Python学习之路 - 基础入门

Posted 2020-10-05

本系列文章使用的Python版本为3.6.2

使用开发工具为Pycharm2017

 

一、Python介绍

Python的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）。1989年的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的脚本解释程序，作为ABC语言的一种继承。  

最新的TIOBE排行榜，Python赶超PHP占据第五， Python崇尚优美、清晰、简单，是一个优秀并广泛使用的语言。

目前Python主要应用领域：

• 云计算：云计算最火的语言， 典型应用OpenStack
• WEB开发：众多优秀的WEB框架，众多大型网站均为Python开发，Youtube, Dropbox, 豆瓣。。。， 典型WEB框架有Django
• 科学运算、人工智能：典型库NumPy, SciPy, Matplotlib, Enthought librarys,pandas
• 系统运维：运维人员必备语言
• 金融：量化交易，金融分析，在金融工程领域，Python不但在用，且用的最多，而且重要性逐年提高。原因：作为动态语言的Python，语言结构清晰简单，库丰富，成熟稳定，科学计算和统计分析都很牛逼，生产效率远远高于c,c++,java,尤其擅长策略回测
• 图形GUI：PyQT, WxPython,TkInter

Python在一些公司的应用： 

• 谷歌：Google App Engine 、code.google.com 、Google earth 、谷歌爬虫、Google广告等项目都在大量使用Python开发
• CIA：美国中情局网站就是用Python开发的
• NASA：美国航天局(NASA)大量使用Python进行数据分析和运算
• YouTube：世界上最大的视频网站YouTube就是用Python开发的
• Dropbox：美国最大的在线云存储网站，全部用Python实现，每天网站处理10亿个文件的上传和下载
• Instagram：美国最大的图片分享社交网站，每天超过3千万张照片被分享，全部用python开发
• Facebook：大量的基础库均通过Python实现的
• Redhat：世界上最流行的Linux发行版本中的yum包管理工具就是用python开发的
• 豆瓣：公司几乎所有的业务均是通过Python开发的
• 知乎：国内最大的问答社区，通过Python开发(国外Quora)
• 春雨医生：国内知名的在线医疗网站是用Python开发的
• 除上面之外，还有搜狐、金山、腾讯、盛大、网易、百度、阿里、淘宝 、土豆、新浪、果壳等公司都在使用Python完成各种各样的任务。 

Python 是一门什么样的语言？

编程语言主要从以下几个角度为进行分类，编译型和解释型、静态语言和动态语言、强类型定义语言和弱类型定义语言，每个分类代表什么意思呢，我们一起来看一下。

编译和解释的区别

编译器是把源程序的每一条语句都编译成机器语言，并保存成二进制文件，这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序，速度很快； 

而解释器则是只在执行程序时，才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行，所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的。 

这是因为计算机不能直接认识并执行我们写的语句，它只能认识机器语言(是二进制的形式)。

就好像你想看一本英文书，编译器会将整本书翻译成中文供你观看，这时你看的就会很方便，怎么反复看都没有问题；解释器只会解释你当前想要看的语句，如果你想再次看一遍同样的语句则需要再次找解释器解释一遍，这样就会给你的阅读带来麻烦。

 

动态语言和静态语言

通常我们所说的动态语言、静态语言是指动态类型语言和静态类型语言。

（1）动态类型语言：动态类型语言是指在运行期间才去做数据类型检查的语言，也就是说，在用动态类型的语言编程时，永远也不用给任何变量指定数据类型，该语言会在你第一次赋值给变量时，在内部将数据类型记录下来。Python和Ruby就是一种典型的动态类型语言，其他的各种脚本语言如VBScript也多少属于动态类型语言。

（2）静态类型语言：静态类型语言与动态类型语言刚好相反，它的数据类型是在编译其间检查的，也就是说在写程序时要声明所有变量的数据类型，C/C++是静态类型语言的典型代表，其他的静态类型语言还有C#、JAVA等。

 

强类型定义语言和弱类型定义语言

（1）强类型定义语言：强制数据类型定义的语言。也就是说，一旦一个变量被指定了某个数据类型，如果不经过强制转换，那么它就永远是这个数据类型了。举个例子：如果你定义了一个整型变量a,那么程序根本不可能将a当作字符串类型处理。强类型定义语言是类型安全的语言。

（2）弱类型定义语言：数据类型可以被忽略的语言。它与强类型定义语言相反, 一个变量可以赋不同数据类型的值。

强类型定义语言在速度上可能略逊色于弱类型定义语言，但是强类型定义语言带来的严谨性能够有效的避免许多错误。另外，“这门语言是不是动态语言”与“这门语言是否类型安全”之间是完全没有联系的！
例如：Python是动态语言，是强类型定义语言（类型安全的语言）; VBScript是动态语言，是弱类型定义语言（类型不安全的语言）; JAVA是静态语言，是强类型定义语言（类型安全的语言）。

 

