Python——代码界的大门之一

欢迎大家来到python小课堂，刚听到这，有些小白可能会发问，什么是python啊？？


不要担心，最初我也害怕python会让我秃头，但是经过与python的短暂接触，我发现我这个FW都能看明白。
所以，你一定行的，python这东西难道不是有手就行吗！！！

总之，不管你明不明白，往下看就完事了！！！

【第1章】程序设计基本方法

知识导图

一、程序设计语言

程序设计语言是计算机能够理解和识别用户操作 意图的一种交互体系，它按照特定规则组织计算 机指令，使计算机能够自动进行各种运算处理。
按照程序设计语言规则组织起来的一组计算机指 令称为计算机程序。
高级编程语言根据执行机制不同可分成两类：静 态语言和脚本语言，静态语言采用编译方式执行， 脚本语言采用解释方式执行。例如，C语言是静 态语言，Python语言是脚本语言。
采用编译执行的编程语言是静态语言，如C语言、 Java语言；采用解释执行的编程语言是脚本语言， 如JavaScript语言、PHP语言。

编译和解释

1.编译是将源代码转换成目标代码的过程，通常， 源代码是高级语言代码，目标代码是机器语言代 码，执行编译的计算机程序称为编译器。
2.解释是将源代码逐条转换成目标代码同时逐条运 行目标代码的过程。执行解释的计算机程序称为解释器。
解释则在每次程序运行时都需要解释器和源代码。
解释执行需要保留源代码，程序纠错和维护十分 方便。
只要存在解释器，源代码可以在任何操作系统上 运行，可移植性好。

计算机编程

计算思维是区别于以数学为代表的逻辑思维和以 物理为代表的实证思维的第三种思维模式。
编程是一个求解问题的过程
1.首先需要分析问题，抽象内容之间的交互关系
2.设计利用计算机求解问题的确定性方法，
3.进而通过编写和调试代码解决问题
这是从抽象问题到解决问题的完整过程。

二、Python语言概述

Python语言的诞生
Guido van Rossum
Python语言创立者 2002年，Python 2.x 2008年，Python 3.x

Python最小程序
使用Python语言编写的Hello程序只有一行代码
print(“Hello World”)

>>>print("Hello World")
Hello World

第一行的“>>>”是Python语言运行环境的提示符 第二行是Python语句的执行结果
Python语言支持中文等非西文字符的直接使用， 带中文的Python最小程序在运行环境中的执行 效果如下：

>>>print("世界，你好")
世界，你好

三、Python开发环境配置

安装
到Python主页下载并安装Python基本开发和运 行环境，网址：
www.python.org/downloads/ https://python123.io/download
根据操作系统不同选择不同版本
下载相应的Python 3.0系列版本程序


Python解释器
Python解释器有两个重要的工具：
IDLE：Python集成开发环境，用来编写和调试 Python代码；
Pip：Python第三方库安装工具，用来在当前计算 机上安装第三方库
Python程序的编辑与运行方式
Python程序的编辑方式：
通过IDLE启动交互式Python运行环境输出数据

打开IDLE，点击Ctrl+N打开一个新窗口，输入 语句并保存，使用快键建F5即可运行该程序。
Python程序的运行方式：
Python程序有两种运行方式：交互式和文件式。
交互式利用Python解释器即时响应用户输入的 代码，给出输出结果。
文件式将Python程序写在一个或多个文件中， 启动Python解释器批量执行文件中的代码。
交互式一般用于调试少量代码，文件式是最常用的编程方式。
启动IDLE所显示的环境是Python交互式运行环境，在>>>
提示符后输入代码即可运行，输入exit()或者quit()可 以退出，没有>>>的行表示运行结果。

>>>a = 100
>>>a = a + 1
>>>print(a)  101

此外，也可以通过Windows的命令行(cmd.exe)运行 Python程序，对于文件名称为code.py的文件，可以使 用命令行python code.py运行这个程序。在图形化操作 系统中，可以通过鼠标点击直接运行Python程序。
没有安装Python解释器的操作系统无法直接运行Python 程序，需要将Python源代码打包变成可执行文件，这个 过程叫做“程序发布”。

