Python學習筆記（一）

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簡介

Python是一種解釋型、面向對象、動態數據類型的程序設計語言

 

Python 是一個高層次的結合了解釋性、編譯性、互動性和面向對象的腳本語言。

• 解釋型語言： 這意味着開發過程中沒有編譯這個環節。類似於PHP和Perl語言。
• 交互式語言： 這意味着，您可以在一個 Python 提示符 >>> 后直接執行代碼。
• 面向對象語言: 這意味着Python支持面向對象的風格或代碼封裝在對象的編程技術。

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Python 特點

1.易於學習：Python有相對較少的關鍵字，結構簡單，和一個明確定義的語法，學習起來更加簡單。

2.易於閱讀：Python代碼定義的更清晰，偽代碼本質。

3.易於維護：Python的成功在於它的源代碼（開源免費）是相當容易維護的。

4.一個廣泛的標准庫：Python的最大的優勢之一是豐富的庫，跨平台的，在UNIX，Windows和Macintosh兼容很好。

5.互動模式：互動模式的支持，您可以從終端輸入執行代碼並獲得結果的語言，互動的測試和調試代碼片斷。

6.可移植：基於其開放源代碼的特性，Python已經被移植（也就是使其工作）到許多平台。

7.可擴展：如果你需要一段運行很快的關鍵代碼，或者是想要編寫一些不願開放的算法，你可以使用C或C++完成那部分程序，然后從你的Python程序中調用。

8.數據庫：Python提供所有主要的商業數據庫的接口。

9.GUI編程：即用戶圖形界面，Python支持GUI可以創建和移植到許多系統調用。

10.可嵌入: 你可以將Python嵌入到C/C++程序，讓你的程序的用戶獲得"腳本化"的能力。

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一、環境搭建

• 使用Anaconda3的jupyter notebook進行開發，官網下載，安裝配置環境，打開cmd或prompt，輸入jupyter notebook。

注：IE瀏覽器進入WebUI需要token，token只有通過prompt命令行啟動時才有——其他瀏覽器不需要

anaconda-navigator #導航視窗
jupyter notebook  #開發本本

• 默認的工作空間是用戶目錄，現在進行修改

#生成jupyter的配置文件
jupyter notebook --generate-config 
#打開生成的jupyter_notebook_config.py,配置工作空間位置
c.NotebookApp.notebook_dir = 'D:\JupyterProject'

• 確保中文不亂碼

# coding=utf-8   指定編碼支持中文，3.x無需

工程結構：

• Python工程結構

  • 模塊（module）

  • 一個Python文件就是一個模塊

    • .py source code
    • .pyc compiled bytecode
    • .pyo optimized bytecode

• 包（package）

• 包含多個Python文件

  • __init__.py ——必須要由，不然就是一個普通目錄而不是py包

• 部分導入

  • from xx import path

二、一般特性

!!!編程規范：PEP8

變量：

1. _或字母開頭，_ 、字母和數字組成
2. 弱類型，類型不是必須指定、類型不固定
3. 大小寫敏感
4. 不能使用關鍵字

import keyword
keyword.kwlist #查看關鍵字列表

注釋：

1. 單行注釋：#號
2. 多行注釋：三個單或雙引號 ,字符串賦值。也可做為注釋

內置函數：

1. type() :返回對象類型
2. dir() :函數不帶參數時，返回當前范圍內的變量、方法和定義的類型列表；帶參數時，返回參數的屬性、方法列表
3. input()/print() : 輸入/打印 輸出
4. id() :返回對象的地址 ，一般用來判斷兩個變量是否引用了同一個值

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三、數據類型

1、數值類型

a）數值類型：int 、float、complex復數

• int型式沒有大數限制的
• 可以用下划線來標記位數，但是在小數點前后不能使用_

b）操作符

操作符	說明	操作符	說明
x + y	加法	int(x)	轉換成整數
x - y	減法	float(x)	轉換成浮點數
x * y	乘法	complex(re, im)	創建一個復數
x / y	除法	c.conjugate()	返回復數的共軛復數
x // y	除后取整	divmod(x, y)	返回一個包含商和余數的元組
x % y	除后取余	pow(x, y)	返回x的y次方
-x	負數	x y**	返回x的y次方
abs(x)	取絕對值	round(x[, n])	方法返回浮點數x的四舍五入值

