一天快速入门 Python

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一天快速入门 Python

yuquanle 程序人生 2019-11-27

Python 是由Guido Van Rossum在 90 年代早期设计，现在是最常用的编程语言之一。特别是人工智能的火热，再加之它的语法简洁且优美，实乃初学者入门AI必备的编程语言。

作者 | yuquanle

责编 | 屠敏

Python基本语法

标识符

第一个字符必须是英文字母或下划线 _ 。标识符的其他的部分由字母、数字和下划线组成。标识符对大小写敏感。

保留字

保留字即关键字，不能用作任何标识符名称。keyword 模块可以输出当前版本的所有关键字：

import keyword
print(keyword.kwlist)

['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

注释

单行注释采用#，注释是给人看的，可以是任意内容，解释器会忽略掉注释。

多行注释采用'''或"""。

# print("我是注释，不会执行")
print("正常执行代码")

'''
这是多行注释，用三个单引号
这是多行注释，用三个单引号 
'''
print("Hello, World!") 

"""
这是多行注释，用三个双引号
这是多行注释，用三个双引号 
"""
print("Hello, World!")

行与缩进

Python 使用缩进来表示代码块而不是大括号 {}。缩进的空格数是可变的，但是同一个代码块的语句必须是相同的缩进空格数。建议四个空格数。

注意Tab和四格空格混用会报错，这个错误还不容易被察觉。

输入输出

通常是一条语句一行，如果语句很长，我们可以使用反斜杠(\)来实现多行语句。在 [], {}, 或 () 中的多行语句，则不需要反斜杠。

sentence1 = "I love " + \
"python"

sentence2 = ["I", "love",
          "python"]

基本数据类型

计算机程序要处理不同的数据，需要定义不同的数据类型。Python 中的变量不需要声明，每个变量在使用前都必须赋值，变量赋值以后该变量才会被创建。

Python中变量就是变量，没有类型，所说的"类型"是变量所指的内存中对象的类型。等号（=）用来给变量赋值。等号（=）运算符左边是一个变量名,等号（=）运算符右边是存储在变量中的值。

数字类型(Number)

数字类型是不可变数据。Python3 支持 int(整数)、float(浮点数)、bool(布尔)、complex(复数)，数值类型的赋值和计算是很直观的。

# int(整数)
a = 3
# float(浮点数)
b = 3.5
#bool(布尔)
c = True
#complex(复数)
d = 4+3j
print(a, b, c, d)

#内置的 type() 函数可以用来查询变量所指的对象类型
print(type(a), type(b), type(c), type(d))

#还可以用 isinstance 来判断
#isinstance 和 type 的区别在于：type()不会认为子类是一种父类类型，isinstance()会认为子类是一种父类类型
print(isinstance(a, int))
print(isinstance(a, float))

关于数值运算，可以同时为多个变量赋值，如a, b = 1, 2。一个变量可以通过赋值指向不同类型的对象。

除法包含两个运算符：/ 返回一个浮点数，// 返回一个整数。混合计算时，Python会把整型转换成为浮点数。

# 加
print("Add operation: 5 + 4 = ",5 + 4)
# 减
print("Sub operation: 5 - 4 = ",5 - 4)
# 乘
print("Mul operation: 5 * 4 = ",5 * 4)
# 除，得到一个浮点数
print("Div operation: 5 / 4 = ",5 / 4)
# 除，得到一个整数
print("Div operation: 5 // 4 = ",5 // 4)
# 取余
print("Mod operation: 5 % 4 = ",5 % 4)
# 乘方
print("Pow operation: 5 ** 4 = ",5 ** 4)

字符串类型(String)

Python 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为1的字符串。字符串用单引号 ' 或双引号 " 括起来。

s1 = "I love python"
s2 = 'I love python'
print(s1)
print(s2)

#索引值以 0 为开始值，-1 为从末尾的开始位置
print("s1首字母字符：", s1[0])
print("s1末尾字母字符：",  s1[-1])
print("输出从第三个开始到第五个的字符:", s1[2:5]) 

#加号 + 是字符串的连接符
#星号 * 表示复制当前字符串，紧跟的数字为复制的次数
str = "I love python "
print("连接字符串:", str + "!!!")
print("输出字符串两次:", str * 2)

#反斜杠 \ 转义特殊字符
#若不想让反斜杠发生转义，可以在字符串前面添加一个 r
print('I\nlove\npython')
print("反斜杠转义失效:",r'I\nlove\npython')

列表类型(List)

