菜鸟Python笔记-基础篇02：Python基础知识

一、 简单认识python

1. Python发展背景

• Python的作者，Guido von Rossum（吉多·范·罗苏姆，中国Python程序员都叫他 龟叔），荷兰人。1982年，龟叔从阿姆斯特丹大学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，虽然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事情。

• 在那个时候，龟叔接触并使用过诸如Pascal、C、Fortran等语言。这些语言的基本设计原则是让机器能更快运行。在80年代，虽然IBM和苹果已经掀起了个人电脑浪潮，但这些个人电脑的配置很低。比如早期的Macintosh，只有8MHz的CPU主频和128KB的RAM，一个大的数组就能占满内存。所有的编译器的核心是做优化，以便让程序能够运行。为了增进效率，语言也迫使程序员像计算机一样思考，以便能写出更符合机器口味的程序。在那个时代，程序员恨不得用手榨取计算机每一寸的能力。有人甚至认为C语言的指针是在浪费内存。至于动态类型，内存自动管理，面向对象…… 别想了，那会让你的电脑陷入瘫痪。

• 这种编程方式让龟叔感到苦恼。龟叔知道如何用C语言写出一个功能，但整个编写过程需要耗费大量的时间，即使他已经准确的知道了如何实现。他的另一个选择是shell。Bourne Shell作为UNIX系统的解释器已经长期存在。UNIX的管理员们常常用shell去写一些简单的脚本，以进行一些系统维护的工作，比如定期备份、文件系统管理等等。shell可以像胶水一样，将UNIX下的许多功能连接在一起。许多C语言下上百行的程序，在shell下只用几行就可以完成。然而，shell的本质是调用命令。它并不是一个真正的语言。比如说，shell没有数值型的数据类型，加法运算都很复杂。总之，shell不能全面的调动计算机的功能。

• 龟叔希望有一种语言，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。

• 1989年，为了打发圣诞节假期，龟叔开始写Python语言的编译器。Python这个名字，来自龟叔所挚爱的电视剧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。龟叔作为一个语言设计爱好者，已经有过设计语言的尝试。这一次，也不过是一次纯粹的hacking行为。

2. Python语言的诞生

• 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。

• 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。龟叔认为，如果“常识”上确立的东西，没有必要过度纠结。

• Python从一开始就特别在意可拓展性。Python可以在多个层次上拓展。从高层上，你可以直接引入.py文件。在底层，你可以引用C语言的库。Python程序员可以快速的使用Python写. py文件作为拓展模块。但当性能是考虑的重要因素时，Python程序员可以深入底层，写C程序，编译为.so文件引入到Python中使用。Python就好像是使用钢构建房一样，先规定好大的框架。而程序员可以在此框架下相当自由的拓展或更改。

• 最初的Python完全由龟叔本人开发。Python得到龟叔同事的欢迎。他们迅速的反馈使用意见，并参与到Python的改进。龟叔和一些同事构成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。

人生苦短，我用python

3. 关键点常识

• Python的发音与拼写
• Python的作者是Guido van Rossum（龟叔）
• Python正式诞生于1991年
• Python的解释器如今有多个语言实现，我们常用的是CPython（官方版本的C语言实现），其他还有Jython（可以运行在Java平台）、IronPython（可以运行在.NET和Mono平台）、PyPy（Python实现的，支持JIT即时编译）
• Python目前有两个版本，Python2和Python3，最新版分别为2.7.15和3.7.0
• Life is shot, you need Python. 人生苦短，我用Python。

4. Python优缺点

优点

• 简单：Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的Python程序就感觉像是在读英语一样，尽管这个英语的要求非常严格！Python的这种伪代码本质是它最大的优点之一。它使你能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。

• 易学：Python极其容易上手。

• 免费、开源：Python是FLOSS（自由/开放源码软件）之一。简单地说，你可以自由地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念。

• 高层语言：当你用Python语言编写程序的时候，你无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节。

