“你在2个小时里完成的事，我们3个人要做两天。”21世纪早期，我的大学室友在一个电子产品零售商店工作。商店偶尔会收到一份电子表格，其中包含竞争对手的数千种产品的价格。由3个员工组成的团队，会将这个电子表格打印在一叠厚厚的纸上，然后3个人分一下。针对每个产品价格，他们会查看自己商店的价格，并记录竞争对手价格较低的所有产品。这通常会花几天的时间。
“如果你有打印件的原始文件，我会写一个程序来做这件事。”我的室友告诉他们，当时他看到他们坐在地板上，周围都是散落堆叠的纸张。
几个小时后，他写了一个简短的程序，从文件读取竞争对手的价格，在商店的数据库中找到该产品，并记录竞争对手是否更便宜。他当时还是编程新手，花了许多时间在一本编程书籍中查看文档。实际上程序只花了几秒钟运行。我的室友和他的同事们那天享受了超长的午餐。
这就是计算机编程的威力。计算机就像瑞士军刀，可以用来完成数不清的任务。许多人花上数小时点击鼠标和敲打键盘，执行重复的任务，却没有意识到，如果他们给机器正确的指令，机器就能在几秒钟内完成他们的工作。
本书的读者对象
软件是我们今天使用的许多工具的核心：几乎每个人都使用社交网络来进行交流，许多人的手机中都有连接因特网的计算机，大多数办公室工作都涉及操作计算机来完成工作。因此，对编程人才的需求暴涨。无数的图书、交互式网络教程和开发者新兵训练营，承诺将有雄心壮志的初学者变成软件工程师，获得6位数的薪水。
本书不是针对这些人的。它是针对所有其他的人。
就它本身来说，这本书不会让你变成一个职业软件开发者，就像几节吉他课程不会让你变成一名摇滚巨星。但如果你是办公室职员、管理者、学术研究者，或使用计算机来工作或娱乐的任何人，你将学到编程的基本知识，这样就能将下面这样一些简单的任务自动化：
- 移动并重命名几千个文件，将它们分类，放入文件夹；
- 填写在线表单，不需要打字；
- 在网站更新时，从网站下载文件或复制文本；
- 让计算机向客户发出短信通知；
- 更新或格式化Excel电子表格；
- 检查电子邮件并发出预先写好的回复。
对人来说，这些任务简单，但很花时间。它们通常很琐碎、很特殊，没有现成的软件可以完成。有一点编程知识，就可以让计算机为你完成这些任务。
编码规范
本书没有设计成参考手册，它是初学者指南。编码风格有时候违反最佳实践（例如，有些程序使用全局变量），但这是一种折中，让代码更简单，以便学习。本书的目的是让人们编写用完即抛弃的代码，所以没有太多时间来关注风格和优雅。复杂的编程概念（如面向对象编程、列表推导和生成器），在本书中也没有介绍，因为它们增加了复杂性。编程老手可能会指出，本书中的代码可以修改得更有效率，但本书主要考虑的是用最少的工作量得到能工作的程序。
什么是编程
在电视剧和电影中，常常看到程序员在闪光的屏幕上迅速地输入密码般的一串1和0，但现代编程没有这么神秘。编程只是输入指令让计算机来执行。这些指令可能运算一些数字，修改文本，在文件中查找信息，或通过因特网与其他计算机通信。
所有程序都使用基本指令作为构件块。下面是一些常用的指令，用自然语言的形式来表示：
“做这个，然后做那个。”
“如果这个条件为真，执行这个动作，否则，执行那个动作。”
“按照指定次数执行这个动作。”
“一直做这个，直到条件为真。”
也可以组合这些构件块，实现更复杂的决定。例如，这里有一些编程指令，称为源代码，是用Python编程语言编写的一个简单程序。从头开始，Python软件执行每行代码（有些代码只有在特定条件为真时执行，否则Python会执行另外一些代码），直到到达底部。
❶ passwordFile = open(/'SecretPasswordFile.txt/')❷ secretPassword = passwordFile.read❸ print(/'Enter your password./')typedPassword = input❹ if typedPassword == secretPassword:❺ print(/'Access granted/')❻ if typedPassword == /'12345/':❼ print(/'That password is one that an idiot puts on their luggage./')else:❽ print(/'Access denied/') 你可能对编程一无所知，但读了上面的代码，也许就能够合理地猜测它做的事。首先，打开了文件SecretPasswordFile.txt❶，读取了其中的密码❷。然后，提示用户（通过键盘）输入一个密码❸。比较这两个密码❹，如果它们一样，程序就在屏幕上打印Access granted❺。接下来，程序检查密码是否为12345❻，提示说这可能并不是最好的密码❼。如果密码不一样，程序就在屏幕上打印Access denied❽。
