《Python编程从入门到实践》笔记吐血整理
本笔记基于Eric Matthes著的 《Python编程从入门到实践》 整理而成。
书中习题答案可在 https://www.ituring.com.cn/book/1861 下载
1 起步
Python安装
- 官网下载慢：国内镜像源，比如阿里的。http://npm.taobao.org/mirrors/python/
- 环境配置：我最后选择了 vscode + Python插件，搜索vscode python安装即可。
运行
- 新建应选择main.py
- SyntaxError: Non-UTF-8 code starting with ‘\xb9’ in file 练习.py on line 1, but no encoding declared; see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for details:编码错误,文档/设置文档编码/Unicode/UTF-8仅变量可以
- SyntaxError: invalid character in identifier:可能夹杂中文输入法标点（仅有变量和字符串可用汉字）
2 变量和简单数据类型
命名
- 首字母大写…title() 全部大写.upper() 全部小写.lower()
- \t制表符 \n换行符（在字符串内）
- 去除变量中字符串的空格.strip() 字符前端空格.lstrip() 后端空格rstrip()
引号
- 字符串引号单双无所谓,但不能与字符串中撇号或者引号冲突
数字
- 浮点数产生原因:小数点后数字无法使用二进制完全表示,只能采取近似运算,由此产生不同算法
- 数字变量需要明确为字符串,使用函数.str()
注释
- 单行使用#，python会自动屏蔽这行内容，以此来进行注释
- 多行使用"“”，即三引号，python会识别为一个字符串
3 列表简介
列表是什么
列表由一系列按特定顺序排列的元素组成
格式：
Bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
Print(Bicyles)
索引
- Print(Bycycle[0]) 注意索引都是从0开始
- [-1]为最后一个列表元素，类推
修改、添加、删除
- 修改：给列表中的元素赋值
- 插入：
list.append(element) 列表末尾添加元素
list.insert(location,element)
- 删除
del list[location]
list.pop(location) 弹出末尾元素并且使用
list.remove(element) 删除列表中第一个该值，也可以使用
组织列表
- 永久性排序：list.sort()，可用reverse=True参数反向排序
- 临时性排序：sorted(list) ，可用reverse=True参数反向排序
- 翻转列表排序（永久）：list.reverse()
- 列表长度：len(list) 可得知列表有几个元素
避免索引错误
- 差1错误：索引从0开始
4 操作列表
遍历整个列表
- For循环：for item in list_of_items:（注意该冒号不能少）
- 缩进错误：IndentationError
创建数字列表
- 函数range(start_number,end_number(,step))
- 注意此处存在差1，如输入range(1,5)只会输出[1，2，3，4]
- 生成列表的方法：
Numbers=list(range())
Squares=[]
For value in range(1,11):
Squares.append(value**2)
等同于
Squares=[value**2 for value in range(1,11)]
使用列表的一部分：切片
Players=[]
Print(players[1,3])
Print(players[:4]) # 表示从第一个元素到第五个元素
Print(players[4:]) # 表示从第5个元素到最后一个元素
遍历切片：使用for循环
复制列表：注意列表不能进行赋值，要将列表作为切片复制给列表变量名
Foods = vegetable[:]
元组(不可变的列表) tuple
- 使用圆括号
dimension = (200,50)
- 索引时还是使用方括号如：
print( dimension[0] )
- 不能更改单一元素，唯一办法是对整个元组赋值
dimension = (300, 100)
5 If
实例
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota']
for car in cars # cars记录了车企名字的list
if car == 'bmw'
...
elif:
...
else:
...
