APCS使用Python

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圖書描述

  APCS為Advanced Placement Computer Science的英文縮寫,是指「大學程式設計先修檢測」。APCS考試類型包括:觀念題及實作題。觀念題是以單選題的方式進行測驗,考試重點在於程式設計概念、解決問題的運算思維或理解演算法的基礎觀念。在程式設計實作題可自行選擇以C、C++、Java、Python 撰寫程式,雖然考生可自行選擇四種語言之一來撰寫實作題的程式解答,不過APCS考題的觀念題如果需提供程式片段,還是會以C語言命題,所以建議考生對C語言還是要有一定的瞭解,本書也會以明快的介紹,來幫助各位快速學習C語言。

  本書實作題會以Python語言實作,並根據APCS公告的觀念題及實作題,分別安排到各章的主題之中,目的就是希望各位在學習完某一特定主題後,可以馬上測試相關的APCS觀念題,以幫助各位讀者學以緻用,清楚掌握考試的重點。全書實作題程式範例,都已在Python的IDLE整閤開發環境下正確編譯與執行。期許本書能幫助各位具備以Python語言設計程式的基本能力,並提升應試APCS的程式設計實作能力。
深入 Python 編程的奇妙旅程:現代軟件開發的基石 本書概述 本書是一部全麵、深入的 Python 編程教材,旨在為讀者提供堅實的編程基礎,並引導他們掌握 Python 在當代軟件開發領域中的核心應用。我們聚焦於 Python 語言的精髓、設計哲學以及其實際工程應用,確保讀者不僅能夠編寫齣可運行的代碼,更能理解代碼背後的邏輯和效率考量。 核心內容闆塊一:Python 語言的深度解析與基礎構建 本書將從最基本的編程概念入手,逐步深入到 Python 語言結構的核心。我們不會停留在簡單的語法羅列,而是側重於解釋“為什麼”要這樣設計,以及這些設計如何影響程序的性能和可維護性。 1. 環境搭建與“Hello World”的哲學: 詳細指導讀者設置高效的開發環境(包括虛擬環境管理),並探討第一個程序的意義——它不僅僅是輸齣字符,更是對解釋器工作流程的初步認知。 2. 數據結構與抽象思維: 深入剖析 Python 內置的四大核心數據結構:列錶(List)、元組(Tuple)、字典(Dictionary)和集閤(Set)。我們將超越它們的字麵定義,重點講解它們在內存中的布局、時間復雜度(Big O Notation)分析,以及在不同場景下選擇最閤適數據結構的決策依據。例如,探討列錶在尾部插入和隨機位置刪除的效率差異,以及字典哈希衝突的處理機製。 3. 控製流的藝術: 詳盡講解 `if/elif/else`、`for` 循環和 `while` 循環的精確用法。特彆關注循環的高級特性,如 `else` 子句的運用、迭代器(Iterators)和生成器(Generators)的工作原理,這對於處理大規模數據流至關重要。 4. 函數式編程的基石: 函數是 Python 代碼的組織單元。我們將深入探討參數傳遞機製(傳遞引用還是傳遞值?)、默認參數陷阱、可變與不可變參數處理。重點剖析高階函數(如 `map`, `filter`, `reduce`)的現代替代方案——列錶推導式(List Comprehensions)和字典推導式,展示它們如何以更簡潔、更具 Pythonic 的方式提升代碼性能和可讀性。 5. 麵嚮對象編程 (OOP) 的精髓: 這是構建復雜應用的基礎。本書將詳細闡述類(Class)、對象、封裝、繼承和多態。我們不僅僅是展示如何定義類,更會深入探討 Python 特有的“魔術方法”(Magic Methods,如 `__init__`, `__str__`, `__call__`)如何實現運算符重載和對象行為定製。同時,我們將區分類方法 (`@classmethod`) 和靜態方法 (`@staticmethod`) 的適用場景,並講解 Mixin 類的設計模式。 核心內容闆塊二:高級特性與工程實踐 掌握瞭基礎語法後,本書轉嚮 Python 語言中那些能真正區分普通代碼和專業代碼的高級特性。 1. 異常處理與健壯性: 深入講解 `try...except...finally` 塊的精確控製。重點在於如何創建自定義異常類(Custom Exceptions),以及如何使用上下文管理器(Context Managers),通過 `with` 語句優雅地處理資源(如文件、網絡連接)的獲取與釋放,確保資源不會泄漏。 2. 模塊、包與依賴管理: 講解 Python 的導入機製,如何構建和發布自己的包結構。詳細介紹包的命名規範、`__init__.py` 的作用,以及如何利用相對導入和絕對導入來構建清晰的模塊層次結構。同時,我們會探討現代依賴管理工具(如 Poetry 或 Pipenv)的最佳實踐。 3. 裝飾器(Decorators): 這是一個 Python 的強大工具。本書將從函數包裝器的角度,逐步構建一個簡單的裝飾器,直到實現帶參數的類裝飾器。我們將應用裝飾器來解決諸如日誌記錄、權限檢查、性能計時等常見的工程問題。 4. 元編程的初步探索: 介紹動態類型語言的強大之處。講解內省(Introspection)機製,如 `getattr()`, `hasattr()`, `dir()` 的實際用途。對初學者而言,我們將側重於理解類型提示(Type Hinting,PEP 484)如何配閤靜態分析工具(如 Mypy)提升代碼的可靠性。 5. 並發與並行: 在現代計算中,I/O 密集型和 CPU 密集型任務的處理至關重要。本書會清晰區分多綫程(Threading)和多進程(Multiprocessing)的使用場景,並詳細解釋全局解釋器鎖(GIL)對 Python 並發模型的影響。更重要的是,我們將重點講解 `asyncio` 庫,教授如何使用 `async` 和 `await` 關鍵字編寫高效的異步代碼,以應對高並發的網絡服務。 核心內容闆塊三:應用驅動的案例研究 理論知識隻有應用於實踐纔有價值。本書將精選當前 IT 領域最熱門的幾個方嚮,展示 Python 在其中的應用深度。 1. 數據處理與分析基礎: 介紹如何使用標準庫(如 `csv`, `json`)進行數據序列化與反序列化。探討如何利用內存效率高的工具(例如,如何避免一次性將大型文件讀入內存),為後續更專業的科學計算庫打下基礎。 2. Web 基礎與網絡編程: 講解 HTTP 協議的基本請求方法,並展示如何使用 Python 標準庫 `socket` 模塊構建一個簡單的 TCP 服務器,理解網絡通信的基本原理。這將為理解現代 Web 框架的工作方式提供必要的底層視角。 3. 文件係統操作與係統交互: 詳盡介紹 `os` 模塊和 `pathlib` 庫。我們將演示如何安全地進行文件和目錄的遍曆、權限管理,以及如何編寫跨平颱的腳本來自動化日常的係統維護任務。 學習體驗 本書的每一章都包含大量的代碼示例、關鍵概念的詳細圖示以及“挑戰自我”的編程練習。這些練習旨在鼓勵讀者主動調試、閱讀錯誤信息,並將所學知識融會貫通,最終培養齣獨立解決問題的軟件工程師思維。我們相信,通過本書的係統學習,讀者將能自信地使用 Python 語言去構建健壯、高效且易於維護的現代應用程序。

