python入门系列1---基础知识

以你之姓@ 2022-06-13 07:53 170阅读 0赞

作者：超哥

# 一、python简介和特性 #

## 1.1 python简介 ##

python 官方如下介绍 python:

> Python是一种简单易学，功能强大的编程语言，它有高效率的高层数据结构，简单而有效地实现面向对象编程。
> 
> Python简洁的语法和对动态输入的支持，再加上解释性语言的本质，使得它在大多数平台上的许多领域都是一个理想的脚本语言，特别适用于快速的应用程序开发。

## 1.2 python 发展简史 ##

### 1.2.1 python 产生的背景 ###

Python的作者，Guido von Rossum(吉多·范罗苏姆)，荷兰人。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。

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Guido希望有一种语言，这种语言能够像C语言那样，能够全面调用计算机的功能接口，又可以像shell那样，可以轻松的编程。ABC语言让Guido看到希望。

ABC 语言尽管已经具备了良好的可读性和易用性，ABC语言最终没有流行起来。在当时，ABC语言编译器需要比较高配置的电脑才能运行。而这些电脑的使用者通常精通计算机，他们更多考虑程序的效率，而非它的学习难度。除了硬件上的困难外，ABC语言的设计也存在一些其他致命的问题：**可拓展性差**、**不能直接进行IO**、**过度革新**、**传播困难**

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。

### 1.2.2 python 的诞生 ###

1.  1991年，第一个Python编译器(同时也是解释器)诞生。它是用C语言实现的，并能够调用C库(.so文件)。从一出生，Python已经具有了：类(class)，函数(function)，异常处理(exception)，包括表(list)和词典(dictionary)在内的核心数据类型，以及模块(module)为基础的拓展系统。
2.  Python语法很多来自C，但又受到ABC语言的强烈影响。来自ABC语言的一些规定直到今天还富有争议，比如强制缩进。但这些语法规定让Python容易读。另一方面，Python聪明的选择服从一些惯例，特别是C语言的惯例，比如回归等号赋值。Guido认为，如果“常识”上确立的东西，没有必要过度纠结。
3.  最初的Python完全由Guido本人开发。Python得到Guido同事的欢迎。他们迅速的反馈使用意见，并参与到Python的改进。Guido和一些同事构成Python的核心团队。他们将自己大部分的业余时间用于hack Python。随后，Python拓展到研究所之外。Python将许多机器层面上的细节隐藏，交给编译器处理，并凸显出逻辑层面的编程思考。Python程序员可以花更多的时间用于思考程序的逻辑，而不是具体的实现细节。这一特征吸引了广大的程序员。Python开始流行。
    
    ### 1.2.3python 在语言排行榜中的位置 ###

[参考][Link 1]

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## 1.3 python 特性 ##

1.  **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。
2.  **易于阅读**：Python代码定义的更清晰。
3.  **易于维护**：Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的。
4.  **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Macintosh兼容很好。
5.  **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。
6.  **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。
7.  **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。
8.  **数据库**：Python提供所有主要的商业数据库的接口。
9.  **GUI编程**：Python支持GUI可以创建和移植到许多系统调用。
10. **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。

## 1.4 python 应用场景 ##

1.  **web开发:**  
    基于python产生了许多优秀的web框架，像django、web.py。许许多多伟大的开源社区的程序员为它们贡献了诸多的开源库，使得开发起来十分便捷。
2.  **爬虫开发:**  
    实际上这个只是一个小小的应用，基于`python`的`http`库有很多，比如常见的`httplib`，`urllib2`，`requests`等， 都很好的封装了`http`协议中的`post,get`等方法，也很方便的能够模拟浏览器去实现自己想要的功能，并且，对网页的解析也有诸多工具可以使用，如`beautifulsoup`等。
3.  **科学计算:**  
    `python`在科学计算领域也应用越来越广，如物理学领域，各种实验数据的处理以及相关实验模拟等，[机器学习][Link 2]领域也产生了诸多的开源库，如`sklearn`，里面集成了机器学习领域常见的[算法][Link 3]，接口良好，文档丰富，也有最近十分火热的`Deep Learning`的开源库，如`theano`。
4.  **服务器后端:**  
    高性能不是说python执行有多快，其实python还是比较慢的，但是在开发高并发，高吞吐率的服务器的时候，还是具有自己独特的优势。
5.  **开发图形界面程序:**  
    使用一些著名的库，也可以很方便的开发图形界面程序