什么是Python
Python指的是Python编程语言（包括语法规则，用于编写被认为是有效的Python代码），以及Python解释器软件，它读取源代码（用python语言编写），并执行其中的指令。Python解释器可以从http://python.org/免费下载，有针对Linux、OS X和Windows的版本。
Python的名字来自于英国超现实主义喜剧团体，而不是来自于蛇。Python程序员被亲切地称为Pythonistas。Monty Python和与蛇相关的引用常常出现在Python的指南和文档中。
程序员不需要知道太多数学
我听到的关于学习编程的最常见的顾虑，就是人们认为这需要很多数学知识。其实，大多数编程需要的数学知识不超过基本算数。实际上，善于编程与善于解决数独问题没有太大差别。
要解决数独问题，数字1到9必须填入9×9的棋盘上每一行、每一列，以及每个3×3的内部方块。通过推导和起始数字的逻辑，你会找到一个答案。例如，在图 1的数独问题中，既然5出现在了左上角，它就不能出现在顶行、最左列，或左上角3×3方块中的其他位置。每次解决一行、一列或一个方块，将为剩下的部分提供更多的数字线索。
仅仅因为数独使用了数字，并不意味着必须精通数学才能求出答案。编程也是这样。就像解决数独问题一样，编程需要将一个问题分解为单个的、详细的步骤。类似地，在调试程序时（即寻找和修复错误），你会耐心地观察程序在做什么，找出缺陷的原因。像所有技能一样，编程越多，你就掌握得越好。
图1 一个新的数独问题（左边）及其答案（右边）。尽管使用了数字，数独并不需要太多数学知识
编程是创造性活动
编程是一项创造性任务，有点类似于用乐高积木构建一个城堡。你从基本的想法开始，希望城堡看起来像怎样，并盘点可用的积木。然后开始构建。在你完成构建程序后，可以让代码变得更美观，就像对你的城堡那样。
编程与其他创造性活动的不同之处在于，在编程时，你需要的所有原材料都在计算机中，你不需要购买额外的画布、颜料、胶片、纱线、乐高积木或电子器件。在程序写好后，很容易将它在线共享给整个世界。尽管在编程时你会犯错，这项活动仍然很有乐趣。
本书简介
本书的第一部分介绍了基本Python编程概念，第二部分介绍了一些不同的任务，你可以让计算机自动完成它们。第二部分的每一章都有一些项目程序，供你学习。下面简单介绍一下每章的内容。
第一部分：Python编程基础
“第 1 章：Python基础”介绍了表达式、Python指令的最基本类型，以及如何使用Python交互式环境来尝试运行代码。
“第 2 章：控制流”解释了如何让程序决定执行哪些指令，以便代码能够智能地响应不同的情况。
“第3章：函数”介绍了如何定义自己的函数，以便将代码组织成可管理的部分。
“第4章：列表”介绍了列表数据类型，解释了如何组织数据。
“第 5 章：字典和结构化数据”介绍了字典数据类型，展示了更强大的数据组织方法。
“第6章：字符串操作”介绍了处理文本数据（在Python中称为字符串）。
第二部分：自动化任务
“第7章：模式匹配与正则表达式”介绍了Python如何用正则表达式处理字符串，以及查找文本模式。
“第 8 章：读写文件”解释了程序如何读取文本文件的内容，并将信息保存到硬盘的文件中。
“第 9 章：组织文件”展示了Python如何用比手工操作快得多的速度，复制、移动、重命名和删除大量的文件，也解释了压缩和解压缩文件。
“第10章：调试”展示了如何使用Python的缺陷查找和缺陷修复工具。
“第 11 章：从Web抓取信息”展示了如何编程来自动下载网页，解析它们，获取信息。这称为从Web抓取信息。
“第 12 章：处理Excel电子表格”介绍了编程处理Excel电子表格，这样你就不必去阅读它们。如果你必须分析成百上千的文档，这是很有帮助的。
“第13章：处理PDF和Word文档”介绍了编程读取Word和PDF文档。
“第14章：处理CSV文件和JSON数据”解释了如何编程操作CSV和JSON文件。
