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Python資料分析系列筆記基於:利用Python進行資料分析(第2版)  下載密碼:pelb

 

目錄

Python語法基礎

1.語言的語義

2.函式和物件方法呼叫

3.變數和引數傳遞

4.動態引用，強型別

5.屬性和方法

6.鴨子型別

7.引入

8.二元運算子和比較運算子

9.可變與不可變物件

10.標量型別

11.數值型別

12.字串

13.位元組和Unicode

14.布林值

15.型別轉換

16.None

17.日期和時間

18.控制流

19.三元表示式

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Python語法基礎

1.語言的語義

Python強調可讀性、簡潔和清晰。

• 語句塊使用縮排而不是大括號

#排序演算法的for迴圈

for x in array:
    if x<pivot:
        less.append(x)
    else:
        greater.append(x)

冒號標誌縮排程式碼塊開始，之後所有程式碼縮排量必須相同，直到程式碼塊結束。

建議使用四個空格或者tab進行程式碼縮排。

Python語句不需要用";"結尾，但它可以在同一行進行語句切分,不建議把多條語句放在一行：

a=5;b=6;c=7

• 萬物皆物件

Python中每個數字、字串、資料結構、函式、類、模組等，都被認為是Python物件。

每個物件都有型別和內部資料。

函式也可被當作物件使用。

• 註釋

單行註釋是一段用“#”開頭的文字，註釋可以載入程式碼後，也可以在程式碼前：

print("hello world!")  #簡單輸出

#簡單輸出
print("hello world!")

也可以用“#”註釋掉不想執行的程式碼：

for i in range(5):
    #i+=1
    print(i)

2.函式和物件方法呼叫

用圓括號呼叫函式，傳遞0或多個引數，或把返回值賦給一個變數：

result=f(x,y,z)
g()

Python中的每個物件幾乎都有附加的函式（方法），呼叫形式一般為：

obj.some_method(x,y,z)

函式可以使用位置和關鍵詞引數：

result=f(x,y,z,d=5,e='foo')

3.變數和引數傳遞

Python中建立變數，相當於為等號右邊的部分建立了一個引用：

a=[1,2,3]
b=a  #把a賦給b 在有些語言中只是值的複製 但在Python中2者是同一個物件
a.append(4)
b

賦值也叫繫結，把一個名字繫結給一個物件。

當把物件作為引數傳給函式時，新的區域性變數建立了對原始物件的引用而不是複製：

def append_element(some_list,element):
    some_list.append(element)
data=[1,2,3]
append_element(data,4)
data

 

4.動態引用，強型別

和許多編譯語言（c，java）不同，Python的物件引用不包含附屬型別：

a=5
print(type(a))
a='foo'
print(type(a))

變數是特殊名稱空間中物件的名字，型別資訊和具體的值儲存在物件自身中。

Python是強型別化語言，即每個物件都有明確的型別，預設的轉換之發生在特定情況下：

'5'+5  #字串和數字不存在預設的型別轉換

a=2
b=2.5
print('a is {0},b is {1}'.format(type(a),type(b)))
b/a    #int型別向上轉型為float  再運算  結果為float

知道物件型別很重要，最好讓函式能處理多種型別的輸入。

可以用isinstance檢查物件屬於什麼型別：

a=5
print(isinstance(a,int))

a=5;b=4.5
print(isinstance(a,(int,float)))  #也可以檢查物件 是否在型別元組中
print(isinstance(b,(int,float)))

5.屬性和方法

Python的物件一般都有屬性（儲存在物件內部的Python物件）和方法（物件的方法可訪問物件內部資料）。

呼叫形式：

obj.attribute_name. 
obj.some_method(x,y,z)

a='foo'
a.          #檢視物件a的屬性和方法 tab

也可以通過getattr函式，通過名字訪問物件的屬性和方法：

getattr(a,'split')

6.鴨子型別

我們可能不關心物件的型別，只關心它是否有某些屬性或方法，成為鴨子型別。

比如：驗證一個物件是否可迭代，即它是否有一個__iter__的方法，可使用iter函式判斷是否可迭代：

def isiterable(obj):
    try:
        iter(obj)
        return True   #物件可以迭代
    except:
        return False  #不可以迭代
#字串物件和大多數Pyhton集合物件 都是可迭代的
print(isiterable('a string'))
print(isiterable([1,2,3]))
print(isiterable(5))

