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第一部分 树莓派编程环境3

第1章 配置树莓派3

1.1 获取树莓派3

1.1.1 了解树莓派的历史3

1.1.2 为什么要学习用Python在树莓派上进行编程4

1.2 获取树莓派5

1.3 哪些树莓派外围设备是必须的6

1.3.1 microSD卡6

1.3.2 电源7

1.3.3 显示输出8

1.3.4 键盘和鼠标9

1.3.5 使用网线或者Wi-Fi适配器9

1.4 其他不错的外围设备9

1.4.1 挑选一个外壳10

1.4.2 移动电源10

1.4.3 自供电USB集线器11

1.5 决定如何购买外围设备11

1.6 让你的树莓派正常工作11

1.6.1 自己研究一下11

1.6.2 安装软件12

1.6.3 下载操作系统12

1.6.4 移动NOOBS13

1.6.5 连接外围设备13

1.7 排除树莓派的故障15

1.7.1 检查外设连接线15

1.7.2 检查microSD卡16

1.7.3 检查NOOBS的副本16

1.7.4 检查显示器16

1.7.5 检查你的外设17

1.8 小结17

1.9 Q＆A17

1.10 练习17

1.10.1 问题17

1.10.2 答案18

第2章 认识Raspbian Linux发行版19

2.1 了解Linux19

2.2 使用Raspbian命令行20

2.3 使用Raspbian图形用户界面23

2.4 LXDE图形界面24

LXPanel25

2.5 小结29

2.6 Q＆A29

2.7 练习29

2.7.1 问题29

2.7.2 答案30

第3章 搭建编程环境31

3.1 探索Python31

3.1.1 Python简史31

3.1.2 Pythonv3和Pythonv232

3.2 检查你的Python环境32

3.2.1 检查Python解释器和交互式shell32

3.2.2 检查Python开发环境33

3.2.3 检查文本编辑器33

3.3 安装Python和工具34

检查键盘34

3.4 关于Python解释器35

3.5 关于Python交互式shell36

3.6 关于Python开发环境shell38

IDLE开发环境shell39

3.7 创建Python脚本42

3.7.1 在交互式shell中运行Python脚本43

3.7.2 在IDLE中运行Python脚本43

3.7.3 使用IDLE创建一个脚本44

3.7.4 使用文本编辑器创建一个Python脚本45

3.8 使用适当的工具46

3.9 小结47

3.10 Q＆A47

3.11 练习47

3.11.1 问题47

3.11.2 答案48

第二部分 Python编程基础51

第4章 Python基础51

4.1 Python脚本的输出51

4.1.1 探索print函数51

4.1.2 使用字符作为print的参数52

4.1.3 格式化print函数的输出53

4.1.4 使用转义序列控制输出54

4.1.5 好玩的东西55

4.2 格式化脚本56

4.2.1 长文本行56

4.2.2 创建注释57

4.3 理解Python变量58

4.3.1 Python关键字58

4.3.2 创建Python变量名59

4.4 给Python变量赋值59

4.4.1 格式化变量和字符串输出60

4.4.2 避免使用未赋值的变量61

4.4.3 将长字符串赋值给变量61

4.4.4 给变量赋予更多类型的值62

4.4.5 给变量重新赋值62

4.5 关于Python数据类型63

4.6 获取用户输入64

4.7 小结69

4.8 Q＆A69

4.9 练习69

4.9.1 问题69

4.9.2 答案70

第5章 在程序中使用算术71

5.1 使用数学运算符71

5.1.1 Python数学操作符71

5.1.2 运算符的优先级73

5.1.3 在数学运算中使用变量74

5.1.4 浮点数的精度75

5.1.5 显示数字75

5.1.6 运算符缩写76

5.2 使用分数进行计算76

5.2.1 分数对象76

5.2.2 分数操作77

5.3 使用复数77

5.3.1 创建复数77

5.3.2 复数运算78

5.4 math模块的高级功能78

5.4.1 数值函数79

5.4.2 幂和对数函数79

5.4.3 三角函数80

5.4.4 双曲函数80

5.4.5 统计数学函数81

5.5 使用NumPy数学库81

5.5.1 NumPy数据类型81

5.5.2 创建NumPy数组82

5.5.3 使用NumPy数组83

5.6 小结83

5.7 Q＆A84

5.8 练习84

5.8.1 问题84

5.8.2 答案85

第6章 控制你的程序86

6.1 使用if语句86

6.2 组合多条语句87

6.3 通过else语句添加其他条件89

6.4 使用elif添加更多的条件91

6.5 在Python中比较值93

6.5.1 数字比较93

6.5.2 字符串比较94

