AI 基础：Python 简易入门

0.导语

Python是一种跨平台的计算机程序设计语言。是一种面向对象的动态类型语言，最初被设计用于编写自动化脚本(shell)，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越来越多被用于独立的、大型项目的开发。

在此之前，我已经写了以下几篇AI基础的快速入门，本篇文章讲解python语言的基础部分，也是后续内容的基础。

已发布：

AI 基础：Numpy 简易入门

AI 基础：Pandas 简易入门

AI 基础：Scipy(科学计算库) 简易入门

AI基础：数据可视化简易入门（matplotlib和seaborn）

后续持续更新

本文代码可以在github下载：

https://github.com/fengdu78/Data-Science-Notes/tree/master/1.python-basic

文件名：Python_Basic.ipynb

1 Python数据类型

1.1 字符串

在Python中用引号引起来的字符集称之为字符串，比如：'hello'、"my Python"、"2+3"等都是字符串 Python中字符串中使用的引号可以是单引号、双引号跟三引号

print ('hello world!')

hello world!

c = 'It is a "dog"!'
print (c)

It is a "dog"!

c1= "It's a dog!"
print (c1)

It's a dog!

c2 = """hello
world
!"""
print (c2)

hello
world
!

• 转义字符''

转义字符\可以转义很多字符，比如\n表示换行，\t表示制表符，字符\本身也要转义，所以\ \表示的字符就是\

print ('It\'s a dog!')
print ("hello world!\nhello Python!")
print ('\\\t\\')

It's a dog!
hello world!
hello Python!
\	\

原样输出引号内字符串可以使用在引号前加r

print (r'\\\t\\')

\\\t\\

• 子字符串及运算

s = 'Python'
print( 'Py' in s)
print( 'py' in s)

True
False

取子字符串有两种方法，使用[]索引或者切片运算法[:]，这两个方法使用面非常广

print (s[2])

t

print (s[1:4])

yth

• 字符串连接与格式化输出

word1 = '"hello"'
word2 = '"world"'
sentence = word1.strip('"') + ' ' + word2.strip('"') + '!'

print( 'The first word is %s, and the second word is %s' %(word1, word2))
print (sentence)

The first word is "hello", and the second word is "world"
hello world!

1.2 整数与浮点数

整数

Python可以处理任意大小的整数，当然包括负整数，在程序中的表示方法和数学上的写法一模一样

i = 7
print (i)

7

7 + 3

10

7 - 3

4

7 * 3

21

7 ** 3

343

7 / 3#Python3之后，整数除法和浮点数除法已经没有差异

2.3333333333333335

7 % 3

1

7//3

2
浮点数

7.0 / 3

2.3333333333333335

3.14 * 10 ** 2

314.0

其它表示方法

0b1111

15

0xff

255

1.2e-5

1.2e-05

更多运算

import math

print (math.log(math.e)) # 更多运算可查阅文档

1.0

1.3 布尔值

True

True

False

False

True and False

False

True or False

True

not True

False

True + False

1

18 >= 6 * 3 or 'py' in 'Python'

True

18 >= 6 * 3 and 'py' in 'Python'

False

18 >= 6 * 3 and 'Py' in 'Python'

True

1.4 日期时间

import time

now = time.strptime('2016-07-20', '%Y-%m-%d')
print (now)

time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=7, tm_mday=20, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=2, tm_yday=202, tm_isdst=-1)

time.strftime('%Y-%m-%d', now)

'2016-07-20'

import datetime

someDay = datetime.date(1999,2,10)
anotherDay = datetime.date(1999,2,15)
deltaDay = anotherDay - someDay
deltaDay.days

5

还有其他一些datetime格式

• 查看变量类型

type(None)

NoneType

type(1.0)

float

type(True)

bool

s="NoneType"
type(s)

str

• 类型转换

str(10086)

'10086'

?float()

float(10086)

10086.0

int('10086')

10086

complex(10086)

(10086+0j)

2 Python数据结构

列表（list）、元组（tuple）、集合（set）、字典（dict）

2.1 列表(list)

用来存储一连串元素的容器，列表用[]来表示，其中元素的类型可不相同。

mylist= [0, 1, 2, 3, 4, 5]
print (mylist)

[0, 1, 2, 3, 4, 5]