一般用這個功能編寫可以接收多種輸入型別的函式。

比如：編寫一個函式可以接受任意型別的序列（列表，陣列，元組等）或迭代器，可以先檢驗物件是否是列表，不是轉換為列表：

if not is instance(x, list) and isiterable(x):
    x=list(x)

7.引入

Python中模組就是包含Python程式碼的檔案，有.py的副檔名。

如：以下這個模組

#some_module.py
PI=3.14

def f(x):
    return x+2

def g(a,b):
    return a+b

在同目錄下另一個檔案訪問some_module.py中定義的變數和函式：

import some_module
res=some_module.f(5)
pi=some_module.PI

或者：

from some_module import f,g,PI

res=g(5,PI)

使用as可以給引入更名，是名稱更簡潔：

import some_module as sm
form some_module import PI as pi,g as gf

r1=sm.f(pi)
r2=gf(6,pi)

8.二元運算子和比較運算子

print(5-7)
print(12+22.5)
print(2>=5)

用is/is not可以判斷兩個引用是否指向同一個物件：

a=[1,2,3]
b=a
print(a is b)
c=list(a)  #list()建立一個新的列表物件 即只是值的複製
print(a is c)
print(a is not c)

is比較和==比較是不同的：

print(a is c)  #比較兩個引用是否指向同一個物件
print(a==c)  #比較兩個引用內部的數值是否相等

is/is not常用來判斷一個變數是否為None：

a=None
a is None

9.可變與不可變物件

Python中大多數物件如列表、陣列、字典，自定義的類都是可變的，即這些物件或包含的值可以被修改：

a_list=[2,3,'foo',(3,4)]
a_list[3]=[3,4]
a_list

典型的字串和元組是不可變的：

a_tuple(2,3,(4,5))
a_tuple[1]='foo'  #報錯

10.標量型別

Python用於處理數值資料、字串、布林值和日期時間的內建型別，叫單值/標量型別。

11.數值型別

主要型別int和float。

與其他語言不同，Python的int可以儲存任意大的數：

ival=1234567
ival**6

float型別都是雙精度（64位）的值：

fval=1.23
fval1=5.76e-5 #科學計數法

不能得到整數的除法得到浮點數：

print(3/2)
print(3//2) #地板除法 c語言中的除法 向下取整

12.字串

可以用''或""包括，有換行符的字串用三引號'''或"""包括：

a='string s1'
b="string s2"

c="""
this is a longer string that
spans multiple lines
"""

c中有四行文字，統計c中的換行符：

c="""
This is a longer string that
spans multiple lines
"""
c.count('\n')

Python的字串不可變：

a='this is a string'
a[10]='f'  #報錯

a='this is a string'
b=a.replace('string','longer string')
print(b)
print(a) #a的值並沒有變

許多Python物件可以用str()轉化為字串：

a=5.6
s=str(a)
s

字串是字元的序列，可以像其他序列，如列表、元組等一樣處理：

s='python'
print(list(s))
print(s[0])  #取值
print(s[:3]) #切片

反斜槓可以用來轉義：

#輸出帶有反斜槓的字串
s='12\\34'
print(s)
s=r'this\is\a\string'  #如果一個字串有很多\，但沒有一個是特殊字元 可以加一個r 表示就是字串自身
s

字串合併：

a='first string! '
b='second string'
a+b

字串物件的format方法：

template='{0:.2f}{1:s} are worth USDollar${2:d}'.format(4.5560,'AP',1)
template

13.位元組和Unicode

將unicode字串編碼成utf-8位元組格式

val='español'
print(val)
val_utf8=val.encode('utf-8') #把unicode字串 編碼成utf-8位元組文字 encode編碼
print(val_utf8)
print(type(val_utf8))
val_utf8.decode('utf-8')  #decode 解碼 將位元組文字解碼成字串

將unicode字串編碼成其他位元組格式：

print(val.encode('utf-16'))
print(val.encode('utf-16le'))

字串前加b表示位元組文字：

bytes_val = b'this is bytes'  #位元組文字
print(bytes_val)
decoded=bytes_val.decode('utf-8')  #解碼成unicode string
print(decoded)