列表类型是一种有序的集合。列表中元素的类型可以不相同，它支持数字，字符串甚至可以包含列表（所谓嵌套）。列表是写在方括号 [] 之间、用逗号分隔开的元素列表。

list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
list_b = [7, 8, 9]
print(list_a)
print(list_b)

#列表可以被索引和截取，列表被截取后返回一个包含所需元素的新列表
print ("输出完整列表: ", list_a)            
print ("输出列表第一个元素:", list_a[0]) 
print ("从第二个开始输出到第三个元素:", list_a[1:3])       
print ("输出从第三个元素开始的所有元素:", list_a[2:])
print ("连接两次列表:", list_a * 2)
print ("连接列表:", list_a + list_b)

#列表中的元素是可以改变的
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("变化前：", list_a)
list_a[0] = 0
list_a[2:5] = [7, 8, 9]
print("变化后：", list_a)

#append()方法：在列表末尾添加新的对象
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("添加前：", list_a)
list_a.append(7)
list_a.append(8)
print("添加后：", list_a)

#del语句：删除列表元素
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("删除前：", list_a)
del list_a[0]
print("删除后：", list_a)

#len()方法：计算列表长度
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("列表长度：", len(list_a))

#max()方法：返回列表元素最大值。min()方法：返回列表元素最小值
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("列表最小值：", min(list_a))
print("列表最大值：", max(list_a))

#list()方法：将字符串转换为列表
str = '123456'
print("转换后：", list(str))

#count()方法：统计某个元素在列表中出现的次数
list_a = [1, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("1在list_a中出现的次数：", list_a.count(1))

#index()方法：从列表中找出某个值第一次出现的索引位置
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("3第一次出现的位置：", list_a.index(3))

#insert()方法：将对象插入列表指定位置
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("插入前：", list_a)
list_a.insert(0 ,7)
print("插入后：", list_a)

#pop()方法：移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("默认移除最后一个元素：", list_a.pop())
print("指定移除第一个元素：", list_a.pop(0))

#reverse()方法：翻转列表中元素
list_a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print("翻转前：", list_a)
list_a.reverse()
print("翻转后：", list_a)

#sort()方法：该方法没有返回值，但是对原列表进行排序
list_a = [1, 3, 2, 5, 4, 6]
print("排序前：", list_a)
list_a.sort()
print("升序排序：", list_a)
list_a.sort(reverse = True)
print("降序排序：", list_a)

元组类型(Tuple)

元组类型是不可变类型，元组使用小括号()。

tup1 = (1, 2, 3, 4, 5 )
# 元组中只包含一个元素时，需要在元素后面添加逗号,否则括号会被当作运算符使用
tup2 = (50,)
tup3 = (50)
print(type(tup2))
print(type(tup3))

#访问元组:使用下标索引来访问元组中的值
tup1 = (1, 2, 3, 4, 5 )
print ("tup1[0]: ", tup1[0])
print ("tup1[1:3]: ", tup1[1:3])

#修改元组:元组中的元素值是不允许修改的，但可以对元组进行连接组合
tup1 = (1, 2)
tup2 = ('a', 'b')
# 创建一个新的元组
tup3 = tup1 + tup2
print(tup3)

#删除元组：元素值是不允许删除，但可以使用del语句来删除整个元组
tup1 = (1, 2, 3, 4, 5 )
print(tup1)
del tup1
print("删除后的元组 tup1: ")
print(tup1)

#元组运算符：如 + 号和 * 号
tup1 = (1, 2)
tup2 = ('a', 'b')
print("连接：", tup1 + tup2)
print("复制3次：", tup1 * 3)

#len()：计算元组元素个数
tup1 = (1, 2)
print("元组长度：", len(tup1))

#max()方法: 返回元组中元素最大值。min()方法: 返回元组中元素最小值
tup1 = (1, 2)
print("元组最大值：", min(tup1))
print("元组最大值：", max(tup1))

#tuple()方法：将列表转换为元组
list1= ['1', '2']
print("转换前：", list1)
tup1 = tuple(list1)
print("转换后：", tup1)

集合类型(Set)

集合类型是无序的不重复元素序列。使用大括号 {} 或者 set() 函数创建集合。

注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 {}，因为 {} 是用来创建一个空字典。

a={'a','b','c'}
b=set('abc')
c=set()
d={}
print(a)
print(b)
print(type(a), type(b), type(c), type(d))

#无序性
a = set('python')
print(a)

#互异性
a = set('good')
print(a)

#add()方法：为集合添加元素
a = set('good')
a.add('p')
print(a)

