python学习笔记（清晰哦~）

一、Python基本语法元素

1.1 Python程序语法元素分析

python的格式框架

1. 缩进：严格明确、所属关系、长度一致
2. 注释：单行注释：#、多行注释：’’’

命名与保留字

1. 变量：保存和表示数据的占位符号
2. 命名：大小写字母、数字、下划线、汉字等字符及其组合

• #大小写敏感、首字符不能使数字、不能用保留字
• 保留字：and, elif, import, raise, global, as, else, in, return, nonlocal, assert, except, is, try, True, break, finally,== lambda==, while, False, class, for, not, with, None, continue, from, or, yield, def, if, pass, del

数据类型

1. 字符串、整数、浮点数、列表

语句和函数

1. 赋值语句
2. 分支语句
3. 函数

输入与输出

1. 输入函数：input(<提示信息字符串>)
2. 输出函数：print()

• 格式化输出print("{:.2f}".format©)

3. eval()去掉参数最外侧引号并执行余下语句

二、Python基本图形绘制

2.1 Python蟒蛇绘制

import turtle
turtle.setup(650, 350, 200, 200)
turtle.penup()
turtle.fd(-250)
turtle.pendown
turtle.pensize(25)
turtle.pencolor("purple")
turtle.seth(-40)
for i in range(4):
    turtle.circle(40, 80)
    turtle.circle(-40,80)
turtle.circle(40, 40)
turtle.fd(40)
turtle.circle(16, 100)
turtle.fd(40 * 2 / 3)
turtle.done()

2.2 Turtle库的基本使用

绘图窗体布局

turtle.setup(width, height, starts, starty)
#后两个参数可选  可为0，0
#setup函数不是必须的

空间坐标体系

turtle.goto(x, y)
turtle.fd(d) #前
turtle.bk(d) #后
turtle.circle(r, angle)

角度坐标体系

turtle.seth(angle) #改变角度（绝对角度）
turtle.left(angle)
turtle.right(angle)

RGB色彩体系

• white 255 255 255 , 1 1 1
• yellow 255 255 0 , 1 1 0
• ……

turtle.colormode(mode)
- #1.0
- #255

2.3 Turtle 程序语法元素分析

库引用与import

from <库> import <函数名>
from <库> import *<函数名>/<函数参数>

from turtle import *
#可能会出现函数重名问题

import <库> as <库别名>
#6666

画笔控制函数

turtle.penup()    /pu()
turtle.pendown()  /pd()
turtle.pensize()  /width()
turtle.pencolor()   "purple"/ 0.63, 0.13, 0.94
                    /(0.63, 0.13, 0.94)

运动控制函数

turtle.forward(d) / fd(d)
turtle.circle(100)/(-100, 90)

方向控制函数

turtle.setheading(angle) / seth(angle)
turtle.left(angle)
turtle.right(angle)

循环语句与range函数

产生循环计数序列
range(n)     0-n
range(m, n)  m-n
range(m, n, step)

三、基本数据类型

3.1 数字类型及操作

整数类型

pow(x,y)

• 十进制 1010， 99
• 二进制 0b010
• 八进制 0o123
• 十六进制 0x235

浮点数类型

• 范围 -10^308 ~ 10 ^ 308
• 精度 10 ^ -16
• 浮点数间运算存在不确定位数，不是bug

round(x,d) : 对x四舍五入，d是小数截取位数

//浮点数间运算以及比较用round函数进行辅助

• 1e-5 ……

复数类型

z.real 获得实部 
z.imag 获得虚部

数值运算操作符

• +、-、* 、 /（浮点数结果，与数学中的除是一致的）
• //（整数除）
• +x : x本身
• -y : y的负值
• % : 取余
• ** : 幂运算
• 增强赋值操作符 x op= y
• 类型间可以进行混合运算，生成结果为最宽类型：整数-》浮点数-》复数

