簡介

Python 是一種高層次的結合瞭解釋性、編譯性、互動性和麵向物件的指令碼語言。Python 由 Guido van Rossum 於 1989 年底在荷蘭國家數學和電腦科學研究所發明,第一個公開發行版發行於 1991 年。

特點

  • 易於學習:Python 有相對較少的關鍵字,結構簡單,和一個明確定義的語法,學習起來更加簡單。

  • 易於閱讀:Python 程式碼定義的更清晰。

  • 易於維護:Python 的成功在於它的原始碼是相當容易維護的。

  • 一個廣泛的標準庫:Python 的最大的優勢之一是豐富的庫,跨平臺的,在 UNIX,Windows 和 macOS 相容很好。

  • 互動模式:互動模式的支援,您可以從終端輸入執行程式碼並獲得結果的語言,互動的測試和除錯程式碼片斷。

  • 可移植:基於其開放原始碼的特性,Python 已經被移植(也就是使其工作)到許多平臺。

  • 可擴充套件:如果你需要一段執行很快的關鍵程式碼,或者是想要編寫一些不願開放的演算法,你可以使用 C 或 C++ 完成那部分程式,然後從你的 Python 程式中呼叫。

  • 資料庫:Python 提供所有主要的商業資料庫的介面。

  • GUI 程式設計:Python 支援 GUI 可以建立和移植到許多系統呼叫。

  • 可嵌入:你可以將 Python 嵌入到 C/C++ 程式,讓你的程式的使用者獲得”指令碼化”的能力。

  • 面向物件:Python 是強面向物件的語言,程式中任何內容統稱為物件,包括數字、字串、函式等。

基礎語法

執行 Python

互動式直譯器

在命令列視窗執行python後,進入 Python 的互動式直譯器。exit() 或 Ctrl + D 組合鍵退出互動式直譯器。

命令列指令碼

在命令列視窗執行python script-file.py,以執行 Python 指令碼檔案。

指定直譯器

如果在 Python 指令碼檔案首行輸入#!/usr/bin/env python,那麼可以在命令列視窗中執行/path/to/script-file.py以執行該指令碼檔案。

注:該方法不支援 Windows 環境。

編碼

預設情況下,3.x 原始碼檔案都是 UTF-8 編碼,字串都是 Unicode 字元。也可以手動指定檔案編碼:

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

或者

# encoding: utf-8

注意: 該行標註必須位於檔案第一行

識別符號

  • 第一個字元必須是英文字母或下劃線 _ 。

  • 識別符號的其他的部分由字母、數字和下劃線組成。

  • 識別符號對大小寫敏感。

注:從 3.x 開始,非 ASCII 識別符號也是允許的,但不建議。

保留字

保留字即關鍵字,我們不能把它們用作任何識別符號名稱。Python 的標準庫提供了一個 keyword 模組,可以輸出當前版本的所有關鍵字:

>>> 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']

註釋

單行註釋採用#,多行註釋採用'''"""

# 這是單行註釋

'''
這是多行註釋
這是多行註釋
'''

"""
這也是多行註釋
這也是多行註釋
"""

行與縮排

Python 最具特色的就是使用縮排來表示程式碼塊,不需要使用大括號 {}。 縮排的空格數是可變的,但是同一個程式碼塊的語句必須包含相同的縮排空格數。縮排不一致,會導致執行錯誤。

多行語句

Python 通常是一行寫完一條語句,但如果語句很長,我們可以使用反斜槓\來實現多行語句。

total = item_one + \
        item_two + \
        item_three

在 []{}, 或 () 中的多行語句,不需要使用反斜槓\

空行

函式之間或類的方法之間用空行分隔,表示一段新的程式碼的開始。類和函式入口之間也用一行空行分隔,以突出函式入口的開始。

空行與程式碼縮排不同,空行並不是 Python 語法的一部分。書寫時不插入空行,Python 直譯器執行也不會出錯。但是空行的作用在於分隔兩段不同功能或含義的程式碼,便於日後程式碼的維護或重構。

記住:空行也是程式程式碼的一部分。

等待使用者輸入

input函式可以實現等待並接收命令列中的使用者輸入。

content = input("\n\n請輸入點東西並按 Enter 鍵\n")
print(content)

同一行寫多條語句

Python 可以在同一行中使用多條語句,語句之間使用分號;分割。

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

多個語句構成程式碼組

縮排相同的一組語句構成一個程式碼塊,我們稱之程式碼組。

ifwhiledefclass這樣的複合語句,首行以關鍵字開始,以冒號:結束,該行之後的一行或多行程式碼構成程式碼組。

我們將首行及後面的程式碼組稱為一個子句(clause)。

print 輸出

print 預設輸出是換行的,如果要實現不換行需要在變數末尾加上end=""或別的非換行符字串:

print('123') # 預設換行
print('123', end = "") # 不換行

import 與 from…import

在 Python 用 import 或者 from...import 來匯入相應的模組。

將整個模組匯入,格式為:import module_name

從某個模組中匯入某個函式,格式為:from module_name import func1

從某個模組中匯入多個函式,格式為:from module_name import func1, func2, func3

將某個模組中的全部函式匯入,格式為:from module_name import *

運算子

算術運算子

運算子 描述
+
-
*
/
% 取模
**
// 取整除

比較運算子

運算子 描述
== 等於
!= 不等於
> 大於
< 小於
>= 大於等於
<= 小於等於

賦值運算子

運算子 描述
= 簡單的賦值運算子
+= 加法賦值運算子
-= 減法賦值運算子
*= 乘法賦值運算子
/= 除法賦值運算子
%= 取模賦值運算子
**= 冪賦值運算子
//= 取整除賦值運算子