著者信息

作者簡介

數位新知


  「數位新知」主要從事於電腦圖書編著及資訊課程教育學習平颱研發,我們是由多位專業作者組成團隊,皆為長期從事資訊教育的工作者,故寫作的領域相當豐富多元,包括APCS大學先修程式檢測、程式語言、網頁設計、人工智慧、演算法、資料結構、影像處理、視訊剪輯、大數據、電競與遊戲設計、電子商務、網路行銷等現代資訊社會必備的各種課程。

圖書目錄

第一章 APCS資訊能力檢定與程式設計簡介   
1-1 APCS檢定簡介與報考資格
1-2 程式語言與演算法
1-3 程式設計邏輯
1-4 認識演算法
1-5 演算法的效能

第二章 C語言輕鬆快速入門   
2-1 Dev-C++簡介
2-2 資料型態轉換
2-3 輸齣與輸入功能
2-4 流程控製
2-5 陣列、字串與矩陣簡介
2-6 函數介紹
2-7 結構簡介

第三章 Python語言基礎入門   
3-1 變數與常數
3-2 數值資料型態
3-3 運算子
3-4 資料型態轉換
3-5 全真綜閤實作測驗

第四章 格式化輸齣入與流程控製   
4-1 格式化輸齣
4-2 輸入函數:input()
4-3 流程控製與選擇結構
4-4 迴圈結構
4-5 全真綜閤實作測驗

第五章 容器資料型態、陣列與矩陣   
5-1 list串列
5-2 tuple序對(或稱元組)
5-3 dict字典
5-4 set集閤
5-6 字串
5-7 矩陣
5-8 全真綜閤實作測驗

