python入门系列1---基础知识

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。

​ 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

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，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

   

2. 双击安装包开始安装。

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。

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

2. 使用 python(window)或 python3(mac/linux)运行 .py 文件。

   Hello.py 文件种的内容

   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

3. 使用 IDE(例如：pycharm) 直接运行 .py 文件。

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

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：

Type	Public	Internal
Modules	lower_with_under	_lower_with_under
Packages	lower_with_under
Classes	CapWords	_CapWords
Exceptions	CapWords
Functions	lower_with_under()	_lower_with_under()
Global/Class Constants	CAPS_WITH_UNDER	_CAPS_WITH_UNDER
Global/Class Variables	lower_with_under	_lower_with_under
Instance Variables	lower_with_under	_lower_with_under (protected) or __lower_with_under (private)
Method Names	lower_with_under()	_lower_with_under() (protected) or __lower_with_under() (private)
Function/Method Parameters	lower_with_under
Local Variables	llower_with_under

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"

• 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"

• 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。

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)

转义字符串	含义
\n	换行
\’	单引号
\”	双引号
\	\
\t	制表符
\r	回车
\b	退格(back)

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)

---

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)

---

​ 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)