条件测试
-
相等==
-
不相等!=
-
其余<, >, <=, >=
-
与，或：and, or
-
关键字in检查是否特定值是否在列表中
'suzuki' in cars
False
- 同理关键字 not in 检查是否不再列表内
使用if语句处理列表
可以实现的功能：
- 确定元素是否在列表中
- 确定列表是否为空
- 使用多个列表，判断一个列表的元素是否在另一个列表中
6 字典
一个例子
alien = {'color': 'green, 'points': 5}
print(alien['color'])
print(alien['points'])
返回结果如下：
green
5
使用字典
什么是字典：一系列 key - value 的对应。
由上述例子可以看出，由大括号{}表示一个字典，‘key’来给一个关键字命名，’:‘来对应key 和 value，’,'来表示并列的关键字
在引用时，我们使用"dictionary[‘key’]"来引用关键字key。
添加键值对
直接使用赋值，关键字将自动在字典内创建。
alien['x_position'] = 0
alien['y_position'] = 100
可以通过先创建一个空字典，再向其中添加键值对。
修改字典中的值
同样是通过赋值语句
删除键值对
通过del语句实现
del alien['x_position']
遍历字典
使用for语句，格式如下
user = {
'username' = 'Yilin',
'regist_date' = '2022.07.06',
'major' = 'physics'
for key, value in user.items():
print("\nKey" + key)
print("Value: " + value)
}
得到的输出为：
Key: username
Value: Yilin
Key: regist_date
Value: 2022.07.06
Key: major
Value: physics
可以看出，探测键值对是否在字典中，通过key和key对应的value值来进行判断，同时还需要在字典名后加上.item()。
值得注意的是，这个方法遍历输出的键值对顺序与存储顺序不一定相同，具体原因是因为python使用散列表（哈希表）来存储。
遍历所有键keys()
for name in user.keys():
print(name)
key()对于不需要value时能够很好地使用。在for 和 in 中间使用单个变量名，同样能够实现只输出key的效果，使用.keys()只是能够增加可读性
按顺序遍历字典中的所有键
使用sorted()
for name in sorted(favorite_languages.keys()):
print(name.title() + ", thank you for taking the poll.")
遍历所有值values()
for language in favorite_languages.values():
print(language.title())
这条语句能够提取字典中所有的值，但是不能判断是否重复，为了简便性，我们一般还使用set()来剔除重复项
for language in set(favourite_languages.values()):
print(language.title())
嵌套
考虑以下情况：
- 将列表作为值存储在字典中
- 将一系列字典存储在列表中
这就是为什么我们需要 嵌套
将字典放入列表
for alien_number in range(30):
new_alien = {'color': 'green', 'point': 5, 'speed': 'slow'}
aliens.append(new_alien)
将列表放入字典
pizza = {
'crust': 'thick',
'toppings': ['mushrooms', 'extra cheese'],
}
将字典放入字典
这么做真的很酷hhh
users = {
'aeinstein': {
'first': 'albert',
'last': 'einstein',
'location': 'princeton',
}
'mcurie': {
'first': 'marie',
'last': 'curie',
'location': 'paris',
}
}
7 用户输入和while循环
7.1 input()的工作原理
在括号内输入文字提示
message = input("Tell me something, and I will repeat it back to you: ")
print(message)
- int()获取数值输入
height = input("How tall are you, in inches?")
height = int(height)
7.2 while循环
不断运行直到不满足条件
number = 1
while number <= 5:
print(number)
number += 1
使用tag
当有多个条件作为while语句停止运行的条件是，使用一长串 and 是一件很繁琐的事情。此时可以使用tag作为统一的退出条件。
active = True # 布尔变量作为tag
while active:
message = input(prompt)
if message == 'quit':
active = False
else:
print(message)
使用break退出循环
break使python立刻跳出整个循环，不在执行。可以用于while，for。
类似的表达在C里也有，此时可以不用考虑while处的条件判断语句。
while True:
message = input(prompt)
if message == 'quit':
break
else:
print(message)
在循环中使用continue
continue可以使python跳出当前的循环，并且立即执行下一个循环。
current_number = 0
while current_number < 10:
current_number += 1
if current_number % 2 == 0:
continue
print(current_number)
避免无限的循环
总结上述结束循环的方式，有如下几种：
- while处的条件语句配合递增或者递减的语句如number += 1
- 使用布尔变量作为tag来简化多条件退出循环的语句
- 使用break跳出整个循环
- 使用continue跳出当前循环并且执行下一次循环
7.3 使用while循环来处理列表和字典
能够实现的操作：
- 在列表之间移动元素.pop()
- 删除包含特定值的所有列表元素.remove()
- 使用用户输入来填充字典input()和字典操作
8 函数
8.1 定义函数
定义函数和调用函数的基本语法
def greet_user():
"""问候"""
print("Hello!")
