三天搞定python基础-day1

本文内容来源于Yupeng Jiang（伦敦大学数学系）课件，本人认为非常经典，原文为纯英文，网上也已经有翻译的版本，但是自认为还是有些凌乱，看起来不是很舒服，故再次整理发布于此。其一，是作为自己巩固复习之用；其二，资源共享

课程大纲：

• 第1天：Python背景 ；基础(环境，数据类型 ，运算符，数据结构 ，条件语句，循环语句，方法 ，I/O)
• 第2天：用Numpy，Scipy，Matplotlib和其他模块进行计算。 用Python解决一些数学问题。
• 第3天：时间序列：用Pandas进行统计和实际数据分析。 随机和蒙特卡罗。

day1:

一、背景：

为什么使用python?

• Python是开源的，这意味着它是免费的。
• Python是一种胶水语言：
• Python使你的编码更加轻松
• Python平均来讲，比一些语言计算更快，比如Matlab
• Python有一个很大的程序员社区。 它带来了与大量的标准库和扩展包。
• Python广泛应用于各种行业（Google，NASA，对冲基金，银行等）。
  

二、基础知识：

1.python环境

• 安装Python科学堆栈的推荐方法是使用Continuum Analytics Anaconda。
• Anaconda是一个免费的软件包管理器，环境管理器，以及开源软件包的集合。
• Anaconda包括核心Python解释器和标准库。
• https://www.continuum.io/downloads

2. Anaconda中包含的库：

• NumPy（http://numpy.scipy.org ）：该库用于处理（大）数组。
• SciPy（http://www.scipy.org ）：该库包含许多有用的科学功能。
• Matplotlib（http://matplotlib.sourceforge.net ）：该库用于绘图。
• Pandas（http://pandas.sourceforge.net ）：该库有效并快速分析大数据集; 尤其针对金融时间序列。
• IPython（http://wprw.ipython.org ）：shell、或基于浏览器：开发环境。
• Spyder（http://pythonhosted.org/spyder/ ）：IDE交互式开发环境

3.常用的数据类型：

Name	Notation	Declaration e.g.
Integers	int	a = 10
Floating	float	b = 3.14
Complex	complex	c = 1 + 2j
String	str	d = 'Python'

• 备注：

• 在Python 2.7中，int与另一个int运算将导致int结果。 但是，一个浮点运算与int会导致浮点数。
• 在Python 3.x中，int与另一个int运算将导致浮点数。

4.算数运算符：

Name	Notation	Examples
Addition	+	a + b
Subtraction	-	c - b
Multiplication	*	x*y
Division	/	x/z
Modulus	%	x%a
Exponent	**	a**x

练习：执行下列代码

• a = 10 # int
• b = 3.14 # fLoat
• c = 3 #int
• d = a ** 2 # square of a
• print (type (d)) # return the type of d
• print (type (d/l0)) # return the type of d/l0
• print (type (a/b)) # return the type of a/b
• print (type (a/c)) # return the type of a/c
• print (type (bd)) # return the type of bd

浮点数的精度：

• 尝试在您的控制台中键入0.1 + 0.2。 你会发现这个值是

• 0.30000000000000004

• 这是二进制浮点的本质。 您可以在支持硬件浮点运算的所有语言中看到同样的东西。
• 可以使用“round（）”功能控制显示精度，
• decimal Library将给出精确的存储值，请参见以下示例。

import  decimal  
print (round (3*1415,2))   #3. 14
print (round (9.995,2))   #9. 99
print (decimal.Decimal (9.995))  #9.9949999999999992184029906638897955417633056640625

练习：字符串str的一些方法

t = 'He is a string. Who are you?'
print(t.capitalize()) # Cap first letter
print(t.split()) # split by words
print(t.find('i')) # return index of 'i'
print(t[0:4]) # returu from index 0 to 3
print(t.replace(' ','|')) # replace by '|'
w = 'http://www.google.com'
print(w.strip('http://')) #delete sth

5.python基本数据结构

Name	Nation	Declaration e.g.
Tuple	tuple	b = (1,2.5, 'data')
List	list	c = [1,2.5,'data']
Dictionary	dict	d = {'Name': 'Kobe', 'Country':'US'}
Set	set	e = set(['u','d','ud','d','du'])

• 元组（tuple）只有几种方法可以更改。
• 列表（list）比元组更灵活。
• 字典（dict）是一个键值对存储对象。
• 集合（set）是对象中唯一的无序集合对象。

