Python計算與編程實踐：多媒體方法(第4版)（簡體書）

本書是一本獨特的Python 程序設計教程，使用媒體計算的方法教授Python 編程。
全書共17 章（分為4 個部分）和1 個附錄。第1 部分是前6 章，介紹了計算機科學、媒體計算、編程的概念，以及操作文本、圖片、修改像素等編程技巧。第2 部分是第7 章到第10 章，主要介紹用Python 概念對聲音媒體進行各種操作。第3 部分是第11 章到第13章，主要介紹針對文本、網絡、數據庫的Python 編程，還介紹了函數式編程、遞歸的思想和應用。第4 部分是第14 到第17 章，主要介紹視頻文件的編程操作，還介紹了面向對象編程的思想和方法。附錄部分給出了Python 語言的快速參考。
本書通過媒體計算的方法，幫助讀者輕鬆地學習和掌握計算機科學思想和編程方法，
適合作為高等院校計算機專業Python 程序設計、多媒體編程等課程的教材，也適合對Python編程感興趣的讀者自學參考。

本書是一本獨特的Python程序設計教程，使用媒體計算的方法教授Python編程。媒體計算將Python編程實踐融入文本、圖像、數字音樂、網頁、視頻等相關的數字媒體形式，提供各種有趣的創作體驗，教人們通過編程，用數字媒體進行溝通。 本書鼓勵用創作分享、課堂互動和課堂編程實踐等形式激發學習興趣和積極性，幫助讀者輕鬆地學習和掌握計算機科學思想和編程方法，適合作為高等院校計算機專業Python程序設計、多媒體編程等課程的教材，也適合對Python編程感興趣的讀者自學參考。 本書具有以下特色 ● 利用文本、圖像、數字音樂、網頁、視頻等多種有趣的多媒體形式學習Python編程，讓編程成為創造性工具，激發讀者的興趣。 ● 給出豐富的實例和章末問題，引導讀者探索編程在多媒體創作中的作用。 ● 提供豐富的圖片素材，鼓勵讀者對素材進行創作分享，激發學習積極性。 ● 增加關於文本處理的章節，用簡短的代碼進行字符串操作，幫助讀者快速上手。 ● 編寫用於處理CSV（因特網上共享數據的通用格式）的示例，用Python處理CSV文件，完成電子表格中的操作。 ● 添加邊緣檢測代碼，代碼更短，更容易理解。 ● 新增了跳舞的海龜程序和遞歸模式，支持創造更複雜的圖形效果。 ● 使用JES中的*功能，讓Python編程操作數字媒體更方便。 ● 提供教學PPT、配套媒體工具和素材文件下載。

第 1 章 計算機科學與媒體計算概述2
1.1 什麼是計算機科學.2
1.2 編程語言.5
1.3 計算機理解的東西.7
1.4 媒體計算：為什麼要
數字化媒體.9
1.5 每個人的計算機科學.10
1.5.1 它與溝通有關10
1.5.2 它與過程有關11
1.5.3 你可能需要它11
問題 .11
深入學習13
第 2 章 編程簡介14
2.1 編程是關於命名的.14
文件及其名稱15
2.2 Python 中的編程.16
2.3 JES 中的編程17
2.4 JES 中的媒體計算18
2.4.1 顯示圖片22
2.4.2 播放聲音24
2.4.3 為值命名25
2.5 製作一個程序.27
函數：真正像數學的
函數接受輸入30
編程小結32
問題 .32
深入學習36
第3 章 創建和修改文本37
3.1 字符串：在計算機中製作
人類文本.37
從字符串製作字符串：
講故事39
3.2 用for 來拆分字符串41
3.2.1 測試這些字母. 43
3.2.2 拆分字符串，合併
字符串. 45
3.2.3 用索引拆分字符串 48
3.2.4 使用索引實現鏡像、
反轉和分離字符串. 50
3.2.5 使用關鍵字密碼對字符串
進行編碼和解碼. 52
3.3 按單詞拆分字符串 53
3.4 字符串內部是什麼 55
3.5 計算機能做什麼 56
編程小結. 57
程序片段. 57
字符串程序片段. 57
問題 57
深入學習. 61
第4 章 使用循環修改圖片. 62
4.1 如何編碼圖片 62
4.2 操作圖片 66
瀏覽圖片. 70
4.3 更改顏色值 71
4.3.1 在圖片中使用循環 71
4.3.2 增加/減少紅色(綠色、
藍色). 73
4.3.3 測試程序：這真的
有效嗎. 77
4.3.4 一次更改一種顏色 77
4.4 創造日落 78
理解函數. 78
4.5 變亮和變暗 83
4.6 創造負片 84
4.7 轉換為灰度圖 85
4.8 用索引指定像素 86
編程小結. 89
圖片程序片段. 89
像素程序片段90
顏色程序片段90