位運算子

邏輯運算子

成員運算子

身份運算子

運算子優先順序

具有相同優先順序的運算子將從左至右的方式依次進行。用小括號()可以改變運算順序。

變數

變數在使用前必須先”定義”(即賦予變數一個值),否則會報錯:

>>> name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'name' is not defined

資料型別

布林(bool)

只有 True 和 False 兩個值,表示真或假。

數字(number)

整型(int)

整數值,可正數亦可複數,無小數。 3.x 整型是沒有限制大小的,可以當作 Long 型別使用,所以 3.x 沒有 2.x 的 Long 型別。

浮點型(float)

浮點型由整數部分與小數部分組成,浮點型也可以使用科學計數法表示(2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250)

複數(complex)

複數由實數部分和虛數部分構成,可以用a + bj,或者complex(a,b)表示,複數的實部 a 和虛部 b 都是浮點型。

數字運算

  • 不同型別的數字混合運算時會將整數轉換為浮點數

  • 在不同的機器上浮點運算的結果可能會不一樣

  • 在整數除法中,除法 / 總是返回一個浮點數,如果只想得到整數的結果,丟棄可能的分數部分,可以使用運算子 //

  • // 得到的並不一定是整數型別的數,它與分母分子的資料型別有關係

  • 在互動模式中,最後被輸出的表示式結果被賦值給變數 __ 是個只讀變數

數學函式

注:以下函式的使用,需先匯入 math 包。

隨機數函式

注:以下函式的使用,需先匯入 random 包。

三角函式

注:以下函式的使用,需先匯入 math 包。

數學常量

字串(string)

  • 單引號和雙引號使用完全相同

  • 使用三引號('''""")可以指定一個多行字串

  • 轉義符(反斜槓\)可以用來轉義,使用r可以讓反斜槓不發生轉義,如r"this is a line with \n",則\n會顯示,並不是換行

  • 按字面意義級聯字串,如"this " "is " "string"會被自動轉換為this is string

  • 字串可以用 + 運算子連線在一起,用 * 運算子重複

  • 字串有兩種索引方式,從左往右以 0 開始,從右往左以 -1 開始

  • 字串不能改變

  • 沒有單獨的字元型別,一個字元就是長度為 1 的字串

  • 字串的擷取的語法格式如下:變數[頭下標:尾下標]

轉義字元

字串運算子

字串格式化

在 Python 中,字串格式化不是 sprintf 函式,而是用 % 符號。例如:

print("我叫%s, 今年 %d 歲!" % ('小明', 10))
// 輸出:
我叫小明, 今年 10 歲!

格式化符號:

輔助指令:

Python 2.6 開始,新增了一種格式化字串的函式 str.format(),它增強了字串格式化的功能。

多行字串

  • 用三引號(''' 或 """)包裹字串內容

  • 多行字串內容支援轉義符,用法與單雙引號一樣

  • 三引號包裹的內容,有變數接收或操作即字串,否則就是多行註釋

例項:

string = '''
print(\tmath.fabs(-10))
print(\nrandom.choice(li))
'''
print(string)

輸出:

print(  math.fabs(-10))
print(
random.choice(li))

Unicode

在 2.x 中,普通字串是以 8 位 ASCII 碼進行儲存的,而 Unicode 字串則儲存為 16 位 Unicode 字串,這樣能夠表示更多的字符集。使用的語法是在字串前面加上字首 u

在 3.x 中,所有的字串都是 Unicode 字串。

字串函式

位元組(bytes)

在 3.x 中,字串和二進位制資料完全區分開。文字總是 Unicode,由 str 型別表示,二進位制資料則由 bytes 型別表示。Python 3 不會以任意隱式的方式混用 str 和 bytes,你不能拼接字串和位元組流,也無法在位元組流裡搜尋字串(反之亦然),也不能將字串傳入引數為位元組流的函式(反之亦然)。

  • bytes 型別與 str 型別,二者的方法僅有 encode() 和 decode() 不同。

  • bytes 型別資料需在常規的 str 型別前加個 b 以示區分,例如 b'abc'

  • 只有在需要將 str 編碼(encode)成 bytes 的時候,比如:通過網路傳輸資料;或者需要將 bytes 解碼(decode)成 str 的時候,我們才會關注 str 和 bytes 的區別。

bytes 轉 str:

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

str 轉 bytes:

'中國'.encode()
bytes('中國', encoding='utf-8')

列表(list)

  • 列表是一種無序的、可重複的資料序列,可以隨時新增、刪除其中的元素。

  • 列表頁的每個元素都分配一個數字索引,從 0 開始

  • 列表使用方括號建立,使用逗號分隔元素

  • 列表元素值可以是任意型別,包括變數

  • 使用方括號對列表進行元素訪問、切片、修改、刪除等操作,開閉合區間為[)形式

  • 列表的元素訪問可以巢狀

  • 方括號內可以是任意表達式

建立列表

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

訪問元素

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

切片訪問

格式: list_name[begin:end:step] begin 表示起始位置(預設為0),end 表示結束位置(預設為最後一個元素),step 表示步長(預設為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)]