14.布林值

布林值只有True和False。

條件表示式和比較用True和False判斷。

布林值可以與and or結合使用

True and True,False or False

15.型別轉換

 str、float、int、bool這些函式可用來轉換型別：

s='3.14'
fval=float(s)
print(type(fval))
print(int(fval))
print(bool(fval))  #非0True
bool(0)  #0False

16.None

Python空值型別，一個函式如果沒有明確的返回值，則預設返回None：

a=None
print(a is None)
b=5
print(b is not None)

None經常作為函式的預設引數：

def add_maybe_multiply(a,b,c=None):
    res=a+b
    if c is not None:
        res*=c
    return res

None是唯一的NoneType例項：

17.日期和時間

Python內建的datetime模組提供了datetime、date和time型別。

datetime是date和time的結合，最常使用：

from datetime import datetime,date,time
dt=datetime(2018,11,10,14,20,31) #建立一個時間和日期的例項
print(dt)
print(dt.day)  #取天數
print(dt.hour) #取小時數
print(dt.date()) #取出date物件
print(dt.time())  #取出time物件
print(dt.strftime("%m/%d/%Y %H:%M")) #日期轉換成字串
print(datetime.strptime('20091031','%Y%m%d'))  #字串轉換日期

格式化命令：

聚類或對時間序列進行分組時，替換datetime的time欄位很有用，如用0替換秒和分：

dt.replace(minute=0,second=0)  #datetime型別不可變 dt是不變的  此時會返回一個新的物件

兩個datetime物件做差，產生datetime.timedelta物件：

dt2=datetime(2018,12,11,11,11)
delta=dt2-dt
print(delta)
print(type(delta))
print(dt2)
print(dt+delta)

18.控制流

• if、elif和else

if x<0:
    print('negative')

一個if後可跟多個elif,所有條件都是False，還可以新增一個else：

if x<0:
    print('negative')
elif x==0:
    print('zero')
elif 0<x<5:  #可以連寫
    print('0<x<5')
else:
    print('>=5')

某個條件為True，後面elif就不會執行。

使用and和or時，複合條件語句從左至右執行。

短路效應：如果前面一個條件已經滿足，後一個就不會再執行判斷了：

a=5;b=7
c=8;d=4
if a<b or c>d:  #c>d不會執行  a<b為true 整個條件表示式的值已經確定了
    print('yes')

比較式可以連寫：

• for迴圈

for迴圈在一個集合（列表、元組等）或i 個迭代器中進行迭代：

for value in collection:
    do sth

continue可以跳過for迴圈剩下的部分，進入下一次迴圈：

sequence = [1, 2, None, 4, None, 5]
total = 0
for value in sequence:
    if value is None:
        continue
    total += value
total

break可以跳出for迴圈：

sequence = [1, 2, 0, 4, 6, 5, 2, 1]
total_until_5 = 0
for value in sequence:
    if value == 5:
        break
    total_until_5 += value

break只能中斷最內層的for迴圈，其餘for迴圈仍會執行：

for i in range(4):
    for j in range(4):
        if j>i:
            break
        print((i,j))

如果集合或迭代器中的元素是元組或列表，可以用for把它拆分為變數：

for a,b,c in iterator:
    do sth

• While迴圈

指定條件和程式碼塊，只有當條件為false，或使用break時，才會退出：

 x = 256
  total = 0
  while x > 0:
      if total > 500:
          break
      total += x
      x = x // 2

• pass

非操作語句，程式碼塊不需要任何動作時可以使用：

if x<0:
    print('negative')
elif x==0:
    pass
else
    print('positive')

• range

返回一個迭代器：

print(range(10))  #均勻分佈的整數序列
print(list(range(10)))
print(list(range(0,20,2))) #三個引數 起點 終點（不包括） 步長（預設為1）
print(list(range(5,0,-1))) #負步長 相反方向

range常用於用序號迭代序列：

seq=[1,2,3,4]
for i in range(len(seq)):
    print(seq[i])

for i in seq:
    print(i)

sum = 0
for i in range(100000):
      # % is the modulo operator
      if i % 3 == 0 or i % 5 == 0:
            sum += i

19.三元表示式

把if-else語句放在一行中 ：

 value = true-expr if condition else false-expr

true-expr和false-expr可以是任何Python語句。

等價於：

  if condition:
      value = true-expr
  else:
      value = false-expr

x=5
"negative" if x<0 else 'positive'

三元表示式可以壓縮程式碼，但是降低了可讀性。