“第15章：保持时间、计划任务和启动程序”解释了Python程序如何处理时间和日期，如何安排计算机在特定时间执行任务。这一章也展示了Python程序如何启动非Python程序。
“第16章：发送电子邮件和短信”解释了如何编程来发送电子邮件和短信。
“第17章：操作图像”解释了如何编程来操作JPG或PNG这样的图像。
“第18章：用GUI自动化控制键盘和鼠标”解释了如何编程控制鼠标和键盘，自动化鼠标点击和击键。
下载和安装Python
可以从http://python.org/downloads/免费下载针对Windows、OS X和Ubuntu的Python版本。如果你从该网站的下载页面下载了最新的版本，本书中的所有程序应该都能工作。
注意
请确保下载Python 3的版本（诸如3.4.0）。本书中的程序将运行在Python 3上，有一部分程序在Python 2上也许不能正常运行。
你需要在下载页面上找到针对64位或32位计算机以及特定操作系统的Python安装程序，所以先要弄清楚你需要哪个安装程序。如果你的计算机是2007年或以后购买的，很有可能是64位的系统。否则，可能是32位的系统，但下面是确认的方法：
- 在Windows上。选择StartControlPanelSystem。检查系统类型是64位或32位。
- 在OS X上，进入Apple菜单，选择About This MacMoreInfoSystemReport Hardware，然后查看Processor Name字段。如果是Intel Core Solo或Intel Core Duo，机器是32位的。如果是其他（包括Intel Core 2 Duo），机器是64位的。
- 在Ubuntu Linux上，打开终端窗口，运行命令uname -m。结果是i686表示是32位，x86_64表示是64位。
在Windows上，下载Python安装程序（文件扩展名是.msi），并双击它。按照安装程序显示在屏幕上的指令来安装Python，步骤如下。
1．选择Install for All Users，然后点击Next。
2．通过点击Next安装到C:Python34文件夹。
3．再次点击Next，跳过定制Python的部分。
在OS X上，下载适合你的OS X版本的.dmg文件，并双击它。按照安装程序显示在屏幕上的指令来安装Python，步骤如下。
1．当DMG包在一个新窗口中打开时，双击Python.mpkg文件。你可能必须输入管理员口令。
2．点击Continue，跳过欢迎部分，并点击Agree，接受许可证。
3．选择HD Macintosh（或者你的硬盘的名字），并点击Install。
如果使用的是Ubuntu，可以从终端窗口安装Python，步骤如下。
1．打开终端窗口。
2．输入sudo apt-get install python3。
3．输入sudo apt-get install idle3。
4．输入sudo apt-get install python3-pip。
启动IDLE
Python解释器是运行Python程序的软件，而交互式开发环境（IDLE）是输入程序的地方，就像一个字处理软件。现在让我们启动IDLE。
- 在Windows7或更新的版本上，点击屏幕左下角的开始图标，在搜索框中输入IDLE，并选择IDLE（Python GUI）。
- Windows XP上，点击开始按钮，然后选择ProgramsPython 3.4IDLE（Python GUI）。
- 在OS X上，打开Finder窗口，点击Applications，点击Python 3.4，然后点击IDLE的图标。
- 在Ubuntu上，选择ApplicationsAccessoriesTerminal，然后输入idle3（也许你也可以点击屏幕顶部的Applications，选择Programming，然后点击IDLE 3）。
交互式环境
无论你使用什么操作系统，初次出现的IDLE窗口应该基本上是空的，除了类似下面这样的文本：
Python 3.4.0 (v3.4.0:04f714765c13, Mar 16 2014, 19:25:23) [MSC v.1600 64bit (AMD64)] on win32Type /"copyright/", /"credits/" or /"license/" for moreinformation.>>> 这个窗口称为交互式环境。这是让你向计算机输入指令的程序，很像OS X上的终端窗口，或Windows上的命令行提示符。Python的交互式环境让你输入指令，供Python解释器软件来执行。计算机读入你输入的指令，并立即执行它们。