greet_user()
向函数传递信息
注意形参和实参的关系，比如有这么一条语句
name = 'Amy'
那么如果我们调用一个函数
show_name(name)
show_name('Amy')
那么第一行就调用了形参，第二行调用了实参。
具体关于实参和形参的定义请自行搜索。
8.2 传递实参
位置实参
在函数中预先定义的变量（形参）需要与实际信息（实参）进行对应，这种关联方式基于实参的顺序
比如：
def describe_pet(animal_type, pet_name):
print(pet_name.title() + " is a " + animal_type + ".")
describe_pet('dog', 'wangcai')
describe_pet('wangcai', 'dog')
你希望旺财是一只狗，而不是狗是一只旺财，因此调用函数需要采用第一种调用方式。
这体现了位置实参的顺序十分重要。
关键字实参
可以直接将输入的实参与形参对应起来，这样顺序就不那么重要了。
下面两行代码是等价的：
describe_pet(animal_type = 'dog', pet_name = 'wangcai')
describe_pet(pet_name = 'wangcai', animal_type = 'dog')
默认值
可以通过在定义函数时就加入形参的默认值，在没有输入指定形参时python会自动用默认值代替。
def describe_pet(animal_type = 'dog', pet_name):
print(pet_name.title() + " is a " + animal_type + ".")
describe_pet('wangcai')
混合调用
基于上述的三种方式，可以实现不同的函数调用方式。
8.3 返回值
返回简单值
def get_formatted_name(first_name, last_name):
full_name = first_name + ' ' + last_name
return full_name.title()
musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
可以看出，这里函数返回了字符串full_name，同时通过调用函数将full_name赋值给了musician，因此能够通过print将该字符串输出。
实参变为可选
如果存在中间名，我们需要输出；但是不是所有人都有中间名，因此我们将中间名的默认值设为一个空串。
def get_formatted_name(first_name, middle_name="", last_name):
full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
return full_name.title()
或者使用if语句来判断实参非默认值
def get_formatted_name(first_name, middle_name="", last_name):
if middle_name:
full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
else:
full_name = first_name + ' ' + last_name
return full_name.title()
返回字典
def build_person(first_name, last_name):
person = {
'first' = first_name,
'last' = last_name,
}
return person
8.4 传递列表
python能够将列表作为参数传递给函数，我们可以在函数内实现列表的遍历等操作，以此实现大量数据的处理
def greet_users(names):
for name in names:
msg = "Hello, " + name.title() + " !"
print(msg)
但是记住只有while能够对列表进行修改，此时修改其中内容需要用到最原始的 list_name[n] = xxxx 来实现
在函数中修改列表
这里就不再赘述列表修改的操作了，具体操作可以看前面几章的笔记
禁止函数修改列表
可以在函数调用的时候使用列表的切片
print_models(unprinted_design[:], completed_models)
对于大型的列表尽量使用原始列表，这样能够节省创建切片时产生的内存和时间占用。
8.5 传递任意数量的实参
对于预先未知数量的实参，可以在形参名上加一个’*'。星号的作用是让python创建一个空元组，将所有输入的实参封装到 元组 里
def make_pizza(*toppings):
print(toppings)
make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
结合使用位置实参和任意数量实参
在同时使用位置实参和任意数量实参时，我们需要将任意数量实参放在函数的最后。
def make_pizza(size, *toppings)
使用任意数量的关键字实参
在参数前面加上两个星号’**'，python能够创造一个空字典，以接受关键字实参（键值对）
def occupation(**people):
"""录入人的职业"""
profile = {}
for name, career in people:
profile['name'] = career
# 调用格式
occupation(Amy='programer', david='singer')
8.6 将函数存储在模块中
python可以导入其他存储为.py文件的函数模块。现在假设命名为pizza.py的文件里存储了一个名为make_pizza()的函数
- 导入整个模块
import pizza # 导入模块
pizza.make_pizza() # 模块中函数的调用格式
然后能够使用as给模块改名字
import pizza as p
p.make_pizza()
同样我们能够只导入模块中的单个或多个函数, 此时调用不需要模块的前缀，如：
from pizza import make_pizza(), eat_pizza()
make_pizza()
eat_pizza()
导入模块的所有函数使用’*’
from pizza import *
make_pizza()
eat_pizza()
注意：
- 导入的模块和主程序需要在一个文件夹当中
- 导入大量的函数可能造成函数重名，python将会覆盖已有的函数。最佳做法是导入少量函数或者直接导入整个模块使用前缀。
9 类 Class
实用类创建对象，定义的一大类对象都拥有通用的行为，然后根据需要赋予每个个体独立的特性。类传递了 面向对象编程 的理念。
9.1 创建和使用类
class Dog():
"""狗狗模拟"""
def __init__(self, name, age):
"""初始化属性name和age"""
self.name = name
self.age = age
def sit(self):
print(self.name.title() + " is now sitting.")
