內容簡介

本書是一本獨特的Python 程式設計教程，使用媒體計算的方法教授Python 程式設計。

全書共17 章（分為4 個部分）和1 個附錄。第1 部分是前6 章，介紹了電腦科學、媒體計算、程式設計的概念，以及操作文本、圖片、修改圖元等程式設計技巧。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、網路、資料庫的Python 程式設計，還介紹了函數式程式設計、遞迴的思想和應用。第4 部分是第14 到第17 章，主要介紹視頻檔的程式設計操作，還介紹了物件導向程式設計的思想和方法。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電腦科學思想和程式設計方法，適合作為高等院校電腦專業Python 程式設計、多媒體程式設計等課程的教材，也適合對Python程式設計感興趣的讀者自學參考。

作者介紹

馬克·古茨戴爾（Mark Guzdial）美國佐治亞理工學院電腦學院交互計算系教授、ACM國際計算教育研究研討會系列的創始人之一、ACM院士和傑出教育家、Journal of the Learning Sciences和Communications of the ACM的編輯委員會成員、2012年 IEEE電腦學會本科教學獎的獲得者。他的研究重點是學習科學和技術，特別是計算教育研究。

芭芭拉·埃裡克森（Barbara Ericson）研究科學家、美國佐治亞理工學院電腦學院計算外展系主任，曾擔任美國電腦科學教師協會董事會的教師教育代表、美國國家資訊技術女性中心K-12 聯盟的聯合主席以及AP電腦科學考試的高級講師。她的研究領域包括電腦圖形學、人工智慧、醫學和物件導向程式設計。

馬克和芭芭拉因在媒體計算方面的工作（包括本書），獲得了2010年ACM Karl V.Karlstrom傑出電腦教育者獎。

第 1 部分引言
第 1 章電腦科學與媒體計算概述2
1．1　什麼是電腦科學．2
1．2　程式設計語言．5
1．3　電腦理解的東西．7
1．4　媒體計算：為什麼要數位化媒體．9
1．5　每個人的電腦科學．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 章程式設計簡介14
2．1　程式設計是關於命名的．14
文件及其名稱15
2．2　Python 中的程式設計．16
2．3　JES 中的程式設計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　製作一個程式．27
函數：真正像數學的
函數接受輸入30
程式設計小結32
問題　．32
深入學習36
第 3 章創建和修改文本37
3．1　字串：在電腦中製作人類文本．37
從字串製作字串：講故事39
3．2　用for 來拆分字串41
3．2．1　測試這些字母．　43
3．2．2　拆分字串，合併
字串．　45
3．2．3　用索引拆分字串　48
3．2．4　使用索引實現鏡像、反轉和分離字串．　50
3．2．5　使用關鍵字密碼對字串進行編碼和解碼．　52
3．3　按單詞拆分字串　53
3．4　字串內部是什麼　55
3．5　電腦能做什麼　56
程式設計小結．　57
程式片段．　57
字串程式片段．　57
問題　57
深入學習．　61
第 4 章使用迴圈修改圖片．　62
4．1　如何編碼圖片　62
4．2　操作圖片　66
流覽圖片．　70
4．3　更改顏色值　71
4．3．1　在圖片中使用迴圈　71
4．3．2　增加/減少紅色（綠色、藍色）．　73
4．3．3　測試程式：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　用索引指定圖元　86
程式設計小結．　89
圖片程式片段．　89
圖元程式片段90
顏色程式片段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　比較圖元：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
程式設計小結115
問題　．115
深入學習117
第6　章按位置修改圖元118
6．1　更快地處理圖元．118
6．1．1　用range 在圖元上迴圈．119
6．1．2　編寫更快的圖元迴圈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　組合圖元：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　向量和點陣圖表示　152
6．7　程式作為指定繪圖的過程．　154
我們為什麼要編寫程式　155
程式設計小結．　156
問題　156
深入學習．　161