# 二、搭建开发环境 #

python 几乎支持在所有的操作系统上搭建开发环境。

## 2.1 windows 开发环境搭建 ##

1.  下载 python 安装包。[下载地址][Link 4]
    
    ![595719142d6c3.png][]
2.  双击安装包开始安装。
    
    ![95334989.jpg][]
    
    ![67628800.jpg][]
3.  测试是否安装成功:打开命令行工具，输入 python.如下显示表示安装成功。![33765834.jpg][]

## 2.2 linux (unbuntu)开发环境搭建 ##

linux 系统一般默认会安装了 python2.x 的版本。如果需要安装 python3.x的版本，需要自行安装。

sudo apt-get install python3

安装成功之后在终端输入：`python3` 测试是否安装成功

## 2.3 macOS 开发环境搭建 ##

macOS默认也安装了 python2.x 版本。使用 homebrew 安装最新版本(首先你应该安装了 homewbrew)

brew install python3

安装成功之后在终端输入：`python3` 测试是否安装成功。

# 三、运行 python 代码 #

有3种办法运行 `python` 代码：

1.  使用 python 交互式解析器`(Python Interpreter)`直接运行 python 代码
    
    ![95438552.jpg][]
    
    ![76286710.jpg][]
2.  使用 python(window)或 python3(mac/linux)运行 `.py` 文件。
    
    Hello.py 文件种的内容
    
    ![69562061.jpg][]
    
    在终端，把当前目录切换到`Hello.py`所在的目录，然后输入`python3 Hello.py`
    
    ![90200643.jpg][]
3.  使用 IDE(例如：pycharm) 直接运行 `.py` 文件。![62846794.jpg][]

总结：

1.  使用交互式编译器好处是立即看到结果，缺点是代码没有办法保存。一般用临时测试一些代码是时候用。实际开发几乎不用
2.  使用文本编辑器编辑 `.py` 用在小型项目问题不大，但是大型项目对文件的管理就比较差。而且一般的文本编辑器代码联想和提示功能都比较弱或者没有。
3.  IDE对文件的管理、代码联想功能都比较好。但是不建议初学者使用。

# 四、编码规范 #

## 缩进 ##

**python 不使用 `{}` 来组织代码，完全依靠缩进，所以缩进的格式非常重要。**

使用4个空格来缩进，不要使用 `tab` ,更不能 `tab` 和 空格混用。

使用空格的时候永远使用4个空格，不能使用其他数量的空格，否则语法错误。

建议把开发工具的`tab`改成4个空格。

sublime 用如下方式设置：另外`pycharm`默认已经用4个空格替换`tab`

![72191093.jpg][]

## 分号 ##

`python`不严格要求使用分号( `;`)。

理论上应该每行放一句代码。每行代码之后可以添加 分号`;` 也可以不添加 分号`;`

尽量不要多句代码放在一行，如果放在一行，则需要添加分号把他们隔开。

## 命名 ##

1.  使用有意义的，英文单词或词组，绝对不要使用汉语拼音
2.  package/module 名中不要出现 `-`
3.  python 大小写敏感。 a 和 A 是完全不同的。
4.  各种类型的命名规范：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Type</th> 
   <th>Public</th> 
   <th>Internal</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Modules</td> 
   <td><code>lower_with_under</code></td> 
   <td><code>_lower_with_under</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Packages</td> 
   <td><code>lower_with_under</code></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Classes</td> 
   <td><code>CapWords</code></td> 
   <td><code>_CapWords</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Exceptions</td> 
   <td><code>CapWords</code></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Functions</td> 
   <td><code>lower_with_under()</code></td> 
   <td><code>_lower_with_under()</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Global/Class Constants</td> 
   <td><code>CAPS_WITH_UNDER</code></td> 
   <td><code>_CAPS_WITH_UNDER</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Global/Class Variables</td> 
   <td><code>lower_with_under</code></td> 
   <td><code>_lower_with_under</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Instance Variables</td> 
   <td><code>lower_with_under</code></td> 
   <td><code>_lower_with_under</code> (protected) or <code>__lower_with_under</code> (private)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Method Names</td> 
   <td><code>lower_with_under()</code></td> 
   <td><code>_lower_with_under()</code> (protected) or <code>__lower_with_under()</code> (private)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Function/Method Parameters</td> 
   <td><code>lower_with_under</code></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Local Variables</td> 
   <td><code>llower_with_under</code></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 五、变量和赋值 #

