Python入门基础

1 变量和简单数据类型

变量命名格式：变量名 = “赋值”

1.1 变量使用规范

使用变量时，需要遵守一些规则。违反这些规则将引发错误。

~变量名只能包含数字、字母、下划线。变量名不能以数字开头以及不能包含空格。

~变量名不能将Python保留字和函数名作为变量名。如print等

如下是python3的33个保留字列表：

~变量名要简单又具有描述性。如name比n好，user_name比u_n好。

~慎用大写字母I和O，避免看错成数字1和0。

1.2 字符串

字符串就是一系列字符。在Python中，用引号括起的都是字符串，其中引号包括单引号和双引号。这种灵活性能够在字符串中包含引号和撇号，如：

>>> str = "I'm David"
>>> str1 = 'I told my friend,"i love Python"'

常用字符串操作方法

以首字母大写的方式显示每个单词：

>>> name = "hello python world"
>>> print(name.title())
Hello Python World

 将字符串改为全部大写或全部小写：

>>> str1 = "I love python"
>>> print(str1.upper())  #将字符串改为全部大写
I LOVE PYTHON
>>> print(str1.lower())   #将字符串改为全部小写
i love python

 字符串合拼（拼接）

Python使用加号（+）来合拼字符串，如：

>>> first_name = "Guido"
>>> last_name = "van Rossum"
>>> full_name = first_name + " " + last_name
>>> print(full_name)
Guido van Rossum

使用制表符\t或换行符\n添加空白：

>>> print("Languages:\n\tPython\n\tC++\n\tPHP")
Languages:
    Python
    C++
    PHP

 删除字符串的空格：

>>> name = " p y t h o n "
>>> print(name.rstrip()) #删除字符串右端空格
 p y t h o n
>>> print(name.lstrip())  #删除字符串左端空格
p y t h o n 
>>> print(name.strip())   #删除字符串两端空格
p y t h o n
>>> print(name.replace(' ',''))  #删除字符串全部空格包括制表符和换行符
python

 字符串的序号

 字符串是字符的序列，可以按照单个字符或字符片段进行索引。

>>> name = "Hello World"
>>> print(name[0])
H
>>> print(name[0:-1])
Hello Worl
>>> print(name[-1])
d
>>> print(name[::])
Hello World
>>> print(name[0:11])
Hello World

 找到字符串中最低字符索引号：S.find(sub [,start [,end]]) -> int  

失败时返回-1

>>> name = "hello world"
>>> print(name.find('d'))
10

返回某些字符出现的次数：S.count(sub[, start[, end]]) -> int

>>> name = "hello world"
>>> print(name.count('l'))
3

 把字符串由分隔符返回一个列表：S.split([sep [,maxsplit]]) -> list of strings，如果给定maxsplit，则最多为maxsplit

>>> name = "hello world"
>>> print(name.split(' '))
['hello', 'world']
>>> print(name.split(' ',0))
['hello world']

 字符串格式化输出（format和%用法）

%方法格式代码

>>> "{}:计算机{}的CPU占用率为{}%".format('2019-03-25','python',10)  #S.format(*args, **kwargs) -> string
'2019-03-25:计算机python的CPU占用率为10%'
>>> "%s:计算机%s的CPU占用率为%d%%" % ('2019-03-25','python',10)   #%用法
'2019-03-25:计算机python的CPU占用率为10%

小结：可以用help函数查看字符串的相关操作，比如help(str.find)

2 组合数据类型

2.1 集合类型

集合的定义及操作

~集合用大括号{}表示，元素间用逗号分隔；

~建立集合类型用{}或set();

~建立空集合类型，必须用set();

~集合元素之间无序；

~集合中每个元素唯一，不存在相同元素

>>> A = {"python",'666',("wenwei-blog",666)}
{'python', '666', ('wenwei-blog', 666)}
>>> B = set("pypy")
{'y', 'p'}
>>> C = {"python",123,"python",123}
{'python', 123}