#update()方法：给集合添加元素
a = set('good')
a.update('p')
print("添加一个元素", a)
a.update(['a', 'b', 'c'])
print("添加多个元素", a)
a.update(['H', 'e'], {'l', 'l', 'o'}) 
print('添加列表和集合', a)

#remove()方法：移除指定元素
s = {'P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n'}
s.remove('t')  
print("去掉t", s)  

#pop()方法：随机移除元素  
s = {'P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n'}
print("随机删除元素：", s.pop()) 

#clear()方法：移除集合中的所有元素
s = {'P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n'}
s.clear()  
print("清空集合：", s, len(s))

#issubset()方法：判断指定集合是否为该方法参数集合的子集
A = set('abcd')
B = set('cdef')
C = set('ab')
print("C是否A子集：", C.issubset(A))

#union()方法：返回两个集合的并集，也可以用 |
print("A和B并集:", A|B)
print("A和B并集:",A.union(B))

#intersection()方法：返回集合的交集，也可以用&
print("A和B交集:", A&B)
print("A和B交集:",A.intersection(B))

#difference()方法：差集，也可以用-
print("A和B差集:", A-B)
print("A和B差集:",A.difference(B))

字典类型(Dictionary)

字典类型是可变类型。在同一个字典中，键(key)必须是唯一的。

字典的每个键值(key=>value)对用冒号(:)分割，每个对之间用逗号(,)分割，整个字典包括在花括号({})中。

# 用{}创建字典
dict1 = {"a":"1", "b":"2"}
print(dict1)
# 用内置函数dict()
dict2 = dict(a="1", b="2")
print(dict2)

#访问字典里的值
dict1 = {"a":"1", "b":"2"}
print ("dict1['a']: ", dict1['a']) #如果没有会报错
print ("dict1.get('a'): ", dict1.get('a')) #如果没有返回None
print("获取所有的key值：", dict1.keys())
print("获取所有的value值：", dict1.values())

#增加新的键/值对
dict1 = {"a":"1", "b":"2"}
print ("增加前：", dict1)
dict1['c'] = 3
print ("增加后：", dict1)

#删除字典指定元素
dict1 = {"a":"1", "b":"2"}
print ("删除前：", dict1)
del dict1['a']
print ("删除后：", dict1)

#清空字典
dict1 = {"a":"1", "b":"2"}
print ("清空前：", dict1)
dict1.clear()
print ("清空后：", dict1)

#dir()方法：查看dict所有方法
print(dir(dict))

条件判断和循环

条件控制：通过一条或多条语句的执行结果（True或者False）来决定执行的代码块。

每个条件后面要使用冒号:，表示接下来是满足条件后要执行的语句块。使用缩进来划分语句块，相同缩进数的语句在一起组成一个语句块。在Python中没有switch–case语句。

#if操作
x = 5
if x > 3:
   print("yes")

#if嵌套:if...elif...else
#也可以把 if...elif...else 结构放在另外一个 if...elif...else 结构中
x = 99
if x<60:
   print("不及格")
elif x<80:
   print("良好")
else:
   print("优秀")

#while循环
sum = 0
counter = 1
while counter <= 10:
   sum = sum + counter
   counter += 1
print("1 到 10 之和为: %d" % sum)

#while 循环使用 else 语句
count = 0
while count < 5:
  print (count, " 小于 5")
  count = count + 1
else:
  print (count, " 大于或等于 5")

#for 语句：for循环可以遍历任何序列(列表、字符串等)
str = 'python'
list1 = ['I', 'love', 'python']
print("遍历字符串")
for i in str:
   print(i)
print("遍历列表")
for i in list1:
   print(i)

#range()函数：遍历数字序列，可以使用内置range()函数生成数列
for i in range(5):
   print(i)

#也可以使用range指定区间的值
for i in range(2,6):
   print(i)

#也可以使range以指定数字开始并指定不同的增量(步长),可以是负数
for i in range(0, 10, 3):
   print(i)

for i in range(-10, -100, -30):
   print(i)

#可以结合range()和len()函数以遍历一个序列的索引
list1 = ['I', 'love', 'Python']
for i in range(len(list1)):
   print(list1[i])

#break语句：跳出 for 和 while 的循环体
list1 = ['I', 'love', 'Python']
for i in list1:
   if i == 'love':
       break
   print('当前为 :', i)

#continue语句:跳过当前循环块中的剩余语句，然后继续进行下一轮循环
var = 10                    
while var > 0:              
  var = var -1
# 变量为 5 时跳过输出
  if var == 5:            
     continue
  print ('当前值 :', var)
print ("hello world!")

