Python编程基础

Posted 2021-12-02 多鱼的夏天

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python编程基础相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1 Introduction

1.1 Python 简介

Python 是一个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。

简单来说，Python是一门编程语言，帮助我们更好的与计算机沟通，功能全面、易学易用、可拓展语言，所以说，人生苦短，我学Python。

Python 的设计具有很强的可读性，相比其他语言经常使用英文关键字，其他语言的一些标点符号，它具有比其他语言更有特色语法结构。

Python 是一种解释型高级语言: 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于php和Perl语言。
Python 是交互式语言: 这意味着，您可以在一个Python提示符，直接互动执行写你的程序。
Python 是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。
Python 是初学者的语言: Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，开发代码量少，模块扩展库种类繁多，所以它支持广泛的应用程序开发，从简单的文字处理到 WWW 浏览器再到游戏。

扩展：编译型与解释型的原理

编译型：编译器将源代码逐条编译成机器代码，任何一条语句有错，都不能通过编译，最终形成目标代码，以后每次执行只执行目标代码即可，因此执行速度快。
解释型：解释器逐条解释源代码，成功一条就执行一条，每次执行时都需要解释，所以速度稍慢

1.2 Python发展历史

Python的作者是荷兰人Guido von Rossum（龟叔）
1982年，Guido从阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)获得了数学和计算机硕士学位。然而，尽管他算得上是一位数学家，但他更加享受计算机带来的乐趣。用他的话说，尽管拥有数学和计算机双料资质，他总趋向于做计算机相关的工作，并热衷于做任何和编程相关的活儿。
1989年，为了打发圣诞节假期，Guido开始写Python语言的编译/解释器。Python来自Guido所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus (BBC1960-1970年代播放的室内情景幽默剧，以当时的英国生活为素材)。他希望这个新的叫做Python的语言，能实现他的理念(一种C和shell之间，功能全面，易学易用，可拓展的语言)。Guido作为一个语言设计爱好者，已经有过设计语言的(不很成功)的尝试。这一次，也不过是一次纯粹的hacking行为。
Python正式诞生于1991年
Python目前有两个版本，Python2和Python3，代码不完全兼容
源文件.py文件猴后缀名
Python的解释器如今有多个语言实现，通常用的是Cpython或者IPython（官方版本的C语言实现），其他还有Jpython（Java平台）、IronPython（NET和Mono平台）、PyPy（Python实现）

扩展：Python2还是Python3

py2.7是2.x系列的最后一个版本，已经停止开发，不再增加新功能。2020年终止支持。所有的最新的标准库的更新改进，只会在3.x的版本里出现。Guido决定清理Python2.x ，并且不再兼容旧版本。
最大的一个改变就是使用Unicode作为默认编码。Pyhton2.x中直接写中文会报错，Python3中可以直接写中文了。从开源项目看，支持py3的比例已经大大提高，知名的项目一般都支持py2.7和py3+。
py3比py2更规范统一、去掉了没必要的关键字Python3.x还在持续改进。
所以我们还是推荐大家使用Python3.x。

2 Python的安装与使用

2.1 Python环境搭建

Python可应用于多平台包括Windows、 Linux/Unix 和 Mac OS。
Python有不同的搭建环境包括Python解释器(CPython)、编辑器(（)IDLE，PyCharm，Sublime Text)、Python软件包管理系统(pip)

2.1.1 环境下载

Python最新源码，解释器环境等最新下载

Python官网:http://www.python.org/
Python 权威使用技术文档等最新下载

Python文档下载地址:http://www.python.org/doc/

2.1.2 Python编辑器

Ipython IDLE
Vim和macVim（linux，unix，macOSX）
Eclipse+pyDEV
Xcode（macOSX）
Notepad++（win）
Sublime Text（win，macOSX，linux，unix）
PyCharm（全平台）

2.1.3 Unix & Linux 平台安装 Python:(源码式安装)

以下为在Unix & Linux 平台上安装 Python 的简单步骤：
- 打开WEB浏览器访问http://www.python.org/download/
- 选择适用于Unix/Linux的源码压缩包。
- 下载及解压压缩包。
- 如果你需要自定义一些选项修改Modules/Setup
- 执行 ./configure 脚本
- make
- make install
执行以上操作后，Python会安装在 /usr/local/bin 目录中，Python库安装在/usr/local/lib/pythonXX，XX为你使用的Python的版本号。

2.1.4 通过ubuntu官方的apt工具包安装

   $ sudo apt-get install python  
   $ sudo apt-get install python2.7  
   $ sudo apt-get install python3.7