6.5.3 布尔值比较95

6.5.4 评估函数返回值95

6.6 检查复杂的条件97

6.6.1 使用逻辑运算符97

6.6.2 组合条件检查97

6.7 对条件检查取反98

6.8 小结98

6.9 Q＆A99

6.10 练习99

6.10.1 问题99

6.10.2 答案100

第7章 循环102

7.1 执行重复的任务102

7.2 使用for循环进行迭代102

7.2.1 遍历列表中的数字103

7.2.2 注意一些“陷阱”104

7.2.3 由值指定的数据类型105

7.2.4 遍历字符串列表106

7.2.5 使用变量进行遍历107

7.2.6 使用range函数进行迭代107

7.3 使用while循环111

7.3.1 使用数字条件来进行迭代111

7.3.2 使用字符串作为判断条件进行遍历112

7.3.3 使用whileTrue113

7.4 创建嵌套循环116

7.5 小结117

7.6 Q＆A117

7.7 练习118

7.7.1 问题118

7.7.2 答案118

第三部分 高级Python知识123

第8章 使用列表和元组123

8.1 关于元组123

8.1.1 创建元组123

8.1.2 访问元组中的数据124

8.1.3 访问一个范围内的值125

8.1.4 使用元组125

8.2 关于列表127

8.2.1 创建一个列表127

8.2.2 从列表中获取数据128

8.2.3 使用列表128

8.3 使用多维列表存储数据133

8.4 在脚本中使用列表和元组133

8.4.1 遍历一个列表或元组133

8.4.2 排序和倒序134

8.5 使用列表解析创建列表134

8.6 关于range类型135

8.7 小结136

8.8 Q＆A136

8.9 练习136

8.9.1 问题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 字典基础139

9.2.1 创建一个字典139

9.2.2 填充字典139

9.2.3 获取字典中的数据140

9.2.4 更新一个字典142

9.2.5 管理一个字典143

9.3 用字典编程143

9.4 理解Python集合148

9.5 集合基础149

填充集合149

9.6 从集合获取信息150

9.6.1 集合成员150

9.6.2 并集150

9.6.3 交集151

9.6.4 差集151

9.6.5 对称差集152

9.6.6 遍历集合152

9.7 修改一个集合153

9.8 用集合编程154

9.9 小结157

9.10 Q＆A157

9.11 练习157

9.11.1 问题157

9.11.2 答案158

第10章 使用字符串159

10.1 字符串的基础知识159

10.1.1 字符串格式159

10.1.2 创建字符串160

10.1.3 处理字符串161

10.2 使用函数操作字符串162

10.2.1 改变字符串值162

10.2.2 分割字符串163

10.2.3 连接字符串163

10.2.4 测试字符串164

10.2.5 查找字符串165

10.3 格式化字符串输出166

10.3.1 format()函数167

10.3.2 格式化数字168

10.4 小结170

10.5 Q＆A171

10.6 练习171

10.6.1 问题171

10.6.2 答案171

第11章 使用文件173

11.1 理解Linux文件结构173

看一下Linux目录174

11.2 通过Python管理文件和目录175

11.3 打开文件176

11.3.1 指定打开模式177

11.3.2 使用文件对象方法178

11.4 读取文件179

11.4.1 读取整个文件179

11.4.2 逐行读取文件180

11.4.3 不按顺序读取文件181

11.5 关闭一个文件185

11.6 写文件185

11.6.1 创建并且写入一个新文件185

11.6.2 写入到已有的文件188

11.7 小结190

11.8 Q＆A190

11.9 练习190

11.9.1 问题190

11.9.2 答案191

第12章 创建函数192

12.1 在程序中使用Python函数192

12.1.1 创建函数193

12.1.2 使用函数193

12.2 返回值195

12.3 给函数传值196

12.3.1 传递参数196

12.3.2 设置参数的默认值198

12.3.3 处理可变数量的参数199

12.3.4 使用字典检索值200

12.4 在函数中处理变量201

12.4.1 局部变量201

12.4.2 全局变量202

12.5 在函数中使用列表203

12.6 递归函数204

12.7 小结205

12.8 Q＆A205

12.9 练习206

12.9.1 问题206

12.9.2 答案206

第13章 使用模块207

13.1 介绍模块概念207

13.2 探索标准模块209

13.3 学习Python模块210

13.4 创建定制的模块214