例如，在交互式环境的>>>提示符后输入以下指令：
>>> print(/'Hello world!/') 在输入该行并按下回车键后，交互式环境将显示以下内容作为响应：
>>> print(/'Hello world!/')Hello world! 如何寻求帮助
独自解决编程问题可能比你想的要容易。如果你不相信，就让我们故意产生一个错误：在交互式环境中输入/'42/' + 3。现在你不需要知道这条指令是什么意思，但结果看起来应该像这样：
>>> /'42/' + 3❶ Traceback (most recent call last): File /"<pyshell#0>/", line 1, in <module> /'42/' + 3❷ TypeError: Can/'t convert /'int/' object to str implicitly>>> 这里出现了错误信息❷，因为Python不理解你的指令。错误信息的traceback部分❶显示了Python遇到困难的特定指令和行号。如果你不知道怎样处理特定的错误信息，就在线查找那条错误信息。在你喜欢的搜索引擎上输入“TypeError: Can/'t convert /'int/' object to str implicitly”（包括引号），你就会看到许多的链接，解释这条错误信息的含义，以及什么原因导致这条错误，如图2所示。
你常常会发现，别人也遇到了同样的问题，而其他乐于助人的人已经回答了这个问题。没有人知道编程的所有方面，所以所有软件开发者的工作，都是每天在寻找技术问题的答案。
图2 错误信息的Google搜索结果可能非常有用
聪明地提出编程问题
如果不能在线查找到答案，请尝试在Stack Overlow（http://stackoverflow.com/）或“learnprogramming”subreddit（http://reddit.com/r/learnprogramming/）这样的论坛上提问。但要记住，用聪明的方式提出编程问题，这有助于别人来帮助你。确保阅读这些网站的FAQ（常见问题），了解正确的提问方式。
在提出编程问题时，要记住以下几点。
- 说明你打算做什么，而不只是你做了什么。这让帮助你的人知道你是否走错了路。
- 明确指出发生错误的地方。它是在程序每次启动时发生，还是在你做了某些动作之后？
- 将完整的错误信息和你的代码复制粘贴到http://pastebin.com/或http://gist. github.com/。
- 这些网站让你很容易在网上与他人共享大量的代码，而不会丢失任何文本格式。然后你可以将贴出的代码的URL放在电子邮件或论坛帖子中。例如，这里是我贴出的一些代码片段：http://pastebin.com/SzP2DbFx/和https://gist.github. com/ asweigart/6912168/。
- 解释你为了解决这个问题已经尝试了哪些方法。这会告诉别人你已经做了一些工作来弄清楚状况。
- 列出你使用的Python版本（Python 2解释器和Python3解释器之间有一些重要的区别）。而且，要说明你使用的操作系统和版本。
- 如果错误在你更改了代码之后出现，准确说明你改了什么。
- 说明你是否在每次运行该程序时都能重现该错误，或者它只是在特定的操作执行之后才出现。如果是这样，解释是哪些操作。
也要遵守良好的在线礼节。例如，不要全用大写提问，或者对试图帮助你的人提出无理的要求。
小结
对于大多数人，他们的计算机只是设备，而不是工具。但通过学习如何编程，你就能利用现代社会中最强大的工具，并且你会一直感到快乐。编程不是脑外科手术，业余人士是完全可以尝试或犯错的。
我喜欢帮助人们探索Python。我在自己的博客上编写编程指南（http:// inventwithpython.com/blog/），你可以发邮件向我提问（[email protected]）。
本书将从零编程知识开始，但你的问题可能超出本书的范围。记住如何有效地提问，知道如何寻找答案，这对你的编程之旅是无价的工具。
让我们开始吧！