数值运算函数

abs(x)      : 绝对值
divmod(x,y) : 商和余数
pow(x,y[,z) : 幂计算，取余
round(x[,d]): 四舍五入
max(x,y,...): 最大值
min(x,y....): 最小值
int(x)      : 变浮点数
float(x)    : 变浮点数
complex(x)  : 变复数 

实例：天天向上的力量

• 注释，代码保存的文件名
• GRIT

四、程序的控制结构

4.1 程序的分支结构

单分支结构

if :
    

二分支结构

if :
    
else:
    

紧凑形式：适用于简单表达的二分支结构

 if  else 

多分支结构

if :
    
elif :
    
else:
    

条件判断及组合

• and, or, not
• <, <=, >, >=, ==, !=

程序的异常处理

try :
    
except :
    

try :
    
except :
    
    
异常处理的高级实用：
try :
    
except:
    
else :
    
finally :
    
//finally 对应语句块一定执行，else 对应语句块在不发生异常时执行+

实例：BMI

• BMI = kg / m^2
• 读程序要首先看分支结构

4.2 程序的循环结构

遍历循环

for  in :
    

• 计数循环

for i in range(N):
    //balabala

for i in range(M,N,K):
    //从M，到N，步长为K

• 字符串遍历循环

for c in s:
    //balabala

• 列表遍历循环

for item in list:
    //balabala

• 文件遍历循环

for line in fi :
    //balabala
    //fi是文件标识符

• 元组，字典等…

无限循环

while :
    

• 无限循环不退出循环可以用ctrl + C退出执行

循环控制保留字

• break
• continue

循环的高级用法

for  <> in <> :
    <>
else:
    <>
    
while <>:
    <>
else:
    <>

• 当循环没有被break语句退出时，执行else语句块
• else作为正常完成循环的奖励
• else用法与异常处理时的else用法相似

4.3 random库的使用

random库概述

import random
基本随机函数：
    seed()
    random()
扩展随机函数：
    randint()
    getrandbits()
    uniform()
    randrange()
    choice()
    shuffle()

基本随机数函数

• 随机数种子确定了随机数的产生
• seed(a=None) ： 初始化给定的随机数种子，默认为当前系统时间
• random() : 生成一个0.0-1.0之间的随机小数
• random.seed()
• random.random()
• 使用时间可以复现随机过程

扩展随机数函数

• randint(a,b) : 生成一个[a,b]之间的整数
• randrange(m,n[,k]) : 神成一个[m,n)之间以k为步长的随机整数
• getrandbits(k) : 生成一个k比特长的随机数
• uniform(a,b) : 生成一个[a,b]之间的随机小数
• choice(seq) : 从序列seq中随机选取一个元素
• shuffle(seq) : 将序列seq中元素随机排列，返回打乱后的序列

实例：圆周率的计算

• 蒙特卡罗方法 ：撒点方法

代码换行 ： \

计时方法 ：

from time import perf_counter
start = perf_counter()
//balabala
end = perf_counter()

五、函数和代码复用

5.1 函数的理解和定义

函数的定义

def <>(<>):
    <>
    return <>

• 函数定义时，所指定的参数是一种占位符

函数的使用及调用过程

• 调用时要给出实际参数
• 实际参数替换定义中的参数
• 函数调用后得到返回值

函数的参数传递

• 函数必须保留括号，无论有没有参数
• 可选参数传递

def fact(n, m = 1):
    s = 1
    for i in range(1, n+1):
        s *= i
    return s

• 可变参数传递

def fact(n, *b):
    s = 1
    for i in range(1, n+1):
        s *= i
    for item in b:
        s *= item
    return s

//fact(10, 3)
//fact(10,3,5,8)
//比如min(),max()

参数传递的两种方式

• 位置传递
• 名称传递

def fact(m, n)

fact(10, 5)
fact(n = 5, n = 10)

