人工智能概论与Python编程基础

本书中的任务实例易学易懂，可操作性强，使用Python语言操作Word、Excel和PPT常用的Office办公自动化软件，来完成数据读取与写入等操作。读者可以结合自己的专业需求，通过Python语言编程实现自动化、智能化解决办公过程中所遇到的问题。

随着人工智能教育通识化、普及化的需求日益强烈，高校既要做好人工智能专业教育，也要在信息技术基础课程中推进人工智能通识教育。本书面向非计算机专业理工科学生，主要包括人工智能通识教育知识和Python语言程序设计基础内容。本书以真实任务为导向，逐步讲解各章知识点。全书共11章，包括计算机基础知识、人工智能概述、人工智能基础算法与应用、Python基础入门、Python编程基础、Python数据结构、Python图形处理、Python与爬虫、Python人工智能应用案例、国产麒麟（桌面）操作系统、国产办公软件WPSOffice等内容。通过Python程序的演示或示例，将理论学习和实际应用结合，为学习者后期继续学习Python程序设计，结合专业需求，解决专业领域信息处理的相关问题打下基础。
本书配套教学PPT、源代码、课后习题、案例素材等教学资源。本书可作为高等院校非计算机专业信息技术基础公共课教材。作为教材时本书中“x”号部分可作为选讲内容。