通过上面这些介绍，我们可以得出，python是一门动态解释性的强类型定义语言。那这些基因使成就了Python的哪些优缺点呢？我们继续往下看。

 

Python的优点

当你用一种语言开始作真正的软件开发时，你除了编写代码外，还需要很多基本的已经写好的现成的东西，来帮助你加快开发进度。比如说，要编写一个电子邮件客户端，如果先从最底层开始编写网络协议相关的代码，那估计一年半载也开发不出来。高级编程语言通常都会提供一个比较完善的基础代码库，让你能直接调用，比如，针对电子邮件协议的SMTP库，针对桌面环境的GUI库，在这些已有的代码库的基础上开发，一个电子邮件客户端几天就能开发出来。

Python就为我们提供了非常完善的基础代码库，覆盖了网络、文件、GUI、数据库、文本等大量内容，被形象地称作“内置电池（batteries included）”。用Python开发，许多功能不必从零编写，直接使用现成的即可。

除了内置的库外，Python还有大量的第三方库，也就是别人开发的，供你直接使用的东西。当然，如果你开发的代码通过很好的封装，也可以作为第三方库给别人使用。

许多大型网站就是用Python开发的，例如YouTube、Instagram，还有国内的豆瓣。很多大公司，包括Google、Yahoo等，甚至NASA（美国航空航天局）都大量地使用Python。

龟叔给Python的定位是“优雅”、“明确”、“简单”，所以Python程序看上去总是简单易懂，初学者学Python，不但入门容易，而且将来深入下去，可以编写那些非常非常复杂的程序。

总的来说，Python的哲学就是简单优雅，尽量写容易看明白的代码，尽量写少的代码。如果一个资深程序员向你炫耀他写的晦涩难懂、动不动就几万行的代码，你可以尽情地嘲笑他。

那Python适合开发哪些类型的应用呢？

首选是网络应用，包括网站、后台服务等等；

其次是许多日常需要的小工具，包括系统管理员需要的脚本任务等等；

另外就是把其他语言开发的程序再包装起来，方便使用。

Python的缺点

第一个缺点就是运行速度慢，和C程序相比非常慢，因为Python是解释型语言，你的代码在执行时会一行一行地翻译成CPU能理解的机器码，这个翻译过程非常耗时，所以很慢。而C程序是运行前直接编译成CPU能执行的机器码，所以非常快。

但是大量的应用程序不需要这么快的运行速度，因为用户根本感觉不出来。例如开发一个下载MP3的网络应用程序，C程序的运行时间需要0.001秒，而Python程序的运行时间需要0.1秒，慢了100倍，但由于网络更慢，需要等待1秒，你想，用户能感觉到1.001秒和1.1秒的区别吗？这就好比F1赛车和普通的出租车在北京三环路上行驶的道理一样，虽然F1赛车理论时速高达400公里，但由于三环路堵车的时速只有20公里，因此，作为乘客，你感觉的时速永远是20公里。

第二个缺点就是代码不能加密。如果要发布你的Python程序，实际上就是发布源代码，这一点跟C语言不同，C语言不用发布源代码，只需要把编译后的机器码（也就是你在Windows上常见的xxx.exe文件）发布出去。要从机器码反推出C代码是不可能的，所以，凡是编译型的语言，都没有这个问题，而解释型的语言，则必须把源码发布出去。

这个缺点仅限于你要编写的软件需要卖给别人挣钱的时候。好消息是目前的互联网时代，靠卖软件授权的商业模式越来越少了，靠网站和移动应用卖服务的模式越来越多了，后一种模式不需要把源码给别人。

再说了，现在如火如荼的开源运动和互联网自由开放的精神是一致的，互联网上有无数非常优秀的像Linux一样的开源代码，我们千万不要高估自己写的代码真的有非常大的“商业价值”。那些大公司的代码不愿意开放的更重要的原因是代码写得太烂了，一旦开源，就没人敢用他们的产品了。

 

 

二、安装Python解释器

在Mac上安装Python

如果你正在使用Mac，系统是OS X 10.8~10.10，那么系统自带的Python版本是2.7。要安装最新的Python 3.6，有两个方法：

方法一：从Python官网下载Python 3.6的安装程序（网速慢的同学请移步国内镜像），双击运行并安装；

方法二：如果安装了Homebrew，直接通过命令brew install python3安装即可。

在Linux上安装Python

如果你正在使用Linux，那么基本代表你有着Linux管理经验，Linux上自带Python2，如果想升级到最新版应该难不倒你的。

在Windows上安装Python

首先，根据你的Windows版本（64位还是32位）从Python的官方网站下载Python 3.6对应的64位安装程序或32位安装程序，然后，运行下载的EXE安装包：

 

特别要注意勾上Add Python 3.6 to PATH，然后点“Install Now”即可完成安装。

 

三、输出

输出方式经常使用的有两种，第一种是print()函数，下面我们输出hello world。

1 print("hello world")