13.4.1 创建或收集函数放到一起214

13.4.2 确定模块的名称214

13.4.3 在测试目录中创建自定义模块215

13.4.4 测试自定义模块215

13.4.5 将模块移动到生产目录216

13.4.6 检查路径，如果需要则修改218

13.4.7 测试生产级别自定义模块219

13.5 小结222

13.6 Q＆A222

13.7 练习222

13.7.1 问题222

13.7.2 答案223

第14章 探索面向对象编程的世界224

14.1 理解面向对象编程基础224

14.1.1 什么是OOP224

14.1.2 定义一个类225

14.1.3 创建一个实例225

14.1.4 默认属性值226

14.2 定义类方法227

14.2.1 设值方法227

14.2.2 访问方法228

14.2.3 添加辅助方法229

14.3 使用类模块共享你的代码233

14.4 小结235

14.5 Q＆A235

14.6 练习235

14.6.1 问题235

14.6.2 答案236

第15章 使用继承237

15.1 了解类的问题237

15.2 理解子类和继承238

15.3 在Python中使用继承239

15.3.1 创建子类240

15.3.2 将子类添加到对象模块文件中241

15.3.3 添加其他子类242

15.3.4 将子类方法放到它自己的对象模块文件中243

15.4 在Python脚本中使用继承244

15.5 小结254

15.6 Q＆A255

15.7 练习255

15.7.1 问题255

15.7.2 答案256

第16章 正则表达式257

16.1 什么是正则表达式257

16.1.1 定义正则表达式257

16.1.2 正则表达式的类型258

16.2 在Python中使用正则表达式258

16.3 match()函数259

16.4 search()函数259

16.5 findall()函数和finditer()函数259

16.6 定义基本的模式261

16.6.1 纯文本261

16.6.2 特殊字符262

16.6.3 锚字符262

16.6.4 点字符264

16.6.5 字符分类264

16.6.6 字符分类取反266

16.6.7 使用范围266

16.6.8 星号267

16.7 使用高级正则表达式特性267

16.7.1 问号268

16.7.2 加号268

16.7.3 使用大括号268

16.7.4 管道符号269

16.7.5 分组表达式269

16.8 在Python脚本中使用正则表达式269

16.9 小结271

16.10 Q＆A272

16.11 练习272

16.11.1 问题272

16.11.2 答案273

第17章 异常处理274

17.1 理解异常274

17.1.1 语法错误异常274

17.1.2 运行时错误异常276

17.2 处理异常278

17.3 处理多个异常280

17.3.1 创建多个try except语句块282

17.3.2 处理通用的异常284

17.3.3 理解try except语句的选项285

17.4 小结290

17.5 Q＆A290

17.6 练习290

17.6.1 问题290

17.6.2 答案291

第四部分 图形化编程295

第18章 GUI编程295

18.1 为GUI环境编程295

18.1.1 视窗接口295

18.1.2 事件驱动编程296

18.2 Python的GUI包297

18.3 使用tkinter包297

18.3.1 创建一个窗口297

18.3.2 向窗口添加控件299

18.3.3 定义事件处理程序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 小结313

18.6 Q＆A313

18.7 练习313

18.7.1 问题313

18.7.2 答案314

第19章 游戏编程315

19.1 理解游戏编程315

19.2 了解游戏相关的工具316

19.3 配置PyGame库317

检查PyGame317

19.4 使用PyGame317

19.4.1 加载和初始化PyGame319

19.4.2 配置游戏屏幕320

19.4.3 在游戏画面中放置文本321

19.5 学习PyGame的更多内容324

19.5.1 一直在游戏中324

19.5.2 绘制图像和形状325

19.5.3 在游戏中使用声音327

19.6 处理PyGame动作328

19.6.1 在游戏画面中移动图形328

19.6.2 与游戏画面中的图形交互329

19.7 小结336

19.8 Q＆A336

19.9 练习336

19.9.1 问题336

19.9.2 答案337

第五部分 业务编程341

第20章 使用网络341

20.1 查找Python的网络模块341

20.2 与邮件服务器一起工作342

20.2.1 Linux世界中的邮件342

20.2.2 smtplib库344

20.2.3 使用smtplib库345

20.3 与网页服务器一起工作348