第 2 部分聲音
第 7 章用迴圈修改聲音．　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　二進位數字和二進位補數．　170
7．1．5　存儲數位化的聲音　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　迴圈．　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　使用陣列索引標記法　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
程式設計小結．　185
音效檔函數和片段．　186
聲音物件函數和片段．　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
複習索引陣列標記法．　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
程式設計小結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
採樣作為演算法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
程式設計小結221
問題　．221
深入學習223
第 10 章構建更大的程式224
10．1　自頂向下設計程式．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　自底向上設計程式．231
自底向上過程的示例232
10．3　測試程式．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　查看變數．　235
10．4．3　調試冒險遊戲　237
10．5　演算法和設計　240
10．6　連接到函數外的資料．　240
10．7　在JES 之外運行程式　243
程式設計小結．　245
問題　246
深入學習．　248

第 3 部分文本、檔、網路、資料庫和統一媒體
第 11 章使用方法操作文本和檔．　250
11．1　作為統一媒體的文本．　250
11．2　操作部分字串．　250
11．2．1　字串方法：介紹對象和點標記法．　251
11．2．2　列表：強大的結構化文本．　253
11．2．3　字串沒有字體　255
11．3　文件：放置字串和其他東西的地方　255
11．3．1　打開和操作檔　257
11．3．2　生成套用信函　258
11．3．3　從網際網路讀取和運算元據．　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　編寫程式　263
11．4　Python 標準庫　264
11．4．1　再談導入和你自己的模組．　265
11．4．2　用亂數為程式添加不可預測性．　266
11．4．3　利用庫讀取CSV文件．　267
11．4．4　Python 標準庫的例子．　268
程式設計小結．　268
通用程式片段268
字串函數、函數、方法和片段．269
清單函數和片段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　網路：從網上獲取文本．272
12．1．1　自動訪問CSV 資料275
12．1．2　訪問FTP　276
12．2　使用文本在媒體之間轉換．276
12．3　在媒體之間移動資訊．279
12．4　使用列表作為媒體表示的
結構文本．281
12．5　在圖片中隱藏資訊．282
將聲音隱藏圖片內284
程式設計小結285
通用程式片段285
問題　．286
深入學習287
第 13 章為Web 創建文本288
13．1　HTML：網頁的標記法288
13．2　編寫程式生成HTML．291
制作主頁293
13．3　資料庫：存儲文本的地方．296
13．3．1　關聯式資料庫298
13．3．2　使用散列表的示例關聯式資料庫298
13．3．3　使用SQL ．301
13．3．4　用資料庫構建網頁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　關注電腦科學　326
15．2　什麼使程式更快　326
15．2．1　電腦真正理解的是什麼．　326
15．2．2　編譯器和解譯器　327
15．2．3　什麼限制了電腦的速度．　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演算法．　336
15．2．7　為什麼Photoshop 比JES　更快　337
15．3　什麼使電腦更快　337
15．3．1　時鐘頻率和實際計算．　338
15．3．2　存儲：什麼使電腦變慢．　339
15．3．3　顯示．　340
問題　340
深入學習．　341
第 16 章函數式程式設計．　342
16．1　使用函數讓程式設計更容易．　342
16．2　使用映射和歸約的函數式程式設計　345
16．3　針對媒體的函數式程式設計．　348
不改變狀態的媒體操作　349
16．4　遞迴：強大的思想　350
16．4．1　遞迴目錄遍歷　354
16．4．2　遞迴的媒體函數　356
程式設計小結．　357
函數式程式設計．　357
問題　358
第 17 章物件導向程式設計．　360
17．1　物件的歷史　360
17．2　使用海龜　361
17．2．1　類和對象．　361
17．2．2　向物件發送消息　362
17．2．3　物件控制其狀態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　遞迴和海龜372
17．4　物件導向的投影片放映．373
使Slide　類更加物件導向376
17．5　物件導向的媒體．376
17．6　盒子喬．380
17．7　為什麼要物件．381
程式設計小結382
物件導向程式設計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　變數．　387
A．2　函數創建．　387
A．3　迴圈和條件　387
A．4　運運算元和表示函數　388
A．5　數位函數．　389
A．6　序列操作．　389
A．7　字串轉義　389
A．8　有用的字串方法　389
A．9　文件．　390
A．10　列表．　390
A．11　字典、散清單或關聯陣列　390
A．12　外部模組　390
A．13　類．　391
A．14　函數式方法　391
參考資料．　392

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