集合操作符

6个操作符

4个增强操作符

 集合操作方法

集合应用场景

包含关系比较；数据去重。

2.1 序列类型定义

~序列是具有先后关系的一组元素

~序列是一个基类类型（基本数据类型）

~序列类型分为字符串、列表、元组类型

2.2 序列类型之列表

列表由一系列按特定顺序排列的元素组成，用方括号[]来表示列表。

列表的增删改查相关操作

函数或方法	描述	实例
L[i]=x	替换列表L第i数据项为x	>>> L = ['Python','PHP','JavaScript','C++'] >>> L[1] = 'Java' >>> L ['Python', 'Java', 'JavaScript', 'C++']
L[i:j]=L1	用列表L1替换列表L中第i到j项数据	>>> L ['Python', 'Java', 'JavaScript', 'C++'] >>> L1 = ['C','Go'] >>> L[0:2]=L1 >>> L ['C', 'Go', 'JavaScript', 'C++']
del L[i:j:k]	删除列表L第i到第j项以k为步数的数据	>>> L ['C', 'Go', 'JavaScript', 'C++', 'Java', 'C#', 'Ruby', 'Lua'] >>> del L[1:6:2] >>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua']
L+=L1或L.extend(L1)	将列表L1元素增加到列表L中	>>> L;L1 ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua'] ['C', 'Go'] >>> L+=L1 >>> L;L1 ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go'] ['C', 'Go']
L*=n	将L列表的元素重复n次	>>> L1*=2 >>> L1 ['C', 'Go', 'C', 'Go']
L.append(x)	在L列表最好添加元素x	>>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go'] >>> L.append('Python') >>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
L.clear()	删除列表L的所有元素	>>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] >>> L.clear() >>> L []
L1 = L.copy()	复制L列表生成新的L1列表	>>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] >>> L1 = L.copy() >>> L1 ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
L.insert(i,x)	在列表L的第i位置增加元素x	>>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] >>> L.insert(2,'PHP');L ['C', 'JavaScript', 'PHP', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
L.pop(i)	将列表L中的第i项元素删除	>>> L;L.pop(2); ['C', 'JavaScript', 'PHP', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] 'PHP' >>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
L.remove(x)	将列表的第一个x元素删除	>>> L ['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] >>> L.remove('C') >>> L ['JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] >>>
L.reverse(x)	将列表L中的元素反转	>>> L;L.reverse();L ['JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python'] ['Python', 'Go', 'C', 'Lua', 'Ruby', 'Java', 'JavaScript']
L.sort()	将列表L的元素按首字母顺序排序	>>> L.sort() >>> L ['C', 'Go', 'Java', 'JavaScript', 'Lua', 'Python', 'Ruby']
L.index(x)	获取列表L的x元素的索引号	>>> L.index('Python') 5 >>> L ['C', 'Go', 'Java', 'JavaScript', 'Lua', 'Python', 'Ruby']

对列表数字执行简单统计计算

>>> digits = [1,23,434,55,44,67]
>>> min(digits)
1
>>> max(digits)
434
>>> sum(digits)
624

 列表相关练习

练习1：创建一个列表，其中包含数字1-100并打印出来然后计算列表数字的总值。

>>> digits = [value for value in range(1,101)];sum(digits)
5050

练习2：求1-20的奇数

>>> for i in range(1,21,2):
    print(i)
    

 练习3： 输出3-30以内能被3整除的数字

>>> lists = [n for n in range(3,31)]
>>> lists
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30]
>>> for i in lists:
    if i % 3 == 0:
        print(i)

2.3 序列类型之元组

元组其实跟列表差不多，也是存一组数据，只不过它一旦创建便不能修改，所以又叫只读列表

它只有两个方法，一个是count（统计元组某个元素出现的次数tuple.count('str')），一个是index（查看某个元素的索引号tuple.index('str')）

>>> names = ('zhiwenwei','zhouyouxian')
>>> names.index('zhiwenwei')
0
>>> names.count('zhiwenwei')
1

元组练习题

有如下变量，请实现要求的功能

tu = ("alex", [11, 22, {"k1": 'v1', "k2": ["age", "name"], "k3": (11,22,33)}, 44])

a. 请问tu变量中的第一个元素 “alex” 是否可被修改？

　　元组不可直接被修改，需要转换成列表或字典

b. 请问tu变量中的"k2"对应的值是什么类型？是否可以被修改？如果可以，请在其中添加一个元素 “Seven”

　　k2是字典的键，对应的值是列表可修改：tu[1][2]['k2']='Seven'

c. 请问tu变量中的"k3"对应的值是什么类型？是否可以被修改？如果可以，请在其中添加一个元素 “Seven”

　　k3是字典的键，对应的值是元组不可修改

2.4 字典类型

字典是包含0个或多个键值对的集合，没有长度限制，可以根据键索引值的内容。

Python语言中通过字典实现映射，通过大括号{}建立，建立模型如下：

{键1：值1，键2：值2，...}

>>> city = {'中国':'北京','美国':'纽约','法国':'巴黎'}
>>> city
{'中国': '北京', '美国': '纽约', '法国': '巴黎'}