def roll_over(self):
print(self.name.title() + "rolled over!")
- 规定类的名称首字母大写，Dog()
- 类中的函数称为方法，所有第8章函数定义方式都适用，区别在于调用的方式
my_dog = Dog('wangcai', 4) # 初始化my_dog
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()
9.2 使用类和实例
添加属性的默认值，如下文中odometer_reading = 0
class Car():
def __init__(self, make, model, year):
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
...
def read_odometer(self):
print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it")
- 直接修改属性的值
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading = 23 # 更新里程表的公里数
my_new_car.read_odometer()
- 通过方法修改属性的值
通过在class创建方法来进行属性的更新
class Car():
...
def update_odometer(self, mileage):
if mileage >= self.odometer_reading:
"""防止回调"""
self.odometer_reading = mileage
else:
print("You can't roll back an odometer.")
- 通过方法对属性的值进行递增
class Car():
...
def increment_odometer(self, miles):
self.odometer_reading += miles
9.3 继承
编写类（子类）时，可以从已有的类（父类） 继承 其所有的属性和方法，同时能够定义自己特殊的属性和方法 。
给子类定义属性和方法
class ElectricCar(Car):
def __init__(self, make, model, year):
"""初始化父类的属性"""
super().__init__(make, model, year) # 关联父类和子类,注意没有参数self
self.battery_size = 70 # 添加ElectricCar的独特属性
def describe_battery(self):
"""属于ElectricCar的方法"""
print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name)
my_tesla.describe_battery
super()函数能够帮助python把父类和子类关联起来，让ElectricCar包含父类的所有属性。
重写父类的方法
如果父类中的方法不适用于子类，可以创建同名方法来进行覆盖。
将实例作为属性
在扩充类的属性和方法时，可以通过将某些小类将大类进行拆分。
class Battery():
def __init__(self,battery_size=70):
self.battery_size = battery_size
def describe_battery(self):
print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery")
class ElectricCar(Car):
def __init__(self, make, model, year):
super().__init__(make, model, year)
self.battery = Battery() # 将电池的属性初始化为一个类Battery()
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery() # 调用Battery()中的方法
9.4 导入类
我们假设我们将class存储到了名为file_name的模块中
导入类
from file_name import Class_name1, Class_name2
导入整个模块
import file_name
为了防止某一个模块过大，我们可以通过在模块中导入类的方式来避免这个问题，也就是说，我们可以在模块中导入模块。
9.5 Python标准库
python自带的默认库
10 文件和异常
10.1 从文件中读取数据
读取整个文件
假设有一个名为pi_digit.txt的文件存储了圆周率的值，我们通过python程序能够进行以下操作：
- 打开文件 open()
- 阅读文件内容 .read()
- 关闭文件 close() 但可以用with代替
with open('pi_digit.txt') as file_object:
contents = file_objects.read()
print(contents.rstrip())
以上代码说的是，打开一个名为pi_digit.txt的文件，将文件赋值给变量file_object。然后通过.read()函数获取文件内容。最后使用print进行输出。
这个过程需要注意以下几点：
- with的作用是让python自动选择什么时候进行文件的关闭，因此没有必要使用close()
- .read()会在阅读到最后时返回一个空字符串，因此输出会多一个空行。解决这个问题使用.rstrip()，即删除末端空格。
文件路径
上述方法只适用于文件存储在同一个文件夹的同一级下。方法分为绝对路径和相对路径，这里我认为绝对路径能够解决所有问题，直接把文件路径在文件资源管理器中找到并复制即可。
file_path = 'C:\user\ehmatthes\other_files\text_files\file_name'
with open(file_path) as file_object:
逐行读取
with open(file_name) as file_object:
for line in file_object:
print(line.rstrip())
创建一个包含文件各行内容的列表
文件内容只能够在with代码块中可用，要对于文件进行处理，可以创建一个列表来将文件存储在其中。
with open(file_name) as file_object:
lines = file_object.readlines()
for line in lines:
print(line.rstrip())
方法readlines()能够将每一行分别作为字符串存储在列表当中。
10.2 写入文件
在open()中存在第二个实参：
- ‘r’ 只读
- ‘w’ 写入，会自动创建不存在的文件名，会自动覆盖同名文件
- ‘a’ 添加， 在已有内容后进行写入
- ‘r+’ 读取和写入
其中默认值是只读。
写入空文件
with open(file_name, 'w') as file_object:
file_object.write("I love programming.\n") # 写入时需要手动换行
file_object.write("I love creating new games.")
