前言

在21世纪的今天，以物联网、大数据和人工智能为代表的新一代信息技术正以前所未有的速度发展，并深刻地影响着社会的每个角落。我们已迈入一个以人工智能为标志的“未来时代”。2018年，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，明确提出要引导高等学校在人工智能领域实现科技创新和人才培养的重大突破，以满足国家战略需求。

在这样的时代背景下，本书应运而生。它结合了人才培养与计算机教育改革的新思想、新要求，以Python程序设计和人工智能应用为核心，融合了计算机科学、软件工程、数据科学等多领域的知识。本书旨在循序渐进地引导学生掌握Python编程的基础知识、面向对象程序设计、数据结构与算法，并深入人工智能领域的专业应用实践。

本书内容安排如下。

“第1章程序设计基础知识”为本课程奠定基石，介绍程序设计语言的基本概念，编译与解释的区别，以及算法与流程图的基本知识。同时，详细讲解Python语言的特点及其编程环境的搭建，帮助读者快速入门Python编程。

“第2章Python语法基础”专注于Python语言的基本语法，包括编码规范、运算符和表达式、数据类型、输入/输出等。通过系统的学习，读者可以掌握Python编程的基本语法。

“第3章组合数据类型”介绍Python中的组合数据类型，如列表、元组、集合和字典。通过本章的学习，读者可以掌握Python中数据的组织和操作方式。

“第4章程序控制结构”讲解程序的控制结构，包括顺序结构、选择结构、循环结构和异常处理。通过学习这些内容，读者可以灵活地控制程序的执行流程。

“第5章函数与模块”深入探讨函数的声明、调用、参数传递、作用域，以及模块的创建和使用。通过学习这些内容，读者可以掌握Python程序设计中的高级技巧。

“第6章面向对象程序设计”探讨面向对象的核心概念，包括类和对象、继承性、多态性等特性。通过讲解实例使读者掌握面向对象的设计思想，并将其应用于实际编程中。

“第7章文件和数据格式化”介绍文件的读写操作、目录管理以及字符串、数值、CSV和JSON格式文件的处理方法。这些内容对于处理实际应用中的数据至关重要。

“第8章人工智能概述及编程实践”全面介绍人工智能的主要研究领域和前沿技术，如人工神经网络、深度学习、计算机视觉、自然语言处理等。通过分析实际案例，读者可以学习理论知识与实践应用的结合方法，快速掌握基于Python的人工智能编程技术。

本书通过理论讲解、实践案例和习题训练，致力于培养学生在Python编程和人工智能领域的理论知识和实践技能，为他们在该领域的深入研究和创新奠定基础。

感谢中国矿业大学（北京）人工智能学院计算机科学与技术系研究生王薇、沈博韬、李晨尧、邱敏、顾从志、李鹏龙、陈政等，他们在本书的撰写过程中做了大量工作。此外，还要感谢中国矿业大学（北京）的赵学军、李策、李佳静、张潇、唐继婷、张帆、张向阳、刘毅、王红尧等老师，他们提出了很多有价值的建议，对本书内容的形成起到了关键的引导和支撑作用。

配套资源编者

2026年3月于中国矿业大学