函数的返回值

• 函数可以返回0个或多个结果
• return保留字用来传递返回值
• 函数可以有返回值，也可以没有
• 可以有return也可以没有
• return可以传递0个返回值，也可以传递任意多个返回值
• 传递任意多个返回值的形式是元组类型
• 或者 a,b,c = fact(10,5)

局部变量和全局变量

1. 局部变量和全局变量是不同变量
   • 局部变量是函数内部的占位符，与全局变量可能重名但不同
   • 函数运算结束后，局部变量被释放
   • 可以使用global保留字在函数内部使用全局变量
2. 局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量

lambda函数

• lambda函数返回函数名作为结果
  • lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数
  • 使用lambda保留自定义，函数名是返回结果
  • lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数

<函数名> = lambda<参数>:<表达式>

等价于

def <函数名>(<参数>):
    <函数体>
    return <返回值>

f = lambda x, y : x + y
f(10,15)

• 谨慎使用lambda函数

实例 ： 七段代码管的绘制

import turtle, time
def drawgap():
    turtle.penup()
    turtle.fd(5)
def drawline(draw):
    drawgap()
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    drawgap()
    turtle.right(90)
def drawdigit(digit):
    drawline(True) if digit in [2,3,4,5,6,8,9] else deawline(False)
    drawline(True) if digit in [0,1,3,4,5,6,7,8,9] else deawline(False)
    drawline(True) if digit in [0,2,3,5,6,8,9] else deawline(False)
    drawline(True) if digit in [0,2,6,8] else deawline(False)
    turtle.left(90)
    drawline(True) if digit in [0,4,5,6,8,9] else deawline(False)
    drawline(True) if digit in [0,2,3,5,6,7,8,9] else deawline(False)
    drawline(True) if digit in [0,1,2,3,4,7,8,9] else deawline(False)
    turtle.left(180)
    turtle.penup()
    turtle.fd(20)
def drawdate(date):
    turtle.pencolor("red")
    for i in date:
        if i == '-':
            turtle.write('年',font=("Arial",18,"normal"))
            turtle.pencolor("green")
            turtle.fd(40)
        elif i == '=':
            turtle.write('月',font=("Arial",18,"normal"))
            turtle.pencolor("blue")
            turtle.fd(40)
        elif i == '+':
            turtle.write('日',font=("Arial",18,"normal"))
        else:
            +drawdigit(eval(i))
def main():
    turtle.setup(800,350,200,200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawdate(time.strftime('%Y-%m=%d+',time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

• 思维：
  • 模块化思维
  • 规则化思维

5.2 代码复用与函数递归

代码复用与模块化设计

• 函数：将代码命名，在代码层面建立了初步抽象
• 对象：属性和方法，< a>.< b>和< a>.< b>(),在函数之上再次组织进行抽象
• 模块化设计：紧耦合，松耦合
• 模块内部紧耦合，模块之间松耦合

函数递归的理解

• 函数定义中调用函数自身的方式
• 链条：计算过程存在递归链条
• 基例：存在一个或多个不再递归的基例
• 类似于数学归纳法

函数递归的调用过程

def fact(n):
    if n == 0"
        return 1
    else :
        return n * fact(n - 1)

• 递归的实现：函数+分支语句

函数递归实例分析

字符串反转

s[::-1]

def rvs(s):
    if s == "":
        return s
    else :
        return rvs(s[1:])+s[0]

斐波那契数列

def F(n):
    if n == 1 or n == 2:
        return 1
    else:
        return F(1) + F(2)

汉诺塔问题

count = 0
def hanoi(n, src, dst, mid):
    global count
    if n == 1 :
        print("{}:{}->{}".format(1,src,dst))
        count += 1
    else:
        hanoi(n-1, src, mid, dst)
        print("{}:{}->{}".format(n,src,dst))
        count += 1
        hanoi(n-1, mid, dst, src)

