Python基础1

本节内容2016-05-30

1. Python介绍
2. 发展史
3. Python 2 0r 3?
4. 安装
5. Hello word程序
6. 变量
7. 用户输入
8. 模块初识
9. .pyc？
10. 数据类型初识
11. 数据运算
12. if...else语句
13. 表达式for循环
14. break and continue
15. 表达式while循环

一、Ptyhon介绍

Python诞生于1989年圣诞节期间，创始人吉多•范罗苏姆（Guido Van Gossum）。

最新TIOBE排行榜(http://www.tiobe.com/tiobe_index?page=index)，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。

Python可以应用于众多领域：数据分析、组件集成、网络服务、图像处理、数值计算和科室计算等。

目前几乎所有在中型互联网企业都在使用Pthon：Youtube、Dropbox、BT、Quora（中国知乎）、Google、Yahoo!、Facebook、NASA、百度、腾讯、汽车之家、美团等。

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(云计算管理平台)
• 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(Python的一种开源的数字扩展,用于存储和处理大型矩阵), SciPy（一个开源的Python算法库和数学工具包）, Matplotlib(http://matplotlib.org/一个Python的图形框架), Enthought librarys(Enthought is a global leader in scientific and analytic computing software, training, and consulting, with particular expertise in the Python programming ...),pandas(Python数据分析模块)
• 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,TkInte

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。

为什么是Python而不是其他语言？

C 和 Python、Java、C#等

C语言： 代码编译得到 机器码 ，机器码在处理器上直接执行，每一条指令控制CPU工作

其他语言： 代码编译得到 字节码 ，虚拟机执行字节码并转换成机器码再后在处理器上执行

Python 和 C  Python这门语言是由C开发而来

　　对于使用：Python的类库齐全并且使用简洁，如果要实现同样的功能，Python 10行代码可以解决，C可能就需要100行甚至更多.
　　对于速度：Python的运行速度相较与C，绝逼是慢了

Python 和 Java、C#等

　　对于使用：Linux原装Python，其他语言没有；以上几门语言都有非常丰富的类库支持
　　对于速度：Python在速度上可能稍显逊色

所以，Python和其他语言没有什么本质区别，其他区别在于：擅长某领域、人才丰富、先入为主。

Python的种类

• Cpython

　　　　    Python的官方版本，使用C语言实现，使用最为广泛，CPython实现会将源文件（py文件）转换成字节码文件（pyc文件），然后运行在Python虚拟机上。

• Jyhton

　　　　Python的Java实现，Jython会将Python代码动态编译成Java字节码，然后在JVM上运行。

• IronPython

　　　　Python的C#实现，IronPython将Python代码编译成C#字节码，然后在CLR上运行。（与Jython类似）

• PyPy（特殊）

　　　　Python实现的Python，将Python的字节码字节码再编译成机器码。

• RubyPython、Brython ...

二、Python发展史

• 1989年，为了打发圣诞节假期，Guido开始写Python语言的编译器。Python这个名字，来自Guido所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus。他希望这个新的叫做Python的语言，能符合他的理想：创造一种C和shell之间，功能全面，易学易用，可拓展的语言。
• 1991年，第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的，并能够调用C语言的库文件。从一出生，Python已经具有了：类，函数，异常处理，包含表和词典在内的核心数据类型，以及模块为基础的拓展系统。
• Granddaddy of Python web frameworks, Zope 1 was released in 1999
• Python 1.0 - January 1994 增加了 lambda, map, filter and reduce.
• Python 2.0 - October 16, 2000，加入了内存回收机制，构成了现在Python语言框架的基础
• Python 2.4 - November 30, 2004, 同年目前最流行的WEB框架Django 诞生
• Python 2.5 - September 19, 2006
• Python 2.6 - October 1, 2008
• Python 2.7 - July 3, 2010
• In November 2014, it was announced that Python 2.7 would be supported until 2020, and reaffirmed that there would be no 2.8 release as users were expected to move to Python 3.4+ as soon as possible
• Python 3.0 - December 3, 2008
• Python 3.1 - June 27, 2009
• Python 3.2 - February 20, 2011
• Python 3.3 - September 29, 2012
• Python 3.4 - March 16, 2014
• Python 3.5 - September 13, 2015

三、Python 2 or 3?