序列Seq

2、列表 list[]

a）特點

• 有序，可使用位置索引
• 表長度和元素都是可變的
• 可儲存不同類型的數據

b）使用

• 創建：['one', 2, [3, 4], (5, 6)]
• 獲取：兩套下標，從0起始，從左往右下標為正，從右往左下標為負
• 判斷：in 和 not in

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3、元組

a）特點

• 有序

• 長度和元素都不可變，安全級別較高的場景應用

  • (元素的引用地址不能變，但地址內的值可變)

• 可以存儲不同類型

b）使用

• 創建 ： (1,”box",3.62) 、1,”box",3.62、tuple([1,”box",3.62])
• 獲取：兩套下標,x[0], x[2], x[-1], x[-3]
• 判斷：in 和 not in

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4、列表&元組的操作

a）切片

• 通過切片獲得子集

  • [start​ : end : ​step]

    • start:起始索引，從0開始，-1表示結束，缺省則為0
    • end：結束索引，不被包括，缺省則為長度，
    • step：步長，end-start，步長為正時，從左向右取值。步長為負時，反向取值。缺省為1

• 正向取偶數下標子集：x[0::2]、x[::2]

• 反向取間隔下標子集：x[-1:0:-2]

   

b）遍歷

#使用縮進代表子代碼塊
for x in list:
	print(x)

 

c）混合

將可迭代的對象作為參數，將對象中對應的元素打包成一個個元組，然后返回由這些元組組成的對象

//zip 拉鏈
matrix = [[1, 2, 3, 4],[5, 6, 7, 8],[9, 10, 11]]
//最短原則
list(zip(*matrix))    # result: [（1, 5, 9）, （2, 6, 10）, （3, 7, 11）]
//元組補空
t = (1,2,3,4)
list(zip(t))

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5、range類型

a）特性

• 一段不可變的數字序列
• 經常被用作for里面來指定循環次數

b）使用

• 創建：range(start, stop, step)

  • start 起始值，默認為0
  • stop 終止值，不包括在內
  • step 步長，默認為1，可為負，從右往左

• 切片： x[1:-1:1]，中括號[]代替小括號，語法規則同創建。

• 遍歷：for v in range(0,10,1):print(v)

 

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6、列表、元組、range轉換

• 列表元組可以互轉：tuple(lst) | list(tup)
• range到列表元組：list(r) | tuple(r)

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7、pack & unpack

a）pack ——打包

• 變量轉序列

  t=1，2，3
  #t=(1,2,3) 
  s='x','y','z'
  #s=('x','y','z')
  

b）unpack ——解包

• 序列轉變量

  a,b,c=t
  #a=1,b=2,c=3
  

• 使用*號代表出現0次或多次

  a,*b=t
  #a=1,b=[2,3]
  
  #超長時
  *a,c,d,e=t
  #t中只有三個元素，因此a=[]
  
  

• swap交換: a，b=b,a

 

8、常見序列操作

• 數據：s = [1,2,3] t = [4,5,6] n = 2

操作符	說明
s+t	拼接：[1,2,3,4,5,6]
s * n or n * s	乘法：[1,2,3,1,2,3] ，重復序列
len(s)	計算序列的長度3
min(s)	獲得序列中的最小值：1
max(s)	獲得序列中的最大值：1
s.index(x[, i[, j]])	獲得第1個x元素的索引 (索引值在i和j之間)，指定范圍內搜索元素值的下標
s.count(x)	序列x元素出現的次數

 

• 可變序列支持的操作(List) ——元組和range都不支持

操作符	說明
s[i] = x	更新指定索引的值
s[i:j] = t	使用序列t替換s中的i到j的值
del s[i:j]	等同於s[i:j] = []
s[i:j:k] = t	使用序列t中的值替換s[i:j:k]的值
del s[i:j:k]	刪除s[i:j:k]的值
s.append(x)	將值x添加到序列的末尾
s.clear()	清空序列，相當於del s[:]
s.copy()	創建一個s的淺拷貝
s.extend(t)	使用序列t擴展序列s
s.insert(i, x)	在序列s的i索引處插入值x
s.pop(i)	返回序列s中索引為i的值，並將該值從序列中移除
s.remove(x)	將序列中<第一個>值為x的元素移除
s.reverse()	將序列s倒序排列

