谢声涛，男，38岁，小海豚科学馆创始人，致力于线下和线上推广青少年科普教育和编程教育。曾在多家互联网公司工作，历任程序员、研发经理、架构师、技术总监等职，熟悉大规模网站架构设计，擅长复杂应用系统开发，在海量数据管理、搜索引擎技术等应用方面有着丰富经验。出版《“编”玩边学：Scratch趣味编程进阶——妙趣横生的数学和算法》，《Scratch编程从入门到精通》。

《Python趣味编程：从入门到人工智能》是专门为青少年编写的零基础Python语言编程入门教材，由浅入深、循序渐进地讲授Python语言编程知识，以解决问题为导向，培养青少年的编程思维。本书采用单元课程的形式编排内容，分为编程基础、数学与算法、游戏编程、人工智能四个单元，采用符合青少年认知水平的趣味案例进行教学，指导青少年使用编程的思维方式解决身边的问题，带领青少年迈进Python编程的奇妙世界。

本书是零起步教材，适合广大青少年和所有对编程感兴趣的初学者阅读，也适合作为学校编程社团和编程培训机构的教材。

第3课编程宣言——hello，world3.1介绍Python编辑器

在Python Shell窗口中使用交互模式进行编程，每次都需要重新输入代码，而且也不方便编辑代码。有没有其他方式输入和编辑代码呢？答案是肯定的。

在IDLE环境中集成有一个Python编辑器，可以自由输入Python代码并进行编辑，之后再执行。我们通常所说的编程，就是在某种文本编辑器中输入程序的代码，然后执行和调试，使程序能够正确实现预期的功能。

在Python Shell窗口中，选择File→New File命令，如图31所示，将会打开一个Python编辑器窗口，如图32所示。

图31从Python Shell窗口中打开Python编辑器窗口

图32新打开的Python编辑器窗口〖1〗〖1〗Python编辑器除了能够编辑文本之外，还提供了许多辅助编写Python代码的功能特性。这些特性包括撤销和恢复、代码着色、智能缩进、语法提示、自动完成等。此外，Python编辑器还支持多窗口，能够同时编辑多个Python源文件。

3.2编写hello, world程序

当初学者兴致勃勃地打开Python编辑器窗口之后，面对闪烁的光标，往往不知道如何编写自己的第一个Python程序。

按照惯例，程序员在学习一门新语言时写的第一个程序通常是hello,world程序。这个程序非常简单，它的功能是向计算机屏幕输出一个hello, world字符串。

在Python编辑器窗口的文本区域中输入下面一行Python代码： 　　print('hello, world')

如图33所示，这行代码在Python编辑器用不同的颜色表示，便于编程者区分代码的各个组成部分。其中，紫色的print是Python语言的输出函数；绿色部分是print()函数的参数值，它被放在一对圆括号中间。这个print()函数的作用是将这对单引号中间的字符串输出到计算机屏幕上。

图33第一个Python程序

接着，在Python编辑器窗口中，选择Run→Run Module命令，如图34所示，这时会弹出一个Save Before Run or Check对话框，如图35所示，提示用户必须先保存编辑器窗口中的程序代码（又称源代码）。

图34Python编辑器的Run菜单

图35提示保存源代码对话框

如图35所示，单击“确定”按钮之后，会弹出一个“另存为”对话框窗口，让用户指定文件名并将Python源代码保存到本地磁盘。例如，以hello.py作为文件名将Python源代码保存到C盘根目录下（或者其他路径）。之后，Python Shell窗口就会被激活，刚才编写的Python代码就会被执行，执行结果显示在>>>提示符之后，输出内容如下。　　>>>  ======== RESTART: C:\\hello.py  ======== 

　　hello, world

如果看到输出这样的内容，那么恭喜你，你的第一个Python程序运行成功了。这是你在Python编程之路上迈出的重要一步，仿佛是在宣布： “我开始用Python编程了！”

3.3函数和字符串

在这个hello, world示例程序中，涉及两个编程元素： 函数和字符串。

Python语言提供丰富的函数用于满足各种各样的编程需求。例如，Python提供print()函数，用于将一个字符串输出到计算机屏幕上。如图36所示，在调用函数时，需要指定函数名和函数参数，其中函数参数要求放在一对圆括号内。有的函数可以有多个参数，各参数之间用逗号分隔，也可以没有参数，在后面课程中将会详细介绍。

在Python语言中，字符串是一种表示文本的数据类型，要求将文本数据放在一对单引号或双引号中。字符串可用来表示一句话、一本图书的名字、一个网址或者一个电话号码……任何放在一对单引号或双引号中的内容都被当成字符串。如图37所示。

图36print()函数调用说明

图37字符串

单引号或双引号用于表示字符串数据，在使用print()函数输出字符串时不会输出单引号或双引号。例如，在上面的hello, world示例程序中，print()函数输出的内容是： hello, world。