20.3.1 获取网页348

20.3.2 解析网页数据349

20.4 使用套接字编程连接应用程序352

20.4.1 什么是套接字编程353

20.4.2 Python的socket模块353

20.4.3 创建服务器程序354

20.4.4 创建客户端程序356

20.4.5 运行客户端／服务器示例357

20.5 小结358

20.6 Q＆A358

20.7 练习358

20.7.1 问题358

20.7.2 答案359

第21章 在程序中使用数据库361

21.1 使用MySQL数据库361

21.1.1 安装MySQL361

21.1.2 配置MySQL环境362

21.1.3 安装Python的MySQL模块366

21.1.4 创建Python脚本367

21.2 使用PostgreSQL数据库370

21.2.1 安装PostgreSQL370

21.2.2 配置PostgreSQL环境370

21.2.3 安装Python的PostgreSQL模块373

21.2.4 用psycopg2编写代码374

21.3 小结376

21.4 Q＆A376

21.5 练习376

21.5.1 问题376

21.5.2 答案377

第22章 Web编程379

22.1 在树莓派上运行Web服务器379

22.1.1 安装Apache Web服务器380

22.1.2 提供HTML文件381

22.2 公共网关接口编程382

22.2.1 什么是CGI382

22.2.2 运行Python程序382

22.3 扩展Python网页384

22.3.1 格式化输出384

22.3.2 使用动态网页385

22.3.3 调试Python程序387

22.4 处理表单389

22.4.1 创建网页表单390

22.4.2 cgi模块391

22.5 小结393

22.6 Q＆A394

22.7 练习394

22.7.1 问题394

22.7.2 答案395

第六部分 树莓派Python项目399

第23章 创建基础的树莓派Python项目399

23.1 思考基础的树莓派Python项目399

23.2 通过Python显示高清图片399

23.2.1 理解高分辨率400

23.2.2 使用脚本演示图像401

23.2.3 配置演示画面402

23.2.4 查找图片402

23.2.5 在可移动的驱动器上存储照片403

23.2.6 缩放照片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 潜在的脚本修改414

23.3 播放音乐415

23.3.1 创建基本的音乐脚本415

23.3.2 将音乐存储在可移动的硬盘上416

23.3.3 使用音乐播放列表416

23.3.4 控制回放417

23.3.5 让播放列表随机播放421

23.3.6 创建一个特殊的演示422

23.4 小结426

23.5 Q＆A426

23.6 练习426

23.6.1 问题426

23.6.2 答案427

第24章 树莓派／Python高级项目428

24.1 探索GPIO接口428

24.1.1 什么是GPIO接口428

24.1.2 GPIO引脚布局429

24.1.3 连接GPIO430

24.2 使用RPi.GPIO模块433

24.2.1 安装RPi.GPIO433

24.2.2 启动方法433

24.3 控制GPIO输出434

24.3.1 配置硬件来查看GPIO输出434

24.3.2 测试GPIO输出436

24.3.3 闪烁LED437

24.3.4 创建一个花式的闪光灯437

24.4 检测GPIO输入438

24.4.1 配置检测输入的硬件438

24.4.2 处理输入信号440

24.4.3 输入轮询441

24.4.4 输入事件442

24.5 小结444

24.6 Q＆A444

24.7 练习444

24.7.1 问题444

24.7.2 答案445

第七部分 附录449

附录 A将Raspbian操作系统加载到SD卡上449

A.1 下载NOOBS450

A.2 验证NOOBS校验和451

A.2.1 在Linux上检查校验和451

A.2.2 在Windows上检查校验和451

A.2.3 在OS X上检查校验和452

A.3 解压缩NOOBS Zip文件452

A.3.1 在Linux上解压缩一个ZIP文件452

A.3.2 在Windows上解压缩一个ZIP文件453

A.3.3 在OS X上解压缩一个ZIP文件453

A.4 格式化MicroSD卡453

A.4.1 在Linux上格式化一个MicroSD卡453

A.4.2 在Windows上格式化一个MicroSD卡455

A.4.3 在OS X上格式化一个microSD卡455

A.5 将NOOBS复制到一个MicroSD卡中456

附录B 树莓派型号一览457

B.1 树莓派2 B型号457

B.2 树莓派1 B＋型号458

B.3 树莓派1 A＋型号458

B.4 较早的树莓派型号459