前言

写作目的和背景

随着人工智能时代的来临，计算机软件在日常生活中起到越来越重要的作用，编写计算机程序极有可能成为未来社会的一项重要生存技能。在众多的文本式编程语言中，Python语法简单、上手容易、功能强大、应用广泛，越来越得到初学者的青睐。

然而，目前大部分Python图书都会先系统讲解语法知识，知识量大，读者学习困难；所举实例一般偏数学算法，过于抽象，趣味性不强，读者不愿写程序，进而觉得入门困难。也有部分图书基于海龟绘图，利用代码绘制几何图形吸引读者兴趣；然而海龟绘图功能简单、不支持互动、趣味性一般。

针对以上问题，本书把互动艺术、创意编程应用于Python教学，通过15个由易到难的有趣案例，带领读者从零基础开始学习。书中不安排专门章节讲解语法知识，而是穿插在互动创意程序开发的过程中，通过具体案例逐步学习新的语法知识，便于读者理解，并在实际应用中体会。书中案例经过精心的设计，所有代码均不超过100行，适合上手。学习编程时，读者看到用Python可以编出好看、好玩的程序，感到有趣、有成就感，就会自己钻研，与他人积极互动，学习效果也会得到显著提升。

本书内容结构

本书通过创意编程案例逐步引入语法知识，用Python从无到有地开发，提升读者对编程的兴趣和能力。全书共16章和两个附录。

第1章介绍了计算机程序和Python编程语言的基本概念，介绍了互动艺术开发工具Processing的下载安装。

第2章介绍了整数、变量、算术运算符等语法知识，实现了一个转动眼珠的圆脸（20行代码）。

第3章介绍了for循环语句、整除、取余等语法知识，实现了催眠的同心圆（12行代码）。

第4章介绍了if选择判断、比较大小运算符、逻辑运算符等语法知识，实现了旋转的圆弧（23行代码）。

第5章介绍了类型转换，实现了鼠标交互的简易毛笔字（52行代码）。

第6章介绍了循环嵌套、中文字符串处理，实现了旋转的方块（19行代码）。

第7章介绍了随机函数、RGB颜色模型，实现了随机扭动的曲线（33行代码）。

第8章介绍了列表，实现了随风飘动的多个粒子（38行代码）。

第9章介绍了无参数函数的定义、复合运算符，实现了互相作用的圆球（52行代码）。

第10章介绍了带参数的函数、HSB颜色模型，实现了随机山水画（52行代码）。

第11章介绍了函数的递归调用、if-elif-else语句，绘制了递归分形树（62行代码）。

第12章介绍了面向对象编程，包括类和对象、成员变量、成员函数、构造函数等语法知识，实现了粒子同心圆（43行代码）。

第13章介绍了while循环语句、图像的基本概念，实现了图像像素采样效果（28行代码）。

第14章介绍了字符串元素的处理，实现了定制字符画的效果（34行代码）。

第15章利用Minim库进行音频信号的处理，实现了一种音乐可视化的效果（60行代码）。

第16章利用Video库进行摄像头视频的获取与处理、OpenCV库进行人脸的实时检测跟踪，实现了坚持一百秒的体感游戏（98行代码）。

附录A给出了书中所有练习题的参考答案。

附录B列出了Python语法知识在书中出现的对应位置。

本书特色

和市面上同类图书相比，本书有以下几个鲜明的特色。

• 为初学者量身打造。一般的Python图书会系统讲解所有的语法知识，初学者记忆负担大、学习难度高；本书先讲解较少的语法知识，然后利用这些语法知识编写互动创意程序，通过案例逐步引入新的语法知识，便于读者学习理解。案例从易到难，所有程序的代码均不超过100行，且提供了实现过程的分步骤代码，适合上手学习。

• 趣味性强。大部分Python图书案例偏抽象、枯燥乏味，读者不感兴趣；本书精选了15个案例，涵盖了多种互动艺术、创意编程的类型，读者在做出这些趣味程序的过程中，会有很强的成就感。分解了案例的实现过程，每个步骤的学习成本较低，读者很容易就能体验到编程的乐趣，即时反馈提升学习兴趣。

• 提升可拓展性强。本书所有章节均提供了练习题，加深读者对Python语法知识、开发方法的理解，锻炼逻辑思维，提升认识问题、解决问题的能力。附录中提供了所有练习题的参考答案，每章小结列出了进一步实践的方向。

本书的读者对象

本书适合任何对计算机编程感兴趣的人，不论是孩子还是家长、学生还是职场人士。

本书适合学习过其他编程语言，想快速学习Python的人。

本书可以作为中学生和大学生学习程序设计的教材、培训机构的参考教材，也可以作为编程爱好者的自学用书。

本书适合对互动艺术、创意编程、Processing开发感兴趣的人，也可以作为中学生、大学生互动艺术课程的学习教材。

本书的使用方法

每章的开头会介绍该章案例效果、实现的主要思路。读者可以先观看对应的效果视频、运行最终版本的代码，对本章的学习目标有个直观的了解。

创意编程案例会分成多个步骤，从零开始一步一步实现，书中列出了每个步骤的实现目标、实现思路、相应的参考代码。读者可以先在前一个步骤代码的基础上，尝试写出下一个步骤的代码，碰到困难可以参考电子资源中的示例代码、讲解视频。

在语法知识、案例的讲解后会列出一些练习题，读者也可以先自己实践，再参考附录A中给出的答案。每章小结给出的进一步实践方向，读者也可以根据自己的兴趣尝试。

读者可以利用附录B查阅相应的Python语法知识，对于本书没有涉及的内容，读者也可以在线搜索，或者咨询周围的老师、同学。

本书提供了所有案例的分步骤代码、练习题参考答案、图片音效素材、演示视频，读者可以从异步社区下载。

作者简介

童晶，浙江大学计算机专业博士，河海大学计算机系副教授、硕士生导师，中科院兼职副研究员。主要从事计算机图形学、数字化艺术、虚拟现实、三维打印等方向的研究，发表学术论文30余篇，曾获中国发明创业成果奖一等奖、浙江省自然科学奖二等奖、常州市自然科学优秀科技论文一等奖。

具有15年的一线编程教学经验，被评为河海大学优秀主讲教师。开设课程在校内广受好评，在知乎、网易云课堂、中国大学MOOC等线上平台已有上百万次的阅读量与学习量。

积极投身教学与学生创新，指导学生获得英特尔嵌入式比赛全国一等奖、“挑战杯”全国三等奖、“中国软件杯”全国一等奖、中国大学生服务外包大赛全国一等奖等众多奖项。

致谢

首先感谢我的学生们，当老师最有成就感的就是看到学生成长并得到学生的认可。也是你们的支持和鼓励，让我在漫长的写作过程中坚持下来。

感谢人民邮电出版社的陈冀康编辑，本书是在他的一再推动下完成的。

最后感谢我的家人，在这个不平凡的夏天支持我埋头写作。

作者

2020年6月