四、程序的基本编写方法

输入数据
输入（Input）是一个程序的开始。程序要处理的 数据有多种来源，形成了多种输入方式，包括：文 件输入、网络输入、控制台输入、交互界面输出、 随机数据输入、内部参数输入等。
处理数据
处理（Process）是程序对输入数据进行计算产生输 出结果的过程。计算问题的处理方法统称为“算 法”，它是程序最重要的组成部分。可以说，算法 是一个程序的灵魂。
输出数据
输出（Output）是程序展示运算成果的方式。程序 的输出方式包括：控制台输出、图形输出、文件输 出、网络输出、操作系统内部变量输出等。

五、Python程序的特点

1.Python具有通用性。
Python语言可以用于几乎任何与程序设计相关 应用的开发，不仅适合训练变成思维，更适合诸如 数据分析、机器学习、人工智能、Web开发等具体的 技术领域。
2.Python语法简洁。
Python语法主要用来精确表达问题逻辑，更接 近自然语言，只有33个保留字，十分简洁。
3.Python生态高产。
Python解释器提供了几百个内置类和函数库， 此外，世界各地程序员通过开源社区贡献了十几万 个第三方函数库，几乎覆盖了计算机技术的各个领 域，编写Python程序可以大量利用已有内置或第三 方代码，具备良好的编程生态。
除了Python语法的三个重要特点外，Python程序还 有一些具体特点。
4.平台无关
Python程序可以在任何安装解释器的计算机环 境中执行，因此，可以不经修改地实现跨操作系统 运行。
5.强制可读
Python通过强制缩进（类似文章段落的首行空 格）来体现语句间的逻辑关系，显著提高了程序的 可读性，进而增强了Python程序的可维护性。
6.支持中文
Python 3.x版本采用Unicode编码表达所有字 符信息。Unicode是一种国际通用表达字符的编码体 系，这使得Python程序可以直接支持英文、中文、 法文、德文等各类自然语言字符，在处理中文时更 加灵活且高效。

六、实例解析：Python小程序

斐波那契数列的计算
F(0)=0， F(1)=1，
F(n)=F(n-2)+F(n-1)，其中n>=2

圆面积的计算
根据圆的半径计算圆的面积。

绘制五角红星

程序运行计时

绘制七彩圆圈

本章小结

本章主要针对初学程序设计的读者，具体讲解了程 序设计语言的基本概念，理解程序开发的IPO编写方法， 配置Python开发环境的具体步骤，以及Python语言和 Python程序特点等内容，进一步给出了5个简单Python 实例代码，帮助读者测试Python开发环境，对该语言有 一个直观认识。
Python大戏即将上演，一起来追剧吧。

【第2章】Python语言基本语法元素

知识导图

一、程序的格式框架

缩进
1.Python语言采用严格的“缩进”来表明程序的 格式框架。缩进指每一行代码开始前的空白区 域，用来表示代码之间的包含和层次关系。
2.1个缩进 = 4个空格
3.缩进是Python语言中表明程序框架的唯一手段
4.当表达分支、循环、函数、类等程序含义时， 在if、while、for、def、class等保留字所在完整 语句后通过英文冒号（:）结尾并在之后进行缩 进，表明后续代码与紧邻无缩进语句的所属关系。
程序的格式框架
单层缩进
多层缩进

注释
1.注释是代码中的辅助性文字，会被编译或解释器 略去，不被计算机执行，一般用于程序员对代码 的说明。Python语言采用#表示一行注释的开始， 多行注释需要在每行开始都使用#。
2.Python程序中的非注释语句将按顺序执行，注释 语句将被解释器过滤掉，不被执行。注释一般用 于在代码中标明作者和版权信息，或解释代码原 理及用途，或通过注释单行代码辅助程序调试。