訪問內嵌 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

通過使用方括號,可以非常靈活的對列表的元素進行修改、替換、刪除等操作。

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]       # 替換 [0, 9, 9, 5]
li[1:-1] = []           # 刪除 [0, 5]

刪除元素

可以用 del 語句來刪除列表的指定範圍的元素。

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

  • + 用於合併列表

  • * 用於重複列表元素

  • in 用於判斷元素是否存在於列表中

  • for ... in ... 用於遍歷列表元素

[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

列表函式

  • len(list) 列表元素個數

  • max(list) 列表元素中的最大值

  • min(list) 列表元素中的最小值

  • list(seq) 將元組轉換為列表

li = [0, 1, 5]
max(li)     # 5
len(li)     # 3

注: 對列表使用 max/min 函式,2.x 中對元素值型別無要求,3.x 則要求元素值型別必須一致。

列表方法

  • list.append(obj)

    在列表末尾新增新的物件

  • list.count(obj)

    返回元素在列表中出現的次數

  • list.extend(seq)

    在列表末尾一次性追加另一個序列中的多個值

  • list.index(obj)

    返回查詢物件的索引位置,如果沒有找到物件則丟擲異常

  • list.insert(index, obj)

    將指定物件插入列表的指定位置

  • list.pop([index=-1]])

    移除列表中的一個元素(預設最後一個元素),並且返回該元素的值

  • list.remove(obj)

    移除列表中某個值的第一個匹配項

  • list.reverse()

    反向排序列表的元素

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

    對原列表進行排序,如果指定引數,則使用比較函式指定的比較函式

  • list.clear()

    清空列表 還可以使用 del list[:]li = [] 等方式實現

  • list.copy()

    複製列表 預設使用等號賦值給另一個變數,實際上是引用列表變數。如果要實現

列表推導式

列表推導式提供了從序列建立列表的簡單途徑。通常應用程式將一些操作應用於某個序列的每個元素,用其獲得的結果作為生成新列表的元素,或者根據確定的判定條件建立子序列。

每個列表推導式都在 for 之後跟一個表示式,然後有零到多個 for 或 if 子句。返回結果是一個根據表達從其後的 for 和 if 上下文環境中生成出來的列表。如果希望表示式推匯出一個元組,就必須使用括號。

將列表中每個數值乘三,獲得一個新的列表:

vec = [2, 4, 6]
[(x, x**2) for x in vec]
# [(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

對序列裡每一個元素逐個呼叫某方法:

freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
[weapon.strip() for weapon in freshfruit]
# ['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

用 if 子句作為過濾器:

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]

列表巢狀解析:

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]]

元組(tuple)

  • 元組與列表類似,不同之處在於元組的元素不能修改

  • 元組使用小括號,列表使用方括號

  • 元組建立很簡單,只需要在括號中新增元素,並使用逗號隔開即可

  • 沒有 append(),insert() 這樣進行修改的方法,其他方法都與列表一樣

  • 字典中的鍵必須是唯一的同時不可變的,值則沒有限制

  • 元組中只包含一個元素時,需要在元素後面新增逗號,否則括號會被當作運算子使用

訪問元組

訪問元組的方式與列表是一致的。 元組的元素可以直接賦值給多個變數,但變數數必須與元素數量一致。

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

組合元組

元組中的元素值是不允許修改的,但我們可以對元組進行連線組合

tup1 = (12, 34.56);
tup2 = ('abc', 'xyz')
tup3 = tup1 + tup2;
print (tup3)
# (12, 34.56, 'abc', 'xyz')

刪除元組

元組中的元素值是不允許刪除的,但我們可以使用 del 語句來刪除整個元組

元組函式

  • len(tuple) 元組元素個數

  • max(tuple) 元組元素中的最大值

  • min(tuple) 元組元素中的最小值

  • tuple(tuple) 將列表轉換為元組

元組推導式

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)

  • 字典是另一種可變容器模型,可儲存任意型別物件

  • 字典的每個鍵值(key=>value)對用冒號(:)分割,每個對之間用逗號(,)分割,整個字典包括在花括號({})中

  • 鍵必須是唯一的,但值則不必

  • 值可以是任意資料型別

  • 鍵必須是不可變的,例如:數字、字串、元組可以,但列表就不行

  • 如果用字典裡沒有的鍵訪問資料,會報錯

  • 字典的元素沒有順序,不能通過下標引用元素,通過鍵來引用

  • 字典內部存放的順序和 key 放入的順序是沒有關係的

格式如下:

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

訪問字典

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]}

刪除字典

用 del 語句刪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         # 刪除字典
# {'a': 1, 9: {}, 'b': [1, 2, 3]}