接下来，我们编写程序输出一首李白的《静夜思》。打开一个新的Python编辑器窗口，将以下4行代码输入到编辑器中。　　print('床前明月光')

　　print('疑是地上霜')

　　print("举头望明月")

　　print("低头思故乡")

然后以“静夜思.py”作为文件名将Python源代码保存到磁盘上，再选择Run→Run Module命令运行程序，执行结果如下。　　>>>======== RESTART: C:\\静夜思.py ========

　　床前明月光

　　疑是地上霜

　　举头望明月

　　低头思故乡

3.4常用功能菜单

在IDLE环境中，Python Shell和Python编辑器提供的File菜单是相同的，其常用菜单项的功能说明见表31。表31IDLE环境的常用File菜单功能说明

菜单项功 能 说 明New File打开一个新的Python编辑器窗口Open打开一个本地磁盘上存在的Python源代码文件Save将当前修改的Python源文件保存到本地磁盘Save As...将当前打开的Python源文件另存为其他源文件Close关闭当前的Python编辑器窗口Exit退出IDLE环境，即关闭打开的Python Shell窗口和Python编辑器窗口Recent Files显示最近使用的文件列表当使用Python编辑器编写程序代码，并将其保存到本地磁盘上时，如果未指定文件的扩展名，那么Python编辑器会自动加上.py作为扩展名。图38是编写hello, world示例程序时保存到本地磁盘上的Python源文件。

图38磁盘上的hello.py源文件

Python源文件以.py作为文件扩展名，但它实质上是一个文本文件，你可以用任何文本编辑器打开它进行修改。小知识

hello, world的历史

在1974年Brian Kernighan所撰写的Programming in C: A Tutorial中首次出现了C语言版本的hello, world程序。　　printf("hello, world\\n");

后来，这个程序随着Brian Kernighan 和Dennis M Ritchie合著的The C Programme Language而广泛流行，成为广大程序员学习一门新的编程语言时编写的第一个程序。

最初的hello, world打印内容有一个标准，即全小写，有逗号，逗号后空一格，且无感叹号。不过沿用至今，完全遵循传统标准形式的程序已经很少出现了。

练习题练习题

1. 在IDLE环境中，如果想编写Python代码并保存为源文件，应该使用()。

A. Python ShellB. Python编辑器C. 两者都可以

2. 在Python编辑器中写好程序代码后，用Run菜单中的()命令来执行程序。

　　A. Python Shell     B. Check Module    C. Run Module

3. 字符串是一种文本类型的数据，需要放在一组()中间。

　　A. 单引号    B. 双引号    C. 两者都可以

4. 要将字符串hello, world输出到屏幕，Python 3的代码()是正确的。

A. print 'hello, world'

B. print(hello, world)

C. print('hello, world')

D. print hello, world

5. 编写Python程序，将下面的图案输出到屏幕上。









　　　　

6. 编写Python程序，将宋朝诗人杨万里创作的一首七言绝句《小池》输出到屏幕上。

小池

泉眼无声惜细流

树阴照水爱晴柔

小荷才露尖尖角

早有蜻蜓立上头

第1 单元编程基础

第1课似曾相识——遇见Python3

第2课计算圆周率——神奇计算器10

第3课编程宣言——hello，world14

第4课照猫画虎——剖析Python程序19

第5课去火星要多久——变量和表达式25

第6课八十天环游地球——函数的使用33

第7课几何拼贴画——海龟绘图42

第8课高烧100℃——顺序结构51

第9课飞向太空——选择结构56

第10课棋盘麦粒——循环结构67

第11课恺撒加密——字符串处理78

第12课素数筛法——列表的使用89

第13课莫尔斯码——字典的使用100

第14课数字黑洞——自定义函数108

第15课图像转字符画——使用库编程120

第16课物以类聚——面向对象编程128

第2单元数学与算法

第17课隔沟算羊——枚举策略143

第18课李白沽酒——递推策略150

第19课水手分椰子——模拟策略155

第20课谁是雷锋——逻辑推理159

第21课向右看齐——冒泡排序164

第22课挑选苹果——选择排序169

第23课整理扑克——插入排序174

第24课分而治之——快速排序179

第25课猜数游戏——二分查找186

第26课勾股树——分形之美192

第27课玫瑰曲线——数学之美200

〖1〗〖1〗第3单元游戏编程

第28课Pyglet编程初步209

第29课公主迎圣诞223

第30课疯狂摩托239

第31课捕鱼达人249

第4单元人工智能

第32课OpenCV编程初步271

第33课人脸识别279

第34课目标检测285

第35课绘画大师291

参考文献296

附录A管理Python第三方模块297

附录BPython初学者常见错误及解决方法300

后记306