第六章 指標與串列結構   
6-1 C指標型態補充特別教學
6-2 認識指標
6-3 鏈結串列
6-4 環狀串列
6-5 全真綜閤實作測驗

第七章 函數與遞迴演算法
7-1 認識函數
7-2 Python引數傳遞的機製
7-3 變數的有效範圍
7-4 遞迴函數—分治演算法
7-5 迴溯法—老鼠走迷宮問題
7-6 全真綜閤實作測驗

第八章 檔案、排序與搜尋演算法
8-1 認識檔案
8-2 排序演算法
8-3 搜尋演算法
8-4 全真綜閤實作測驗

第九章 必考資料結構與Python   
9-1 堆疊
9-2 佇列
9-3 樹狀結構
9-4 圖形結構
9-5 全真綜閤實作測驗

圖書序言

  • ISBN:9786263436930
  • 規格:平裝 / 372頁 / 17 x 23 x 1.86 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  APCS為Advanced Placement Computer Science的英文縮寫,是指「大學程式設計先修檢測」。APCS可以提供評量大學程式設計先修課程及評量學生的程式設計能力。APCS考試類型包括:觀念題及實作題。觀念題是以單選題的方式進行測驗,考試重點在於程式設計概念、解決問題的運算思維或理解演算法的基礎觀念。程式設計觀念題如果需提供程式片段,會以C語言命題。主要考試重點包括:輸齣入指令、資料處理、流程控製、函數、遞迴、陣列與矩陣、結構、自定資料型態及檔案,也包括基礎演算法及簡易資料結構,例如:佇列、堆疊、串列、樹狀、排序、搜尋。在程式設計實作題可自行選擇以 C、C++、Java、Python 撰寫程式。

  本書實作題會以Python語言來實作,並根據APCS公告的觀念題及實作題,分別安排到各章的主題之中,目的就是希望各位在學習完某一特定主題後,可以馬上測試相關的APCS觀念題,以幫助各位讀者學以緻用,清楚掌握考試的重點。

  為瞭實際提升各位的程式設計能力,在各章中的全真綜閤實作,就會根據該章所談論的主題,分別詳細解析與該章主題相關的各年度公告的實作題,不僅有程式實作前的問題分析及技巧說明外,也提供完整的程式碼、重要註解及程式碼說明,來降低學習者的障礙,並能更加清晰理解程式的設計邏輯。

  本書結閤運算思維與演算法的基本觀念,並以Python語言來實作,全書程式範例都已在Python的IDLE整閤開發環境下正確編譯與執行。期許本書能幫助各位具備以Python語言的程式設計基本能力,並提升應試APCS的程式設計實作能力,相信經過本書課程的安排及訓練後,各位已很紮實培養瞭分析題目、提齣解決方案及擁有以Python語言的程式設計實作能力。

用户评价

评分

這本書在代碼示例的有效性和實用性方麵錶現得實在不盡如人意。很多例子都停留在教科書式的“Hello World”級彆,或者是一些為瞭演示某個特定語法點而刻意構造的、脫離實際工作環境的“玩具代碼”。例如,在講解文件I/O操作時,所使用的示例文件路徑硬編碼在代碼中,並且路徑的格式似乎隻適用於特定的操作係統,這對於需要跨平颱部署代碼的讀者來說,毫無參考價值。此外,許多示例代碼缺乏必要的注釋,或者注釋內容與代碼實際執行的功能不符,這使得讀者在閱讀和調試時需要花費大量精力去反嚮推導作者的意圖,極大地消耗瞭學習的熱情。我特彆希望看到的是一些結閤真實世界問題的解決方案,比如如何處理JSON數據的清洗、如何使用第三方庫進行簡單的API調用,或者如何實現一個小型的數據結構。然而,這本書在這方麵的內容嚴重不足,給人的感覺就像是停留在上個世紀的編程教學資料,完全沒有跟上現代軟件開發的需求和實踐。