字典函式

  • len(dict) 計算字典元素個數,即鍵的總數

  • str(dict) 輸出字典,以可列印的字串表示

  • type(variable) 返回輸入的變數型別,如果變數是字典就返回字典型別

  • key in dict 判斷鍵是否存在於字典中

字典方法

dic1 = {'a': 'a'}
dic2 = {9: 9, 'a': 'b'}
dic1.update(dic2)
print(dic1)
# {'a': 'b', 9: 9}
  • dict.clear()

    刪除字典內所有元素

  • dict.copy()

    返回一個字典的淺複製

  • dict.fromkeys(seq[, value])

    建立一個新字典,以序列 seq 中元素做字典的鍵,value 為字典所有鍵對應的初始值

  • dict.get(key, default=None)

    返回指定鍵的值,如果值不在字典中返回預設值

  • dict.items()

    以列表形式返回可遍歷的(鍵, 值)元組陣列

  • dict.keys()

    以列表返回一個字典所有的鍵

  • 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,返回對應的值。如果不在字典中,則插入 key 及設定的預設值 default,並返回 default ,default 預設值為 None。

  • dict.update(dict2)

    把字典引數 dict2 的鍵/值對更新到字典 dict 裡

  • dict.pop(key[,default])

    刪除字典給定鍵 key 所對應的值,返回值為被刪除的值。key 值必須給出,否則返回 default 值。

  • dict.popitem()

    隨機返回並刪除字典中的一對鍵和值(一般刪除末尾對)

字典推導式

建構函式 dict() 直接從鍵值對元組列表中構建字典。如果有固定的模式,列表推導式指定特定的鍵值對:

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

此外,字典推導可以用來建立任意鍵和值的表示式詞典:

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

如果關鍵字只是簡單的字串,使用關鍵字引數指定鍵值對有時候更方便:

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

集合(set)

集合是一個無序不重複元素的序列

建立集合

  • 可以使用大括號 {} 或者 set() 函式建立集合

  • 建立一個空集合必須用 set() 而不是 {},因為 {} 是用來建立一個空字典

  • set(value) 方式建立集合,value 可以是字串、列表、元組、字典等序列型別

  • 建立、新增、修改等操作,集合會自動去重

{1, 2, 1, 3}            # {} {1, 2, 3}
set('12345')            # 字串 {'3', '5', '4', '2', '1'}
set([1, 'a', 23.4])     # 列表 {1, 'a', 23.4}
set((1, 'a', 23.4))     # 元組 {1, 'a', 23.4}
set({1:1, 'b': 9})      # 字典 {1, 'b'}

新增元素

將元素 val 新增到集合 set 中,如果元素已存在,則不進行任何操作:

set.add(val)

也可以用 update 方法批量新增元素,引數可以是列表,元組,字典等:

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

移除元素

如果存在元素 val 則移除,不存在就報錯:

set.remove(val)

如果存在元素 val 則移除,不存在也不會報錯:

set.discard(val)

隨機移除一個元素:

set.pop()

元素個數

與其他序列一樣,可以用 len(set) 獲取集合的元素個數。

清空集合

set.clear()
set = set()

判斷元素是否存在

val in set

其他方法

  • set.copy()

    複製集合

  • set.difference(set2)

    求差集,在 set 中卻不在 set2 中

  • set.intersection(set2)

    求交集,同時存在於 set 和 set2 中

  • set.union(set2)

    求並集,所有 set 和 set2 的元素

  • set.symmetric_difference(set2)

    求對稱差集,不同時出現在兩個集合中的元素

  • set.isdisjoint(set2)

    如果兩個集合沒有相同的元素,返回 True

  • set.issubset(set2)

    如果 set 是 set2 的一個子集,返回 True

  • set.issuperset(set2)

    如果 set 是 set2 的一個超集,返回 True

集合計算

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,但不同時在 a 和 b 中
# {'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

集合推導式

a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
print(a)
# {'d', 'r'}

流程控制

if 控制

if 表示式1:
    語句
    if 表示式2:
        語句
    elif 表示式3:
        語句
    else:
        語句
elif 表示式4:
    語句
else:
    語句

1、每個條件後面要使用冒號 :,表示接下來是滿足條件後要執行的語句塊。 2、使用縮排來劃分語句塊,相同縮排數的語句在一起組成一個語句塊。 3、在 Python 中沒有 switch - case 語句。

三元運算子:

<表示式1> if <條件> else <表示式2>

編寫條件語句時,應該儘量避免使用巢狀語句。巢狀語句不便於閱讀,而且可能會忽略一些可能性。

for 遍歷

for <迴圈變數> in <迴圈物件>:
    <語句1>
else:
    <語句2>

else 語句中的語句2只有迴圈正常退出(遍歷完所有遍歷物件中的值)時執行。

在字典中遍歷時,關鍵字和對應的值可以使用 items() 方法同時解讀出來:

knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}
for k, v in knights.items():
    print(k, v)

在序列中遍歷時,索引位置和對應值可以使用 enumerate() 函式同時得到:

for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
    print(i, v)

同時遍歷兩個或更多的序列,可以使用 zip() 組合:

questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
for q, a in zip(questions, answers):
    print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))

要反向遍歷一個序列,首先指定這個序列,然後呼叫 reversed() 函式:

for i in reversed(range(1, 10, 2)):
    print(i)