列表(list）的一些方法：

l = [1,2,3.14,'data'] 
print (type(l))
l.append ([4,3])
print(l)
l.extend (['delta',5,6] ) 
print(l)
l.insert(3,'beta')
print(l)
l.remove ('data')   
print(l)

<class 'list'>    
[1, 2, 3.14,'data',[4,3]]    
[1, 2, 3.14,'data',[4,3],'delta',5,6]    
[1, 2, 3.14,'beta','data',[4, 3],'delta', 5,6]    
[1, 2, 3.14,'beta',[4, 3],'delta',5,6]    

python参考对象：

• 在Python中，如果要将值从一个对象传递给另一个对象，则=(等号)将按地址传递值。
• 例如：

  x = [1,2,3,4]
  y = x
  y[0] = 5
  print(x)
  
  x = [1,2,3,4]
  z  =  x.copy()
  z[0] = 5
  print (x)
  

        输出：

[5,2,3,4]
[1,2,3,4]

多维列表：试一试

a  =  [[1,2,3,4],[1,2,3,4],[1,2,3]] 
print(a)
print(a[0][3])

请注意： 多维列表不是矩阵。 数学运算符可能会导致您不想看到的结果。 对于矩阵计算，我们将在明天花费大量的时间

6.条件语句

• 条件控制元素包括if，else和elif。
• 对于条件语句，我们有如下几种：

Name	Notation
larger	>
smaller	<
equal	==
larger or equal	>=
sma

• 对于多条件同时使用的情况，我么使用and, or 或者 not作为关键字来相互衔接
  

a = [24,16,54]
b = []
if  a[0]< a[1]  and a[0]< a[2] :
    b.append(a[0])
    if  a[1] < a[2]:
        b.append(a[1])
        b.append(a[2])
    else:                 
        b.append(a[2])
        b.append(a[1])   
# This piece of code is not done yet.  
# Please  complete  it !!!

7.循环语句：

循环语句有很多不同的样式代码，我们举例说明两种，for循环和while循环

 for...in ... ：
	statement A

是循环中最常用的语句，通常与range（start,end,step）一起使用,start为起始值，end为结束值，step为步长。

while ...：
	statement A

将会执行A语句，直到满足while的条件。

例子：

for i in range(2, 10, 3):         
    print(i)         
    l= i**2         
    print(l)

a = 0
sumup = O
while a < 100 :
    a + 1
    sumup += a
    print(sumup)

break和continue

• 你可以在循环语句中使用关键字break，以跳出循环。(you can use the keyword break inside a loop to leave the loop..)
• 你也可以在循环语句中使用关键字continue，以暂停当前循环执行后面的语句。(you can use the keyword continue inside a loop to stop pracessing the current iteration of the loop and immediately go on to the next round.)
• 举例 E.g.

for i in range(300, 351):
    if i % 17 == O:
        print(i)
        break
    else :
        continue

循环嵌套：

for  i  in range(10):
     print(i)     
     for j in range(5):
         print(j)

8.方法（函数）的定义

def   TheNameOfFunction(paral, para2):
      ...      
      return Outcome

举例：求两个变量最大值的函数

def  MaxOfTwo (x1, x2):
     if  x1 >= x2:
          return x1       
     else:
          return x2

a = l
b = 2
c = MaxOfTwo(a, b)
print(c)

9.读取/写入文件

内置的open()方法

• 要打开一个文件，使用Python内建的open()函数。 open()方法返回一个文件对象，最常用的一般使用两个参数。

file_object = open(filename, mode)

这个mode参数可以是（The mode can be）

• 'r' 只读模式（when the file will only be read）
• 'w' 只写模式（与一个现存文件文件同名，则被清除）
• 'a' 添加模式，即任意写入文件的数据都被自动添加到末尾
• 'r+' 打开文件，可以读、写

例子：

写入

   file = open('newfile.txt', 'w')
   file.write('I am created for the course. \n')
   file.write('How about you? ')
   file.write('How is your exam?')
   file.close()

读取

file = open('newfile.txt', 'r')
#show whole efile
print(file.read())
#show first ten characterrs
print(file.read(10))
#view by line
print(file.readline())
#view all by line
print(file.readlines())
file.close()

循环读取

file = open('newfile.txt', 'r')
for  line  in  file:
     print (line)
file.close()

文件添加内容

file = open（'newfile.txt', 'a')
file.write('\nI am back again. \n'）
file.write('Do  you miss me?\n')
file.close()

with语句

• 由于很容易忘记close文件,所以最好使用with语句:

with open("humpty.txt") as f：

...

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