前言

寫作背景

簡單的邊角關系，構成美麗的圖案，從這個角度可以看出數學規(guī)律之精美，編程思維之奇妙。數學知識和編程思維的結合，能夠大幅拓展各自的邊界，綻放出跨界融合后的絢麗花朵。

Python是免費開源的，任何人都可以從Python官網上免費下載Python的安裝軟件、源代碼及其使用說明文檔。越來越多的人喜歡使用Python編程，越來越多的行業(yè)開始應用Python。Python在人工智能、自動控制、游戲開發(fā)、圖像與視頻處理等很多領域有著廣泛的應用，騰訊、阿里、豆瓣、谷歌、YouTube等也在使用Python。

Python編程能夠促進學習者對數學幾何圖形和函數曲線的理解；另一方面，學習者通過對數學知識點的理解，能夠編寫出高質量的Python程序。

通過對Python編程和數學問題實例化講解，學習者可以在培養(yǎng)數學運算和邏輯運算能力的基礎上，訓練出模塊化、結構化、流程化的思維，提高對實際問題的洞察力和數學建模能力。這些能力只有在不斷的編程實踐中，才能逐漸培養(yǎng)出來。

學習方法

基于任務要求、任務分析和問題解決的學習方法比純粹的編程語言學習更容易讓讀者接受。

一開始就坐而論道是不好的。我們應該立刻打開Python交互式Shell命令行，隨機選擇一個我們提供的畫圖程序，運行后看看畫筆是如何在程序的控制下移動的。

本書有大量以幾何知識和函數曲線知識為基礎的Python程序實例，鼓勵讀者自行運行、修改、拆分、組裝，看看自己的改動如何影響畫筆運行的軌跡，進而影響最終的圖形效果。一旦學習者在數學和幾何知識的基礎上，嘗試利用Python畫圖，就會很快發(fā)現二者的巧妙結合帶來的無窮樂趣，進而激發(fā)學習數學和編程的動力。

本書特點

從知識點的角度組織Python學習內容的書有很多，但針對青少年的以編程任務目標來組織Python學習內容的書卻很少。

本書在《Python編程與初級數學》的基礎上，進一步講解Python編程實例，涉及的數學內容大多是小學、初中學生接觸到的知識點。本書圍繞構建各種幾何圖形或函數曲線的程序設計目標，由淺及深地闡述Python編程在畫幾何圖形時所需要的知識和思維。本書雖然不主要講解編程語法，但也會講解在完成幾何作圖的程序實例中涉及的必要和基本的編程知識及概念。

本書對計算機軟硬件環(huán)境要求簡單，只要擁有一臺電腦，安裝好Windows操作系統和Python，便可以完成書中所有程序實例。可從電子工業(yè)出版社華信教育資源網站（www.hxdeu.com.cn）下載本書附帶的源代碼。

本書結構

本書一共包括10個Python編程實例，講解10類圖形的繪制方法。每個實例都包括編程能力要求的雷達圖、任務描述、完成這個任務用到的數學知識點和編程知識點，然后給出任務分析、程序設計和運行結果。在此基礎上，再提出幾個發(fā)散性思考的問題，引導學習者進一步探索。在每個實例的最后，以“挑戰(zhàn)自我”的形式提出一個類似的任務，讓學習者自己完成。給出的“挑戰(zhàn)自我”的參考程序可以正確執(zhí)行，但它們不是唯一答案，學習者還可以探索其他可能的實現方式。

在學習和實踐完10個畫圖程序之后，附錄里總結了turtle庫中畫圖的常用函數、math庫中的常用函數。最后提供了7個常見的經典圖形繪制的實例及其參考程序代碼，大家可以學習和實踐，最好能夠給出更好的編程實現思路。

如果你還沒有安裝好Python程序，如果還不知道如何編寫和運行一個Python程序，請按照本書的“環(huán)境準備”部分的內容完成Python環(huán)境及應用的安裝，打開Python，再開始你的畫圖之旅。

適合讀者

本書尤其適合廣大青少年在Python編程入門時使用，也可以在加深相關幾何圖形知識的理解時參考。

致謝

首先感謝我的父親和母親，是他們的持續(xù)鼓勵和默默支撐，使我能夠長時間專注于計算機編程語言的科普寫作。其次，要感謝我的妻子和孩子，溫暖的家庭是我持續(xù)奮斗的原動力。

我還要感謝電子工業(yè)出版社的曲昕女士，曲昕女士對本書精益求精的工作精神，令我佩服，感謝她充分為讀者考慮和持續(xù)付出的精神。

最后，感謝所有的讀者朋友，你們的持續(xù)關注是原創(chuàng)作者最大的欣慰。

由于筆者水平有限，書中難免存在疏漏和錯誤之處，敬請批評指正。

王振世

2019年12月