青少年人工智能编程（Python版）

第一篇?从零开始 1

第一章?编程准备工作 3
1.1?从计算机到人工智能 3
1.2?编程工具准备 5
1.3?[案例]三酷猫的第一个程序 6
1.4?编程中的红绿灯规则 8
1.5?良好的编程习惯 10
1.6?练习和实验 13

第二章?智能计算基础 15
2.1?用变量记录数据 15
2.2?简易运算（一） 18
2.2.1?基本四则运算 18
2.2.2?四则混合运算 19
2.2.3?求余、取整 20
2.2.4?赋值运算 20
2.3?简易运算（二） 22
2.3.1?求幂、次方根 22
2.3.2?取近似值 24
2.3.3?随机数 26
2.3.4?求两点间的距离 27
2.3.5?三角函数 28
2.4?逻辑比较 28
2.5?字符串操作 29
2.5.1?基本字符串操作 29
2.5.2?其他相关操作 32
2.6 ?[案例]三酷猫卖水果 33
2.7?练习和实验 34

第三章?把鸡蛋装在一起 36
3.1?列表 36
3.1.1?列表表示 36
3.1.2?列表元素操作 37
3.1.3?列表嵌套 41
3.2?元组 42
3.2.1?元组表示 42
3.2.2?元组操作 42
3.3?字典 44
3.3.1?字典表示 44
3.3.2?字典操作 45
3.4?集合 48
3.4.1?集合表示 48
3.4.2?集合元素操作 49
3.4.3?集合运算 50
3.5?[案例]三酷猫水果产地统计 54
3.6?练习和实验 56

第四章?智能逻辑判断与循环 58
4.1?智能逻辑判断 58
4.1.1?单分支判断 58
4.1.2?二分支判断 60
4.1.3?多分支判断 60
4.1.4?嵌套逻辑判断 61
4.1.5?[案例]三酷猫在水果批发市场查看
车厘子 62
4.2?循环while 63
4.2.1?while语句的使用 63
4.2.2?[案例]三酷猫打印九九乘法表 65
4.3?循环for 66
4.3.1?for使用 67
4.3.2?[案例]三酷猫统计水果数量 70
4.4?循环需要控制 70
4.4.1?跳出循环 71
4.4.2?从头循环 71
4.5?[案例]三酷猫销售排序：冒泡排序 72
4.6?练习和实验 75

第五章?函数魔盒 77
5.1?自带函数 77
5.1.1?自带内置函数 77
5.1.2?自带函数——库函数 80
5.2?自定义函数 83
5.2.1?基本自定义函数 83
5.2.2?[案例]三酷猫自定义求因数函数 86
5.2.3?函数参数的深入应用 87
5.2.4?把函数放到模块里 89
5.2.5?匿名函数 92
5.2.6?递归函数 92
5.3?第三方库函数 94
5.3.1?numpy库 94
5.3.2?scipy库 96
5.3.3?pandas库 98
5.3.4?scikit-learn库 99
5.3.5?matplotlib库 100
5.4?对象里的方法 102
5.5?[案例]三酷猫水果店年底抽奖活动 103
5.6?练习和实验 104

第六章?装下世界的数组 106
6.1?数组基本操作 106
6.1.1?一维数组 106
6.1.2?二维数组 109
6.1.3?三维数组 112
6.1.4?函数自动赋值 114
6.1.5?[案例]三酷猫照片背后的数组 117
6.2?数组数学基本运算 121
6.2.1?四则运算 122
6.2.2?取余、求幂、取整、复数运算 125
6.2.3?数组比较运算 127
6.2.4?[案例]三酷猫把彩照变成黑白照 128
6.3?数组函数和方法 130
6.3.1?数组常用函数 130
6.3.2?numpy库的随机函数 132
6.3.3?数组常用方法 136
6.3.4?[案例]把三酷猫照片旋转90° 140
6.4?数据统计 141
6.4.1?条形图 141
6.4.2?饼状图 144
6.4.3?散点图 145
6.5?[案例]三酷猫对照片进行再加工 148
6.6?练习和实验 152

第七章?美妙的线条 154
7.1?直线 154
7.1.1?绘制直线 154
7.1.2?斜线 158
7.1.3?相交线 159
7.2?曲线 160
7.2.1?正弦曲线 160
7.2.2?余弦曲线 163
7.2.3?一元二次曲线 164
7.2.4?一元三次曲线 166
7.2.5?正态分布曲线 167
7.3?折线 170
7.3.1?方波 170
7.3.2?三角线 171
7.4?闭合线 172
7.4.1?圆 173
7.4.2?椭圆 174
7.4.3?矩形 176
7.4.4?多边形 178
7.5?[案例]三酷猫绘制水果店 179
7.6?练习和实验 181

第二篇?快乐挑战 185

第八章?动画世界 187
8.1?动画原理及动画绘制函数 187
8.2?[案例]让圆点爬山坡 188
8.3?[案例]下彩色雨了 190
8.4?[案例]让绳子拱起来 193
8.5?[案例]跳跃的心电图 195
8.6?[案例]波涛汹涌 197
8.7?练习和实验 199

第九章?快乐小游戏 201
9.1?乌龟图库 201
9.1.1?绘图基本要素 202
9.1.2?笔线运动控制函数 204
9.1.3?画笔属性控制函数 210
9.1.4?其他辅助函数 213
9.1.5?[案例]绘制喇叭花 215
9.2?[案例]数字华容道 216
9.2.1?游戏设计 216
9.2.2?游戏代码实现 217
9.3?[案例]炮弹射击气球 220
9.3.1?游戏设计 220
9.3.2?游戏代码实现 221
9.4?[案例]旋转的飞镖 224
9.4.1?游戏设计 224
9.4.2?游戏代码实现 225
9.5?练习和实验 228

第三篇?高级挑战 231

第十章?传统算法挑战 233
10.1?队列和栈 233
10.1.1?队列 233
10.1.2?栈 235
10.2?查找 236
10.2.1?线性查找 236
10.2.2?二分查找 237
10.2.3?哈希查找 239
10.2.4?穷举查找 241
10.3?排序 243
10.3.1?选择排序 244
10.3.2?插入排序 245
10.3.3?希尔排序 246
10.3.4?快速排序 248
10.4?贪心算法 251
10.4.1?分数背包问题 252
10.4.2?货币选择问题 253
10.5?动态规划 255
10.5.1?斐波那契数列 256
10.5.2?0-1背包问题 256
10.5.3?买卖股票问题 260
10.5.4?求最短路径问题 261
10.6?练习和实验 265

第十一章?图像算法 267
11.1?空间距离和面积 267
11.1.1?空间距离 267
11.1.2?空间面积 269
11.2?归一化 270
11.2.1?最大最小归一化 271
11.2.2?Z-Score归一化 272
11.2.3?Sigmoid函数归一化 273
11.2.4?[案例]对图像做归一化处理 274
11.3?[案例]调整图像亮度 276
11.4?[案例]随机打马赛克 278
11.5?[案例]灰度处理 280
11.6?练习和实验 282

第十二章?国内外青少年竞赛知识 284
12.1?蓝桥杯 284
12.1.1?竞赛介绍 284
12.1.2?竞赛内容简介 286
12.2?全国青少年信息学奥林匹克竞赛 287
12.2.1?竞赛介绍 287
12.2.2?竞赛内容简介 288
12.3?国际大学生程序设计竞赛 290
12.4?Kaggle竞赛 291
12.4.1?参赛平台介绍 291
12.4.2?竞赛过程介绍 294

附录A?编程环境安装 296

附录B?Spyder基本使用技巧 299

附录C?赠送资料 301

后记 305