2.1.5 Mac安装Python3

   $ brew search python
   $ brew install python3
   //在/usr/local/Cellar/这个目录下

2.1.6 windows下直接安装

① 首先访问http://www.python.org/download/ 下载最新环境

② 然后选择最新版本，并适用于自己系统的环境

③ 下载后，双击安装,选择“Install Now”默认安装，但一定勾选“Add Python 3.7 toPATH”

④ 如果没有添加环境，在安装之后，配置环境

3 Python的运行

运行Python的三种方式

交互式解释器
命令行运行Python源代码
使用编辑器或集成开发环境（IDE）例如：pycharm

3.1 交互式解释器

你可以通过命令行窗口进入python并开在交互式解释器中开始编写Python代码。
你可以在Unix，DOS或任何其他提供了命令行或者shell的系统进行python编码工作。

$ python # Unix/Linux 
或者 
C:>python # Windows/DOS

以下为Python命令行参数：

选项	描述
-d	在解析时显示调试信息
-O	生成优化代码 ( .pyo 文件 )
-S	启动时不引入查找Python路径的位置
-V	输出Python版本号
-X	从 1.6版本之后基于内建的异常（仅仅用于字符串）已过时。
-c cmd	执行 Python 脚本，并将运行结果作为 cmd 字符串。
file	在给定的python文件执行python脚本。

3.2 命令行脚本

在记事本中输入下列代码，另存为test.py文件

import requests
response=requests.get(https://img-bss.csdnimg.cn/201906261028104896.png)
pic = open('photo.jpg','wb')
pic.write(response.content)

在你的应用程序中通过引入解释器可以在命令行中执行Python脚本，如下所示：

$ python test.py # Unix/Linux 
或者 
C:>python test.py # Windows/DOS

3.3 集成开发环境

PyCharm 是由 JetBrains 打造的一款 Python IDE，支持 macOS、 Windows、 Linux 系统。
PyCharm 功能 : 调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制……
PyCharm 下载地址 : https://www.jetbrains.com/pycharm/download/

3.3.1 Pycharm的基本使用

下载安装后，新建一个项目

选择Python解释器，并确定项目名称

新建一个Python源代码文件

给源文件起名字

运行源文件

得到运行结果

4 Python基础语法

4.1 Python注释

Python中的注释有单行注释和多行注释：

python中单行注释采用 # 开头。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# 文件名：test.py

# 第一个注释
print("Hello, Python!")  # 第二个注释

输出结果：

Hello, Python!

注释可以在语句或表达式行末：

name = "Madisetti" # 这是一个注释

python 中多行注释使用三个单引号(’’’)或三个双引号(""")。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# 文件名：test.py

'''
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
'''

"""
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
"""

4.2 Python语法格式-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。
缩进强迫大家写出格式化的代码
当语句以’:’结尾时，缩进的语句视为代码块
约定俗成管理，4个空格为一个缩进
Python大小写敏感

实例如下：

if True:
    print ("True")
else:
    print ("False")

以下代码最后一行语句缩进数的空格数不一致，会导致运行错误：

if True:
    print ("Answer")
    print ("True")
else:
    print ("Answer")
  print ("False")    # 缩进不一致，会导致运行错误

以上程序由于缩进不一致，执行后会出现类似以下错误：

 File "test.py", line 6
    print ("False")    # 缩进不一致，会导致运行错误
                                      ^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

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，例如：

total = item_one + \\
        item_two + \\
        item_three

在 [], {}, 或 () 中的多行语句，不需要使用反斜杠()，例如：

total = ['item_one', 'item_two', 'item_three',
        'item_four', 'item_five']

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。

4.3 输入和输出：

input()输入：

input()的小括号中放入的是，提示信息，用来在获取数据之前给用户的一个简单提示
input()在从键盘获取了数据以后，会存放到等号右边的变量中
input()会把用户输入的任何值都作为字符串来对待
注意：在python2中还有一个raw_input()输入，但到python3中没有了

#!/usr/bin/python3

str = input("请输入：");
print ("你输入的内容是: ", str)

这会产生如下的对应着输入的结果：

请输入：Hello Python!
你输入的内容是:  Hello Python!

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=""：

#!/usr/bin/python3

x="a"
y="b"
# 换行输出
print( x )
print( y )

print('---------')
# 不换行输出
print( x, end=" " )
print( y, end=" " )
print()

# 同时输出多个变量
print(x,y)

format的格式化函数（了解）

格式化字符串的函数 str.format()，它增强了字符串格式化的功能。
基本语法是通过 {} 和 : 来代替以前的 % 。

>>>"{} {}".format("hello", "world")    # 不设置指定位置，按默认顺序
'hello world'

>>> "{0} {1}".format("hello", "world")  # 设置指定位置
'hello world'

>>> "{1} {0} {1}".format("hello", "world")  # 设置指定位置
'world hello world'

>>> print("网站名：{name}, 地址 {url}".format(name="百度", url="www.baidu.com")) #指定参数名
'网站名：百度, 地址 www.baidu.com'