9、集合 Set

a）特性

• 數據唯一不重復
• 無序，沒有索引下標

b）創建 :

空集合 s=set()

非空集合 s={1,2,3,4,5}

c）操作：

並集：s1|s2|s3

交集：s1&s2&s3

差集：s1-s2-s3

對等差分 ：s1^s2^s3 並集減交集

d）判斷

超集：issupperset()

子集：issubset()

相交: isdisjoint()

10、字典（Dict）

性質類似於Map映射

a）特性

• 通過鍵值對（key-value）來儲存數據
• 儲存的數據是無序的，可使用鍵索引
• 鍵是必須唯一，但值可以不唯一
• 鍵的類型只能是字符串、數字或元組，值可以是任何

b）創建

#空Dict
empty_dict = {} 
#鍵值對
dict_1 = {1:'one', 2:'two', 3:'three'}
#構造函數
dict_2 = dict(one=1, two=2, three=3)

c）獲取

x=d[1]
x=d['one']
x=d.get(1,"缺省值") #當get的key值不存在時，返回缺省值

d）遍歷

#遍歷字典的鍵
for k in x: #默認是Dict的鍵值集合，x.keys()
    print(k)
#遍歷字典的值
for v in x.values():
    print(v)
#遍歷字典的鍵和值
for k,v in x.items():
    print(k,v)

 

11、字符串

a ）定義 ：

單引號 雙引號 三引號（允許字符串換行）

#單引號 
str1 = 'allows embedded "double" quotes'
#雙引號 
str2 = "allows embedded 'single' quotes"
#三引號
str3= '''Three single quotes,
	span multiple lines'''
str4="""Three double quotes,  
	span multiple lines"""

b）操作

字符串操作	說明	舉例
string[n:m]	字符串切片	string='Hello World\n' string[0] string[:-1] string[3:5]
int()	字符串轉數值類型	int("123") float("123")
str()	數值類型轉字符串	str(123)str(123.456)
ord()	字符轉Unicode碼	ord('A')
chr()	Unicode碼轉字符	chr(65)
lower()	轉成小寫字符串	"WELCOME".lower()
upper()	轉成大寫字符串	"welcome".upper()

split()	分割字符串	N'] words = "WELCOME TO PYTHON".split(' TO ') print(words)# ['WELCOME', 'PYTHON']
join()	將序列中的元素以指定的字符連接生成一個新的字符串	s = '++' list=['1', '2', '3'] s.join(list) #result is '1++2++3' s.join('why') #result is 'w++h++y'
strip()lstrip()rstrip()	用於移除字符串頭尾/頭/尾指定的字符（默認為空格或換行符）或字符序列	s = ' "hi\\ \n\tPython" ' s.strip()# result is '"hi\ \n\tPython"' s.strip(' "no') # result is 'hi\ \n\tPyth'

in	判斷是否為子串	'or' in 'toronto or orlando' # True
find()	返回子串開始的索引值，找不到子串時返回-1	s = 'toronto or orlando's.find('or') # return index 1 s.find('or', 2, 8) # return -1, meaning not found
index()	返回子串開始的索引值，找不到子串時拋出異常	s = 'toronto or orlando's.index('or') # return index 1 s.index('or', 2, 8) # throw ValueError: substring not found
count()	統計字符串里某個字符出現的次數	s = 'toronto or orlando' s.count('or') # return 3 s.count('or', 2) # return 2 s.count('or', 2, 9) # return 0
replace()	方法把字符串中的 舊字符串替換成新字符串	s = 'toronto or orlando's.replace('or', '/x\')# result: t/x\onto /x\ /x\lando s.replace('or', '/x\', 2)# result: t/x\onto /x\ orlando

startswith()	檢查字符串是否是以指定子字符串開頭	s = 'toronto or orlando' s.startswith('or') # return False s.startswith('or', 1) # return True s.startswith(('or', 'tor')) # return True
endswith()	檢查字符串是否是以指定子字符串結尾	s = 'toronto or orlando' s.endswith('and') # return False s.endswith('and', 1, -1) # return True s.endswith(('and', 'do')) # return True
maketrans() translate()	字符串轉換，maketrans() 設置轉換模式，一一替換，translate()執行轉換操作。可以一次定義多個模式	s = 'toronto or orlando' # define a translation table: table=s.maketrans('on', '.N') # o change to . # n change to N # translate using above table s.translate(table) # result: 't.r.Nt. .r .rlaNd.'