拓展：字典是无序的。python语言中，字符串、列表、元组都是采用数字索引，字典采用字符索引。

字典的函数和方法

字典的基本原则

字典是一个键值对的集合，该集合以键为索引，一个键对应一个值信息

字典中的元素以键信息为索引访问

字典长度是可变的，可以通过对键信息赋值实现增加或修改键值对。

2.5 jieba库基本介绍

jieba库提供三种分词模式，最简单只需要掌握一个函数；

jieba是优秀的中文分词第三方库，需额外安装

jieba库的安装方法

pip install jieba

jieba分词的三种模式

精确模式：把文本精确切分，不存冗余单词

>>> word1 = jieba.lcut("python无所不能！除了生不出孩子,我们应该学习使用它！")
Building prefix dict from the default dictionary ...
Dumping model to file cache /tmp/jieba.cache
Loading model cost 1.832 seconds.
Prefix dict has been built succesfully.
>>> print(word1,type(word1))
['python', '无所不能', '！', '除了', '生不出', '孩子', ',', '我们', '应该', '学习', '使用', '它', '！'] 

2.6 实例：文本词频统计

英文文本：hamlet，统计出现最多的英文单词

https://python123.io/resources/pye/hamlet.txt

代码实现：

#Hamlet词频统计
def getText():
    txt = open("hamlet",'r').read()
    txt = txt.lower() #大写字母转换小写
    for word in '~!@#$%^&*()_+-={}[],./:";<>?':
        txt = txt.replace(word," ")#把多余符号转换为空格
    return txt
hamletTxt = getText()
words = hamletTxt.split() #以空格拆分为列表
counts = {}
for word in words:
    counts[word] = counts.get(word,0) + 1 #以每个词为键，值默认0，,每出现一次累加1
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1],reverse=True) #[1]按照第二维排序，reverse=True表示降序
for i in range(10):
    word,count = items[i]
    print("{0:<10}{1:5}".format(word,count))

中文文本：三国，分析人物

https://python123.io/resources/pye/threekingdoms.txt

import jieba
txt = open("Threekingdoms", 'r', encoding="utf-8").read()
excludes = {'将军','却说','荆州','二人','不可','不能','如此'}
words = jieba.lcut(txt)
counts = {}
for word in words:
    if len(word) == 1:
        continue
    #书中同一人物多个名字统一改为一个名字
    elif word == '诸葛亮' or word == '空明日':
        rword = "孔明"
    elif word == '关公' or word == '云长':
        rword = "关羽"
    elif word == '玄德' or word == '玄德日':
        rword = "刘备"
    elif word == '孟德' or word == '丞相':
        rword = "曹操"
    else:
        rword = word
    counts[word] = counts.get(word, 0) + 1
for word in excludes:
    del counts[word]  #去重
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1],reverse=True)
for i in range(10):
    word,count = items[i]
    print("{0:<10}{1:>5}".format(word,count))

3 程序的控制结构

3.1 程序的分支结构

根据判断条件结果而选择不同向前路径的运行方式

单分支结构

if <条件> :

　　<语句块>

示例：

guess = eval(input("请输入数字："))
if guess == 88:
    print("猜对了")

 二分支结构

if <条件> :

　　<语句块>

else：

　　<语句块>

guess = eval(input("请输入数字："))
if guess == 88:
    print("猜对了")
else:
    print("猜错了")

多分支结构

if <条件1> :

　　<语句块1>

elif <条件2> :

　　<语句块2>

...

else:

　　<语句块N> 

示例

age = 25
count = 0
while count < 3:
    guess_age = int(input("guess_age:"))
    if guess_age == age:
        print("yes,you got it!!!")
        break
    elif guess_age > age:
        print("think smaller...")
    else:
        print("think bigger...")
    count += 1

3.2 程序的循环结构

遍历循环

语法结构：

for <循环变量> in <循环结构>:

    <语句块>

无限循环

由条件控制的循环运行方式

语法结构：

while <条件>:

    <语句块>

循环控制保留字

break 和 continue

-break 跳出并结束当前整个循环，执行循环后的语句

-continue 结束当次循环，继续执行后续次数循环

循环的拓展

当循环没有被break语句退出时，执行else语句。

else语句作为“正常”完成循环的奖励

3.3 异常处理

异常处理的基本使用

示例

try:
    num = eval(input("请输入数字"))
    print(num**2)
except:
    print("你输入的不是数字")

异常处理的高级使用

try：

　　语句块1

except：

　　语句块2

else：

　　语句块3（不发生异常时执行）

finally

　　语句块4（最终会执行）

3.4 实例：身体质量指数BMI

体质指数（BMI）= 体重（kg）÷ 身高²（m）

代码实例：

height,weight = eval(input("请输入身体(米)和体重(公斤)[逗号分开]："))
bmi = weight / pow(height,2)
print("BMI数值为：{:.2f}".format(bmi))#.2f#保留两位小数
who,nat = "",""
if bmi < 18.5:
    who,nat = "偏瘦","偏瘦"
elif 18.5 <= bmi < 24:
    who,nat = "正常","正常"
elif 24 <= bmi < 25:
    who,nat = "正常","偏胖"
elif 25 <= bmi < 28:
    who,nat = "偏胖","偏胖"
elif 28 <= bmi <30:
    who,nat = "偏胖","肥胖"
else:
    who,nat = "肥胖","肥胖"
print("BMI指标为：国际'{}',国内'{}'".format(who,nat))

结果展示：

4 函数和代码复用

4.1 函数的定义和作用

def 函数名(o个或多个参数):

    函数体

    return 返回值

-函数是一段代码的表示

-函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组

-函数是一种功能的抽象，一般函数表达特定功能

两个作用：降低编程难度和代码重用

函数的调用

4.2 函数的参数传递

可选参数传递

函数定义时可以为某些参数定义默认值，构成可选参数。

def test(n,m=1): #m为可选参数
    s = 1
    for i in range(1,n+1):
        s *= i
    print(s//m)
test(10)
test(10,2)

结果：

可变参数传递

def test(n,*args):#args为可变参数，也可以命名其他值
    s = 1
    for i in range(1,n+1):
        s += i
    for item in args:
        s += item
    print(s)
test(10,3)
test(10,3,1,5)

函数执行结果：

参数组合：*args和**kwargs

def test(*args,**kwargs):
    print("args =",args)
    print("kwargs =",kwargs)
    print("----------------------------------")
if __name__ == '__main__':
    test(1,5,94,564)
    test(a=1,b=2,c=3)
    test(1,2,3,4,a=1,b=2,c=3)
    test('I love python',1,None,a=1,b=2,c=3)

函数执行结果：

参数传递的两种方式：位置传递和名称传递

 

 小结：

函数可以有参数也可以没有，但必须保持括号。*args是可变参数，args接收的是一个tuple；**kw是关键字参数，kw接收的是一个dict。在同时使用*args和**kwargs时，必须*args参数列要在**kwargs前面。

4.3 lambda函数

lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数；lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数。

g = lambda x,y:x*y
print(g(4,5))

6 文件和数据格式化

5.1 文件的使用

Python open() 方法用于打开一个文件，并返回文件对象，在对文件进行处理过程都需要使用到这个函数，如果该文件无法被打开，会抛出 OSError。

常用语法格式

变量名 = open（文件路径（相对或绝对路径），打开模式，encoding=None）

打开模式

打开的文件模式	描述
‘r’	只读模式，默认值，文件不存在返回FileNotFoundError
‘w’	覆盖写模式，文件不存在则创建，存在则完全覆盖
‘x’	创建写模式，文件不存在则创建，存在则返回FileExistsError
‘a’	追加写模式，文件不存在则创建，存在则在文件最后追加内容
‘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

file对象 

file 对象使用 open 函数来创建，下表列出了 file 对象常用的函数

file对象	描述
f.read(size)	读入全部内容，如果给出参数，读入前size长度
f.readline()	读取整行，包括 "\n" 字符。
f.readlines(sizeint)	读取所有行并返回列表，若给定sizeint>0，则是设置一次读多少字节，这是为了减轻读取压力。
f.write(s)	将字符串或字节流写入文件
f.writelines(lines)	将元素全为字符串的列表写入文件
f.close()	关闭文件
f.seed(offset)	调整当前文件操作指针的位置，0-文件开头；1-文件当前位置；2-文件末尾位置
f.flush()	刷新文件内部缓冲，数据立刻写入文件

