Python简介(笔记一)

Python是一种跨平台的计算机程序设计语言。 是一个高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。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,越多被用于独立的、大型项目的开发。

Python应用领域

1、Web 和 Internet开发
2、科学计算和统计
3、人工智能
4、桌面界面开发
5、软件开发
6、后端开发
7、网络爬虫

Python基本语法

Python的设计目标之一是让代码具备高度的可阅读性。它设计时尽量使用其它语言经常使用的标点符号和英文单字,让代码看起来整洁美观。它不像其他的静态语言如C、Pascal那样需要重复书写声明语句,也不像它们的语法那样经常有特殊情况和意外。
Python开发者有意让违反了缩进规则的程序不能通过编译,以此来强制程序员养成良好的编程习惯。并且Python语言利用缩进表示语句块的开始和退出(Off-side规则),而非使用花括号或者某种关键字。增加缩进表示语句块的开始,而减少缩进则表示语句块的退出。缩进成为了语法的一部分。例如if语句:python3

age = int(input("请输入你的年龄: "))
if age < 21:
    print("你不能买酒。")
  print("不过你能买口香糖。")
print("这句话在if语句块的外面。")

根据PEP的规定,必须使用4个空格来表示每级缩进(不清楚4个空格的规定如何,在实际编写中可以自定义空格数,但是要满足每级缩进间空格数相等)。使用Tab字符和其它数目的空格虽然都可以编译通过,但不符合编码规范。支持Tab字符和其它数目的空格仅仅是为兼容很旧的的Python程序和某些有问题的编辑程序。

控制语句

if语句,当条件成立时运行语句块。经常与else, elif(相当于else if) 配合使用。
for语句,遍历列表、字符串、字典、集合等迭代器,依次处理迭代器中的每个元素。
while语句,当条件为真时,循环运行语句块。
try语句,与except,finally配合使用处理在程序运行中出现的异常情况。
class语句,用于定义类型。
def语句,用于定义函数和类型的方法。
pass语句,表示此行为空,不运行任何操作。
assert语句,用于程序调试阶段时测试运行条件是否满足。
with语句,Python2.6以后定义的语法,在一个场景中运行语句块。比如,运行语句块前加密,然后在语句块运行退出后解密。
yield语句,在迭代器函数内使用,用于返回一个元素。自从Python 2.5版本以后。这个语句变成一个运算符。
raise语句,制造一个错误。
import语句,导入一个模块或包。
from … import语句,从包导入模块或从模块导入某个对象。
import … as语句,将导入的对象赋值给一个变量。
in语句,判断一个对象是否在一个字符串/列表/元组里。
##表达式
Python的表达式写法与C/C++类似。只是在某些写法有所差别。
主要的算术运算符与C/C++类似。+, -, *, /, //, **, ~, %分别表示加法或者取正、减法或者取负、乘法、除法、整除、乘方、取补、取余。>>,
Python使用and, or, not表示逻辑运算。
is, is not用于比较两个变量是否是同一个对象。in, not in用于判断一个对象是否属于另外一个对象。
Python支持“列表推导式”(list comprehension),比如计算0-9的平方和:

>>> sum(x * x for x in range(10))
285

Python使用lambda表示匿名函数。匿名函数体只能是表达式。比如:

>>> add=lambda x, y : x + y
>>> add(3,2)
5

Python使用y if cond else x表示条件表达式。意思是当cond为真时,表达式的值为y,否则表达式的值为x。相当于C++和Java里的cond?y:x。
Python区分列表(list)和元组(tuple)两种类型。list的写法是[1,2,3],而tuple的写法是(1,2,3)。可以改变list中的元素,而不能改变tuple。在某些情况下,tuple的括号可以省略。tuple对于赋值语句有特殊的处理。因此,可以同时赋值给多个变量,比如:

>>> x, y=1,2 # 同时给x,y赋值,最终结果:x=1, y=2

特别地,可以使用以下这种形式来交换两个变量的值:

>>> x, y=y, x #最终结果:y=1, x=2

Python使用’(单引号)和"(双引号)来表示字符串。与Perl、Unix Shell语言或者Ruby、Groovy等语言不一样,两种符号作用相同。一般地,如果字符串中出现了双引号,就使用单引号来表示字符串;反之则使用双引号。如果都没有出现,就依个人喜好选择。出现在字符串中的(反斜杠)被解释为特殊字符,比如\n表示换行符。表达式前加r指示Python不解释字符串中出现的\。这种写法通常用于编写正则表达式或者Windows文件路径。
Python支持列表切割(list slices),可以取得完整列表的一部分。支持切割操作的类型有str, bytes, list, tuple等。它的语法是…[left:right]或者…[left:right:stride]。假定nums变量的值是[1, 3, 5, 7, 8, 13, 20],那么下面几个语句为真:
nums[2:5] == [5, 7, 8] 从下标为2的元素切割到下标为5的元素,但不包含下标为5的元素。
nums[1:] == [3, 5, 7, 8, 13, 20] 切割到最后一个元素。
nums[:-3] == [1, 3, 5, 7] 从最开始的元素一直切割到倒数第3个元素。
nums[:] == [1, 3, 5, 7, 8, 13, 20] 返回所有元素。改变新的列表不会影响到nums。
nums[1:5:2] == [3, 7] 从下标为1的元素切割到下标为5的元素,且步长为2。

函数

Python的函数支持递归、默认参数值、可变参数,但不支持函数重载。为了增强代码的可读性,可以在函数后书写“文档字符串”(Documentation Strings,或者简称docstrings),用于解释函数的作用、参数的类型与意义、返回值类型与取值范围等。可以使用内置函数help()打印出函数的使用帮助。比如:

def randint(a, b):
… “Return random integer in range [a, b], including both end points.”…

help(randint)
Help on function randint in module main:
randint(a, b)
Return random integer inrange[a, b], including both end points.

对象的方法

对象的方法是指绑定到对象的函数。调用对象方法的语法是instance.method(arguments)。它等价于调用Class.method(instance, arguments)。当定义对象方法时,必须显式地定义第一个参数,一般该参数名都使用self,用于访问对象的内部数据。这里的self相当于C++, Java里面的this变量,但是我们还可以使用任何其它合法的参数名,比如this 和 mine 等,self与C++,Java里面的this不完全一样,它可以被看作是一个习惯性的用法,我们传入任何其它的合法名称都行,比如:

class Fish:
    def eat(self,food):
        if food is not None:
        self.hungry=False
 
class User:
    def __init__(myself,name):
        myself.name=name

#构造Fish的实例:
f=Fish()
#以下两种调用形式是等价的:
Fish.eat(f,"earthworm")
f.eat("earthworm")
u=User('username')
print(u.name)

Python认识一些以“”开始并以“”结束的特殊方法名,它们用于实现运算符重载和实现多种特殊功能。

类型

Python采用动态类型系统。在编译的时候,Python不会检查对象是否拥有被调用的方法或者属性,而是直至运行时,才做出检查。所以操作对象时可能会抛出异常。不过,虽然Python采用动态类型系统,它同时也是强类型的。Python禁止没有明确定义的操作,比如数字加字符串。
与其它面向对象语言一样,Python允许程序员定义类型。构造一个对象只需要像函数一样调用类型即可,比如,对于前面定义的Fish类型,使用Fish()。类型本身也是特殊类型type的对象(type类型本身也是type对象),这种特殊的设计允许对类型进行反射编程。
Python内置丰富的数据类型。与Java、C++相比,这些数据类型有效地减少代码的长度。下面这个列表简要地描述了Python内置数据类型(适用于Python 3.x):
Python简介(笔记一)除了各种数据类型,Python语言还用类型来表示函数、模块、类型本身、对象的方法、编译后的Python代码、运行时信息等等。因此,Python具备很强的动态性。
数学运算
Python使用与C、Java类似的运算符,支持整数与浮点数的数学运算。同时还支持复数运算与无穷位数(实际受限于计算机的能力)的整数运算。除了求绝对值函数abs()外,大多数数学函数处于math和cmath模块内。前者用于实数运算,而后者用于复数运算。使用时需要先导入它们,比如:

import math
print(math.sin(math.pi/2))
1.0
fractions模块用于支持分数运算;decimal模块用于支持高精度的浮点数运算。
Python定义求余运行a % b的值处于开区间[0, b)内,如果b是负数,开区间变为(b, 0]。这是一个很常见的定义方式。不过其实它依赖于整除的定义。为了让方程式:b * (a // b) + a % b = a恒真,整除运行需要向负无穷小方向取值。比如7 // 3的结果是2,而(-7) // 3的结果却是-3。这个算法与其它很多编程语言不一样,需要注意,它们的整除运算会向0的方向取值。
Python允许像数学的常用写法那样连着写两个比较运行符。比如a < b < c与a < b and b < c等价。C++的结果与Python不一样,首先它会先计算a < b,根据两者的大小获得0或者1两个值之一,然后再与c进行比较。