# 作者名称：著名的非著名相声演员
# 编写时间：2018年1月1日
# 版权声明：按照CC BY-NC-SA方式开源
print("期待世界和平")	# 2018年的良好祝愿

二、语法元素的名称

变量
变量是保存和表示数据值的一种语法元素，在 程序中十分常见。顾名思义，变量的值是可以 改变的，能够通过赋值（使用等号=表达）方式 被修改，例如：

>>>a = 99
>>>a = a + 1
>>>print(a)  100

命名
Python语言允许采用大写字母、小写字母、数 字、下划线(_)和汉字等字符及其组合给变量命 名，但名字的首字符不能是数字，中间不能出 现空格，长度没有限制
注意：标识符对大小写敏感，python和Python 是两个不同的名字
保留字
1.保留字，也称为关键字，指被编程语言内部定义 并保留使用的标识符。
2.程序员编写程序不能定义与保留字相同的标识符。
3.每种程序设计语言都有一套保留字，保留字一般 用来构成程序整体框架、表达关键值和具有结构 性的复杂语义等。
4.掌握一门编程语言首先要熟记其所对应的保留字。
Python 3.x保留字列表 (33个)

三、数据类型

数据类型概述
Python语言支持多种数据类型，最简单的包括数
字类型、字符串类型，略微复杂的包括元组类型、 集合类型、列表类型、字典类型等。
数字类型
1.表示数字或数值的数据类型称为数字类型，
Python语言提供3种数字类型：整数、浮点数和复 数，分别对应数学中的整数、实数和复数。
2.一个整数值可以表示为十进制、十六进制、八进制 和二进制等不同进制形式。
十进制： 1010
十六进制： 0x3F2
八进制：0o1762
二进制：0b001111110010
3.一个浮点数可以表示为带有小数点的一般形式，也 可以采用科学计数法表示。例如：浮点数123.456， 两种表示方式如下：
一般形式 ：123.456
科学计数法：1.23456e2
4.复数类型与数学中的复数相一致，采用a+bj的形式 表示，存在实部和虚部。
字符串
1.Python语言中，字符串是用两个双引号“ ”或者单 引号‘ ’括起来的一个或多个字符。
2.Python字符串的两种序号体系

3.如果字符串长度为L，正向递增需要以最左侧字符 序号为0，向右依次递增，最右侧字符序号为L-1； 反向递减序号以最右侧字符序号为-1，向左依次递 减，最左侧字符序号为-L。

>>>"对酒当歌,人生几何?"[1]
酒
>>>"对酒当歌,人生几何?"[-1]
?

4.可以采用[N: M]格式获取字符串的子串，这个操作 被形象地称为切片。[N: M]获取字符串中从N到M
（但不包含M）间连续的子字符串。

>>>"譬如朝露,去日苦多。"[2:4]
朝露
>>>"譬如朝露,去日苦多。"[5:-2]
去日苦

5.可以通过Python默认提供的len()函数获取字符串 的长度，一个中文字符和西文字符的长度都记为1。

>>>len("譬如朝露,去日苦多。")  10
>>>len("Hello World")
11

四、程序的语句元素

表达式
1.产生或计算新数据值的代码片段称为表达式。表 达式类似数学中的计算公式，以表达单一功能为目的，运算后产生运算结果，运算结果的类型由操作 符或运算符定。
2.表达式一般由数据和操作符等构成， 这是构成Python语句的重要部分。
赋值语句
1.Python语言中，= 表示“赋值”，即将等号右侧 的值计算后将结果值赋给左侧变量，包含等号（=） 的语句称为“赋值语句”
<变量> = <表达式>
2.同步赋值语句：同时给多个变量赋值
<变量1>, …, <变量N> = <表达式1>, …, <表达式N>
3.例：将变量x和y交换
采用单个赋值，需要3行语句：
即通过一个临时变量t缓存x的原始值，然后将y值赋给
x，再将x的原始值通过t赋值给y。
采用同步赋值语句，仅需要一行代码：

引用
1.Python程序会经常使用当前程序之外已有的功能 代码， 这个过程叫“引用”。Python语言使用 import保留字引用当前程序以外的功能库，使用方式如下：
import <功能库名称>
2.引用功能库之后，采用<功能库名称>.<函数名称>() 方式调用具体功能。