变量的概念和在数学中的变量的概念一样的，只是在计算机程序中，变量不仅可以是数字，还可以是任意数据类型。

在 python 中变量的声明与其他语言有显著的差别。

在 python 中，使用变量一定要先给变量赋值，不需要专门去声明。如果是第一次赋值则会在内存中创建一个对象，如果不是第一次则会使用已经创建过的。

a = 10  # 第一次使用 a，所以会自动创建变量a,并把它的赋值为10
    print(a) # 10
    a = 20 # 第二次使用 a, 所以不会再创建变量 a，而是使用前面创建的变量 a，然后赋值为20
    print(a) # 20

如果是其他语言比如 java 中，则需要先声明变量，然后赋值。

int a = 10;   //Java 中的声明变量和赋值

所以，python 中各种代码相比其他语言就是精简和优雅 爽

--------------------

python 的同一个变量，可以先存储数字，然后也可以再更改为其他类型。这是弱类型语言的典型特征。

a = 10  # 赋值为数字
    print(a)
    a = 'abc你好' #赋值为字符串
    print(a)

## 变量的命名 ##

1.  变量名必须是数字、字母(ascii 和 uncode 字符都可以，但是尽量避免使用中文)、下划线\_组成
2.  不能数字开头
3.  如果有多个单词组成，建议每个字母都用小写字母，且不同的单词用下划线连接

合法：`abc`、`a1`、`_hello`、`my_girl`

不合法：`1a`、`$a`

## 变量的内存模型 ##

虽然 `python` 的变量使用起来非常简单，但是理解变量的内存模型也是非常重要的。

看下面的代码：

a = "abc"
    print(a)
    b = a
    a = "xyz"
    print(a)   # abc
    print(b)   # xyz

*  第1行代码做了3件事情：
    
    1.  在内存中创建了一个字符串`"abc"`
    2.  在内容创建了一个变量，变量名为`a`
    3.  字符串`"abc"`在内存中的地址赋值给变量 `a`。即可以理解为变量 `a` 指向了字符串 `"abc"`
    
    ![1538677.jpg][]
 *  第3行代码做了2件事情：
    
    1.  创建一个变量，变量名是 `b`
    2.  把 变量 `a` 的值赋给变量 `b`。因为 `a` 中是存储的字符串 `"abc"` 的内存地址，则变量 `b` 存储的也是字符串 `"abc"` 的内存地址。即变量 `b` 也指向了字符串 `"abc"`
    
    ![34914302.jpg][]
 *  第5行代码做了2件事情：
    
    1.  在内存中创建了一个字符串`"xyz"`
    2.  字符串`"xyz"`在内存中的地址赋值给变量 `b`。则 `b` 中的值被更换为字符串 `"xyz"` 的内存地址， `b` 与 字符串 `"abc"` 则再无关系。![19088744.jpg][]

# 六、数据类型 #

计算机要处理的数据各种各样，每种数据的类型是不一样的，比如有的是数字，有的是字符串等。所以 python 把数据分成了多种类型。

但是有一点要注意：由于 python 是弱类型语言，变量存储的值的类型并不固定。所以 **不应该说变量的类型，而应该说变量的值的类型**。

## 什么是字面常量？ ##

一个字面常量（Literal Constants） 的例子是诸如`5` 、`1.23` 这样的数字或 `你好` 、`abc` 这样的文本。

这么称呼这一变量是因为它们是 字面上的 –你用的就是它字面意义上的值或是内容。数 字 `2` 总是表示它本身而非其他含义–它是一个 常量，因为它的值不能被改变。

因此，所有的这些都被称作字面常量。

## 整数 ##

python 可以精确的处理任意长度的整数(也包括负整数)。

a = 200000000000000000000000000000000000000000000000000000
    print(a)