评分

這本書的排版和裝幀設計簡直是一場災難。書脊的膠裝部分在剛拿到手的時候就有點鬆動,我甚至懷疑它能不能經得住幾次頻繁的翻閱。更糟糕的是,內頁的紙張質量低劣,那種泛黃的廉價紙張,不僅閱讀起來眼睛容易疲勞,而且稍微不小心沾上一點咖啡漬或者水滴,就會立刻留下永久的汙點。印刷的墨跡深淺不一,有時候一行字裏有的部分特彆黑,有的部分又淡得快看不清瞭,這對於需要仔細核對代碼細節的學習者來說,簡直是緻命的。我特彆留意瞭章節的目錄頁和索引部分,排版混亂,字體大小不統一,讓人感覺這不是一本精心打磨的教材,更像是一個匆忙拼湊的草稿。尤其是一些代碼塊的縮進,似乎是隨機的,根本不符閤任何規範的Python風格指南,這對於初學者建立正確的編程習慣是極其不利的,簡直是誤人子弟。封麵設計倒是挺簡潔的,但這種外錶的‘光鮮’完全掩蓋不住內裏的粗糙,拿到手裏沉甸甸的重量感,帶來的不是知識的充實,而是對印刷成本的擔憂。希望未來的再版能在這些基礎的硬件體驗上進行徹底的改進,否則,光談內容再好,閱讀體驗的糟糕也會勸退一大批潛在讀者。

评分

恕我直言,這本書的翻譯質量簡直是讓人啼笑皆非,充滿瞭生硬和不準確的錶達,讓人懷疑作者是否真的完全掌握瞭Python的專業術語。許多英文技術詞匯被直譯成瞭拗口的中文,使得本就晦澀難懂的概念雪上加霜。例如,某些地方將“mutable”和“immutable”的對比翻譯得含糊不清,導緻讀者對於數據類型在內存中的行為差異産生瞭錯誤的認知。更令人惱火的是,一些關鍵的錯誤信息(Error Messages)和標準庫函數名稱,竟然沒有用標準的英文原文標注,而是被替換成瞭作者自創的中文解釋,這在實際開發中是絕對行不通的,因為程序拋齣的錯誤永遠是英文的。這種“一廂情願”的本地化嘗試,非但沒有幫助非英語母語的學習者,反而製造瞭更多的理解障礙和睏惑。我不得不頻繁地對照官方文檔或在綫資源來核實書中的術語和描述,這極大地破壞瞭閱讀的流暢性,讓人懷疑編輯校對環節是否真的有人進行過專業的審閱。

评分

這本書的“APCS”定位似乎隻是一個營銷口號,內容上與計算機科學的深度和廣度關聯性不強,更多的是對Python語言皮毛的介紹。對於一個準備或正在應對APCS考試的同學來說,這本書提供的知識覆蓋麵是遠遠不夠的。例如,算法和數據結構的部分幾乎是空白,而這恰恰是此類考試的重點和難點所在。書中雖然提到瞭函數、類等基本編程元素,但對於時間復雜度和空間復雜度的分析討論幾乎為零,沒有教導讀者如何評估自己編寫的代碼的效率。此外,關於編程範式、底層數據錶示(比如整數和浮點數的內存結構)等CS核心概念的探討也顯得淺嘗輒止。讀者讀完此書,可能學會瞭用Python寫幾行簡單的程序,但距離真正理解計算思維和解決復雜計算問題,還有很長的路要走。如果這本書的目標群體真的是希望通過APCS考試的學生,那麼它在深度上存在嚴重的脫節,提供的隻是一個非常錶層的語言入門工具,而非一個係統的應試指南。

评分

我對這本書的章節邏輯安排感到非常睏惑,整體的敘事流程缺乏連貫性和遞進感,仿佛是把幾份獨立的講義強行縫閤到瞭一起。開篇對於Python基礎語法的介紹,顯得過於簡略和跳躍,完全沒有為後續更復雜的概念打下堅實的基礎。比如,在講解列錶推導式(List Comprehensions)時,作者直接跳過瞭生成器錶達式(Generator Expressions)的鋪墊,這讓習慣瞭傳統循環結構的讀者在理解這種更高級的語法糖時,會感到措手不及,缺乏循序漸進的引導。更彆提麵嚮對象編程(OOP)那幾章,理論闡述非常晦澀,充斥著大量生硬的術語堆砌,卻鮮有貼閤實際應用場景的案例來輔助理解。我期待的是一種能將抽象概念具象化的教學方式,但這本書提供的隻是概念的羅列。特彆是關於異常處理的部分,講解得含糊不清,對於 `try-except-finally` 結構的執行順序和不同異常類型的捕獲優先級,作者的論述不夠嚴謹,導緻我在嘗試實際調試時,經常會遇到與書中描述不符的行為。總而言之,這本書在知識點的組織結構上存在明顯的缺陷,阻礙瞭讀者建立一個完整、係統的知識框架。

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