• 可移植性：由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依赖于系统的特性，那么你的所有Python程序无需修改就可以在下述任何平台上面运行。这些平台包括Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE甚至还有PocketPC、Symbian以及Google基于linux开发的Android平台！

• 解释型语言：Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。你可以直接从源代码运行程序。在计算机内部，Python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式，然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。事实上，由于你不再需要担心如何编译程序，如何确保连接转载正确的库等等，所有这一切使得使用Python更加简单。

• 面向对象：Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在“面向对象”的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。

• 可扩展性：如果你需要你的一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，你可以把你的部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。

• 丰富的库：Python标准库确实很庞大。它可以帮助你处理各种工作，包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI（图形用户界面）、Tk和其他与系统有关的操作。

• 规范的代码：Python采用强制缩进的方式使得代码具有极佳的可读性。

缺点

• Python语言非常完善，没有明显的短板和缺点，唯一的缺点就是执行效率慢，这个是解释型语言所通有的，同时这个缺点也将被计算机越来越强大的性能所弥补。

5. Python应用场景

• Web应用开发
  Python经常被用于Web开发。比如，通过mod_wsgi模块，Apache可以运行用Python编写的Web程序。Python定义了WSGI标准应用接口来协调Http服务器与基于Python的Web程序之间的通信。一些Web框架，如Django,TurboGears,web2py,Zope等，可以让程序员轻松地开发和管理复杂的Web程序。

• 操作系统管理、服务器运维的自动化脚本
  在很多操作系统里，Python是标准的系统组件。 大多数Linux发行版以及NetBSD、OpenBSD和Mac OS X都集成了Python，可以在终端下直接运行Python。有一些Linux发行版的安装器使用Python语言编写，比如Ubuntu的Ubiquity安装器,Red Hat Linux和Fedora的Anaconda安装器。Gentoo Linux使用Python来编写它的Portage包管理系统。Python标准库包含了多个调用操作系统功能的库。通过pywin32这个第三方软件 包，Python能够访问Windows的COM服务及其它Windows API。使用IronPython，Python程序能够直接调用.Net Framework。一般说来，Python编写的系统管理脚本在可读性、性能、代码重用度、扩展性几方面都优于普通的shell脚本。

• 网络爬虫
  Python有大量的HTTP请求处理库和HTML解析库，并且有成熟高效的爬虫框架Scrapy和分布式解决方案scrapy-redis，在爬虫的应用方面非常广泛。

• 科学计算
  NumPy、SciPy、Pandas、Matplotlib可以让Python程序员编写科学计算程序。

• 桌面软件
  PyQt、PySide、wxPython、PyGTK是Python快速开发桌面应用程序的利器。

• 服务器软件（网络软件）
  Python对于各种网络协议的支持很完善，因此经常被用于编写服务器软件、网络爬虫。第三方库Twisted支持异步网络编程和多数标准的网络协议(包含客户端和服务器)，并且提供了多种工具，被广泛用于编写高性能的服务器软件。

• 游戏
  很多游戏使用C++编写图形显示等高性能模块，而使用Python或者Lua编写游戏的逻辑、服务器。相较于Python，Lua的功能更简单、体积更小；而Python则支持更多的特性和数据类型。

• 构思实现，产品早期原型和迭代
  Google、NASA、Facebook都在内部大量地使用Python。

二、第一个Python程序

1. 打开 Pycharm，选择 Create New Project，创建一个新项目。
   

   

   打开Python

2. 选择 Pure Python 表示创建一个纯Python程序项目, Location 表示该项目保存的路径，Interpreter 表示使用的Python解释器版本，最后点击 Create 创建项目。
   

   

   创建程序

3. 右击项目，选择New，再选择Python File。
   

   

   创建程序

4. 在弹出的对话框中输入的文件名HelloPython，点击OK，表示创建一个Python程序的文本文件，文本文件后缀名默认.py。
   

   

   输入字符串

5. 输入以下代码，并右击空白处，选择Run运行，表示打印一个字符串"Hello World!"。

print("Hello World!")

