

7.5.3 观察者模式

7.5.4 装饰器模式

#### 第8章:Python高级特性

8.1 迭代器与生成器

8.1.1 可迭代对象

8.1.2 迭代器协议

8.1.3 iter()和next()

8.1.4 生成器函数

8.1.5 yield关键字

8.1.6 生成器表达式

8.1.7 send()方法

8.2 装饰器

8.2.1 装饰器的概念

8.2.2 函数装饰器

8.2.3 类装饰器

8.2.4 装饰器参数

8.2.5 多个装饰器

8.2.6 functools.wraps

8.2.7 常用装饰器

8.3 闭包

8.3.1 闭包的概念

8.3.2 闭包的应用

8.3.3 闭包与装饰器

8.4 上下文管理器

8.4.1 with语句原理

8.4.2 enter__和__exit

8.4.3 contextlib模块

8.5 函数式编程

8.5.1 map()函数

8.5.2 filter()函数

8.5.3 reduce()函数

8.5.4 sorted()函数

8.5.5 偏函数

8.6 类型注解

8.6.1 类型提示基础

8.6.2 typing模块

8.6.3 类型检查工具

#### 第9章:标准库与常用模块

9.1 数据序列化

9.1.1 JSON(json模块)

9.1.2 Pickle

9.1.3 CSV

9.1.4 XML

9.2 时间与日期

9.2.1 datetime模块深入

9.2.2 time模块

9.2.3 calendar模块

9.3 正则表达式

9.3.1 re模块

9.3.2 正则表达式语法

9.3.3 匹配、搜索、替换

9.3.4 编译正则表达式

9.3.5 分组与捕获

9.4 集合与队列

9.4.1 collections模块

9.4.1.1 Counter

9.4.1.2 defaultdict

9.4.1.3 OrderedDict

9.4.1.4 deque

9.4.1.5 namedtuple

9.4.2 heapq模块

9.4.3 queue模块

9.5 函数工具

9.5.1 functools模块

9.5.2 itertools模块

9.5.3 operator模块

9.6 系统相关

9.6.1 sys模块详解

9.6.2 os模块详解

9.6.3 subprocess模块

9.6.4 argparse模块

9.7 其他实用模块

9.7.1 logging模块

9.7.2 configparser模块

9.7.3 hashlib模块

9.7.4 base64模块

#### 第10章:并发编程

10.1 多线程

10.1.1 线程的概念

10.1.2 threading模块

10.1.3 创建线程

10.1.4 线程同步(Lock、RLock、Semaphore)

10.1.5 线程通信(Event、Condition、Queue)

10.1.6 线程池(ThreadPoolExecutor)

10.1.7 GIL(全局解释器锁)

10.2 多进程

10.2.1 进程的概念

10.2.2 multiprocessing模块

10.2.3 创建进程

10.2.4 进程间通信(Queue、Pipe)

10.2.5 进程同步

10.2.6 进程池(ProcessPoolExecutor)

10.3 异步编程

10.3.1 协程的概念

10.3.2 async/await语法

10.3.3 asyncio模块

10.3.4 异步IO

10.3.5 aiohttp库

10.4 并发编程最佳实践

#### 第11章:网络编程

11.1 网络基础

11.1.1 TCP/IP协议

11.1.2 Socket编程

11.1.3 客户端与服务器

11.2 Socket编程

11.2.1 socket模块

11.2.2 TCP Socket

11.2.3 UDP Socket

11.3 HTTP协议

11.3.1 HTTP请求与响应

11.3.2 urllib模块

11.3.3 requests库

11.3.4 爬虫基础

11.4 Web框架基础

11.4.1 WSGI协议

11.4.2 Flask入门

11.4.3 Django入门

#### 第12章:数据库操作

12.1 数据库基础

12.1.1 关系型数据库概念

12.1.2 SQL语言基础

12.2 SQLite

12.2.1 sqlite3模块

12.2.2 创建数据库

12.2.3 CRUD操作

12.3 MySQL

12.3.1 pymysql库

12.3.2 数据库连接

12.3.3 事务处理

12.4 PostgreSQL

12.4.1 psycopg2库

12.5 ORM框架

12.5.1 SQLAlchemy

12.5.2 Peewee

12.6 NoSQL数据库

12.6.1 Redis(redis-py)

12.6.2 MongoDB(pymongo)

#### 第13章:Web开发

13.1 Flask框架

13.1.1 Flask基础

13.1.2 路由与视图

13.1.3 模板引擎(Jinja2)