5.3 PyInstaller库的使用

PyInstaller库基本介绍

• 将.py源代码转换成邬旭源代码的可执行文件
• PyInstaller库是第三方库
• 网站http://www.pyinstaller.org
• 安装第三方库需要pip
• 安装
  • (cmd命令行) pip install pyinstaller

PyInstaller库使用说明

• (cmd命令行) pyinstaller -F <文件名.py>
• -h 查看帮助
• –clean 清理打包过程中的临时文件
• -D， --onedir 默认值，生成dist文件夹
• -F， --onefile在dist 文件夹中只生成独立的打包文件
• -i <图标文件名.ico> 指定打包程序使用的图标(icon)文件

实例：科赫雪花小包裹

• 分形几何
• 科赫曲线(雪花曲线) n阶

import turtle
def koch(size, n):
    if n == 0:
        turtle.fd(size)
    else:
        for angle in [0,60,-120,60]:
            turtle.left(angle)
            koch(size/3, n-1)
def main():
    turtle.setup(600,600)
    turtle.penup()
    turtle.goto(-200, 100)
    turtle.pendown()
    turtle.pensize(2)
    level = 3
    koch(400, level)
    turtle.right(120)
    koch(400, level)
    turtle.right(120)
    koch(400, level)
    turtle.hideturtle()
main()

六、组合数据类型

6.1 集合类型及操作

集合类型定义

• 集合是多个元素的无序组合
  • 集合类型与数学中的集合概念一致
  • 集合元素之间无序，每个元素唯一，不存在相同元素
  • 集合中不能出现可变数据类型
• • 集合用大括号{}表示，元素间用逗号分隔
  • 建立集合用{}或set()
  • 建立空集合类型，必须使用set()

集合操作符

• 并 |
• 差 -
• 交 &
• 补 ^
• <=、<

• =、>

• 4个增强操作符 ： op=

集合处理方法

S.add(x)     //添加
S.discard(x) //移除，不报错 
S.remove(x)  //移除，若S中没有x，报错KeyError
S.clear()    //清空所有
S.pop()      //随机弹出一个元素
S.copy()     //返回集合S的一个副本
len(S)       //返回S的元素个数
x in S       //是否存在
x not in S   //
set(x)       //将其他类型转换为集合类型

try:
    while True:
        print(A.pop(), end="")
except:
    pass

集合类型应用场景

• 包含关系比较
• 数据去重

ls = ["p","p","y","y",123]
s = set(ls)
lt = list(s)

6.2 序列类型及操作

序列类型定义

• 序列是具有先后关系的一组元素
  • 序列是一维元素向量，元素类型可以不同
  • 类似数学元素序列
  • 元素间由序列号引导，通过下标访问序列的特定元素
• 序列是一个基类类型
  • 包括：字符串类型，元组类型，列表类型
• 6个操作符
  • x in s
  • x not in s
  • s + t
  • sn//ns
  • s[i]
  • s[i:j]//s[i:j:k]
• 通用函数和方法
• len(s)
• min(s)
• max(s)
• s.index(x)// s.index(x,i,j)
• s.count(s)

元组类型定义

• 元组是序列类型的一种扩展
  • 一旦创建就不能被修改
  • 使用()或tuple()创建
  • 可以使用或不使用小括号
• 元组继承序列类型的全部通用操作

列表类型定义

• 列表是序列类型的一种扩展
  • 列表是一种序列类型，创建后可以随意被修改
  • 使用[]或list()创建，元素间用逗号分隔
  • 无长度限制
• 方括号[]真正创建一个列表，赋值仅传递引用

ls[i] = x
ls[i:j:k] = lt
del ls[i]
del ls[i:j:k]
ls += lt
ls *= n

ls.append(x)
ls.clear()
ls.copy()
ls.insert(i,x)
ls.pop(i)
ls.remove(x)
ls.reverse()