問題 .90
深入學習93
第5 章 使用選擇的圖片技術94
5.1 替換顏色：紅眼、棕褐色調，
海報化.94
5.1.1 減少紅眼97
5.1.2 棕褐色調和海報化圖片：
使用條件選擇顏色99
5.2 比較像素：邊緣檢測103
5.3 背景消除.105
5.4 摳像.108
5.5 在範圍內著色. 111
5.5.1 添加邊框 111
5.5.2 加亮圖片的右半部分112
5.6 選擇無需再次測試.113
編程小結115
問題 .115
深入學習117
第6 章 按位置修改像素118
6.1 更快地處理像素.118
6.1.1 用range 在像素上
循環.119
6.1.2 編寫更快的像素循環121
6.2 鏡像圖片.122
6.3 複製和轉換圖片.128
6.3.1 複製129
6.3.2 複製到較小的圖片和
修改.133
6.3.3 複製和引用135
6.3.4 創建拼貼圖136
6.3.5 通用複製139
6.3.6 旋轉140
6.3.7 縮放142
6.4 組合像素：模糊.146
6.5 混合圖片.148
6.6 繪製圖像.150
6.6.1 使用繪圖命令繪圖151
6.6.2 矢量和位圖表示 152
6.7 程序作為指定繪圖的過程. 154
我們為什麼要編寫程序 155
編程小結. 156
問題 156
深入學習. 161
第 2 部分 聲音
第7 章 用循環修改聲音. 164
7.1 聲音如何編碼 164
7.1.1 聲音的物理學. 164
7.1.2 研究不同的聲音 166
7.1.3 編碼聲音. 169
7.1.4 二進制數和
二進制補碼. 170
7.1.5 存儲數字化的聲音 171
7.2 操作聲音 172
7.2.1 打開聲音和操作
樣本集. 172
7.2.2 使用JES MediaTools 175
7.2.3 循環. 176
7.3 改變聲音的音量 177
7.3.1 增加音量. 177
7.3.2 真的有效嗎. 178
7.3.3 減小音量. 181
7.3.4 使用數組索引表示法 182
7.3.5 在聲音中理解函數 182
7.4 規格化聲音 183
產生削波. 184
編程小結. 185
聲音文件函數和片段. 186
聲音對象函數和片段. 186
面向樣本的函數和片段 186
問題 186
深入學習. 188
第8 章 修改範圍中的樣本. 189
8.1 對聲音的不同部分進行
不同操作 189
複習索引數組表示法. 190
8.2 拼接聲音.192
8.3 通用剪輯和複製.197
8.4 反轉聲音.199
8.5 鏡像.200
8.6 關於函數和作用域.201
編程小結203
問題 .203
深入學習204
第9 章 通過組合片段製作聲音205
9.1 通過疊加合成聲音.205
9.2 混合聲音.206
9.3 創建回聲.207
9.3.1 創建多個回聲208
9.3.2 創建和絃209
9.4 採樣鍵盤的工作原理.209
採樣作為算法213
9.5 疊加式合成.213
9.5.1 製作正弦波213
9.5.2 疊加正弦波215
9.5.3 檢查結果215
9.5.4 方波216
9.5.5 三角波218
9.6 現代音樂合成.219
9.6.1 MP3 220
9.6.2 MIDI.220
編程小結221
問題 .221
深入學習223
第 10 章 構建更大的程序224
10.1 自頂向下設計程序.225
10.1.1 自頂向下的設計
實例.225
10.1.2 設計頂層函數226
10.1.3 編寫子函數228
10.2 自底向上設計程序.231
自底向上過程的示例232
10.3 測試程序.232
測試邊界條件234
10.4 關於調試的提示.234
10.4.1 尋找要擔心的語句 235
10.4.2 查看變量. 235
10.4.3 調試冒險遊戲 237
10.5 算法和設計 240
10.6 連接到函數外的數據. 240
10.7 在JES 之外運行程序 243
編程小結. 245
問題 246
深入學習. 248
第3 部分 文本、文件、網絡、
數據庫和統一媒體
第 11 章 使用方法操作文本和文件. 250
11.1 作為統一媒體的文本. 250
11.2 操作部分字符串. 250
11.2.1 字符串方法：介紹
對象和點表示法. 251
11.2.2 列表：強大的結構化
文本. 253
11.2.3 字符串沒有字體 255
11.3 文件：放置字符串和其他
