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Python 简介

Python 是一种高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。Python 由 Guido van Rossum 于 1989 年底在荷兰国家数学和计算机科学研究所发明，第一个公开发行版发行于 1991 年。

Python 特点

易于学习：Python 有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确定义的语法，学习起来更加简单。

易于阅读：Python 代码定义的更清晰。

易于维护：Python 的成功在于它的源代码是相当容易维护的。

一个广泛的标准库：Python 的最大的优势之一是丰富的库，跨平台的，在 UNIX，Windows 和 macOS 兼容很好。

互动模式：互动模式的支持，您可以从终端输入执行代码并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片断。

可移植：基于其开放源代码的特性，Python 已经被移植（也就是使其工作）到许多平台。

可扩展：如果你需要一段运行很快的关键代码，或者是想要编写一些不愿开放的算法，你可以使用 C 或 C++ 完成那部分程序，然后从你的 Python 程序中调用。

数据库：Python 提供所有主要的商业数据库的接口。

GUI 编程：Python 支持 GUI 可以创建和移植到许多系统调用。

可嵌入：你可以将 Python 嵌入到 C/C++ 程序，让你的程序的用户获得”脚本化”的能力。

面向对象：Python 是强面向对象的语言，程序中任何内容统称为对象，包括数字、字符串、函数等。

Python 基础语法

运行 Python

交互式解释器

在命令行窗口执行python后，进入 Python 的交互式解释器。exit 或 Ctrl + D 组合键退出交互式解释器。

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命令行脚本

在命令行窗口执行python xxx.py，以执行 Python 脚本文件。

指定解释器

如果在 Python 脚本文件首行输入#!/usr/bin/env python，那么可以在命令行窗口中执行/path/to/xxx.py以执行该脚本文件。

注：该方法不支持 Windows 环境。

编码

默认情况下，3.x 源码文件都是 UTF-8 编码，字符串都是 Unicode 字符。也可以手动指定文件编码：

# -*- coding: utf-8 -*-

或者

# encoding: utf-8

注意: 该行标注必须位于文件第一行

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。

关键字

我们不能把关键字用作任何标识符名称。Python 的标准库提供了一个 keyword 模块，可以输出当前版本的所有关键字：

>>> import keyword

>>> 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#，多行注释采用'''或"""。

# 这是单行注释

'''

这是多行注释

这是多行注释

'''

"""

这也是多行注释

这也是多行注释

"""

行与缩进

Python 最具特色的就是使用缩进来表示代码块，不需要使用大括号 {}。 缩进的空格数是可变的，但是同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数。缩进不一致，会导致运行错误。

多行语句

Python 通常是一行写完一条语句，但如果语句很长，我们可以使用反斜杠来实现多行语句。

total = item_one +

item_two +

item_three

在 , {}, 或 中的多行语句，不需要使用反斜杠。

空行

函数之间或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。类和函数入口之间也用一行空行分隔，以突出函数入口的开始。

空行与代码缩进不同，空行并不是 Python 语法的一部分。书写时不插入空行，Python 解释器运行也不会出错。但是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构。

记住：空行也是程序代码的一部分。

等待用户输入

input函数可以实现等待并接收命令行中的用户输入。

content = input("请输入点东西并按 Enter 键")

print(content)

同一行写多条语句

Python 可以在同一行中使用多条语句，语句之间使用分号;分割。

import sys; x = 'hello world'; sys.stdout.write(x + '')

多个语句构成代码组

缩进相同的一组语句构成一个代码块，我们称之代码组。

像if、while、def和class这样的复合语句，首行以关键字开始，以冒号:结束，该行之后的一行或多行代码构成代码组。

我们将首行及后面的代码组称为一个子句(clause)。

print 输出

print 默认输出是换行的，如果要实现不换行需要在变量末尾加上end=""或别的非换行符字符串：

print('123') # 默认换行

print('123', end = "") # 不换行

import 与 from…import

在 Python 用 import 或者 from...import 来导入相应的模块。

将整个模块导入，格式为：import module_name

从某个模块中导入某个函数,格式为：from module_name import func1

从某个模块中导入多个函数,格式为：from module_name import func1, func2, func3

将某个模块中的全部函数导入，格式为：from module_name import *

Python 运算符

算术运算符

比较运算符

赋值运算符

位运算符

逻辑运算符

成员运算符

身份运算符

运算符优先级

具有相同优先级的运算符将从左至右的方式依次进行。用小括号可以改变运算顺序。

Python 变量

变量在使用前必须先”定义”（即赋予变量一个值），否则会报错（如下图）：

>>> name

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

NameError: name 'name' is not defined

Python 数据类型

布尔(bool)

只有 True 和 False 两个值，表示真或假。

数字(number)