#pass 语句：pass是空语句，是为了保持程序结构的完整性，pass 不做任何事情，一般用做占位语句
while True:
   pass  # 等待键盘中断 (Ctrl+C)

函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。

Python提供了许多内建函数，比如“print()”，也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

# 1.无参函数
# 用def定义新函数
def my_func():
   print("test...")
   return 1  
# 调用函数
my_func()   


# 2.有参函数
# 关键字参数、默认参数、可变参数。

# 关键字参数: 调用时指定参数的名称，且与函数声明时的参数名称一致。使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致。
def my_func1(x, y):
   print(x)
   print(y)

# 标准调用
my_func1(1, 2)
# 关键字调用
def my_func1(y = 1, x = 2)

# 默认参数：在函数声明时，指定形参的默认值，调用时可不传入参数（使用默认值）。
def my_func2(x, y=1):
   print(x+y)

my_func2(2)

#可变参数:变参数就是传入的参数个数是可变的，可以是1个、2个到任意个。
#在参数前面加了一个*号。在函数内部，参数numbers接收到的是一个tuple。

def my_func3(*numbers):
   sum = 0
   for n in numbers:
       sum = sum + n * n
   return sum

# 函数调用
my_func3()     #返回结果0
my_func3(1,2)  #返回结果5

# 关键字参数：可变参数允许你传入0个或任意个参数，这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple。而关键字参数允许你传入0个或任意个含参数名的参数，这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict。

def my_func4(x, **kw):
   print ('x:', x, 'other:', kw)

#除了必选参数x外，还接受关键字参数kw。在调用该函数时，可以只传入必选参数。
my_func4(8)

#也可以传入任意个数的关键字参数
my_func4(8, z="66")

类

类(Class):用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。

数据成员：类变量或者实例变量, 用于处理类及其实例对象的相关的数据。

#创建类Student
class Student(object):
   "学生成绩"
   def __init__(self, name, score):
       self.name = name
       self.score = score

   def print_score(self):
       print('%s: %s' % (self.name, self.score))

#创建Student类的对象bart
jack = Student('Bart Simpson', 59)
#创建Student类的对象lisa
bob = Student('Lisa Simpson', 87)
#访问类的属性
jack.print_score()
bob.print_score()
# 添加一个 'age' 属性
jack.age = 7  
print("添加一个 'age' 属性：",hasattr(jack, 'age'))
# 修改 'age' 属性
jack.age = 8 
print("修改 'age' 属性：",getattr(jack, 'age'))
# 删除 'age' 属性
del jack.age  
print("删除 'age' 属性：",hasattr(jack, 'age'))

类的继承

面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用，实现这种重用的方法之一是通过继承机制。

通过继承创建的新类称为子类或派生类，被继承的类称为基类、父类或超类。

#编写一个名为Fruit的class，执行run()方法可以直接打印
#编写Apple和Orange类时，就可以直接从Fruit类继承
class Fruit(object):
   '父类Animal'
   def run_father(self):
       print('调用父类方法...')

class Apple(Fruit):
   '子类1 Apple'
   def run_son(self):
       print('调用子类方法...')

class Orange(Fruit):
   '子类2 Orange'
   def run_son(self):
       print('调用子类方法...')
#实例化子类
apple = Apple()
orange = Orange()
#调用父类方法
apple.run_father()
orange.run_father()
#调用子类方法
apple.run_son()
orange.run_son()

方法重写

如果父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法

class Fruit(object):
   '父类Animal'
   def run(self):
       print('调用父类方法...')

class Apple(Fruit):
   '子类1 Apple'
   def run(self):
       print('子类1 Apple 重写父类方法...')

class Orange(Fruit):
   '子类2 Orange'
   def run(self):
       print('子类2 Orange 重写父类方法...')
#实例化子类
apple = Apple()
orange = Orange()
#调用父类方法
apple.run()
orange.run()

模块

Python 模块(Module)，是一个 Python 文件，以 .py 结尾，包含了 Python 对象定义和Python语句。模块让你能够有逻辑地组织你的 Python 代码段。

把相关的代码分配到一个模块里能让你的代码更好用，更易懂。模块能定义函数，类和变量，模块里也能包含可执行的代码。

# 导入模块
import math
# 现在可以调用模块里包含的函数了
print("求e的n次幂：",math.exp(1))

# from…import 语句：从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中
# 导入模块中的特定函数
from math import exp
# 现在可以直接使用该函数了
print("求e的n次幂：",exp(1))

# from…import* 语句：导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用
from math import *