In summary : Python 2.x is legacy, Python 3.x is the present and future of the language

Python 3.0 was released in 2008. The final 2.x version 2.7 release came out in mid-2010, with a statement of

extended support for this end-of-life release. The 2.x branch will see no new major releases after that. 3.x is

under active development and has already seen over five years of stable releases, including version 3.3 in 2012,

3.4 in 2014, and 3.5 in 2015. This means that all recent standard library improvements, for example, are only

available by default in Python 3.x.

Guido van Rossum (the original creator of the Python language) decided to clean up Python 2.x properly, with less regard for backwards compatibility than is the case for new releases in the 2.x range. The most drastic improvement is the better Unicode support (with all text strings being Unicode by default) as well as saner bytes/Unicode separation.

Besides, several aspects of the core language (such as print and exec being statements, integers using floor division) have been adjusted to be easier for newcomers to learn and to be more consistent with the rest of the language, and old cruft has been removed (for example, all classes are now new-style, "range()" returns a memory efficient iterable, not a list as in 2.x).

py2与3的详细区别

PRINT IS A FUNCTION

The statement has been replaced with a print() function, with keyword arguments to replace most of the special syntax of the old statement (PEP 3105). Examples:

 Old: print "The answer is", 2*2 New: print("The answer is", 2*2)
 Old: print x, # Trailing comma suppresses newline New: print(x, end=" ") # Appends a space instead of a newline
 Old: print # Prints a newline
 New: print() # You must call the function!
 Old: print >>sys.stderr, "fatal error" New: print("fatal error", file=sys.stderr)
 Old: print (x, y) # prints repr((x, y))
 New: print((x, y)) # Not the same as print(x, y)!

You can also customize the separator between items, e.g.:

 print("There are <", 2**32, "> possibilities!", sep="")

ALL IS UNICODE NOW

还可以这样玩： (A,*REST,B)=RANGE(5)

 <strong>>>> a,*rest,b = range(5)
 >>> a,rest,b
 (0, [1, 2, 3], 4)
 </strong>

某些库改名了

Old Name	New Name
_winreg	winreg
ConfigParser	configparser
copy_reg	copyreg
Queue	queue
SocketServer	socketserver
markupbase	_markupbase
repr	reprlib
test.test_support	test.support

　　

还有谁不支持PYTHON3?

One popular module that don't yet support Python 3 is Twisted (for networking and other applications). Most

actively maintained libraries have people working on 3.x support. For some libraries, it's more of a priority than

others: Twisted, for example, is mostly focused on production servers, where supporting older versions of

Python is important, let alone supporting a new version that includes major changes to the language. (Twisted is

a prime example of a major package where porting to 3.x is far from trivial

四、Python安装

windows

1、下载安装包
    https://www.python.org/downloads/
2、安装
    默认安装路径：C:\python27
3、配置环境变量
    【右键计算机】--》【属性】--》【高级系统设置】--》【高级】--》【环境变量】--》【在第二个内容框中找到 变量名为Path 的一行，双击】 --> 【Python安装目录追加到变值值中，用 ； 分割】
    如：原来的值;C:\python27，切记前面有分号

linux、Mac

 无需安装，原装Python环境 ps：如果自带2.6，请更新至2.7 

五、Hello World程序

在linux 下创建一个文件叫hello.py,并输入

print("Hello world!")

然后执行命令:python hello.py ,输出

$ vim hello.py
$ python hello.py
Hello world!

如此一来，执行： ./hello.py 即可。

ps：执行前需给予 hello.py 执行权限，chmod 755 hello.py

 [root@test ~]# python
 Python 2.7.11 (default, May 17 2016, 14:00:45)
 [GCC 4.4.6 20110731 (Red Hat 4.4.6-3)] on linux2
 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
 >>> print("Hello world!")
 Hello world!

对比下其它语言的hello world

1 #include <iostream>
2 int main(void)
3 {
4 std::cout<<"Hello world";
5 }

C++

 #include <stdio.h>
 int main(void)
 {
 printf("\nhello world!");
 return ;
 }

C

1 public class HelloWorld{
2   // 程序的入口
3   public static void main(String args[]){
4     // 向控制台输出信息
5     System.out.println("Hello World!");
6   }
7 }

JAVA

1 <?php
2             echo "hello world!";
3 ?> 

PHP

1 puts "Hello world."