其他语句
除了赋值语句外，Python程序还包括一些其他的 语句类型，例如，分支语句和循环语句等。更多的 分支和循环内容将在第4章介绍。这里仅简要介绍 这两类语句的基本使用。
分支语句
分支语句是控制程序运行的一种语句，它的作用是根据判断 条件选择程序执行路径。分支语句包括：单分支、二分支和 多分支。
单分支语句是最简单的分支语句，使用方式如下：
if <条件>:
<语句块>

# 判断输入整数是否在[0,100]之间
num = eval(input("请输入一个整数:"))
if 0 <= num <= 100:	# 判断[0,100]
print("输入整数在0到100之间(含)")

循环语句
循环语句是控制程序运行的一类重要语句，与分支 语句控制程序执行类似，它的作用是根据判断条件 确定一段程序是否再次执行一次或者多次。循环语 句包括遍历循环和条件循环。
while (<条件>):
<语句块1>
<语句块2>

# 输出10到100步长为3的全部整数
n = 10
while n < 100:
print(n, end=" ")
n = n + 3

五、基本输入输出函数

1.input()函数
获得用户输入之前，input()函数可以包含一些提示 性文字
<变量> = input(<提示性文字>)

>>>a = input("请输入一个小数: ")
请输入一个小数: 123.456
>>>print(a)	# 此时a是字符串"123.456"
123.456

2.eval() 函数
eval(<字符串>)函数是Python语言中一个十分重 要的函数，它能够以Python表达式的方式解析并 执行字符串，将返回结果输出

>>>a = eval("1.2 + 3.4")
>>>print(a)
4.6

eval()函数经常和input()函数一起使用，用来获取用 户输入的数字，使用方式如下：
<变量> = eval(input(<提示性文字>))

>>>value = eval(input("请输入要计算的数值: "))
请输入要计算的数值: 1024.256
>>>print(value*2)
2047.512

3.print(）函数
print()函数用于输出运算结果，根据输出内容的 不同，有三种用法。
第一种，仅用于输出字符串，使用方式如下：
print(<待输出字符串>)

>>>print("世界和平")
世界和平

第二种，仅用于输出一个或多个变量，使用方式如 下：
print(<变量1>, <变量2>,…, <变量n>)

>>>value = 123.456
>>>print(value, value, value)  123.456 123.456 123.456

第三种，用于混合输出字符串与变量值，使用方式 如下：
print(<输出字符串模板>.format(<变量1>, <变量2>,…, <变量n>))

>>>a, b = 123.456, 1024
>>>print("数字{}和数字{}的乘积是{}".format(a, b, a*b))
数字123.456和数字1024的乘积是126417.944

第四种，对print()函数的end参数进行赋值
print(<待输出内容>, end="<增加的输出结尾>")

>>>a = 24
>>>print(a, end=".")  24.
>>>print(a, end="%")  24%

六、实例解析：倒背如流

实例解析
1.计算机程序是机械记忆的高手，下面将编写一段 程序，获得用户输入，采用倒叙方式将输入内容输 出出来。该程序的输入和输出实例如下：
输入：To be or not to be, that’s a question. ——莎 士比亚
输出：亚比士莎—— .noitseuq a s’taht ,eb ot ton ro eb oT
2.以下给出了一种实现，采用正向递增序号，利用 len()函数将i设为最后一个字符的索引序号，然后 逐次输出至第一个字符。

3.给出另一种实现，采用反向递减序号，将i首先设 置为-1，直接索引最后一个字符，然后逐次输出至 第一个字符。

s = input("请输入一段文本：")   i = - 1
while i >= - len(s):  print(s[i], end="")   i = i - 1

本章小结

本章具体讲解了初学Python需要知道的一些基本概念， 初步介绍了Python基本语法元素，讲解了程序的格式框 架、语法元素的名称、数据类型、程序的语句元素、基 本输入输出函数等内容，进一步给出了Python源程序书 写风格的思考和建议，帮助读者初步建立编写优美程序 的基本观念。最后，讲解了“倒背如流”实例，通过完 成将一段输入文本倒序输出的功能理解并实践Python基 本语法元素。
Python程序说它可以倒背如流，人类的你要不要默写 一下保留字来试试？