 

12、布爾值與空值

空值： None ，特殊常量，表示空值，注意大小寫

布爾值：True or False

• 有多種表示形式，只有字典和集合時以空集為True

True	False
不為0的數值	0, 0.0, 0+0j
非空字符串	空字符串
非空列表	空列表
空字典	非空字典
空集合	非空集合
-	None

布爾操作：or 、and、not

 

13、比較操作符

操作符	解釋
<	小於
<=	小於等於
>	大於
>=	大於等於
==	等於
!=	不等於
is	判斷兩個標識符是不是引用自一個對象
is not	判斷兩個標識符是不是引用自不同對象

 

14、流程控制語句

• 條件選擇語句 if

if guess > secret : 
    print("too large")
elif guess < secret :	# elif is optional
    print("too small")
else :			# else is optional
    print("equals")

• 循環語句

  • Python中循環也有else語句，當循環條件不再滿足時即循環結束時執行

while  guessed != secret :
     guessed = int(input("Guess a number: "))
else : 	 # else is optional
     print("Congratulation!")

for   i   in  range(0, 8, 2) :
     print(i)
else : 		# else is optional
     print("Done!")

• break\continue\pass

  • break 將跳出循環語句，else也不會被執行
  • continue，同
  • pass ，占位語句，啥也不干

• 三元表達式： val1 if bool else val2 ,bool為真時返回val1，為假時返回val2

   

 

15、列表生成式 （重點）

• 列表生成式 ： 輸出表達式 循環條件 判斷語句

[x**2  for  x  in  range(10) ]  #1~10的數平方列表

[x  for  x  in range(2,100)  if  x % 2 == 0]  #2~100的偶數列表

from math import pi
[str(round(pi, i))  for  i  in  range(1, 10)]  #Π的位數梯級表

[[1 if r==c or r+c==3 else 0 for c in range(4)]for r in range(4)]  #矩陣列表

sentence = 'what is this'
{ c  for  c  in  sentence  if c != ' ' }  #生成集合

sentence = 'what is this'
(w for w in sentence.split() if 'i' in w)  #生成生成器

sentence = 'what is this'
{ w:{c for c in w if c not in 'aeiou'} for w in sentence.split() } #生成字典

 

16、enumerate函數

將可遍歷的有序對象（列表，元組，字符串）組合為一個有索引號的序列，同時返回下標和數據

for  i, v  in enumerate('ABCDEFG') :
    print(i, v)

 

四、變量作用域

1、全局變量：

• 定義在模塊中的變量，全局變量在整個模塊中可見
• globals()函數：返回所有定義在改模塊中的全局變量
• 修改全局變量時，要先使用global關鍵字聲明變量

msg = 'created in module'
def outer() :
    def inner() :
        global msg
        msg = 'changed in inner'
    inner()
outer()
print(msg)

2、局部變量

• 定義在函數中的變量

• 局部變量僅在定義的函數中中可見

• locals()函數：返回所有定義在函數中的局部變量

• 自由變量：在函數中使用，但未定義在該函數中的非全局變量。

  • 自由變量：修改時要先使用nonlocal關鍵字聲明變量

def outer_1() :
    msg = 'created in outer'
    def inner() :
        print(msg)	# msg is a Free variable
    inner()
outer_1()

3、作用域規則LEGB

• 使用 LEGB 的順序來查找一個符號對應的對象
• Local -> Enclosed -> Global -> Built-in
• Local：一個函數或者類方法內部
• Enclosed：嵌套函數內
• Global：模塊層級
• Built-in：Python內置符號