東西的地方 255
11.3.1 打開和操作文件 257
11.3.2 生成套用信函 258
11.3.3 從因特網讀取和
操作數據. 259
11.3.4 從網頁上抓取信息 261
11.3.5 讀取CSV 數據 262
11.3.6 編寫程序 263
11.4 Python 標準庫 264
11.4.1 再談導入和你自己的
模塊. 265
11.4.2 用隨機數為程序添加
不可預測性. 266
11.4.3 利用庫讀取CSV
文件. 267
11.4.4 Python 標準庫的
例子. 268
編程小結. 268
通用程序片段268
字符串函數、函數、
方法和片段.269
列表函數和片段269
問題 .269
深入學習271
第 12 章 高級文本技巧：Web 和信息.272
12.1 網絡：從網上獲取文本.272
12.1.1 自動訪問CSV 數據275
12.1.2 訪問FTP 276
12.2 使用文本在媒體之間轉換.276
12.3 在媒體之間移動信息.279
12.4 使用列表作為媒體表示的
結構文本.281
12.5 在圖片中隱藏信息.282
將聲音隱藏圖片內284
編程小結285
通用程序片段285
問題 .286
深入學習287
第 13 章 為Web 創建文本288
13.1 HTML：網頁的表示法288
13.2 編寫程序生成HTML.291
制作主頁293
13.3 數據庫：存儲文本的地方.296
13.3.1 關系數據庫298
13.3.2 使用散列表的示例
關系數據庫298
13.3.3 使用SQL .301
13.3.4 用數據庫構建網頁303
問題 .304
深入學習306
第4 部分 影片
第 14 章 創建和修改影片308
14.1 生成動畫.309
14.2 使用視頻源.316
視頻操作示例316
14.3 自底向上建立視頻效果.319
問題 323
第 15 章 速度. 326
15.1 關注計算機科學 326
15.2 什麼使程序更快 326
15.2.1 計算機真正理解的
是什麼. 326
15.2.2 編譯器和解釋器 327
15.2.3 什麼限制了計算機的
速度. 331
15.2.4 它真不一樣嗎 333
15.2.5 讓搜索更快. 334
15.2.6 永遠不會完成或
無法編寫的算法. 336
15.2.7 為什麼Photoshop 比
JES 更快 337
15.3 什麼使計算機更快 337
15.3.1 時鐘頻率和實際計算. 338
15.3.2 存儲：什麼使計算機
變慢. 339
15.3.3 顯示. 340
問題 340
深入學習. 341
第 16 章 函數式編程. 342
16.1 使用函數讓編程更容易. 342
16.2 使用映射和歸約的函
數式編程 345
16.3 針對媒體的函數式編程. 348
不改變狀態的媒體操作 349
16.4 遞歸：強大的思想 350
16.4.1 遞歸目錄遍歷 354
16.4.2 遞歸的媒體函數 356
編程小結. 357
函數式編程. 357
問題 358
第 17 章 面向對象編程. 360
17.1 對象的歷史 360
17.2 使用海龜 361
17.2.1 類和對象. 361
17.2.2 向對象發送消息 362
17.2.3 對象控制其狀態364
17.3 教海龜新技巧.365
17.3.1 覆蓋原有的海龜方法.367
17.3.2 一次使用多隻海龜368
17.3.3 帶有圖片的海龜369
17.3.4 跳舞的海龜371
17.3.5 遞歸和海龜372
17.4 面向對象的幻燈片放映.373
使Slide 類更加面向對象376
17.5 面向對象的媒體.376
17.6 盒子喬.380
17.7 為什麼要對象.381
編程小結382
面向對象編程383
圖形方法383
Turtle 和World 的方法.383
問題 .384
深入學習. 386
附錄A Python 快速參考 387
A.1 變量. 387
A.2 函數創建. 387
A.3 循環和條件 387
A.4 運算符和表示函數 388
A.5 數字函數. 389
A.6 序列操作. 389
A.7 字符串轉義 389
A.8 有用的字符串方法 389
A.9 文件. 390
A.10 列表. 390
A.11 字典、散列表或關聯數組 390
A.12 外部模塊 390
A.13 類. 391
A.14 函數式方法 391
參考資料. 392