序列类型应用场景

• 元组用于元素不改变的应用场景
• 列表更加灵活，他是最常用的列表序列
• 最主要作用：表示一组有序数据，进而操作他们

6.3 字典类型及操作

字典类型定义

• 映射：索引和值的对应
• 键值对：键是数据索引的扩展
• 字典是键值对的集合，键值对之间无序
• 采用{}和dict()创建，键值用冒号：表示

d = {//balabala}
d["zhongguo"]

字典处理类型及方法

del d[k]
k in d
d.keys()
d.values()
d.items()
d.get(k,)
d.pop(k,)
d.popitem()
d.clear()
len(d)

字典类型的应用场景

• 映射的表达
• 统计数据出现的次数

6.4 jieba库的使用

• 优秀的中文分词第三方库
  • 中文文本需要通过分词获得单个的词语
  • jieba是优秀的中文分词第三方库，需要额外安装
  • jieba库提供三种分词模式，最简单只需掌握一个函数
• 三种模式：
  • 精确模式
  • 全模式
  • 搜索引擎模式

jieba.lcut(s)
jieba.lcut(s,cut_all=True)
jieba.lcut_for_search(s)
jieba.add_word(w)

实例：文本词频统计

Hamlet

def getText():
    txt = open("hamlet.txt", "r").read()
    txt = txt.lower()
    for ch in '!"#$%&()*+<-/;:<+>?@[\\]^_`{|}~':
        txt = txt.replace(ch," ")
    return txt
hamletTxt = getText()
words = hamletTxt.split()
counts = {}
for word in words:
    counts[word] = counts.get(word,0)+1
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1],reverse = True)

三国演义

import jieba
txt = open("","r",encoding = "utf-8").read()
words = jieba.lcut(txt)
counts = {}
for word in words:
    if len(word) == 1"
        continue
    else:
        counts[word] = counts.get(word,0) + 1
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[i],reverse=True)
for i in range(15):
    word,count = items[i]
    print("{0:<10}{1:>5".format(word,count)

七、文件和数据格式化

文件的类型

文件的类型

• 文件是数据的抽象和集合
  • 文件是数据存储的一种形式
  • 文件展现形态：文本文件和二进制文件
  • 由单一特定编码组成的文件，如UTF-8
    -文本文件： 由于存在编码，也被看成存储着的长字符串。例如.txt，.py
  • 二进制文件：直接由比特1和0组成，没有统一的字符编码，一般存在二进制的组织结构
• 本质上，所有文件都是由二进制形式存储
• 形式上，所有文件采用两种方式展示

tf = open("f.txt","rt")
print(tf.readline())
tf.close()

bf = open("f.txt","rb")
print(tf.readline())
tf.close()

• 常用的函数

a.read(size)
a.readline(size)
a.readlines(hint)

a.write(s)
a.weitelines(lines)
a.seek(offset)

• 文件的打开
  • 文件句柄
  • 文件名
  • 打开模式
  • “D:/PYE/f.txt” 或者 “D:\\PYE\\f.txt”

文件的打开模式	描述
r	只读，默认值，若文件不存在，返回FileeNotFoundError
w	覆盖写，文件不存在则创建，存在则完全覆盖
x	创建写，文件不存在则创建，存在返回FileExistsError
a	追加写，文件不存在则创建，存在则在文件最后追加
b	二进制文件模式
t	文本文件模式，默认值
+	与r/w/x/a一同使用，在原功能基础上增加同时读写功能

• 文件的关闭
• <>.close

文件内容的读取

操作方法	描述
.read(size=-1)	读入全部内容，如果给出参数，读入前size长度
.readline(size=-1)	读入一行内容，如果给出参数，读入该行前size长度
.readlines(hint=-1)	读入文件所有航，以每行元素形成列表，如果给出参数，读入前hint行

数据的文件写入

操作方法	描述
.write(s)	向文件写入一个字符串或字节流
.writelines(lines)	将一个元素全为字符串的列表写入文件
.seek(offset)	改变当前文件操作指针的位置，offset = 0-文件开头，1-当前位置，2-文件末尾