列表索引和切片

# 索引从0开始，含左不含右
print ('[4]=', mylist[4])
print ('[-4]=', mylist[-4])
print ('[0:4]=', mylist[0:4])
print ('[:4]=', mylist[:4])#dddd
print( '[4:]=', mylist[4:])
print ('[0:4:2]=', mylist[0:4:2])
print ('[-5:-1:]=', mylist[-5:-1:])
print ('[-2::-1]=', mylist[-2::-1])

[4]= 4
[-4]= 2
[0:4]= [0, 1, 2, 3]
[:4]= [0, 1, 2, 3]
[4:]= [4, 5]
[0:4:2]= [0, 2]
[-5:-1:]= [1, 2, 3, 4]
[-2::-1]= [4, 3, 2, 1, 0]

修改列表

mylist[3] = "小月"
print (mylist[3])

mylist[5]="小楠"
print (mylist[5])

mylist[5]=19978
print (mylist[5])

小月
小楠
19978

print (mylist)

[0, 1, 2, '小月', 4, 19978]

插入元素

mylist.append('han') # 添加到尾部
mylist.extend(['long', 'wan'])
print (mylist)

[0, 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan']

scores = [90, 80, 75, 66]
mylist.insert(1, scores) # 添加到指定位置
mylist

[0, [90, 80, 75, 66], 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan']

a=[]

删除元素

print (mylist.pop(1)) # 该函数返回被弹出的元素，不传入参数则删除最后一个元素
print (mylist)

[90, 80, 75, 66]
[0, 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan']

判断元素是否在列表中等

print( 'wan' in mylist)
print ('han' not in mylist)

True
False

mylist.count('wan')

1

mylist.index('wan')

8

range函数生成整数列表

print (range(10))
print (range(-5, 5))
print (range(-10, 10, 2))
print (range(16, 10, -1))

range(0, 10)
range(-5, 5)
range(-10, 10, 2)
range(16, 10, -1)

2.2 元组(tuple)

元组类似列表，元组里面的元素也是进行索引计算。列表里面的元素的值可以修改，而元组里面的元素的值不能修改，只能读取。元组的符号是()。

studentsTuple = ("ming", "jun", "qiang", "wu", scores)
studentsTuple

('ming', 'jun', 'qiang', 'wu', [90, 80, 75, 66])

try:
    studentsTuple[1] = 'fu'
except TypeError:
    print ('TypeError')

TypeError

scores[1]= 100
studentsTuple

('ming', 'jun', 'qiang', 'wu', [90, 100, 75, 66])

'ming' in studentsTuple

True

studentsTuple[0:4]

('ming', 'jun', 'qiang', 'wu')

studentsTuple.count('ming')

1

studentsTuple.index('jun')

1

len(studentsTuple)

5

2.3 集合(set)

Python中集合主要有两个功能，一个功能是进行集合操作，另一个功能是消除重复元素。集合的格式是：set()，其中()内可以是列表、字典或字符串，因为字符串是以列表的形式存储的

studentsSet = set(mylist)
print (studentsSet)

{0, 1, 2, 'han', 4, '小月', 19978, 'wan', 'long'}

studentsSet.add('xu')
print (studentsSet)

{0, 1, 2, 'han', 4, '小月', 19978, 'wan', 'long', 'xu'}

studentsSet.remove('xu')
print (studentsSet)

{0, 1, 2, 'han', 4, '小月', 19978, 'wan', 'long'}

mylist.sort()#会出错

---------------------------------------------------------------------------

TypeError                                 Traceback (most recent call last)

 in ()
----> 1 mylist.sort()


TypeError: '<' not supported between instances of 'str' and 'int'

a = set("abcnmaaaaggsng")
print ('a=', a)

a= {'b', 'a', 'm', 'c', 'g', 's', 'n'}

b = set("cdfm")
print ('b=', b)

b= {'m', 'd', 'c', 'f'}

#交集
x = a & b
print( 'x=', x)

x= {'m', 'c'}

#并集
y = a | b
print ('y=', y)
#差集
z = a - b
print( 'z=', z)
#去除重复元素
new = set(a)
print( z)

y= {'b', 'a', 'f', 'd', 'm', 'c', 'g', 's', 'n'}
z= {'b', 'a', 'g', 's', 'n'}
{'b', 'a', 'g', 's', 'n'}

2.4字典(dict)

Python中的字典dict也叫做关联数组，用大括号{}括起来，在其他语言中也称为map，使用键-值（key-value）存储，具有极快的查找速度，其中key不能重复。

k = {"name":"weiwei", "home":"guilin"}
print (k["home"])

guilin

print( k.keys())
print( k.values())

dict_keys(['name', 'home'])
dict_values(['weiwei', 'guilin'])