整型(int)

整数值，可正数亦可复数，无小数。 3.x 整型是没有限制大小的，可以当作 Long 类型使用，所以 3.x 没有 2.x 的 Long 类型。

浮点型(float)

浮点型由整数部分与小数部分组成，浮点型也可以使用科学计数法表示（2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250）

复数(complex)

复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a + bj，或者complex(a,b)表示，复数的实部 a 和虚部 b 都是浮点型。

数字运算

不同类型的数字混合运算时会将整数转换为浮点数

在不同的机器上浮点运算的结果可能会不一样

在整数除法中，除法 / 总是返回一个浮点数，如果只想得到整数的结果，丢弃可能的分数部分，可以使用运算符 //。

// 得到的并不一定是整数类型的数，它与分母分子的数据类型有关系

在交互模式中，最后被输出的表达式结果被赋值给变量 _，_ 是个只读变量

数学函数

注：以下函数的使用，需先导入 math 包。

随机数函数

注：以下函数的使用，需先导入 random 包。

三角函数

注：以下函数的使用，需先导入 math 包。

数学常量

字符串(string)

单引号和双引号使用完全相同

使用三引号('''或""")可以指定一个多行字符串

转义符(反斜杠)可以用来转义，使用r可以让反斜杠不发生转义，如r"this is a line with "，则会显示，并不是换行

按字面意义级联字符串，如"this " "is " "string"会被自动转换为this is string

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字符串可以用 + 运算符连接在一起，用 * 运算符重复

字符串有两种索引方式，从左往右以 0 开始，从右往左以 -1 开始

字符串不能改变

没有单独的字符类型，一个字符就是长度为 1 的字符串

字符串的截取的语法格式如下：变量[头下标:尾下标]

转义字符

字符串运算符

字符串格式化

在 Python 中，字符串格式化不是 sprintf 函数，而是用 % 符号。例如：

print("我叫%s， 今年 %d 岁！" % ('小明', 10))

// 输出:

我叫小明， 今年 10 岁！

格式化符号:

辅助指令：

Python 2.6 开始，新增了一种格式化字符串的函数 str.format，它增强了字符串格式化的功能。

多行字符串

用三引号(''' 或 """)包裹字符串内容

多行字符串内容支持转义符，用法与单双引号一样

三引号包裹的内容，有变量接收或操作即字符串，否则就是多行注释

实例：

string = '''

print(math.fabs(-10))

print(random.choice(li))

'''

print(string)

输出：

print( math.fabs(-10))

print(

random.choice(li))

Unicode

在 2.x 中，普通字符串是以 8 位 ASCII 码进行存储的，而 Unicode 字符串则存储为 16 位 Unicode 字符串，这样能够表示更多的字符集。使用的语法是在字符串前面加上前缀 u。

在 3.x 中，所有的字符串都是 Unicode 字符串。

字符串函数

字节(bytes)

在 3.x 中，字符串和二进制数据完全区分开。文本总是 Unicode，由 str 类型表示，二进制数据则由 bytes 类型表示。Python 3 不会以任意隐式的方式混用 str 和 bytes，你不能拼接字符串和字节流，也无法在字节流里搜索字符串（反之亦然），也不能将字符串传入参数为字节流的函数（反之亦然）。

bytes 类型与 str 类型，二者的方法仅有 encode 和 decode 不同。

bytes 类型数据需在常规的 str 类型前加个 b 以示区分，例如 b'abc'。

只有在需要将 str 编码(encode)成 bytes 的时候，比如：通过网络传输数据；或者需要将 bytes 解码(decode)成 str 的时候，我们才会关注 str 和 bytes 的区别。

bytes 转 str：

b'abc'.decode

str(b'abc')

str(b'abc', encoding='utf-8')

str 转 bytes：

'中国'.encode

bytes('中国', encoding='utf-8')

列表(list)

列表是一种无序的、可重复的数据序列，可以随时添加、删除其中的元素。

列表页的每个元素都分配一个数字索引，从 0 开始

列表使用方括号创建，使用逗号分隔元素

列表元素值可以是任意类型，包括变量

使用方括号对列表进行元素访问、切片、修改、删除等操作，开闭合区间为形式

列表的元素访问可以嵌套

方括号内可以是任意表达式

创建列表

hello = (1, 2, 3)

li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]

访问元素

li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3)]

print(li[3]) # (1, 3)

print(li[-2]) # [3, 'a']

切片访问

格式: list_name[begin:end:step] begin 表示起始位置(默认为0)，end 表示结束位置(默认为最后一个元素)，step 表示步长(默认为1)

hello = (1, 2, 3)

li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]

print(li) # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]

print(li[1:2]) # ['2']

print(li[:2]) # [1, '2']

print(li[:]) # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]

print(li[2:]) # [[3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]

print(li[1:-1:2]) # ['2', (1, 3)]