>>>site = {"name": "百度", "url": "www.baidu.com"}
>>>print("网站名：{name}, 地址 {url}".format(**site)) # 通过字典设置参数
'网站名：百度, 地址 www.baidu.com' 

>>>my_list = ['百度', 'www.baidu.com']
>>>print("网站名：{0[0]}, 地址 {0[1]}".format(my_list))  # "0" 是必须的 通过列表索引设置参数
'网站名：百度, 地址 www.baidu.com'

>>> print("{:.2f}".format(3.1415926)); #数字格式化
3.14

数字	格式	输出	描述
3.1415926	{:.2f}	3.14	保留小数点后两位
3.1415926	{:+.2f}	+3.14	带符号保留小数点后两位
-1	{:+.2f}	-1.00	带符号保留小数点后两位
2.71828	{:.0f}	3	不带小数
5	{:0>2d}	05	数字补零 (填充左边, 宽度为2)
5	{:x<4d}	5xxx	数字补x (填充右边, 宽度为4)
10	{:x<4d}	10xx	数字补x (填充右边, 宽度为4)
1000000	{:,}	1,000,000	以逗号分隔的数字格式
0.25	{:.2%}	25.00%	百分比格式
1000000000	{:.2e}	1.00e+09	指数记法
13	{:10d}	13	右对齐 (默认, 宽度为10)
13	{:<10d}	13	左对齐 (宽度为10)
13	{:^10d}	13	中间对齐 (宽度为10)
11	‘{:b}’.format(11) ‘{:d}’.format(11) ‘{: o}’.format(11) ‘{:x}’.format(11) ‘{:#x}’.format(11) ‘{:#X}’.format(11)	1011 11 13 b 0xb 0XB	进制

Python中的变量

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。
在 Python 中，变量就是变量，它没有类型，我们所说的"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。例如：
实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

counter = 100          # 整型变量
miles   = 1000.0       # 浮点型变量
name    = "demo"     # 字符串

print (counter)
print (miles)
print (name)

执行以上程序会输出如下结果：

  100
  1000.0
  demo

多个变量赋值

Python允许你同时为多个变量赋值。例如：

a = b = c = 1

以上实例，创建一个整型对象，值为1，三个变量被分配到相同的内存空间上。
您也可以为多个对象指定多个变量。例如：

  a, b, c = 1, 2, "demo"

以上实例，两个整型对象 1 和 2 的分配给变量 a 和 b，字符串对象 “demo” 分配给变量 c。

变量的命名

在一个代码段内，尽量不要重名
变量名由字母、数字、下划线组成,但不能以数字开头
Python 中的标识符是区分大小写
Python保留字: 保留字即关键字，我们不能把它们用作任何变量名称
变量命名要符合PEP8规范，驼峰命名法

例如：
teacherName = 'yh'
stu_self = MiddleStudent( 'yh',20)

标识符

在Python里，标识符: 由字母、数字、下划线组成,但不能以数字开头。
Python 中的标识符是区分大小写的。
特殊标识符：
- 以下划线开头的标识符是有特殊意义的。以单下划线开头 _foo 的代表不能直接访问的类属性，需通过类提供的接口进行访问，不能用 from xxx import * 而导入；
- 以双下划线开头的 __foo 代表类的私有成员；以双下划线开头和结尾的 __foo__ 代表 Python 里特殊方法专用的标识，如 __init__() 代表类的构造函数。
python保留字：保留字即关键字，我们不能把它们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', 
  'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'if',
  'return','try', 'while', 'with', 'yield']

5 数据类型

5.1 内置的基本数据类型

Python3中，只有一种整型类型int
内置的type()函数可以查询变量所指的对象类型
也可以使用内置的isinstance()函数来判断
Python3中True的值是1，False的值是0
浮点只有单精度float，没有double双精度

5.2 Number 数字

Python3 支持 int、float、bool、complex（复数）。
在Python 3里，只有一种整数类型 int，表示为长整型，没有 python2 中的 Long。
像大多数语言一样，数值类型的赋值和计算都是很直观的。
内置的 type() 函数可以用来查询变量所指的对象类型。

>>> a, b, c, d = 20, 5.5, True, 4+3j
>>> print(type(a), type(b), type(c), type(d))
<class 'int'> <class 'float'> <class 'bool'> <class 'complex'>

此外还可以用 isinstance 来判断：

>>>a = 111
>>> isinstance(a, int)
True
>>>

isinstance 和 type 的区别在于：

class A:
    pass

class B(A):
    pass

isinstance(A(), A)  # returns True
type(A()) == A      # returns True
isinstance(B(), A)    # returns True
type(B()) == A        # returns False