添加、修改字典里面的项目

k["like"] = "music"
k['name'] = 'guangzhou'
print (k)

{'name': 'guangzhou', 'home': 'guilin', 'like': 'music'}

k.get('edu', -1) # 通过dict提供的get方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value

-1

删除key-value元素

k.pop('like')
print (k)

{'name': 'guangzhou', 'home': 'guilin'}

2.5 列表、元组、集合、字典的互相转换

type(mylist)

list

tuple(mylist)

(0, 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan')

list(k)

['name', 'home']

zl = zip(('A', 'B', 'C'), [1, 2, 3, 4]) # zip可以将列表、元组、集合、字典‘缝合’起来
print (zl)
print (dict(zl))

{'A': 1, 'B': 2, 'C': 3}

3 Python控制流

在Python中通常的情况下程序的执行是从上往下执行的，而某些时候我们为了改变程序的执行顺序，使用控制流语句控制程序执行方式。Python中有三种控制流类型：顺序结构、分支结构、循环结构。

另外，Python可以使用分号";"分隔语句，但一般是使用换行来分隔；语句块不用大括号"{}"，而使用缩进（可以使用四个空格）来表示

3.1 顺序结构

s = '7'
num = int(s) # 一般不使用这种分隔方式
num -= 1 # num = num - 1
num *= 6 # num = num * 6
print (num)

36

3.2 分支结构：Python中if语句是用来判断选择执行哪个语句块的

if :

   执行语句块

elif ：

   执行语句块

else：       # 都不满足

   执行语句块

#elif子句可以有多条，elif和else部分可省略

salary = 1000
if salary > 10000:
    print ("Wow!!!!!!!")
elif salary > 5000:
    print ("That's OK.")
elif salary > 3000:
    print ("5555555555")
else:
    print ("..........")

..........

3.3 循环结构

while 循环

while :

   循环执行语句块

else：         # 不满足条件

  执行语句块

#else部分可以省略

a = 1
while a < 10:
    if a <= 5:
        print (a)
    else:
        print ("Hello")
    a = a + 1
else:
    print ("Done")

1
2
3
4
5
Hello
Hello
Hello
Hello
Done

• for 循环 for (条件变量) in (集合)：

  执行语句块

“集合”并不单指set，而是“形似”集合的列表、元组、字典、数组都可以进行循环

条件变量可以有多个

heights = {'Yao':226, 'Sharq':216, 'AI':183}
for i in heights:
    print (i, heights[i])

Yao 226
Sharq 216
AI 183

for key, value in heights.items():
    print(key, value)

Yao 226
Sharq 216
AI 183

total = 0
for i in range(1, 101):
    total += i#total=total+i
print (total)

5050

3.4 break、continue和pass

break:跳出循环

continue:跳出当前循环,继续下一次循环

pass:占位符，什么也不做

for i in range(1, 5):
    if i == 3:
        break
    print (i)

1
2

for i in range(1, 5):
    if i == 3:
        continue
    print (i)

1
2
4

for i in range(1, 5):
    if i == 3:
        pass
    print (i)

1
2
3
4

3.5 列表生成式

三种形式

• [<表达式> for (条件变量) in (集合)]

• [<表达式> for (条件变量) in (集合) if <'True or False'表达式>]

• [<表达式> if <'True or False'表达式> else <表达式>  for (条件变量) in (集合) ]

fruits = ['"Apple', 'Watermelon', '"Banana"']
[x.strip('"') for x in fruits]

['Apple', 'Watermelon', 'Banana']

# 另一种写法
test_list=[]
for x in fruits:
    x=x.strip('"')
    test_list.append(x)
test_list

['Apple', 'Watermelon', 'Banana']

[x ** 2 for x in range(21) if x%2]

[1, 9, 25, 49, 81, 121, 169, 225, 289, 361]

# 另一种写法
test_list=[]
for x in range(21):
    if x%2:
        x=x**2
        test_list.append(x)
test_list

[1, 9, 25, 49, 81, 121, 169, 225, 289, 361]

[m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']

['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

# 另一种写法
test_list=[]
for m in 'ABC':
    for n in 'XYZ':
        x=m+n
        test_list.append(x)
test_list

['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
[k + '=' + v for k, v in d.items()]

['x=A', 'y=B', 'z=C']

# 另一种写法
test_list=[]
for k, v in d.items():
    x=k + '=' + v
    test_list.append(x)
test_list

['x=A', 'y=B', 'z=C']

