本书全面介绍了Python程序设计语言的语法基础及其在数据分析、可视化、人工智能等场景中的应用。本书强调立德树人，将中国优秀传统文化、党的二十大精神等德育元素融入Python程序设计课程。全书分为3篇：基础篇、进阶篇、应用篇，主要内容包括Python概述、基本数据类型、程序控制结构、容器数据类型、函数与模块化编程基础、文件、Numpy科学计算库、数据分析与pandas、数据可视化与Matplotlib、人工智能与Sklearn等。
本书以应用型本科学生为主要读者对象，同时上下辐射其他类型的研究生、本科生、专科生等读者对象。本书可作为计算机、软件工程、统计学、大数据、人工智能等相关专业的程序设计课程教材，也可以作为信息技术领域从业人员的参考用书。

第1部分 基础篇
第1章 Python概述
1.1 Python语言简介
1.1.1 Python的诞生和发展
1.1.2 Python的特点和优势
1.2 综合案例：Python开发环境配置
1.2.1 案例概述
1.2.2 案例详解
1.3 Python程序的书写规范
1.3.1 语句
1.3.2 注释
1.3.3 语句块与缩进
1.4 综合案例：4种具有代表性的Python程序开发和运行方式
1.4.1 案例概述
1.4.2 案例详解
1.5 Python输入与输出
1.5.1 输出函数print()
1.5.2 输入函数input()
1.5.3 字符串格式化
1.6 综合案例：不忘初心、牢记使命
1.6.1 案例概述
1.6.2 案例详解
本章小结
习题1
实训1
第2章 基本数据类型
2.1 字符串类型
2.2 数值类型
2.3 变量
2.3.1 对象和属性
2.3.2 关键词和标识符
2.3.3 变量
2.4 运算符与表达式
2.4.1 运算符
2.4.2 表达式与运算符优先级
2.4.3 数据类型转换
2.5 数学运算函数和模块
2.5.1 数学运算函数
2.5.2 math模块
2.5.3 random模块
2.6 字符串的基本操作
2.6.1 字符串统计
2.6.2 字符串转换
2.6.3 字符串搜索
2.6.4 字符串替换
2.6.5 字符串测试
2.6.6 字符串拆分合并
2.6.7 字符串对齐
2.7 综合案例：《数书九章》与三斜求积术
2.7.1 案例概述
2.7.2 案例详解
2.8 综合案例：车牌摇号
2.8.1 案例概述
2.8.2 车牌号码生成
2.8.3 摇号系统登录校验
本章小结
习题2
实训2
第3章 程序控制结构
3.1 程序基本结构
3.2 分支结构
3.2.1 单分支结构
3.2.2 二分支结构
3.2.3 if else表达式
3.2.4 多分支结构
3.2.5 match-case语句
3.3 循环结构
3.3.1 while语句
3.3.2 for语句
3.3.3 循环控制语句
3.4 复合语句的嵌套
3.5 程序的异常处理
3.5.1 触发异常
3.5.2 捕捉异常
3.6 综合案例：依法纳税，利国利民
3.6.1 案例概述
3.6.2 案例详解
3.7 综合案例：《孙子算经》与中国剩余定理
3.7.1 案例概述
3.7.2 简单问题解法
3.7.3 枚举法
本章小结
习题3
实训3
第2部分 进阶篇
第4章 容器数据类型
4.1 序列类型：列表、元组和字符串
4.1.1 序列类型概述
4.1.2 创建列表和元组
4.1.3 序列通用操作
4.1.4 列表的常用方法
4.1.5 元组和字符串
4.2 字典
4.2.1 字典的创建
4.2.2 字典元素的访问
4.2.3 字典的常用方法
4.2.4 字典的基本操作
4.3 集合
4.3.1 创建集合
4.3.2 集合的基本操作
4.3.3 集合的常用方法
4.3.4 集合运算
4.4 容器类型进阶
4.4.1 可变数据类型和不可变数据类型
4.4.2 浅复制和深复制
4.4.3 列表生成式
4.5 常用函数
4.5.1 range()函数
4.5.2 zip()函数
4.5.3 map()函数
4.5.4 filter()函数
4.6 综合案例：社会主义核心价值观
4.6.1 案例概述
4.6.2 案例详解
4.7 综合案例：线性代数的中国根源
4.7.1 案例概述
4.7.2 案例详解
本章小结
习题4
实训4
第5章 函数与模块化编程基础
5.1 函数的定义和调用
5.1.1 函数的基本用法
5.1.2 函数返回值
5.1.3 函数的递归调用
5.1.4 常用的内置函数
5.2 函数的参数传递
5.2.1 参数的传递模式
5.2.2 参数的匹配
5.2.3 参数的默认值
5.2.4 不定长参数
5.2.5 实参序列解包
5.3 函数变量的作用域
5.3.1 局部变量
5.3.2 全局变量
5.4 函数进阶
5.4.1 函数的嵌套定义
5.4.2 修饰器
5.4.3 lambda表达式
5.4.4 生成器函数
5.5 模块化编程基础
5.5.1 模块概述
5.5.2 模块的导入
5.5.3 Python库及用法举例
5.6 综合案例：五星红旗迎风飘扬
5.6.1 案例概述
5.6.2 案例详解
5.7 综合案例：伏羲八卦与二进制
5.7.1 案例概述
5.7.2 案例详解
本章小结
习题5
实训5
第6章 文件
6.1 文件基本操作
6.1.1 文件操作的基本流程
6.1.2 open()函数和文件对象
6.1.3 字符编码
6.1.4 文件路径
6.2 文件操作的相关模