访问内嵌 list 的元素：

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ['a', 'b', 'c']]

print(li[1:-1:2][1:3]) # (3, 5)

print(li[-1][1:3]) # ['b', 'c']

print(li[-1][1]) # b

修改列表

通过使用方括号，可以非常灵活的对列表的元素进行修改、替换、删除等操作。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

li[len(li) - 2] = 22 # 修改 [0, 1, 2, 22, 4, 5]

li[3] = 33 # 修改 [0, 1, 2, 33, 4, 5]

li[1:-1] = [9, 9] # 替换 [0, 9, 9, 5]

li[1:-1] = # 删除 [0, 5]

删除元素

可以用 del 语句来删除列表的指定范围的元素。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

del li[3] # [0, 1, 2, 4, 5]

del li[2:-1] # [0, 1, 5]

列表操作符

+ 用于合并列表

* 用于重复列表元素

in 用于判断元素是否存在于列表中

for ... in ... 用于遍历列表元素

[1, 2, 3] + [3, 4, 5] # [1, 2, 3, 3, 4, 5]

[1, 2, 3] * 2 # [1, 2, 3, 1, 2, 3]

3 in [1, 2, 3] # True

for x in [1, 2, 3]: print(x) # 1 2 3

列表函数

len(list) 列表元素个数

max(list) 列表元素中的最大值

min(list) 列表元素中的最小值

list(seq) 将元组转换为列表

li = [0, 1, 5]

max(li) # 5

len(li) # 3

注: 对列表使用 max/min 函数，2.x 中对元素值类型无要求，3.x 则要求元素值类型必须一致。

列表方法

list.append(obj)

在列表末尾添加新的对象

list.count(obj)

返回元素在列表中出现的次数

list.extend(seq)

在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值

list.index(obj)

返回查找对象的索引位置，如果没有找到对象则抛出异常

list.insert(index, obj)

将指定对象插入列表的指定位置

list.pop([index=-1]])

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.remove(obj)

移除列表中某个值的第一个匹配项

list.reverse

反向排序列表的元素

list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)

对原列表进行排序，如果指定参数，则使用比较函数指定的比较函数

list.clear

清空列表 还可以使用 del list[:]、li = 等方式实现

list.copy

复制列表 默认使用等号赋值给另一个变量，实际上是引用列表变量。如果要实现

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列表推导式

列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。

每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。

将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：

vec = [2, 4, 6]

[(x, x**2) for x in vec]

# [(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

对序列里每一个元素逐个调用某方法：

freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']

[weapon.strip for weapon in freshfruit]

# ['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

用 if 子句作为过滤器：

vec = [2, 4, 6]

[3*x for x in vec if x > 3]

# [12, 18]

vec1 = [2, 4, 6]

vec2 = [4, 3, -9]

[x*y for x in vec1 for y in vec2]

# [8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]

[vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]

# [8, 12, -54]

列表嵌套解析：

matrix = [

[1, 2, 3],

[4, 5, 6],

[7, 8, 9],

]

new_matrix = [[row[i] for row in matrix] for i in range(len(matrix[0]))]

print(new_matrix)

# [[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]]

元组(tuple)

元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改

元组使用小括号，列表使用方括号

元组创建很简单，只需要在括号中添加元素，并使用逗号隔开即可

没有 append，insert 这样进行修改的方法，其他方法都与列表一样

字典中的键必须是唯一的同时不可变的，值则没有限制

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

访问元组

访问元组的方式与列表是一致的。 元组的元素可以直接赋值给多个变量，但变量数必须与元素数量一致。

a, b, c = (1, 2, 3)

print(a, b, c)

组合元组

元组中的元素值是不允许修改的，但我们可以对元组进行连接组合

tup1 = (12, 34.56);

tup2 = ('abc', 'xyz')

tup3 = tup1 + tup2;

print (tup3)

# (12, 34.56, 'abc', 'xyz')

删除元组

元组中的元素值是不允许删除的，但我们可以使用 del 语句来删除整个元组

元组函数

len(tuple) 元组元素个数

max(tuple) 元组元素中的最大值

min(tuple) 元组元素中的最小值

tuple(tuple) 将列表转换为元组

元组推导式

t = 1, 2, 3

print(t)

# (1, 2, 3)

u = t, (3, 4, 5)

print(u)

# ((1, 2, 3), (3, 4, 5))

字典(dict)

字典是另一种可变容器模型，可存储任意类型对象

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

键必须是唯一的，但值则不必

值可以是任意数据类型

键必须是不可变的，例如：数字、字符串、元组可以，但列表就不行

如果用字典里没有的键访问数据，会报错

字典的元素没有顺序，不能通过下标引用元素，通过键来引用

字典内部存放的顺序和 key 放入的顺序是没有关系的

格式如下:

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

访问字典

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}

print(dis['b'][2])

修改字典

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}

dis[9]['name'] = 999

print(dis)

# {'a': 1, 9: {'name': 999}, 'b': [1, 2, 3]}

删除字典

用 del 语句删除字典或字典的元素。

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}

del dis[9]['name']

print(dis)

del dis # 删除字典

# {'a': 1, 9: {}, 'b': [1, 2, 3]}

字典函数

len(dict) 计算字典元素个数，即键的总数

str(dict) 输出字典，以可打印的字符串表示

type(variable) 返回输入的变量类型，如果变量是字典就返回字典类型

key in dict 判断键是否存在于字典中

字典方法

dict.clear

删除字典内所有元素

dict.copy

返回一个字典的浅复制

dict.fromkeys(seq[, value])

创建一个新字典，以序列 seq 中元素做字典的键，value 为字典所有键对应的初始值

dict.get(key, default=None)

返回指定键的值，如果值不在字典中返回默认值

dict.items

以列表形式返回可遍历的(键, 值)元组数组

dict.keys

以列表返回一个字典所有的键

dict.values

以列表返回字典中的所有值

dict.setdefault(key, default=None)

如果 key 在字典中，返回对应的值。如果不在字典中，则插入 key 及设置的默认值 default，并返回 default ，default 默认值为 None。

dict.update(dict2)

把字典参数 dict2 的键/值对更新到字典 dict 里

dic1 = {'a': 'a'}

dic2 = {9: 9, 'a': 'b'}

dic1.update(dic2)

print(dic1)

# {'a': 'b', 9: 9}

dict.pop(key[,default])

删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。key 值必须给出，否则返回 default 值。

dict.popitem

随机返回并删除字典中的一对键和值(一般删除末尾对)

字典推导式

构造函数 dict 直接从键值对元组列表中构建字典。如果有固定的模式，列表推导式指定特定的键值对：

>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])

{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

此外，字典推导可以用来创建任意键和值的表达式词典：

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}

{2: 4, 4: 16, 6: 36}

如果关键字只是简单的字符串，使用关键字参数指定键值对有时候更方便：

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)

{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

集合(set)

集合是一个无序不重复元素的序列

创建集合

可以使用大括号 {} 或者 set 函数创建集合

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

set(value) 方式创建集合，value 可以是字符串、列表、元组、字典等序列类型

创建、添加、修改等操作，集合会自动去重

{1, 2, 1, 3} # {} {1, 2, 3}

set('12345') # 字符串 {'3', '5', '4', '2', '1'}

set([1, 'a', 23.4]) # 列表 {1, 'a', 23.4}

set((1, 'a', 23.4)) # 元组 {1, 'a', 23.4}

set({1:1, 'b': 9}) # 字典 {1, 'b'}

添加元素

将元素 val 添加到集合 set 中，如果元素已存在，则不进行任何操作：

set.add(val)

也可以用 update 方法批量添加元素，参数可以是列表，元组，字典等：

set.update(list1, list2,...)

移除元素

如果存在元素 val 则移除，不存在就报错：

set.remove(val)

如果存在元素 val 则移除，不存在也不会报错：

set.discard(val)

随机移除一个元素：

set.pop

元素个数

与其他序列一样，可以用 len(set) 获取集合的元素个数。

清空集合

set.clear

set = set

判断元素是否存在

val in set

其他方法

set.copy

复制集合

set.difference(set2)

求差集，在 set 中却不在 set2 中

set.intersection(set2)

求交集，同时存在于 set 和 set2 中

set.union(set2)

求并集，所有 set 和 set2 的元素

set.symmetric_difference(set2)

求对称差集，不同时出现在两个集合中的元素

set.isdisjoint(set2)

如果两个集合没有相同的元素，返回 True

set.issubset(set2)

如果 set 是 set2 的一个子集，返回 True

set.issuperset(set2)

如果 set 是 set2 的一个超集，返回 True

集合计算

a = set('abracadabra')

b = set('alacazam')

print(a) # a 中唯一的字母

# {'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}

print(a - b) # 在 a 中的字母，但不在 b 中

# {'r', 'd', 'b'}

print(a | b) # 在 a 或 b 中的字母

# {'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

print(a & b) # 在 a 和 b 中都有的字母

# {'a', 'c'}

print(a ^ b) # 在 a 或 b 中的字母，但不同时在 a 和 b 中

# {'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

集合推导式

a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}

print(a)

# {'d', 'r'}

命名规范

好了，到最后了，我们来看看Python语言的命名规范吧--来自Python 之父 Guido 的推荐

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