4 Python函数

函数是用来封装特定功能的实体，可对不同类型和结构的数据进行操作，达到预定目标。

4.1 调用函数

• Python内置了很多有用的函数，我们可以直接调用，进行数据分析时多数情况下是通过调用定义好的函数来操作数据的

str1 = "as"
int1 = -9
print (len(str1))
print (abs(int1))

2
9

fruits = ['Apple', 'Banana', 'Melon']
fruits.append('Grape')
print (fruits)

['Apple', 'Banana', 'Melon', 'Grape']

4.2 定义函数

当系统自带函数不足以完成指定的功能时，需要用户自定义函数来完成。def 函数名()：函数内容 函数内容

def my_abs(x):
    if x >= 0:
        return x
    else:
        return -x
    
my_abs(-9)

9

可以没有return

def filter_fruit(someList, d):
    for i in someList:
        if i == d:
            someList.remove(i)
        else:
            pass

print (filter_fruit(fruits, 'Melon'))
print (fruits)

None
['Apple', 'Banana', 'Grape']

多个返回值的情况

def test(i, j):
    k = i * j
    return i, j, k

a , b , c = test(4, 5)
print (a, b , c)
type(test(4, 5))

4 5 20
tuple

4.3 高阶函数

• 把另一个函数作为参数传入一个函数，这样的函数称为高阶函数

函数本身也可以赋值给变量，函数与其它对象具有同等地位

myFunction = abs
myFunction(-9)

9

• 参数传入函数

def add(x, y, f):
    return f(x) + f(y)

add(7, -5, myFunction)

12

• 常用高阶函数

map/reduce: map将传入的函数依次作用到序列的每个元素，并把结果作为新的list返回；reduce把一个函数作用在一个序列[x1, x2, x3...]上，这个函数必须接收两个参数，reduce把结果继续和序列的下一个元素做累积计算

myList = [-1, 2, -3, 4, -5, 6, 7]
map(abs, myList)

from functools import reduce
def powerAdd(a, b):
    return pow(a, 2) + pow(b, 2)

reduce(powerAdd, myList) # 是否是计算平方和？

3560020598205630145296938

filter：filter()把传入的函数依次作用于每个元素，然后根据返回值是True还是False决定保留还是丢弃该元素

def is_odd(x):
    return x % 3  # 0被判断为False，其它被判断为True

filter(is_odd, myList)

sorted: 实现对序列排序，默认情况下对于两个元素x和y，如果认为x < y，则返回-1，如果认为x == y，则返回0，如果认为x > y，则返回1

默认排序：数字大小或字母序（针对字符串）

sorted(myList)

[-5, -3, -1, 2, 4, 6, 7]

*练习：自定义一个排序规则函数，可将列表中字符串忽略大小写地，按字母序排列，列表为['Apple', 'orange', 'Peach', 'banana']。提示:字母转换为大写的方法为some_str.upper()，转换为小写使用some_str.lower()

• 返回函数: 高阶函数除了可以接受函数作为参数外，还可以把函数作为结果值返回

def powAdd(x, y):
    def power(n):
        return pow(x, n) + pow(y, n)
    return power

myF = powAdd(3, 4)
myF

.power>

myF(2)

25

• 匿名函数：高阶函数传入函数时，不需要显式地定义函数，直接传入匿名函数更方便

f = lambda x: x * x
f(4)

16

等同于：

def f(x):
    return x * x

map(lambda x: x * x, myList)

匿名函数可以传入多个参数

reduce(lambda x, y: x + y, map(lambda x: x * x, myList))

140

返回函数可以是匿名函数

def powAdd1(x, y):
    return lambda n: pow(x, n) + pow(y, n)

lamb = powAdd1(3, 4)
lamb(2)

25

其它

• 标识符第一个字符只能是字母或下划线，第一个字符不能出现数字或其他字符；标识符除第一个字符外，其他部分可以是字母或者下划线或者数字，标识符大小写敏感，比如name跟Name是不同的标识符。

• Python规范：

• 类标识符每个字符第一个字母大写；

• 对象\变量标识符的第一个字母小写，其余首字母大写，或使用下划线'_' 连接；

• 函数命名同普通对象。

• 关键字

关键字是指系统中自带的具备特定含义的标识符

# 查看一下关键字有哪些，避免关键字做自定义标识符
import keyword
print (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']

• 注释

Python中的注释一般用#进行注释

• 帮助

Python中的注释一般用？查看帮助

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