RUBY

1 package main
2
3 import "fmt"
4
5 func main(){
6
7     fmt.Printf("Hello World!\n God Bless You!");
8
9 }

GO

六、变量\字符编码　　

Variables are used to store information to be referenced and manipulated in a computer program. They also provide a way of labeling data with a descriptive name, so our programs can be understood more clearly by the reader and ourselves. It is helpful to think of variables as containers that hold information. Their sole purpose is to label and store data in memory. This data can then be used throughout your program.

声明变量

#_*_coding:utf-8_*_

name = "Shawn Yu"

上述代码声明了一个变量，变量名为： name，变量name的值为："Shawn Yu"　

变量定义的规则：

• 变量名只能是 字母、数字或下划线的任意组合
• 变量名的第一个字符不能是数字
• 以下关键字不能声明为变量名
  ['and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'exec', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'not', 'or', 'pass', 'print', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

变量的赋值

name = "Shawn Li"

name2 = name
print(name,name2)

name = "Jack"

print("What is the value of name2 now?")

字符编码

python解释器在加载 .py 文件中的代码时，会对内容进行编码（默认ascill）

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言，其最多只能用 8 位来表示（一个字节），即：2**8 = 256-1，所以，ASCII码最多只能表示 255 个符号。

显然ASCII码无法将世界上的各种文字和符号全部表示，所以，就需要新出一种可以代表所有字符和符号的编码，即：Unicode

Unicode（统一码、万国码、单一码）是一种在计算机上使用的字符编码。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，规定虽有的字符和符号最少由 16 位来表示（2个字节），即：2 **16 = 65536，
注：此处说的的是最少2个字节，可能更多

UTF-8，是对Unicode编码的压缩和优化，他不再使用最少使用2个字节，而是将所有的字符和符号进行分类：ascii码中的内容用1个字节保存、欧洲的字符用2个字节保存，东亚的字符用3个字节保存...

所以，python解释器在加载 .py 文件中的代码时，会对内容进行编码（默认ascill），如果是如下代码的话：

报错：ascii码无法表示中文

 #!/usr/bin/env python

 print "你好，世界"

改正：应该显示的告诉python解释器，用什么编码来执行源代码，即：

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-

 print "你好，世界"

注释

　　当行注视：# 被注释内容

　　多行注释：""" 被注释内容 """

七、用户输入

 #!/usr/bin/env python
 #_*_coding:utf-8_*_

 #name = raw_input("What is your name?") #only on python 2.x
 name = input("What is your name?")
 print("Hello " + name )

输入密码时，如果想要不可见，需要利用getpass 模块中的 getpass方法，即：

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-

 import getpass

 # 将用户输入的内容赋值给 name 变量
 pwd = getpass.getpass("请输入密码：")

 # 打印输入的内容
 print(pwd)

八、模块初识　　

Python的强大之处在于他有非常丰富和强大的标准库和第三方库，几乎你想实现的任何功能都有相应的Python库支持，以后的课程中会深入讲解常用到的各种库，现在，我们先来象征性的学2个简单的。

sys

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-

 import sys

 print(sys.argv)

 #输出
 $ python test.py helo world
 ['test.py', 'helo', 'world']  #把执行脚本时传递的参数获取到了

os

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-
  
 import os
  
 os.system("df -h") #调用系统命令

完全结合一下

 import os,sys

 os.system(''.join(sys.argv[1:])) #把用户的输入的参数当作一条命令交给os.system来执

自己写个模块

python tab补全模块

九、.pyc是个什么鬼？

1. Python是一门解释型语言？

我初学Python时，听到的关于Python的第一句话就是，Python是一门解释性语言，我就这样一直相信下去，直到发现了*.pyc文件的存在。如果是解释型语言，那么生成的*.pyc文件是什么呢？c应该是compiled的缩写才对啊！

为了防止其他学习Python的人也被这句话误解，那么我们就在文中来澄清下这个问题，并且把一些基础概念给理清。

 