5.2 wordcloud库的使用

 词云以词语为基本单位，更加直观和艺术第展示文件。

wordcloud库官网：WordCloud for Python documentation — wordcloud 1.8.1 documentation

github地址：GitHub - amueller/word_cloud: A little word cloud generator in Python

wordcloud下载安装

pip install wordcloud

wordcloud常规方法

w = wordcloud.WordCloud()

方法	描述	例子
w.generate(text)	向wordcloud对象w加载文本text	w.generate("Python by WordCloud")
w.to_file(filename)	将词云输出.png或.jpg图像文件	w.to_file("outfile.png")

 实例

import wordcloud
w = wordcloud.WordCloud()  #设置wordcloud对象
w.generate("Python by WordCloud,is fun and powerful!") #配置对象参数并加载词云文本
w.to_file("outfile.png") #输出词云文件

执行生成图片：

程序执行过程报错：ModuleNotFoundError: No module named 'matplotlib'

解决报错：安装python画图工具第三方库matplotlib：pip install matplotlib

wordcloud工作流程

• • 1. 分割：以空格分割单词
    2. 统计：单词出现次数并过滤
    3. 字体：根据统计配置字号
    4. 布局：颜色环境尺寸

配置对象参数

w.wordcloud.WordCloud(<参数>)

参数	描述	例子
width	指定生成图片宽度，默认400像素	width=500
height	指定生成图片高度，默认200像素	height=300
min_font_size	指定词云字体最小字号，默认4号	min_font_size=20
max_font_size	指定词云字体最大字号，根据高度自动调节	max_font_size=40
font_step	指定词云单词步进间隔，默认1	font_step=6
font_path	指定文件字体的路径，默认None	font_path="msyh.ttc"
max_words	指定词云显示最多单词数量，默认200	max_words=5
stopwords	指定词云排除列表，即不显示的单词列表	stopwords={"python"}
mask	指定词云形状，默认长方形，修改需应用imread函数	from scripy.misc import imread mk=imread("pic.png") mask=mk
background_color	指定词云图片背景颜色，默认黑色	background_color="white"

实例1

import wordcloud
w = wordcloud.WordCloud()
text = "life is short, you need python"
w = wordcloud.WordCloud(background_color="white",width=500,height=300,
                        min_font_size=20,max_font_size=40,font_step=6,
                        max_words=5)
w.generate(text)
w.to_file("outfile2.png")

 实例2

import wordcloud
import jieba
text = """
wordcloud是python非常优秀的第三方库，词云以词语为基本单位更加直观和艺术的展示文本词云图，\
也叫文字云，是对文本中出现频率较高的关键词予以视觉化的展现，词云图过滤掉大量的低频低质的文本信息，\
使得浏览者只要一眼扫过文本就可领略文本的主旨。基于Python的词云生成类库,好用功能强大。\
在做统计分析的时候有着很好的应用。
"""
w = wordcloud.WordCloud(width=800,height=400,font_path="msyh.ttc")
w.generate(" ".join(jieba.lcut(text))) #中文需要先分词并组成空格分隔字符串
w.to_file("outfile3.png")

 实例3

常规图词云

https://python123.io/resources/pye/新时代中国特色社会主义.txt

import wordcloud
import jieba
f = open("新时代中国特色社会主义","r",encoding="utf-8")
text = jieba.lcut(f.read())
text = " ".join(text)
f.close()
w = wordcloud.WordCloud(background_color='white',width=800,height=400,font_path="msyh.ttc")
w.generate(text)
w.to_file("outfile4.png")

实例4

不常规图词云：生成下图五角星形状

import wordcloud
import jieba
from scipy.misc import imread
#图片必须是白色背景色
mask = imread('five-pointed star.png')
f = open("新时代中国特色社会主义","r",encoding="utf-8")
text = jieba.lcut(f.read())
text = " ".join(text)
f.close()
w = wordcloud.WordCloud(background_color='white',width=1000,height=700,font_path="msyh.ttc",mask=mask)
w.generate(text)
w.to_file("outfile5.png")

 效果