运行py文件

6. 运行成功后，Pycharm Console窗口将显示我们的输出结果。
   
   

   显示结果

三、注释

1. 注释的引入

• 看以下程序示例（未使用注释）
  

  未使用注释

• 看以下程序示例（使用注释）
  

  

  使用注释

• 总结
  注释的作用：通过用自己熟悉的语言，在程序中对某些代码进行标注说明，这就是注释的作用，能够大大增强程序的可读性。

2. 注释的分类

单行注释

以#开头，#右边的所有东西当做说明，而不是真正要执行的程序，起辅助说明作用

# 我是注释，可以在里写一些功能说明
print('hello world')

多行注释

'''
我是多行注释，可以写很多很多行的功能说明
下面的代码完成 ，打印一首诗
名字叫做：XXXXXX
'''

python程序中，中文支持

python3中，是默认支持中文的，但是在python2中就需要一定的额外操作才可以。

python2中，如果直接在程序中用到了中文，比如：

print('你好')

如果直接运行输出，程序会出错：

error

解决的办法为：在程序的开头写入如下代码，这就是中文注释:

#coding=utf-8

修改之后的程序:

#coding=utf-8
print('你好')

运行结果:

你好

注意：
在python的语法规范中推荐使用的方式：

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

四、变量以及类型

1. 变量的定义

在程序中，需要把2个数据，或者多个数据进行求和的话，那么就需要把这些数据先存储起来，然后把它们累加起来即可。

在Python中，存储一个数据，需要一个叫做变量的东西，如下示例:

num1 = 100 #num1就是一个变量，就好一个小菜篮子

num2 = 87  #num2也是一个变量

result = num1 + num2 #把num1和num2这两个"菜篮子"中的数据进行累加，然后放到 result变量中

• 说明:
  • 所谓变量，可以理解为菜篮子，如果需要存储多个数据，最简单的方式是有多个变量，当然了也可以使用一个。
  • 程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的。

2. 变量的类型

为了更充分的利用内存空间以及更有效率的管理内存，变量是有不同的类型的，如下所示:

• Numbers (数字)
  • int (有符号整型)
  • long (长整型)
  • float (浮点型)
  • complex (复数)
• 布尔类型
  • True
  • False
• String (字符串)
• List (列表)
• Tuple (元组)
• Dictinary (字典)

怎样知道一个变量的类型呢？

• 在python中，只要定义了一个变量，而且它有数据，那么它的类型就已经确定了，不需要咱们开发者主动的去说明它的类型，系统会自动辨别。
• 可以使用type(变量的名字)，来查看变量的类型。

五、标识符和关键字

1. 标识符

什么是标识符？

开发人员在程序中自定义的一些符号和名称
标识符是自己定义的,如变量名、函数名等

2. 标识符的规则

• 标识符由字母、下划线和数字组成，且数字不能开头

• python中的标识符是区分大小写的

  
  
  

  区分大小写

3. 命名规则

见名知意

起一个有意义的名字，尽量做到看一眼就知道是什么意思(提高代码可读性) 比如: 名字 就定义为 name , 定义学生 用 student。

驼峰命名法

• 小驼峰式命名法（lower camel case）： 第一个单词以小写字母开始；第二个单词的首字母大写，例如：myName、aDog
• 大驼峰式命名法（upper camel case）： 每一个单字的首字母都采用大写字母，例如：FirstName、LastName
• 还有一种命名法是用下划线“_”来连接所有的单词，比如send_buf

4. 关键字

什么是关键字

python一些具有特殊功能的标识符，这就是所谓的关键字。
关键字，是python已经使用的了，所以不允许开发者自己定义和关键字相同的名字的标识符。

查看关键字:

可以在Python Shell通过以下命令进行查看当前系统中python的关键字：

>>> import keyword
>>> keyword.kwlist

关键字不需要记，随着以后的使用自然会记住。

六、输出

1. 普通的输出

python中变量的输出

# 打印提示
print('hello world')
print('萨瓦迪卡---泰语，你好的意思')

2. 格式化输出

格式化操作的目的

比如有以下代码:

pirnt("我今年10岁")
pirnt("我今年11岁")
pirnt("我今年12岁")
    ...