13.1.4 表单处理

13.1.5 数据库集成

13.1.6 RESTful API

13.1.7 Flask扩展

13.2 Django框架

13.2.1 Django基础

13.2.2 MTV模式

13.2.3 模型(Model)

13.2.4 视图(View)

13.2.5 模板(Template)

13.2.6 表单

13.2.7 Admin后台

13.2.8 中间件

13.2.9 Django REST framework

13.3 FastAPI框架

13.3.1 FastAPI入门

13.3.2 异步特性

13.3.3 自动文档生成

13.4 Web安全

13.4.1 SQL注入

13.4.2 XSS攻击

13.4.3 CSRF攻击

13.4.4 安全最佳实践

#### 第14章:数据分析与科学计算

14.1 NumPy

14.1.1 数组创建

14.1.2 数组操作

14.1.3 数组运算

14.1.4 广播机制

14.1.5 线性代数

14.2 Pandas

14.2.1 Series和DataFrame

14.2.2 数据读取

14.2.3 数据清洗

14.2.4 数据筛选

14.2.5 数据聚合

14.2.6 数据透视表

14.2.7 时间序列

14.3 数据可视化

14.3.1 Matplotlib

14.3.2 Seaborn

14.3.3 Plotly

14.4 SciPy

14.4.1 科学计算

14.4.2 统计分析

#### 第15章:自动化与爬虫

15.1 网络爬虫

15.1.1 爬虫原理

15.1.2 requests库深入

15.1.3 BeautifulSoup

15.1.4 lxml

15.1.5 Scrapy框架

15.1.6 Selenium自动化

15.1.7 反爬虫策略

15.1.8 分布式爬虫

15.2 自动化运维

15.2.1 文件批处理

15.2.2 系统监控

15.2.3 自动化脚本

15.2.4 fabric库

15.2.5 ansible集成

15.3 办公自动化

15.3.1 Excel操作(openpyxl、xlrd、xlwt)

15.3.2 Word操作(python-docx)

15.3.3 PDF操作(PyPDF2)

15.3.4 邮件发送(smtplib、email)

#### 第16章:测试与调试

16.1 单元测试

16.1.1 unittest框架

16.1.2 pytest框架

16.1.3 测试用例编写

16.1.4 断言

16.1.5 测试覆盖率

16.2 Mock测试

16.2.1 unittest.mock

16.2.2 模拟对象

16.3 调试技巧

16.3.1 pdb调试器

16.3.2 IDE调试

16.3.3 logging日志

16.3.4 性能分析(profile、cProfile)