输出结果：

第二种输出方式需要引入sys库，然后使用sys.stdout.write()函数输出。

1 import sys
2 sys.stdout.write("afsd")

输出结果：

从输出结果可以看出两种输出方式的差别，print()函数输出结果后会再加一个换行，而sys.stdout.write()则没有换行。

 Python和其他常用高级语言不同的地方是Python一条语句结束时不需要加分号，并且在Python中也不会用到大括号，Python的语句就只是用换行符和缩进来表示语句之间的关系。

换行就表示一条语句的结束，缩进表示语句间的包含关系。

四、变量

由于Python是动态类型语言，所以不需要定义变量类型，直接写变量名就可以。

1 name = "my name is Vector"
2 print(name)

输出结果：

在Python3中是可以直接输入中文的，例如print（“姓名”）这样，但是在Python2中需要在文件的顶部加上  -*- coding:utf-8 -*- 这句话，因为Python3的默认字符为Unicode，而Python2的默认字符为ASCII。

 在Python中不仅有单行的字符串，还有多行的字符串，多行字符串用 ‘‘‘内容‘‘‘ 标记，如下。

1 msg = ‘‘‘
2 这里是第一行
3 这里是第二行
4 这里是第三行
5 ‘‘‘
6 print(msg)

输出结果：

 

注释

Python中的单行注释用 # 来注释，如下。

print(‘hello world‘) #这里即将输出hello world

多行注释用三个单引号来标记 ‘‘‘内容‘‘‘，如下。

1 ‘‘‘
2 这里是第一行注释
3 这里是第二行注释
4 这里是第三行注释
5 ‘‘‘

在Python中单引号和双引号没有区别，都不会转义其他字符。

 

五、输入

 用户输入通常我们用input()函数，如下

1 username = input(‘username:‘)
2 password = input(‘password:‘)
3 print(username,password)

我们输入vector和asd123

输出结果：

有了输入后，我们就可以控制格式化输出了。

第一种格式化输出方式

 1 name = input(‘name:‘)
 2 age = input(‘age:‘)
 3 
 4 info = ‘‘‘
 5 ------------- Info --------------
 6 Name:‘‘‘ + name + ‘‘‘
 7 age:‘‘‘ + age + ‘‘‘
 8 ------------- Over --------------
 9 ‘‘‘
10 print(info)

这里我们输入vector和18

输出结果：

第二种格式化输出方式

用 %s %d %f 等来控制格式，并在结尾一次传入参数，传参格式为 %(参数1,参数2,...)

 %s代表字符串，%d代表正数，%f代表浮点数

 1 name = input(‘name:‘)
 2 age = int(input(‘age:‘))
 3 
 4 info = ‘‘‘
 5 ------------- Info --------------
 6 Name:%s
 7 age:%d
 8 ------------- Over --------------
 9 ‘‘‘%(name,age)
10 print(info)

输出结果：

如果想将输出的内容变成红色,则用\\033[31;1m%s\\033[0m
如果想将输出的内容变成绿色,则用\\033[32;1m%s\\033[0m

格式：\\033[显示方式;前景色;背景色m

说明：
前景色            背景色           颜色
---------------------------------------
30                40              黑色
31                41              红色
32                42              绿色
33                43              黃色
34                44              蓝色
35                45              紫红色
36                46              青蓝色
37                47              白色

显示方式           意义
-------------------------
0                终端默认设置
1                高亮显示
4                使用下划线
5                闪烁
7                反白显示
8                不可见

例子：
\\033[1;31;40m    <!--1-高亮显示 31-前景色红色  40-背景色黑色-->
\\033[0m          <!--采用终端默认设置，即取消颜色设置-->

下面演示一下输出结果带颜色的例子：

 1 name = input(‘name:‘)
 2 age = int(input(‘age:‘))
 3 
 4 info = ‘‘‘
 5 ------------- Info --------------
 6 Name:\\033[31;1m%s\\033[0m  #输出结果为红色
 7 age:\\033[32;1m%s\\033[0m  #输出结果为绿色
 8 ------------- Over --------------
 9 ‘‘‘%(name,age)
10 print(info)

输出结果：

第三种格式化输出方式

在字符串中插入形参（形参用大括号标记{形参}），最后在结尾给形参赋值。

 1 name = input(‘name:‘)
 2 age = int(input(‘age:‘))
 3 
 4 info = ‘‘‘
 5 ------------- Info --------------
 6 Name:{_name}
 7 age:{_age}
 8 ------------- Over --------------
 9 ‘‘‘.format(_name=name,_age=age)
10 print(info)

输出结果：

第四种格式化输出方式

形参用数字表示，在结尾直接按照顺序给形参赋值。

 1 name = input(‘name:‘)
 2 age = int(input(‘age:‘))
 3 
 4 info = ‘‘‘
 5 ------------- Info --------------
 6 Name:{0}
 7 age:{1}
 8 ------------- Over --------------
 9 ‘‘‘.format(name,age)
10 print(info)

输出结果：