The Practice of Computing Using Python （2ND）

Punch, William/ Enbody, Richard

Pearson College Div（2012/02発売）

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製本 Paperback:紙装版/ペーパーバック版／ページ数 764 p.
言語 ENG
商品コード 9780132805575
DDC分類 005.133

Full Description

NOTEcome packaged with this content. If you would like to purchase both the physical text and MyProgrammingLabsearch for ISBN-10: 0132992833/ISBN-13: 9780132992831 . That package includes ISBN-10: 013280557X/ISBN-13: 9780132805575 and ISBN-10: 0132831325/ISBN-13: 9780132831321.MyProgrammingLab should only be purchased when required by an instructor.A problem-solving approach to programming with Python. The Practice of Computing Using Python introduces CS1 students (majors and non-majors) to computational thinking using Python. With data-manipulation as a theme, readers quickly see the value in what they're learning and leave the course with a set of immediately useful computational skills that can be applied to problems they encounter in future pursuits. The book takes an "object-use-first" approach-writing classes is covered only after students have mastered using objects. This edition is available with MyProgrammingLab, an innovative online homework and assessment tool. Through the power of practice and immediate personalized feedback, MyProgrammingLab helps students fully grasp the logic, semantics, and syntax of programming.

Contents-1.0.1 Data Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20-1.0.2 Problem Solving and Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20-1.0.3 Code examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20-1.0.4 Interactive Sessions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20-1.0.5 Exercises and Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20-1.0.6 Self-Test Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20-1.0.7 Programming Tips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20I Thinking About Computing 230 The Study of Computer Science 250.1 Why Computer Science? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250.1.1 Importance of Computer Science . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250.1.2 Computer Science Around You . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250.1.3 Computer "Science" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260.1.4 Computer Science Through Computer Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270.2 The Difficulty and Promise of Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270.2.1 Difficulty 1: Two Things at Once . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27A une Damoyselle malade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27My Sweet/Cute [One] (Feminine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28A une Damoyselle malade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28My Sweet Dear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29A une Damoyselle malade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290.2.2 Difficulty 2: What is a Good Program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290.2.3 The Promise of a Computer Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300.3 Choosing a Computer Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310.3.1 Different Computer Languages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310.3.2 Why Python? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310.3.3 Is Python the Best Language? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320.4 What Is Computation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320.5 What Is a computer? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330.5.1 Computation in Nature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330.5.2 The Human Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350.6 The Modern, Electronic Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360.6.1 It's the Switch! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360.6.2 The Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370.7 A High-Level Look at a Modern Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410.8 Representing Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420.8.1 Binary Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430.8.2 Working with Binary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430.8.3 Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440.8.4 Representing Letters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440.8.5 Representing Other Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450.8.6 What Does a Number Represent? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460.8.7 How to Talk About Quantities of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460.8.8 How Much Data is That? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470.9 Overview of Coming Chapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48II Starting to Program 511 Beginnings 531.1 Practice, Practice, Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531.2 QuickStart, the Circumference Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541.2.1 Examining the code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551.3 An Interactive Session . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571.4 Parts of a Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581.4.1 Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581.4.2 Statements and Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581.4.3 Whitespace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591.4.4 Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.4.5 Special Python Elements: Tokens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.4.6 Naming Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611.4.7 Recommendations on Naming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621.5 Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631.5.1 Variable Creation and Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631.6 Objects and Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661.6.1 Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681.6.2 Other Built-In Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701.6.3 Object types: not variable types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 711.6.4 Constructing New Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721.7 Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731.7.1 Integer Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731.7.2 Floating Point Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751.7.3 Mixed Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751.7.4 Order of Operations and Parentheses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761.7.5 Augmented Assignment Operators: A Shortcut! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761.8 Your First Module, Math . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791.9 Developing an Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801.9.1 New rule, testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831.10 Visual Vignette: TURTLE GRAPHICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831.10.1 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871.10.2 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 902 Control 932.1 The Selection Statement for Decisions: if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.1.1 Booleans for Decisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942.1.2 The if Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.1.3 Example: What Lead is Safe in Basketball? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 972.1.4 Repetition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1002.1.5 Example: Finding Perfect Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1032.1.6 Example: Classifying Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1072.2 In-Depth Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1102.2.1 True and False: Booleans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1102.2.2 Boolean Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1112.2.3 Relational Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1112.2.4 Boolean Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1152.2.5 Precedence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.2.6 Boolean Operators Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.2.7 Another Word on Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1212.2.8 The Selection Statement for Decisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1222.2.9 More on Python Decision Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1232.2.10 Repetition: the while Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.2.11 Sentinel Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1342.2.12 Summary of Repetition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1342.2.13 More on the for Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1342.2.14 Nesting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1372.2.15 Hailstone Sequence Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1382.3 Visual Vignette: Plotting Data with pylab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1402.3.1 First Plot and Using a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1402.3.2 More Interesting Plot: a Sine Wave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1412.4 Computer Science Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1432.4.1 Minimal Universal Computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1432.4.2 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1523 Algorithms and Program Development 1553.1 What Is an Algorithm? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1553.1.1 Example Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1563.2 Algorithm Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1573.2.1 Algorithm versus Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1573.2.2 Qualities of an Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.2.3 Can We Really Do All That? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.3 What is a Program? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.3.1 Readability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.3.2 Robust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1623.3.3 Correctness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1633.4 Strategies for Program Design . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.1 Engage and Commit . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 1166343.4.2 Understand, Then Visualize . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1643.4.3 Think Before You Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1653.4.4 Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1653.4.5 Simplify . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1663.4.6 Stop and Think . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1663.4.7 Relax: Give Yourself a Break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1673.5 A Simple Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1673.5.1 Build the Skeleton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1673.5.2 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1683.5.3 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1683.5.4 Doing the Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1704 Working with Strings 1754.1 The String Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1754.1.1 The Triple Quote String . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1764.1.2 Non Printing Characters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1764.1.3 String Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1764.1.4 Strings as a Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1774.1.5 More Indexing and Slicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1784.1.6 Strings are Iterable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1824.2 String Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1834.2.1 Concatenation (+) and Repetition (*) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1834.2.2 Determining When + Indicates Addition or Concatenation? . . . . . . . . . . . . . . . 1844.2.3 Comparison Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1844.2.4 The in Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1854.2.5 String Collections are Immutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1864.3 A Preview of Functions and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1874.3.1 First Cut: What is a Function? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1884.3.2 A String Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1894.3.3 Determining Method Names and Method Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1914.3.4 String Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1924.3.5 String Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1924.4 Formatted Output for Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 1944.4.1 Descriptor Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1954.4.2 Width and Alignment Descriptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1954.4.3 Floating-Point Precision Descriptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.5 Control and Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1984.6 Working with Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.6.1 Example: Reordering a Person's Name . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.6.2 Palindromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2024.7 More String Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2044.8 Computer Science Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2074.8.1 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2135 Files and Exceptions I 2175.1 What is a File? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2175.2 Accessing Files: Reading Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2175.2.1 What's Really Happening? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2185.3 Accessing Files: Writing Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2185.4 Reading and Writing Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2195.5 File Creation and Overwriting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2205.6 First Cut, Handling Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2215.6.1 Error Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2225.6.2 The try-except construct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2225.6.3 try-except Flow of Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235.6.4 Exception example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235.7 Example: Counting Poker Hands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2265.7.1 Program to Count Poker Hands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229III Functions and Data Structures 2396 Functions-QuickStart 2416.1 What Is a Function? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2416.1.1 Why Have Functions? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2426.2 Python Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2436.3 Flow of Control with Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2456.3.1 Function Flow in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2466.3.2 Parameter Passing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2466.3.3 Another Function Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2486.3.4 Function Example: Word Puzzle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2506.3.5 Functions Calling Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2546.3.6 When to Use a Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2546.3.7 What If There is No Return Statement? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2556.3.8 What If There Are Multiple Return Statements? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2566.4 Visual Vignette: Turtle Flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2567 Lists and Tuples 2637.1 What Is a List? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2637.2 What You Already Know How To Do With Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2657.2.1 Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2657.2.2 Indexing and Slicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2657.2.3 Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2667.2.4 Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2687.2.5 List Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2687.3 Lists are different than Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2697.3.1 Lists are Mutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2697.3.2 List Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2707.4 OLD AND NEW FRIENDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2737.4.1 Split and Multiple Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2737.4.2 List to String and Back Again, Using join . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2747.4.3 The Sorted Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2757.5 Working with Some Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2767.5.1 Anagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2767.5.2 Example: File Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.6 Mutable Objects and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2857.6.1 Shallow vs. Deep Copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2907.6.2 Mutable versus Immutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2937.7 Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2957.7.1 Tuples from Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2977.7.2 Why Tuples? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2977.8 Lists: The Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2987.8.1 Example Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2987.8.2 Other Example Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2997.9 ALGORITHM EXAMPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3007.10 Python Diversion: List Comprehension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3077.10.1 Comprehensions, Expressions and the Ternary Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . 3087.11 Visual Vignette: More Plotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3097.11.1 Numpy Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3097.11.2 Plotting Trigonometric Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3117.11.3 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3208 More on Functions 3258.1 Scope: A First Cut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3258.1.1 Arguments, Parameters, and Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3268.1.2 Passing Mutable Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3288.1.3 Returning a Complex Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3308.1.4 Refactoring evens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3318.2 DEFAULT VALUES AND PARAMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3318.2.1 Example: Default Values and Parameter Keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3328.3 Functions as Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3348.3.1 Function Annotations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3358.3.2 Docstrings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3368.4 Example: Determining a Final Grade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3368.4.1 The Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3368.4.2 The Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3378.4.3 Function: weighted_grade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3378.4.4 Function: parse_line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3388.4.5 Function: main . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3388.4.6 Example Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3398.5 Esoterica: ''by value'' or ''by reference'' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3398.5.1 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3429 Dictionaries and Sets 3459.1 Dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3459.1.1 Dictionary Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3469.1.2 Python Dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3469.1.3 Dictionary Indexing and Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3479.1.4 Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3489.2 Word Count Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3529.2.1 Count Words in a String . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3529.2.2 Word Frequency for Gettysburg Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3539.2.3 Output and Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3569.3 Periodic Table Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3579.3.1 Working with CSV Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3579.3.2 Algorithm Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3589.3.3 Functions for Divide and Conquer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3599.4 Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3629.4.1 History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3629.4.2 What's in a Set? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3629.4.3 Python Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3629.4.4 Methods, Operators, and Functions for Python Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3639.4.5 Set Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3639.5 Set Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3689.5.1 Relationship between Words of Different Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3689.5.2 Output and Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3709.6 Scope: The Full Story . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3719.6.1 Namespaces and Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3719.6.2 Search Rule for Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3719.6.3 Local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3729.6.4 Global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3729.6.5 Built-Ins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3759.6.6 Enclosed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3769.7 PYTHON POINTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3779.8 Python Diversion: Dictionary and Set Comprehension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3779.9 Visual Vignette: Bar Graph of Word Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3789.9.1 Getting the Data Right . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3789.9.2 Labels and the xticks Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3799.9.3 Plotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3799.9.4 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38510 More Program Development 38910.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38910.2 Divide and Conquer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38910.2.1 Top-Down Refinement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38910.3 The Breast Cancer Classifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39010.3.1 The Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39010.3.2 The Approach: Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39010.3.3 Training and Testing the Classifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39010.3.4 Building the Classifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39110.4 Designing the Classifier Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39110.4.1 Divided, now Conquer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39510.4.2 Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39510.4.3 File Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39610.4.4 The make_training_set Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39610.4.5 The make_test_set Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40010.4.6 The train_classifier Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40010.4.7 train_classifer, Round 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40210.4.8 Testing the Classifier on New Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40410.4.9 The report_results Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40810.5 Running the Classifier on Full Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40910.5.1 Training versus Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40910.6 Other Interesting Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41210.6.1 Tag Clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41210.6.2 S&P 500 Predictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41310.6.3 Predicting Religion with Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41610.6.4 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419IV Classes, making your own Data Structures and Algorithms 42111 Introduction to Classes 42311.0.5 Simple Student Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42311.1 Object-Oriented Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42411.1.1 Python Is Object-Oriented! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42411.1.2 Characteristics of OOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42411.2 Working with Object-Oriented Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42411.2.1 Class and Instance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42511.3 Working with Classes and Instances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42611.3.1 Built-In Class and Instance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42611.3.2 Our First Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42611.3.3 Changing Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42811.3.4 The Special Relationship Between an Instance and Class: instance-of . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42911.4 Object Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43111.4.1 Using Object Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43111.4.2 Writing Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43211.4.3 The Special Argument self . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43311.4.4 Methods are the Interface to a Class Instance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43511.5 Fitting into the Python Class Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43511.5.1 Making Programmer-Defined Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43511.5.2 A Student Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43511.5.3 Python Standard Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43611.5.4 Now There Are Three: Class Designer, Programmer, and User . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43911.6 Example: Point Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44011.6.1 Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44111.6.2 Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44111.6.3 Summing Two Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44111.6.4 Improving the Point Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44211.7 Python and OOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44511.7.1 Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44511.7.2 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44511.7.3 Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44511.8 An Aside: Python and Other OOP languages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44611.8.1 Public versus Private . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44611.8.2 Indicating Privacy Using Double Underscores (__) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44611.8.3 Python's Philosophy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44711.8.4 Modifying an Instance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44711.8.5 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45012 More on Classes 45312.1 More About Class Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45312.1.1 Rational Number (Fraction) Class Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45412.2 How Does Python Know? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45512.2.1 Classes, Types, and Introspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45612.2.2 Remember Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45712.3 Creating Your Own Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45812.3.1 Mapping Operators to Special Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45812.4 Building the Rational Number Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46012.4.1 Making the Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46112.4.2 Review Fraction Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46212.4.3 Back to Adding Fractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46512.4.4 Equality and Reducing Rationals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46812.4.5 Divide and Conquer at Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47012.5 What Doesn't Work (Yet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47012.5.1 Introspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47112.5.2 Repairing "int + Rational" Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47312.6 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47412.6.1 The "Find the Attribute" Game . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47512.6.2 Using Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47712.6.3 Example: The Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47813 Program Development with Classes 48713.1 Predator--Prey Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48713.1.1 The Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48813.1.2 Simulation Using Object-Oriented Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48813.2 Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48913.2.1 Island Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48913.2.2 Predator and Prey, Kinds of Animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49013.2.3 Predator and Prey Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49313.2.4 Object Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49313.2.5 Filling the Island . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49313.3 Adding Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49513.3.1 Refinement: Add Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49513.3.2 Refinement: Time Simulation Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49713.4 Refinement: Eating, Breeding,and Keeping Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49813.4.1 Improved Time Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49913.4.2 Breeding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50113.4.3 Eating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50213.4.4 The Tick of the Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50313.5 Refinements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50413.5.1 Refinement: How Many Times to Move? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50413.5.2 Refinement: Graphing Population Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505V Being a better programmer 50714 Files and Exceptions II 50914.1 More Details on Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50914.1.1 Other File Access Methods, Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51114.1.2 Other File Access Methods, Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51214.1.3 Universal New Line Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51314.1.4 Moving Around in a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51414.1.5 Closing a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51514.1.6 The with Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51614.2 CSV Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51714.2.1 CSV Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51814.2.2 CSV Reader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51814.2.3 CSV Writer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51914.2.4 Example: Update Some Grades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51914.3 Module: os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52114.3.1 Directory (Folder) Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52114.3.2 os Module Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52214.3.3 os Module Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52414.4 More on Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52514.4.1 Basic Exception Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52614.4.2 A Simple Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52714.4.3 Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53014.4.4 A Philosophy Concerning Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53014.5 Exception: else and finally . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53114.5.1 finally and with . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53114.5.2 Example: Refactoring the Reprompting of a File Name . . . . . . . . . . . . . . . . . 53114.6 More on Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53214.6.1 Raise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53214.6.2 Create Your Own . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53414.7 Example: Password Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53414.7.1 Programming Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54015 Testing 54115.1 Why Testing? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54115.1.1 Kinds of Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54115.1.2 "Bugs" and Debugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54215.2 Kinds of Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54315.2.1 Testing is Hard! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54415.2.2 Importance of Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54415.3 Example Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54415.3.1 NBA Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54415.3.2 Basic Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54515.4 Incorporating Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54715.4.1 Catching User Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54715.4.2 Catching Developer Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54815.5 Automation of Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54915.5.1 doctest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55015.5.2 Other Kinds of Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55215.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55216 Recursion: Another Control Mechanism 55316.1 What Is Recursion? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55316.2 Mathematics and Rabbits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55516.3 Let's Write Our Own: Reversing a String . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55716.4 How Does Recursion Actually Work? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55916.4.1 Stack Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55916.4.2 Stacks and Function Calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56116.5 Recursion in Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56316.5.1 Recursive Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56316.5.2 Sierpinski Triangles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56416.6 Recursion to Non-recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56517 Other Fun Stuff with Python 56917.1 Function Stuff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56917.1.1 Having a Varying Number of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56917.1.2 Iterators and Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57217.1.3 Other Functional Programming Ideas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57517.1.4 Some Functional Tools: map , reduce , filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57617.1.5 Decorators, Functions calling Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57717.2 Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58117.2.1 Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58217.2.2 Serializing an Instance, pickle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58417.2.3 Random Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58617.3 Other Things in Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58817.3.1 Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58817.3.2 Built-in Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58817.3.3 Modules on the Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58918 The End, or Perhaps the Beginning 591A. Getting and Using Python 593A.1 About Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593A.1.1 History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593A.1.2 Python 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593A.1.3 Python is Free and Portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594A.1.4 Starting Python Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594A.1.5 Working with Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596A.1.6 Making a Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597A.2 Some Conventions for This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602A.2.1 Interactive Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603A.2.2 Program: Written Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603A.2.3 Combined Program and Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603A.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604B Simple Drawing with Turtle Graphics 605B.0.1 What is a Turtle? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605B.0.2 Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606B.0.3 Drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607B.0.4 Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608B.0.5 Drawing with Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609B.0.6 Other commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611B.1 Tidbits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612B.1.1 Keeping the Window Open . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612B.1.2 Working Nicely With IDLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613C Plotting and Numeric Tools: A Quick Survey 615C.1 Matplotlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615C.1.1 Getting matplotlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615C.2 Working with matplotlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620C.2.1 Plot Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620C.2.2 Plot Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621C.2.3 Tick Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621C.2.4 Bar Graphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622C.2.5 Histograms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622C.2.6 Pie Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624C.3 Numeric Python (Numpy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625C.3.1 Arrays Are Not Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625C.3.2 Creating a numpy Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625C.3.3 Manipulating Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625D Table of UTF-8 One Byte Encodings 627E Precedence 629F Naming Conventions 631F.1 Python Style Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631F.2 Naming Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632F.2.1 Our Added Naming Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632F.3 Other Python Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632G Check Yourself Solutions 635G.1 Chapter 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635G.2 Chapter 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636G.3 Chapter 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637G.4 Chapter 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637G.5 Chapter 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637G.6 Chapter 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638G.7 Chapter 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638G.8 Chapter 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638G.9 Chapter 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639G.10 Chapter 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639G.11 Chapter 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639