区别就是:
- 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。

注意：在 Python2 中是没有布尔型的，它用数字 0 表示 False，用 1 表示 True。
到 Python3 中，把 True 和 False 定义成关键字了，但它们的值还是 1 和 0，它们可以和数字相加。

当你指定一个值时，Number 对象就会被创建：

var1 = 1
var2 = 10

您也可以使用del语句删除一些对象引用。
- del语句的语法是：
- del var1[,var2[,var3[…,varN]]]]
您可以通过使用del语句删除单个或多个对象。例如

del var
del var_a, var_b

整数的进制:

# 输出其他进制数值

>>> bin(255) #255的二进制
'0b11111111'
>>> oct(255) #255的八进制
'0o377'
>>> hex(255) #255的十六进制
'0xff'

>>> a=0b10   #赋值二进制数值
>>> a
2
>>> a=0o10   #赋值八进制数值
>>> a
8
>>> a=0x10   #赋值十六进制数值
>>> a
16

5.2 字符串

Python中字符串三种标示
- 使用单引号(’) str=‘this is string’
- 使用双引号(") str=“this is string”
- 使用三引号(’’’) str=’’‘this is string’’’
字符串切片截取语法如下：
变量[起始下标：结束下标：步进]
反斜杠可以转义特殊字符
常用字符串操作函数 len(),replace(),index(),find(),split()等
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。实例如下：

#!/usr/bin/python3

str = 'zhangsan'

print (str)          # 输出字符串
print (str[0:-1])    # 输出第一个到倒数第二个的所有字符
print (str[0])       # 输出字符串第一个字符
print (str[2:5])     # 输出从第三个开始到第五个的字符
print (str[2:])      # 输出从第三个开始的后的所有字符
print (str * 2)      # 输出字符串两次
print (str + "TEST") # 连接字符串

Python 使用反斜杠()转义特殊字符，如果你不想让反斜杠发生转义，可以在字符串前面添加一个r，表示原始字符串：

>>> print('Ru\\noob')
Ru
oob
>>> print(r'Ru\\noob')
Ru\\noob
>>>

另外，反斜杠()可以作为续行符，表示下一行是上一行的延续。也可以使用 “”"…""" 或者 ‘’’…’’’ 跨越多行。
注意，Python 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为1的字符串。

>>>word = 'Python'
>>> print(word[0], word[5])
P n
>>> print(word[-1], word[-6])
n P

与 C 字符串不同的是，Python 字符串不能被改变。向一个索引位置赋值，比如word[0] = 'm’会导致错误。
注意：
- 反斜杠可以用来转义，使用r可以让反斜杠不发生转义。
- 字符串可以用+运算符连接在一起，用*运算符重复。
- Python中的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。
- Python中的字符串不能改变。

5.3 列表

List（列表）是一种有序集合，可以随时添加和删除其中元素
列表的元素可以不同
列表同样支持切片截取语法如下：
- 变量[起始下标：结束下标：步进]
列表格式[“yh”,“micheal”,“jack”]，[]之间，元素逗号隔开
索引值从0开始，-1代表末尾
使用(+)可以连接两个列表，(*)是重复操作

  #!/usr/bin/python3
  
  list = [ 'abcd', 786 , 2.23, 'demo', 70.2 ]
  tinylist = [123, 'demo']
  
  print (list)            # 输出完整列表
  print (list[0])         # 输出列表第一个元素
  print (list[1:3])       # 从第二个开始输出到第三个元素
  print (list[2:])        # 输出从第三个元素开始的所有元素
  print (tinylist * 2)    # 输出两次列表
  print (list + tinylist) # 连接列表

以上实例输出结果：

['abcd', 786, 2.23, 'demo', 70.2]
abcd
[786, 2.23]
[2.23, 'demo', 70.2]
[123, 'demo', 123, 'demo']
['abcd', 786, 2.23, 'demo', 70.2, 123, 'demo']

与Python字符串不一样的是，列表中的元素是可以改变的：

  >>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
  >>> a[0] = 9
  >>> a[2:5] = [13, 14, 15]
  >>> a
  [9, 2, 13, 14, 15, 6]
  >>> a[2:5] = []   # 将对应的元素值设置为 [] 
  >>> a
  [9, 2, 6]

List内置了有很多方法，例如append()、pop()等
注意
- List写在方括号之间，元素用逗号隔开。
- 和字符串一样，list可以被索引和切片。
- List可以使用+操作符进行拼接。
- List中的元素是可以改变的。

5.4 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
元组写在小括号()里，元素之间用逗号隔开以上是关于Python编程基础的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

VSCode自定义代码片段9——JS中的面向对象编程

python编程基础

编程思想与算法

python编程基础之一

常用编程思想与算法

Python全栈自动化系列之Python编程基础（异常捕获）