16.4 持续集成

16.4.1 CI/CD概念

16.4.2 GitHub Actions

16.4.3 Jenkins

#### 第17章:机器学习入门

17.1 机器学习基础

17.1.1 监督学习

17.1.2 无监督学习

17.1.3 强化学习

17.2 scikit-learn

17.2.1 数据预处理

17.2.2 特征工程

17.2.3 模型训练

17.2.4 模型评估

17.3 深度学习入门

17.3.1 TensorFlow基础

17.3.2 PyTorch基础

17.3.3 神经网络

#### 第18章:其他应用领域

18.1 GUI开发

18.1.1 Tkinter

18.1.2 PyQt

18.1.3 Kivy

18.2 游戏开发

18.2.1 Pygame

18.3 图像处理

18.3.1 Pillow(PIL)

18.3.2 OpenCV

18.4 自然语言处理

18.4.1 NLTK

18.4.2 spaCy

18.5 区块链开发

18.5.1 区块链基础

18.5.2 智能合约

#### 第19章:代码规范与最佳实践

19.1 PEP 8代码规范

19.1.1 命名规范

19.1.2 代码布局

19.1.3 注释规范

19.2 代码质量工具

19.2.1 pylint

19.2.2 flake8

19.2.3 black代码格式化

19.2.4 isort导入排序

19.3 类型检查

19.3.1 mypy

19.3.2 类型注解最佳实践

19.4 代码重构

19.4.1 重构原则

19.4.2 代码坏味道

19.4.3 重构技巧

19.5 设计模式

19.5.1 创建型模式

19.5.2 结构型模式

19.5.3 行为型模式

19.6 编程思想

19.6.1 SOLID原则

19.6.2 DRY原则

19.6.3 KISS原则

#### 第20章:性能优化

20.1 性能分析

20.1.1 timeit模块

20.1.2 cProfile

20.1.3 line_profiler

20.1.4 memory_profiler

20.2 优化技巧

20.2.1 算法优化

20.2.2 数据结构选择

20.2.3 内置函数优化

20.2.4 生成器优化

20.2.5 缓存机制

20.3 并发优化

20.3.1 多线程/多进程选择

20.3.2 异步IO

20.4 C扩展

20.4.1 Cython

20.4.2 ctypes

#### 第21章:项目管理与部署

21.1 虚拟环境

21.1.1 venv

21.1.2 virtualenv

21.1.3 conda环境管理

21.2 依赖管理

21.2.1 requirements.txt

21.2.2 Pipfile

21.2.3 poetry

21.3 项目结构

21.3.1 项目组织

21.3.2 配置管理

21.4 版本控制

21.4.1 Git基础

21.4.2 GitHub/GitLab

21.4.3 分支管理

21.5 打包与发布

21.5.1 setuptools

21.5.2 PyPI发布

21.5.3 wheel格式

21.6 容器化部署

21.6.1 Docker基础

21.6.2 Docker Compose

21.7 云平台部署

21.7.1 Linux服务器部署

21.7.2 Nginx配置

21.7.3 Gunicorn/uWSGI

#### 第22章:初级项目练习案例

22.1 项目实战概述

22.1.1 项目驱动学习法

22.1.2 如何选择适合的项目

22.1.3 项目开发流程

22.2 基础语法项目(6个)

22.2.1 猜数字游戏

22.2.2 计算器程序

22.2.3 密码生成器

22.2.4 待办事项管理器

22.2.5 简易通讯录

22.2.6 学生成绩管理系统

22.3 文件操作项目(4个)

22.3.1 文本文件分析工具

22.3.2 日志分析器

22.3.3 文件批量重命名工具

22.3.4 CSV数据处理工具

22.4 数据处理项目(5个)

22.4.1 BMI计算器

22.4.2 货币转换器

22.4.3 单词频率统计

22.4.4 彩票号码生成器

22.4.5 汉字转拼音工具

22.5 实用工具项目(5个)

22.5.1 二维码生成器

22.5.2 图片批量处理工具

22.5.3 简单聊天机器人

22.5.4 天气查询工具

22.5.5 倒计时程序

#### 第23章:中级项目练习案例

23.1 Web开发项目(5个)

23.1.1 个人博客系统(Flask)

23.1.2 在线投票系统

23.1.3 RESTful API服务

23.1.4 实时聊天应用(WebSocket)

23.1.5 图片分享社区

23.2 数据处理项目(4个)

23.2.1 Jupyter Notebook数据分析

23.2.2 Excel自动化工具

23.2.3 股票数据分析工具

23.2.4 PDF批量处理工具

23.3 网络爬虫项目(3个)

23.3.1 新闻爬虫与分析

23.3.2 电商价格监控

23.3.3 招聘信息聚合

23.4 系统集成项目(3个)

23.4.1 邮件自动化系统

23.4.2 微信公众号后台

23.4.3 实时日志监控系统

#### 第24章:高级项目练习案例

24.1 微服务架构项目(3个)

24.1.1 微服务电商平台

24.1.2 分布式任务调度系统

24.1.3 容器化Python应用(Docker+K8s)

24.2 数据平台项目(2个)

24.2.1 实时数据分析平台

24.2.2 机器学习模型服务平台

24.3 高并发系统项目(2个)

24.3.1 高并发API网关

24.3.2 分布式爬虫系统

24.4 现代化应用项目(3个)

24.4.1 GraphQL API服务

24.4.2 区块链应用开发

24.4.3 Serverless应用


附录

#### 附录A:Python编程必备英语词汇
#### 附录B:Python快速参考手册
#### 附录C:Python常见错误与解决方案
#### 附录D:Python代码片段库

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