2. 解释型语言和编译型语言

计算机是不能够识别高级语言的，所以当我们运行一个高级语言程序的时候，就需要一个“翻译机”来从事把高级语言转变成计算机能读懂的机器语言的过程。这个过程分成两类，第一种是编译，第二种是解释。

编译型语言在程序执行之前，先会通过编译器对程序执行一个编译的过程，把程序转变成机器语言。运行时就不需要翻译，而直接执行就可以了。最典型的例子就是C语言。

解释型语言就没有这个编译的过程，而是在程序运行的时候，通过解释器对程序逐行作出解释，然后直接运行，最典型的例子是Ruby。

通过以上的例子，我们可以来总结一下解释型语言和编译型语言的优缺点，因为编译型语言在程序运行之前就已经对程序做出了“翻译”，所以在运行时就少掉了“翻译”的过程，所以效率比较高。但是我们也不能一概而论，一些解释型语言也可以通过解释器的优化来在对程序做出翻译时对整个程序做出优化，从而在效率上超过编译型语言。

此外，随着Java等基于虚拟机的语言的兴起，我们又不能把语言纯粹地分成解释型和编译型这两种。

用Java来举例，Java首先是通过编译器编译成字节码文件，然后在运行时通过解释器给解释成机器文件。所以我们说Java是一种先编译后解释的语言。

3. Python到底是什么

其实Python和Java/C#一样，也是一门基于虚拟机的语言，我们先来从表面上简单地了解一下Python程序的运行过程吧。

当我们在命令行中输入python hello.py时，其实是激活了Python的“解释器”，告诉“解释器”：你要开始工作了。可是在“解释”之前，其实执行的第一项工作和Java一样，是编译。

熟悉Java的同学可以想一下我们在命令行中如何执行一个Java的程序：

javac hello.java

java hello

只是我们在用Eclipse之类的IDE时，将这两部给融合成了一部而已。其实Python也一样，当我们执行python hello.py时，他也一样执行了这么一个过程，所以我们应该这样来描述Python，Python是一门先编译后解释的语言。

4. 简述Python的运行过程

在说这个问题之前，我们先来说两个概念，PyCodeObject和pyc文件。

我们在硬盘上看到的pyc自然不必多说，而其实PyCodeObject则是Python编译器真正编译成的结果。我们先简单知道就可以了，继续向下看。

当python程序运行时，编译的结果则是保存在位于内存中的PyCodeObject中，当Python程序运行结束时，Python解释器则将PyCodeObject写回到pyc文件中。

当python程序第二次运行时，首先程序会在硬盘中寻找pyc文件，如果找到，则直接载入，否则就重复上面的过程。

所以我们应该这样来定位PyCodeObject和pyc文件，我们说pyc文件其实是PyCodeObject的一种持久化保存方式。

十、数据类型初识

1、数字

2 是一个整数的例子。
长整数 不过是大一些的整数。
3.23和52.3E-4是浮点数的例子。E标记表示10的幂。在这里，52.3E-4表示52.3 * 10-4。
(-5+4j)和(2.3-4.6j)是复数的例子。

int（整型）

　　在32位机器上，整数的位数为32位，取值范围为-2**31～2**31-1，即-2147483648～2147483647
　　在64位系统上，整数的位数为64位，取值范围为-2**63～2**63-1，即-9223372036854775808～9223372036854775807

long（长整型）
　　跟C语言不同，Python的长整数没有指定位宽，即：Python没有限制长整数数值的大小，但实际上由于机器内存有限，我们使用的长整数数值不可能无限大。
　　注意，自从Python2.2起，如果整数发生溢出，Python会自动将整数数据转换为长整数，所以如今在长整数数据后面不加字母L也不会导致严重后果了。
float（浮点型）
　　浮点数用来处理实数，即带有小数的数字。类似于C语言中的double类型，占8个字节（64位），其中52位表示底，11位表示指数，剩下的一位表示符号。
complex（复数）
　　复数由实数部分和虚数部分组成，一般形式为x＋yj，其中的x是复数的实数部分，y是复数的虚数部分，这里的x和y都是实数。

注：Python中存在小数字池：-5 ～ 257

 

2、布尔值

　　真或假

　　1 或 0

3、字符串

"hello world"