在输出年龄的时候，用了多次"我今年xx岁"，能否简化一下程序呢？？？

字符串格式化

什么是格式化

看如下代码:

age = 10
print("我今年%d岁" % age)

age += 1
print("我今年%d岁" % age)

age += 1
print("我今年%d岁" % age)

...

在程序中，看到了%这样的操作符，这就是Python中格式化输出。

age = 18
name = "xiaohua"
print("我的姓名是%s, 年龄是%d" % (name, age))

常用的格式符号

格式符号	转换
%c	字符
%s	字符串
%d	有符号十进制整数
%u	无符号十进制整数
%o	八进制整数
%x	十六进制整数（小写字母0x）
%X	十六进制整数（大写字母0X）
%f	浮点数
%e	科学计数法（小写'e'）
%E	科学计数法（大写“E”）
%g	％f和％e 的简写
%G	％f和％E的简写

3. 换行输出

在输出的时候，如果有 \n 那么，此时 \n 后的内容会在另外一行显示

print("1234567890-------1") # 会在一行显示
print("1234567890\n-------1") # 一行显示1234567890，另外一行显示-------1

七、输入

怎样才能让程序知道咱们刚刚输入的是什么呢？？

1. python2版本中

raw_input()

在Python中，获取键盘输入的数据的方法是采用 raw_input 函数（至于什么是函数，以后的章节中讲解），那么这个 raw_input 怎么用呢?

看如下示例:

password = raw_input("请输入密码:")
print('您刚刚输入的密码是:%d' % password)

运行结果:

结果

注意:

• raw_input()的小括号中放入的是，提示信息，用来在获取数据之前给用户的一个简单提示。
• raw_input()在从键盘获取了数据以后，会存放到等号右边的变量中。
• raw_input()会把用户输入的任何值都作为字符串来对待。

input()

input()函数与raw_input()类似，但其接受的输入必须是表达式。

>>> a = input() 
123
>>> a
123
>>> type(a)


>>> b = input()
"abc"
>>> b
'abc'
>>> type(b)

input()接受表达式输入，并把表达式的结果赋值给等号左边的变量

2. python3版本中

没有raw_input()函数，只有input()

并且 python3中的input与python2中的raw_input()功能一样。

八、运算符

python支持以下几种运算符

1. 算术运算符

下面以a=10 ,b=20为例进行计算:

运算符	描述	实例
+	加	两个对象相加 a + b 输出结果 30
-	减	得到负数或是一个数减去另一个数 a - b 输出结果 -10
*	乘	两个数相乘或是返回一个被重复若干次的字符串 a * b 输出结果 200
/	除	b / a 输出结果 2
//	取整除	返回商的整数部分 9//2 输出结果 4 , 9.0//2.0 输出结果 4.0
%	取余	返回除法的余数 b % a 输出结果 0
**	指数	a**b 为10的20次方， 输出结果 100000000000000000000

注意：混合运算时，优先级顺序为： ** 高于 * / % // 高于 + - ，为了避免歧义，建议使用 () 来处理运算符优先级。

并且，不同类型的数字在进行混合运算时，整数将会转换成浮点数进行运算。

>>> 10 + 5.5 * 2
21.0
>>> 10 + (5.5 * 2)
21.0

2. 赋值运算符

运算符	描述	实例
=	赋值运算符	把 = 号右边的结果 赋给 左边的变量，如 num = 1 + 2 * 3，结果num的值为7

# 单个变量赋值
>>> num = 10
>>> num
10

# 多个变量赋值
>>> num1, num2, f1, str1 = 100, 200, 3.14, "hello"
>>> num1
100
>>> num2
200
>>> f1
3.14
>>> str1
"hello"

复合赋值运算符

运算符	描述	实例
+=	加法赋值运算符	c += a 等效于 c = c + a
-=	减法赋值运算符	c -= a 等效于 c = c - a
*=	乘法赋值运算符	c *= a 等效于 c = c * a
/=	除法赋值运算符	c /= a 等效于 c = c / a
%=	取模赋值运算符	c %= a 等效于 c = c % a
**=	幂赋值运算符	c **= a 等效于 c = c ** a
//=	取整除赋值运算符	c //= a 等效于 c = c // a