要按順序遍歷一個序列,使用 sorted() 函式返回一個已排序的序列,並不修改原值:

basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
for f in sorted(set(basket)):
    print(f)

while 迴圈

while<條件>:
    <語句1>
else:
    <語句2>

break、continue、pass

break 語句用在 while 和 for 迴圈中,break 語句用來終止迴圈語句,即迴圈條件沒有 False 條件或者序列還沒被完全遞迴完,也會停止執行迴圈語句。    continue 語句用在 while 和 for 迴圈中,continue 語句用來告訴 Python 跳過當前迴圈的剩餘語句,然後繼續進行下一輪迴圈。 continue 語句跳出本次迴圈,而 break 跳出整個迴圈。

pass 是空語句,是為了保持程式結構的完整性。pass 不做任何事情,一般用做佔位語句。

迭代器

  • 迭代器是一個可以記住遍歷的位置的物件。

  • 迭代器物件從集合的第一個元素開始訪問,直到所有的元素被訪問完結束。迭代器只能往前不會後退。

  • 迭代器有兩個基本的方法:iter() 和 next()

  • 字串,列表或元組物件都可用於建立迭代器。

迭代器可以被 for 迴圈進行遍歷:

li = [1, 2, 3]
it = iter(li)
for val in it:
    print(val)

迭代器也可以用 next() 函式訪問下一個元素值:

import sys

li = [1,2,3,4]
it = iter(li)

while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:
        sys.exit()

生成器

  • 在 Python 中,使用了 yield 的函式被稱為生成器(generator)。

  • 跟普通函式不同的是,生成器是一個返回迭代器的函式,只能用於迭代操作,更簡單點理解生成器就是一個迭代器。

  • 在呼叫生成器執行的過程中,每次遇到 yield 時函式會暫停並儲存當前所有的執行資訊,返回 yield 的值, 並在下一次執行 next() 方法時從當前位置繼續執行。

  • 呼叫一個生成器函式,返回的是一個迭代器物件。

import sys

def fibonacci(n): # 生成器函式 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1
f = fibonacci(10) # f 是一個迭代器,由生成器返回生成

while True:
    try:
        print(next(f))
    except StopIteration:
        sys.exit()

函式

自定義函式

函式(Functions)是指可重複使用的程式片段。它們允許你為某個程式碼塊賦予名字,允許你通過這一特殊的名字在你的程式任何地方來執行程式碼塊,並可重複任何次數。這就是所謂的呼叫(Calling)函式。

  • 函式程式碼塊以 def 關鍵詞開頭,後接函式識別符號名稱和圓括號 ()

  • 任何傳入引數和自變數必須放在圓括號中間,圓括號之間可以用於定義引數。

  • 函式的第一行語句可以選擇性地使用文件字串—用於存放函式說明。

  • 函式內容以冒號起始,並且縮排。

  • return [表示式] 結束函式,選擇性地返回一個值給呼叫方。不帶表示式的 return 相當於返回 None。

  • return 可以返回多個值,此時返回的資料未元組型別。

  • 定義引數時,帶預設值的引數必須在無預設值引數的後面。

def 函式名(引數列表):
    函式體

引數傳遞

在 Python 中,型別屬於物件,變數是沒有型別的:

a = [1,2,3]
a = "Runoob"

以上程式碼中,[1,2,3] 是 List 型別,”Runoob” 是 String 型別,而變數 a 是沒有型別,她僅僅是一個物件的引用(一個指標),可以是指向 List 型別物件,也可以是指向 String 型別物件。

可更改與不可更改物件

在 Python 中,字串,數字和元組是不可更改的物件,而列表、字典等則是可以修改的物件。

  • 不可變型別:變數賦值 a=5 後再賦值 a=10,這裡實際是新生成一個 int 值物件 10,再讓 a 指向它,而 5 被丟棄,不是改變a的值,相當於新生成了a。

  • 可變型別:變數賦值 la=[1,2,3,4] 後再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個元素值更改,本身la沒有動,只是其內部的一部分值被修改了。

Python 函式的引數傳遞:

  • 不可變型別:類似 c++ 的值傳遞,如 整數、字串、元組。如fun(a),傳遞的只是a的值,沒有影響a物件本身。比如在 fun(a)內部修改 a 的值,只是修改另一個複製的物件,不會影響 a 本身。

  • 可變型別:類似 c++ 的引用傳遞,如 列表,字典。如 fun(la),則是將 la 真正的傳過去,修改後fun外部的la也會受影響

Python 中一切都是物件,嚴格意義我們不能說值傳遞還是引用傳遞,我們應該說傳不可變物件和傳可變物件。

引數

必需引數

必需引數須以正確的順序傳入函式。呼叫時的數量必須和宣告時的一樣。

關鍵字引數

關鍵字引數和函式呼叫關係緊密,函式呼叫使用關鍵字引數來確定傳入的引數值。 使用關鍵字引數允許函式呼叫時引數的順序與宣告時不一致,因為 Python 直譯器能夠用引數名匹配引數值。

def print_info(name, age):
    "列印任何傳入的字串"
    print("名字: ", name)
    print("年齡: ", age)
    return
print_info(age=50, name="john")

預設引數

呼叫函式時,如果沒有傳遞引數,則會使用預設引數。

def print_info(name, age=35):
    print ("名字: ", name)
    print ("年齡: ", age)
    return
print_info(age=50, name="john")
print("------------------------")
print_info(name="john")