第1章计算机基础知识1

1.1计算机概述1

1.1.1计算机的发展1

1.1.2计算机的特点、分类及应用4

1.2数制与编码6

1.2.1数制及其相互转换6

1.2.2计算机中数据的单位7

1.2.3字符的编码11

1.2.4中英文输入法简介13

1.3计算机系统的基本组成13

1.3.1计算机硬件系统13

1.3.2计算机软件系统17

1.3.3微型计算机的主要技术指标17

1.3.4计算机的存储单位18

1.4办公自动化软件简介18

1.5计算机新技术19

习题121

第2章人工智能概述23

2.1人工智能的诞生与发展23

2.1.1人工智能的发展历程23

2.1.2弱人工智能到强人工智能之路26

2.2人工智能的研究方法27

2.2.1符号主义学派27

2.2.2行为主义学派28

2.2.3连接主义学派28

2.3人工智能的主要应用和影响29

2.3.1主要应用领域29

2.3.2人工智能发展对社会的影响30

2.4人工智能所面临的主要挑战31

2.4.1数据饥荒31

2.4.2数据的偏见性问题32

2.4.3数据的安全与存储33

2.4.4基础设施建设的问题33

2.4.5模型的可解释性问题33

2.4.6模型的计算问题35

2.4.7人工智能的伦理问题36

习题238

第3章人工智能基础算法与应用39

3.1人工智能基础算法简介39

3.1.1算法模型的两大类划分39

3.1.2基于统计的机器学习算法40

3.1.3深度学习算法43

3.2汽车自动导航路径规划44

3.2.1路径规划介绍44

3.2.2上层路径规划44

3.2.3中层行驶行为规划46

3.2.4下层轨迹规划47

3.3个性化推荐系统47

3.3.1推荐系统介绍47

3.3.2流行的推荐算法48

习题349

第4章Python基础入门50

4.1Python语言概述50

4.1.1Python语言简介50

4.1.2Python发展史52

4.1.3Python的优点和缺点53

4.2Python开发环境的搭建55

4.2.1下载Python55

4.2.2安装Python56

4.2.3测试与运行58

4.2.4有趣的例子61

4.3Python的包管理工具pip命令61

4.3.1pip命令安装扩展库的用法61

4.3.2pip工具常用的命令63

4.4Python IDE的安装和使用64

4.4.1Python自带的IDLE64

4.4.2PyCharm简介65

4.4.3Jupyter Notebook简介71

习题474

第5章Python编程基础75

5.1Python输入与输出应用75

5.1.1Python的基本语法75

5.1.2print输出应用78

5.1.3input输入应用78

5.2Python运算符与表达式80

5.2.1运算符与表达式案例80

5.2.2Python算术和赋值运算符81

5.2.3Python比较运算符83

5.2.4Python逻辑运算符84

5.2.5Python其他运算符85

5.2.6运算符优先级87

5.3Python的分支应用87

5.3.1分支应用案例88

5.3.2单分支选择结构89

5.3.3双分支选择结构90

5.3.4多分支选择结构92

5.4Python 的循环应用94

5.4.1循环案例94

5.4.2range对象应用96

5.4.3while循环97

5.4.4for循环100

5.4.5break和continue102

5.5Python函数应用103

5.5.1函数案例103

5.5.2函数的定义105

5.5.3形参与实参106

5.5.4return语句107

习题5108

第6章Python数据结构109

6.1字符串的应用109

6.1.1字符串和操作符109

6.1.2字符串格式化110

6.1.3字符串内置函数114

6.2列表的应用116

6.2.1列表的应用案例116

6.2.2列表的创建与删除118

6.2.3列表元素的添加和删除119

6.2.4列表的运算120

6.2.5列表的切片121

6.3元组的应用122

6.3.1元组的应用案例122

6.3.2元组的创建与删除123

6.3.3元组的访问124

6.4集合的应用125

6.4.1集合的应用案例125

6.4.2集合的创建与删除125

6.4.3集合的并交差运算128

6.5字典的应用129

6.5.1字典的应用案例129

6.5.2字典的创建与删除131

6.5.3字典元素的读取132

6.6综合应用案例133

习题6135

第7章Python图形处理137

7.1Turtle绘图137

7.1.1Turtle简介137

7.1.2Turtle案例赏析138

7.1.3Turtle编程147

7.2OpenGL图形编程154

7.2.1创建图形编程框架155

7.2.2绘制文字、图形157

7.2.3键盘和鼠标消息处理162

7.3Pillow图像处理164

7.3.1图像处理模块简介164

7.3.2使用Pillow165

7.3.3生成验证码169

7.3.4Pillow素描173

习题7174

第8章Python与爬虫175

8.1爬虫案例175

8.1.1爬虫行业准则之一175

8.1.2爬取新浪新闻176

8.2正则表达式185

8.2.1re库简介185

8.2.2正则表达式应用187

8.3requests库的使用189

8.3.1requests库的简介189

8.3.2requests库解析189

8.4BeautifulSoup库的使用192

8.4.1BeautifulSoup简介192

8.4.2BeautifulSoup的案例198

8.5Scrapy框架200

8.5.1Scrapy框架简介200

8.5.2Scrapy应用案例202

习题8210

第9章Python人工智能应用案例211

9.1Pandas数据整理211

9.1.1Pandas导入数据211

9.1.2DataFrame的常用操作212

9.1.3数据的预处理216

9.2基于灰色关联度的数据分析方法220

9.3人脸检测与手写数字识别227

习题9230

第10章国产麒麟(桌面)操作系统 231

10.1(桌面)操作系统的基本操作与系统管理方法231

10.1.1基本操作231

10.1.2系统管理232

10.2(桌面)操作系统的使用与设置232

10.2.1桌面与任务栏232

10.2.2开始菜单与窗口管理器234

10.2.3系统设置235

10.3(桌面)操作系统的常用软件240

习题10250

第11章国产办公软件WPS Office252

11.1WPS文字基础应用252

11.1.1任务描述252

11.1.2知识准备253

11.1.3任务实现255

11.1.4技巧与提高258

11.2WPS图文混排259

11.2.1任务描述259

11.2.2知识准备260

11.2.3任务实现268

11.2.4技巧与提高269

11.3WPS 文字邮件合并269

11.3.1任务描述269

11.3.2知识准备270

11.3.3任务实现273

11.3.4技巧与提高274

11.4WPS数据输入与格式设置275

11.4.1任务描述275

11.4.2知识准备275

11.4.3任务实现280

11.4.4技巧与提高282

11.5WPS公式与函数283

11.5.1任务描述283

11.5.2知识准备284

11.5.3任务实现293

11.5.4技巧与提高295

11.6WPS数据分析与统计296

11.6.1任务描述296

11.6.2知识准备297

11.6.3任务实现301

11.6.4技巧与提高302

11.7WPS演示文稿内容页制作303

11.7.1任务描述303

11.7.2知识准备303

11.7.3任务实现305

11.7.4技巧与提高307

11.8WPS演示文稿放映设置310

11.8.1任务描述310

11.8.2知识准备310

11.8.3任务实现316

11.8.4技巧与提高318

习题11319

云计算、大数据、人工智能新兴领域的崛起，推动信息技术全面渗透人们的生产与生活。党的二十大报告强调“推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。”进入新时代，高校既要做好人工智能专业教育，又要推进人工智能通识教育。很多高校顺应人工智能发展潮流，对原有的“大学计算机基础”课程进行改革创新，开设了基于人工智能内容的“信息技术基础”课程。

本书内容顺应在高校中开展人工智能通识教育的需求来编写，主要包括人工智能通识教育知识和Python语言编程基础内容，使学习者能够了解人工智能的发展历程、人工智能的研究方法、人工智能的主要应用和挑战及人工智能基础算法的应用。希望书中的Python语言程序设计内容有助于学习者提高人工智能编程能力和实践动手能力。

本书共分11章。各章具体内容如下。

第1章主要介绍计算机基础知识；第2章主要介绍人工智能概述；第3章主要介绍人工智能基础算法与应用；第4章主要介绍Python基础入门；第5章主要介绍Python编程基础；第6章主要介绍Python数据结构；第7章主要介绍Python图形处理；第8章主要介绍Python与爬虫；第9章主要介绍Python人工智能应用案例；第10章主要介绍国产麒麟(桌面)操作系统；第11章主要介绍国产办公软件WPS Office。

在本书的编写过程中，吸取了许多同仁和专家的宝贵经验，非常感谢广州航海学院计算机基础教学团队所有老师的大力支持，尤其感谢陈伟福博士对人工智能部分内容的支持和帮助。

尽管我们尽了最大的努力，但由于编者学识水平有限，书中难免出现不妥之处，欢迎各界专家和读者提出宝贵意见。

编者

2023年6月