九、数据类型转换

常用的数据类型转换

函数	说明
int(x [,base ])	将x转换为一个整数
float(x )	将x转换为一个浮点数
complex(real [,imag ])	创建一个复数，real为实部，imag为虚部
str(x )	将对象 x 转换为字符串
repr(x )	将对象 x 转换为表达式字符串
eval(str )	用来计算在字符串中的有效Python表达式,并返回一个对象
tuple(s )	将序列 s 转换为一个元组
list(s )	将序列 s 转换为一个列表
chr(x )	将一个整数转换为一个Unicode字符
ord(x )	将一个字符转换为它的ASCII整数值
hex(x )	将一个整数转换为一个十六进制字符串
oct(x )	将一个整数转换为一个八进制字符串
bin(x )	将一个整数转换为一个二进制字符串

举例

>>> # int(): 将数据转换为 int 类型
... 
>>> str1 = "10"
>>> # int() 默认按10进制转换后显示
... num1 = int(str1)
>>> 
>>> # int() 处理浮点数，只留下整数部分，舍弃小数部分（并不是四舍五入操作）
... num2 = int(3.74)
>>> print(num2)
3
>>> 
>>> """
... num1 = int(str1, 8) # 第二个参数为8，表示按8进制转换后显示，结果为 8
... num1 = int(str1, 16) # # 第二个参数为16，表示按16进制转换后显示，结果为 16
... #01 02 03 04 05 06 07 10
... #01 02 ... 0B 0C 0D 0E 0F 10
... print(num1)
... """
>>> 
>>> # float() 将数据转化为浮点数
... str2 = "3.14"
>>> f1 = float(str2)
>>> print(type(f1))

>>> 
>>> f2 = float(10)
>>> print(f2)
10.0
>>> 
>>> # complex() 创建复数: 第一个参数是复数的实部，第二个参数是复数的虚部
... c1 = 10 + 4j
>>> c2 = complex(10, 4)
>>> 
>>> print(c1)
(10+4j)
>>> print(c2) # 等同与c1
(10+4j)
>>> 
>>> # str() : 转换为 字符串类型
... num1 = 10
>>> f1 = 3.14
>>> 
>>> print(type(str(num1)))

>>> print(type(str(f1)))

>>> 
>>> # repr()： 转换为表达式字符串
... num1 = 10
>>> print(type(repr(num1)))

>>> 
>>> 
>>> # eval(): 将字符串形式的数据，转换为原本的类型
... str1 = "3.14"
>>> print(type(eval(str1)))

>>> 
>>> str2 = "[10, 20, 30]"
>>> l = eval(str2)
>>> print(type(l))

>>> 
>>> 
>>> # chr: 将一个整数转换为对应的 Unicode 字符
... s = chr(1065)
>>> print(s)
Щ
>>> 
>>> # ord ：将一个字符转换为对应的字符编码数字
... n = ord("A")
>>> print(n)
65
>>> 
>>> # bin: 将一个整数转换为二进制
... print(bin(1024)) # 0b 开头表示二进制数
0b10000000000
>>> 
>>> # oct：将一个整数转换为八进制
... print(oct(1024)) # 0o 开头表示八进制数
0o2000
>>> 
>>> # hex: 将一个整数转换为十六进制
... print(hex(1024)) # 0x 开头表示十六进制
0x400
>>>

附录：常用字符与ASCII码对照表

ASCII码