不定長引數

  • 加了星號 * 的引數會以元組的形式匯入,存放所有未命名的變數引數。

  • 如果在函式呼叫時沒有指定引數,它就是一個空元組。我們也可以不向函式傳遞未命名的變數。

def print_info(arg1, *vartuple):
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    for var in vartuple:
        print (var)
    return
print_info(10)
print_info(70, 60, 50)
  • 加了兩個星號 ** 的引數會以字典的形式匯入。變數名為鍵,變數值為字典元素值。

def print_info(arg1, **vardict):
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    print(vardict)
print_info(1, a=2, b=3)

匿名函式

Python 使用 lambda 來建立匿名函式。

所謂匿名,意即不再使用 def 語句這樣標準的形式定義一個函式。

lambda 只是一個表示式,函式體比 def 簡單很多。 lambda 的主體是一個表示式,而不是一個程式碼塊。僅僅能在 lambda 表示式中封裝有限的邏輯進去。 lambda 函式擁有自己的名稱空間,且不能訪問自己引數列表之外或全域性名稱空間裡的引數。 雖然 lambda 函式看起來只能寫一行,卻不等同於 C 或 C++ 的行內函數,後者的目的是呼叫小函式時不佔用棧記憶體從而增加執行效率。

# 語法格式
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

變數作用域

  • L (Local) 區域性作用域

  • E (Enclosing) 閉包函式外的函式中

  • G (Global) 全域性作用域

  • B (Built-in) 內建作用域

以 L –> E –> G –> B 的規則查詢,即:在區域性找不到,便會去區域性外的區域性找(例如閉包),再找不到就會去全域性找,再者去內建中找。

Python 中只有模組(module),類(class)以及函式(def、lambda)才會引入新的作用域,其它的程式碼塊(如 if/elif/else/、try/except、for/while等)是不會引入新的作用域的,也就是說這些語句內定義的變數,外部也可以訪問。

定義在函式內部的變數擁有一個區域性作用域,定義在函式外的擁有全域性作用域。

區域性變數只能在其被宣告的函式內部訪問,而全域性變數可以在整個程式範圍內訪問。呼叫函式時,所有在函式內宣告的變數名稱都將被加入到作用域中。

當內部作用域想修改外部作用域的變數時,就要用到global和nonlocal關鍵字。

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字宣告
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()

如果要修改巢狀作用域(enclosing 作用域,外層非全域性作用域)中的變數則需要 nonlocal 關鍵字。

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal關鍵字宣告
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

模組

編寫模組有很多種方法,其中最簡單的一種便是建立一個包含函式與變數、以 .py 為字尾的檔案。

另一種方法是使用撰寫 Python 直譯器本身的本地語言來編寫模組。舉例來說,你可以使用 C 語言來撰寫 Python 模組,並且在編譯後,你可以通過標準 Python 直譯器在你的 Python 程式碼中使用它們。

模組是一個包含所有你定義的函式和變數的檔案,其後綴名是.py。模組可以被別的程式引入,以使用該模組中的函式等功能。這也是使用 Python 標準庫的方法。

當直譯器遇到 import 語句,如果模組在當前的搜尋路徑就會被匯入。

搜尋路徑是一個直譯器會先進行搜尋的所有目錄的列表。如想要匯入模組,需要把命令放在指令碼的頂端。

一個模組只會被匯入一次,這樣可以防止匯入模組被一遍又一遍地執行。

搜尋路徑被儲存在 sys 模組中的 path 變數。當前目錄指的是程式啟動的目錄。

匯入模組

匯入模組:

import module1[, module2[,... moduleN]]

從模組中匯入一個指定的部分到當前名稱空間中:

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

把一個模組的所有內容全都匯入到當前的名稱空間:

from modname import *

__name__ 屬性

每個模組都有一個 __name__ 屬性,當其值是 '__main__' 時,表明該模組自身在執行,否則是被引入。

一個模組被另一個程式第一次引入時,其主程式將執行。如果我們想在模組被引入時,模組中的某一程式塊不執行,我們可以用 __name__ 屬性來使該程式塊僅在該模組自身執行時執行。

if __name__ == '__main__':
    print('程式自身在執行')
else:
    print('我來自另一模組')

dir 函式

內建的函式 dir() 可以找到模組內定義的所有名稱。以一個字串列表的形式返回。

如果沒有給定引數,那麼 dir() 函式會羅列出當前定義的所有名稱。

在 Python 中萬物皆物件,intstrfloatlisttuple等內建資料型別其實也是類,也可以用 dir(int) 檢視 int 包含的所有方法。也可以使用 help(int) 檢視 int 類的幫助資訊。