在计算机中经常用到`2进制`、`8进制`、`10进制`、`16进制` 类型的数据，python也支持这样的字面量数据。

a = 100     # 十进制的100.
    print(a)
    b = 0b100   # 用 0b 开头表示二进制数据
    print(b)
    c = 0o100   # 用 0o 开头表示八进制数据
    print(c)
    d = 0x100   # 用 0x 开头表示十六进制的数据
    print(d)

输出结果总是使用10进制形式：

100
    4
    64
    256

## 浮点数 ##

计算机中的浮点数就是我们数学中的小数。

浮点数可以用数学写法，如`1.23`，`3.14`，`-9.01`，等等。但是对于很大或很小的浮点数，就必须用科学计数法表示，把10用e替代，`1.23x109`就是`1.23e9`，或者`12.3e8`，`0.000012`可以写成`1.2e-5`等等。

注意：

整数和浮点数在计算机中的存储方式是不一样的。整数永远可以精确的表示，而大部分的浮点数是近似表示。

## 字符串 ##

在 python 中，用 一对双引号 `""` 或 一对单引号 `''` 括起来的单个或多个字符就是字符串 。

有些字符没有办法直接写在 单引号或者双引号中，比如回车、换行、制表符等。这时候需要借助转义字符来。

`\` 是转义字符。(几乎在所有的编程语言中都是它)

## <table>   <thead>    <tr>     <th>转义字符串</th>     <th>含义</th>    </tr>   </thead>   <tbody>    <tr>     <td>\n</td>     <td>换行</td>    </tr>    <tr>     <td>\’</td>     <td>单引号</td>    </tr>    <tr>     <td>\”</td>     <td>双引号</td>    </tr>    <tr>     <td>\</td>     <td>\</td>    </tr>    <tr>     <td>\t</td>     <td>制表符</td>    </tr>    <tr>     <td>\r</td>     <td>回车</td>    </tr>    <tr>     <td>\b</td>     <td>退格(back)</td>    </tr>   </tbody>  </table> ##

如果不想让字符串中的转义字符起作用，则可以在字符串前面添加 `r` 来表示

a = r'abc\nx\tyz'
    print(a)
    print("------")
    b = 'abc\nx\tyz'
    print(b)

![6313685.jpg][]

--------------------

如果一个字符串内有多行数据，又不想写过多的 `\n` 则可以使用 3 对单引号或双引号来表示。

a = '''hello world 哈哈哈哈'''
    print(a)
    
    b = """hello world 哈哈哈哈 """
    print(b)

![13622711.jpg][]

--------------------

在 python 中的字符串是不可变的。

这意味着一旦你创造了一串字符串，你就不能再改变它。尽管这看起来像是一件坏事，但实 际上并非如此。

## 布尔值 ##

布尔值表示一种逻辑值。在 `python` 中只有 2 个字面量布尔值 `True` 和 `False` 。

可以使用字面量布尔值，也可以通过一定的计算得到布尔值。

a = True
    b = False
    c = 3 > 4
    print(a)
    print(b)
    print(c)

![17081400.jpg][]

[975718.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/975718.jpg
[Link 1]: https://www.tiobe.com/tiobe-index/
[91442771.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/91442771.jpg
[75624712.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/75624712.jpg
[6209576.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/6209576.jpg
[17829625.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/17829625.jpg
[Link 2]: http://www.dataguru.cn/article-4063-1.html?union_site=innerlink
[Link 3]: http://www.dataguru.cn/article-5747-1.html?union_site=innerlink
[Link 4]: https://www.python.org/downloads/
[595719142d6c3.png]: https://ooo.0o0.ooo/2017/07/01/595719142d6c3.png
[95334989.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/95334989.jpg
[67628800.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/67628800.jpg
[33765834.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/33765834.jpg
[95438552.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/95438552.jpg
[76286710.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/76286710.jpg
[69562061.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/69562061.jpg
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[62846794.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/62846794.jpg
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[34914302.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/34914302.jpg
[19088744.jpg]: http://o7cqr8cfk.bkt.clouddn.com/17-7-1/19088744.jpg
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