万恶的字符串拼接：

　　python中的字符串在C语言中体现为是一个字符数组，每次创建字符串时候需要在内存中开辟一块连续的空，并且一旦需要修改字符串的话，就需要再次开辟空间，万恶的+号每出现一次就会在内从中重新开辟一块空间。

字符串格式化输出

 name = "shawn"
 print "i am %s " % name

 #输出: i am shawn

PS: 字符串是 %s;整数 %d;浮点数%f

字符串常用功能：

• 移除空白
• 分割
• 长度
• 索引
• 切片

4、列表

创建列表：

 name_list = ['alex', 'seven', 'eric']
 或
 name_list ＝ list(['alex', 'seven', 'eric'])

基本操作：

• 索引
• 切片
• 追加
• 删除
• 长度
• 切片
• 循环
• 包含

5、元组(不可变列表)

创建元组：

 ages = (11, 22, 33, 44, 55)
 或
 ages = tuple((11, 22, 33, 44, 55))

6、字典（无序）

创建字典：

 person = {"name": "mr.wu", 'age': 18}
 或
 person = dict({"name": "mr.wu", 'age': 18})

常用操作：

• 索引
• 新增
• 删除
• 键、值、键值对
• 循环
• 长度

十一、数据运算　　

算数运算：

比较运算：

赋值运算：

逻辑运算：

成员运算：

身份运算：

位运算：

+

运算符优先级：

更多内容：猛击这里

　　

十二、表达式if ... else

场景一、用户登陆验证

 # 提示输入用户名和密码

 # 验证用户名和密码
 #     如果错误，则输出用户名或密码错误
 #     如果成功，则输出 欢迎，XXX!

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: encoding -*-

 import getpass

 name = raw_input('请输入用户名：')
 pwd = getpass.getpass('请输入密码：')

 if name == "alex" and pwd == "cmd":
     print("欢迎，alex！")
 else:
     print("用户名和密码错误")

场景二、猜年龄游戏

在程序里设定好你的年龄，然后启动程序让用户猜测，用户输入后，根据他的输入提示用户输入的是否正确，如果错误，提示是猜大了还是小了

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-

 my_age = 28

 user_input = int(input("input your guess num:"))

 if user_input == my_age:
     print("Congratulations, you got it !")
 elif user_input < my_age:
     print("Oops,think bigger!")
 else:
     print("think smaller!")

外层变量，可以被内层代码使用

内层变量，不应被外层代码使用

十三、表达式for loop

最简单的循环10次

 #_*_coding:utf-8_*_
 __author__ = 'Alex Li'

 for i in range(10):
     print("loop:", i )

输出：

 loop: 0
 loop: 1
 loop: 2
 loop: 3
 loop: 4
 loop: 5
 loop: 6
 loop: 7
 loop: 8
 loop: 9

需求一：还是上面的程序，但是遇到小于5的循环次数就不走了，直接跳入下一次循环

 for i in range(10):
     if i<5:
         continue #不往下走了,直接进入下一次loop
     print("loop:", i )

需求二：还是上面的程序，但是遇到大于5的循环次数就不走了，直接退出

 for i in range(10):
     if i>5:
         break #不往下走了,直接跳出整个loop
     print("loop:", i )

十四、while loop 　　

 有一种循环叫死循环，一经触发，就运行个天荒地老、海枯石烂。

海枯石烂代码

 count = 0
 while True:
     print("你是风儿我是沙,缠缠绵绵到天涯...",count)
     count +=1

其实除了时间，没有什么是永恒的，死loop还是少写为好　

上面的代码循环100次就退出吧

 count = 0
 while True:
     print("你是风儿我是沙,缠缠绵绵到天涯...",count)
     count +=1
     if count == 100:
         print("去你妈的风和沙,你们这些脱了裤子是人,穿上裤子是鬼的臭男人..")
         break

回到上面for 循环的例子，如何实现让用户不断的猜年龄，但只给最多3次机会，再猜不对就退出程序。

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-

 my_age = 28

 count = 0
 while count < 3:
     user_input = int(input("input your guess num:"))

     if user_input == my_age:
         print("Congratulations, you got it !")
         break
     elif user_input < my_age:
         print("Oops,think bigger!")
     else:
         print("think smaller!")
     count += 1 #每次loop 计数器+1
 else:
     print("猜这么多次都不对,你个笨蛋.")