包是一種管理 Python 模組名稱空間的形式,採用”點模組名稱”。

比如一個模組的名稱是 A.B, 那麼他表示一個包 A中的子模組 B 。

就好像使用模組的時候,你不用擔心不同模組之間的全域性變數相互影響一樣,採用點模組名稱這種形式也不用擔心不同庫之間的模組重名的情況。

在匯入一個包的時候,Python 會根據 sys.path 中的目錄來尋找這個包中包含的子目錄。

目錄只有包含一個叫做 __init__.py 的檔案才會被認作是一個包,主要是為了避免一些濫俗的名字(比如叫做 string)不小心的影響搜尋路徑中的有效模組。

最簡單的情況,放一個空的 __init__.py 檔案就可以了。當然這個檔案中也可以包含一些初始化程式碼或者為 __all__ 變數賦值。

第三方模組

  • easy_install 和 pip 都是用來下載安裝 Python 一個公共資源庫 PyPI 的相關資源包的,pip 是 easy_install 的改進版,提供更好的提示資訊,刪除 package 等功能。老版本的 python 中只有 easy_install,沒有pip。

  • easy_install 打包和釋出 Python 包,pip 是包管理。

easy_install 的用法:

easy_install 包名
easy_install "包名 == 包的版本號"
easy_install -U "包名 >= 包的版本號"
  • 安裝一個包

  • 升級一個包

pip 的用法:

pip install 包名
pip install 包名 == 包的版本號
pip install —upgrade 包名 >= 包的版本號
pip uninstall 包名
pip list
  • 安裝一個包

  • 升級一個包 (如果不提供version號,升級到最新版本)

  • 刪除一個包

  • 已安裝包列表

面向物件

類與物件是面向物件程式設計的兩個主要方面。一個類(Class)能夠建立一種新的型別(Type),其中物件(Object)就是類的例項(Instance)。可以這樣來類比:你可以擁有型別 int 的變數,也就是說儲存整數的變數是 int 類的例項(物件)。

  • 類(Class):用來描述具有相同的屬性和方法的物件的集合。它定義了該集合中每個物件所共有的屬性和方法。物件是類的例項。

  • 方法:類中定義的函式。

  • 類變數:類變數在整個例項化的物件中是公用的。類變數定義在類中且在函式體之外。類變數通常不作為例項變數使用。

  • 資料成員:類變數或者例項變數用於處理類及其例項物件的相關的資料。

  • 方法重寫:如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求,可以對其進行改寫,這個過程叫方法的覆蓋(override),也稱為方法的重寫。

  • 例項變數:定義在方法中的變數,只作用於當前例項的類。

  • 繼承:即一個派生類(derived class)繼承基類(base class)的欄位和方法。繼承也允許把一個派生類的物件作為一個基類物件對待。例如,有這樣一個設計:一個Dog型別的物件派生自Animal類,這是模擬”是一個(is-a)”關係(例圖,Dog是一個Animal)。

  • 例項化:建立一個類的例項,類的具體物件。

  • 物件:通過類定義的資料結構例項。物件包括兩個資料成員(類變數和例項變數)和方法。

Python 中的類提供了面向物件程式設計的所有基本功能:類的繼承機制允許多個基類,派生類可以覆蓋基類中的任何方法,方法中可以呼叫基類中的同名方法。

物件可以包含任意數量和型別的資料。

self

self 表示的是當前例項,代表當前物件的地址。類由 self.__class__ 表示。

self 不是關鍵字,其他名稱也可以替代,但 self 是個通用的標準名稱。

類由 class 關鍵字來建立。 類例項化後,可以使用其屬性,實際上,建立一個類之後,可以通過類名訪問其屬性。

物件方法

方法由 def 關鍵字定義,與函式不同的是,方法必須包含引數 self, 且為第一個引數,self 代表的是本類的例項。

類方法

裝飾器 @classmethod 可以將方法標識為類方法。類方法的第一個引數必須為 cls,而不再是 self

靜態方法

裝飾器 @staticmethod 可以將方法標識為靜態方法。靜態方法的第一個引數不再指定,也就不需要 self 或 cls

__init__ 方法

__init__ 方法即構造方法,會在類的物件被例項化時先執行,可以將初始化的操作放置到該方法中。

如果重寫了 __init__,例項化子類就不會呼叫父類已經定義的 __init__

變數

類變數(Class Variable)是共享的(Shared)——它們可以被屬於該類的所有例項訪問。該類變數只擁有一個副本,當任何一個物件對類變數作出改變時,發生的變動將在其它所有例項中都會得到體現。

物件變數(Object variable)由類的每一個獨立的物件或例項所擁有。在這種情況下,每個物件都擁有屬於它自己的欄位的副本,也就是說,它們不會被共享,也不會以任何方式與其它不同例項中的相同名稱的欄位產生關聯。

在 Python 中,變數名類似 __xxx__ 的,也就是以雙下劃線開頭,並且以雙下劃線結尾的,是特殊變數,特殊變數是可以直接訪問的,不是 private 變數,所以,不能用 __name____score__ 這樣的變數名。

訪問控制

  • 私有屬性

    __private_attr:兩個下劃線開頭,宣告該屬性為私有,不能在類地外部被使用或直接訪問。

  • 私有方法

    __private_method:兩個下劃線開頭,宣告該方法為私有方法,只能在類的內部呼叫,不能在類地外部呼叫。

我們還認為約定,一個下劃線開頭的屬性或方法為受保護的。比如,_protected_attr_protected_method

繼承

類可以繼承,並且支援繼承多個父類。在定義類時,類名後的括號中指定要繼承的父類,多個父類之間用逗號分隔。

子類的例項可以完全訪問所繼承所有父類的非私有屬性和方法。

若是父類中有相同的方法名,而在子類使用時未指定,Python 從左至右搜尋,即方法在子類中未找到時,從左到右查詢父類中是否包含方法。

方法重寫

子類的方法可以重寫父類的方法。重寫的方法引數不強制要求保持一致,不過合理的設計都應該保持一致。

super() 函式可以呼叫父類的一個方法,以多繼承問題。

類的專有方法:

  • __init__: 建構函式,在生成物件時呼叫

  • __del__: 解構函式,釋放物件時使用

  • __repr__: 列印,轉換

  • __setitem__: 按照索引賦值

  • __getitem__: 按照索引獲取值

  • __len__: 獲得長度

  • __cmp__: 比較運算

  • __call__: 函式呼叫

  • __add__: 加運算

  • __sub__: 減運算

  • __mul__: 乘運算

  • __div__: 除運算

  • __mod__: 求餘運算

  • __pow__: 乘方

類的專有方法也支援過載。

例項

class Person:
    """人員資訊"""
    # 姓名(共有屬性)
    name = ''
    # 年齡(共有屬性)
    age = 0
    def __init__(self, name='', age=0):
        self.name = name
        self.age = age
    # 過載專有方法: __str__
    def __str__(self):
        return "這裡過載了 __str__ 專有方法, " + str({'name': self.name, 'age': self.age})
    def set_age(self, age):
        self.age = age
class Account:
    """賬戶資訊"""
    # 賬戶餘額(私有屬性)
    __balance = 0
    # 所有賬戶總額
    __total_balance = 0
    # 獲取賬戶餘額
    # self 必須是方法的第一個引數
    def balance(self):
        return self.__balance
    # 增加賬戶餘額
    def balance_add(self, cost):
        # self 訪問的是本例項
        self.__balance += cost
        # self.__class__ 可以訪問類
        self.__class__.__total_balance += cost
    # 類方法(用 @classmethod 標識,第一個引數為 cls)
    @classmethod
    def total_balance(cls):
        return cls.__total_balance
    # 靜態方法(用 @staticmethod 標識,不需要類引數或例項引數)
    @staticmethod
    def exchange(a, b):
        return b, a
class Teacher(Person, Account):
    """教師"""
    # 班級名稱
    _class_name = ''
    def __init__(self, name):
        # 第一種過載父類__init__()構造方法
        # super(子類,self).__init__(引數1,引數2,....)
        super(Teacher, self).__init__(name)
    def get_info(self):
        # 以字典的形式返回個人資訊
        return {
            'name': self.name,  # 此處訪問的是父類Person的屬性值
            'age': self.age,
            'class_name': self._class_name,
            'balance': self.balance(),  # 此處呼叫的是子類過載過的方法
        }
    # 方法過載
    def balance(self):
        # Account.__balance 為私有屬性,子類無法訪問,所以父類提供方法進行訪問
        return Account.balance(self) * 1.1
class Student(Person, Account):
    """學生"""
    _teacher_name = ''
    def __init__(self, name, age=18):
        # 第二種過載父類__init__()構造方法
        # 父類名稱.__init__(self,引數1,引數2,...)
        Person.__init__(self, name, age)
    def get_info(self):
        # 以字典的形式返回個人資訊
        return {
            'name': self.name,  # 此處訪問的是父類Person的屬性值
            'age': self.age,
            'teacher_name': self._teacher_name,
            'balance': self.balance(),
        }
# 教師 John
john = Teacher('John')
john.balance_add(20)
john.set_age(36)  # 子類的例項可以直接呼叫父類的方法
print("John's info:", john.get_info())
# 學生 Mary
mary = Student('Mary', 18)
mary.balance_add(18)
print("Mary's info:", mary.get_info())
# 學生 Fake
fake = Student('Fake')
fake.balance_add(30)
print("Fake's info", fake.get_info())
# 三種不同的方式呼叫靜態方法
print("john.exchange('a', 'b'):", john.exchange('a', 'b'))
print('Teacher.exchange(1, 2)', Teacher.exchange(1, 2))
print('Account.exchange(10, 20):', Account.exchange(10, 20))
# 類方法、類屬性
print('Account.total_balance():', Account.total_balance())
print('Teacher.total_balance():', Teacher.total_balance())
print('Student.total_balance():', Student.total_balance())
# 過載專有方法
print(fake)

輸出:

John's info: {'name': 'John', 'age': 36, 'class_name': '', 'balance': 22.0}
Mary's info: {'name': 'Mary', 'age': 18, 'teacher_name': '', 'balance': 18}
Fake's info {'name': 'Fake', 'age': 18, 'teacher_name': '', 'balance': 30}
john.exchange('a', 'b'): ('b', 'a')
Teacher.exchange(1, 2) (2, 1)
Account.exchange(10, 20): (20, 10)
Account.total_balance(): 0
Teacher.total_balance(): 20
Student.total_balance(): 48
這裡過載了 __str__ 專有方法, {'name': 'Fake', 'age': 18}

錯誤和異常

語法錯誤

SyntaxError 類表示語法錯誤,當直譯器發現程式碼無法通過語法檢查時會觸發的錯誤。語法錯誤是無法用 try...except...捕獲的。

>>> print:
  File "<stdin&