附加到文件
在上述写入空文件的例子中，将实参改为’a’即可。
一些报错的原因
在做练习的时候，遇见了许多问题：
1.
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'learning_python'
VScode使用的终端，默认文件位置是python的默认位置，而不是程序文件的位置，所以要使用绝对引用。
UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0x81 in position 89: incomplete multibyte sequence
python读取文件路径时默认使用ASCII，若是保存路径中存在中文会报错，在open时可以添加如下属性：
with open(path, encoding='utf-8') as file_object:
SyntaxError: (unicode error) 'unicodeescape' codec can't decode bytes in position 2-3: truncated \UXXXXXXXX escape
字符串中的’‘会引起转义，可在字符串前面（外面）加上’r’
path = r"C:\Users\linli\Desktop\Python_work\10.文件和异常\learning_python.txt"
file_name = input("Please enter your name: ")
path = r"C:\Users\linli\Desktop\Python_work\10.文件和异常"
path += r"\" + file_name + ".txt" # 这一行出错
with open(path, 'w', encoding='utf-8') as file_object:
file_object.write(file_name)
运行时错误如下：
SyntaxError: EOL while scanning string literal
解决：python不支持将\作为字符串最后一个字符，即使加了r。因此方法应该如下：
path += "\\" + file_name + ".txt"
10.3 异常
为了避免程序在错误时停止，同时出现难以理解的traceback，我们可以通过try-expect-else代码块使程序继续运行，同时显示友好的提示。
例如，在进行除法运算时，可能会出现ZeroDivisionError异常，处理方式如下：
print("Give me 2 numbers, and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit")
while True:
first_number = input("\nfirst number: ")
if first_number == 'q':
break
second_number = input("\nsecond number: ")
if second_number == 'q':
break
try:
answer = int(first_number) / int(second_number)
except ZeroDivisionError:
print("You can't divide by 0!")
else:
print(answer)
如果希望在出错时不进行任何操作，可以使用pass语句
try:
answer = int(first_number) / int(second_number)
except ZeroDivisionError:
pass # 跳过错误
else:
print(answer)
10.4 存储数据
使用模块json(JavaScript Object Notation)来存储数据：
json能够将简单的python数据结构转存到文件中，并在程序再次运行时加载该文件中的数据。你还可以使用json在Python程序或者其他语言之间分享数据。
使用json.dump()和json.load()
json.dump()存储数字列表
import json
numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
filename = 'numbers.json'
with open(filename, 'w') as f_obj:
json.dump(numbers, f_obj) # 第一个实参为存储的数据，第二个实参为存储的文件对象
使用json.load()将这个列表读取到内存中(从json文件中提取数据并进行使用)
import json
filename = 'numbers.json'
with open(filename) as f_obj:
numbers = json.load(f_obj)
print(numbers)
11 测试代码
使用Python标准库中的模块unitest来测试函数的稳定性和各种可能的使用方式。
如果各位有书的话，书上有详尽的unitest使用方法，这里就不在赘述了。