扩展

1、列出模块中的函数

用import导入模块后,可使用函数dir(m)列出模块的所有函数,import是导入模块的命令,m是模块名。
例子:

>>>import math    
>>>dir(math)
['__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan', 'atan2', 'atanh', 'ceil', 'copysign', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'erf', 'erfc', 'exp', 'expm1', 'fabs', 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'fsum', 'gamma', 'gcd', 'hypot', 'inf', 'isclose', 'isfinite', 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 'log2', 'modf', 'nan', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'tau', 'trunc']

2、查看完整的python内置函数清单

查看完整的python内置函数清单,可在提示符后输入 >>>dir(_ builtins _)。
例子:

>>> dir(__builtins__)
 
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning', 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError', 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'ModuleNotFoundError', 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 'ProcessLookupError', 'RecursionError', 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StopAsyncIteration', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'WindowsError', 'ZeroDivisionError', '_', '__build_class__', '__debug__', '__doc__', '__import__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'abs', 'all', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'exec', 'exit', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars', 'zip']

3、查看某个函数的文档帮助信息

可以用函数help(函数)来查看某个函数的文档帮助信息。
例子:

>>>help(sum)
 
Help on built-in function sum in module builtins:
 
sum(iterable, start=0, /)   
       
    Return the sum of a 'start' value (default: 0) plus an iterable of numbers      When the iterable is empty, return the start value.    
       
    This function is intended specifically for use with numeric values and may    reject non-numeric types.

可以直接在提示符下输入help(),然后输入某个模块或函数名得到详细的帮助信息。

CGI

CGI 目前由NCSA维护,NCSA定义CGI如下:
CGI(Common Gateway Interface),通用网关接口,它是一段程序,运行在服务器上如:HTTP服务器,提供同客户端HTML页面的接口。
CGI程序可以是Python脚本、Perl脚本、Shell脚本、C或者C++程序等。
服务器
在你进行CGI编程前,确保您的Web服务器支持CGI及已经配置了CGI的处理程序。
所有的HTTP服务器执行CGI程序都保存在一个预先配置的目录。这个目录被称为CGI目录,并按照惯例,它被命名为/var/www/cgi-bin目录。
CGI文件的扩展名为.cgi,python也可以使用.py扩展名。
默认情况下,Linux服务器配置运行的cgi-bin目录中为/var/www。
如果想指定的其他运行CGI脚本的目录,可以修改httpd.conf配置文件,如下所示:

<Directory"/var/www/cgi-bin">
Allow Override None
Options ExecCGI
Order allow,deny
Allow from all
</Directory>
<Directory"/var/www/cgi-bin">
Options All
</Directory>

程序

使用Python创建第一个CGI程序,文件名为hello.py,文件位于/var/www/cgi-bin目录中,内容如下,修改文件的权限为755:

#!/usr/bin/env python
print("Content-type:text/html\r\n\r\n")
print("<html>")
print("<head>")
print("")
print("</head>")
print("<body>")
print("<h2>Hello World! This is my first CGI program</h2>")
print("</body>")
print("</html>")

以上程序在浏览器访问显示结果如下:

Hello World! This is my first CGI program

这个的hello.py
脚本是一个简单的Python脚本,脚本第一的输出内容"Content-type:text/html\r\n\r\n"发送到浏览器并告知浏览器显示的内容类型为"text/html"。

环境变量

所有的CGI程序都接收以下的环境变量,这些变量在CGI程序中发挥了重要的作用:
Python简介(笔记一)
以下是一个简单的CGI脚本输出CGI的环境变量:

#!/usr/bin/python
import os
print"Content-type:text/html\r\n\r\n"
print"Environment"
for param in os.environ.keys():
    print"<b>%20s</b>:%s<\br>" %(param,os.environ[param])

特点

优点

简单:Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的Python程序就感觉像是在读英语一样。它使你能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。
易学:Python极其容易上手,因为Python有极其简单的说明文档 [8] 。
速度快:Python 的底层是用 C 语言写的,很多标准库和第三方库也都是用 C 写的,运行速度非常快。 [5]
免费、开源:Python是FLOSS(*/开放源码软件)之一。使用者可以*地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的*软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念。
高层语言:用Python语言编写程序的时候无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节。
可移植性:由于它的开源本质,Python已经被移植在许多平台上(经过改动使它能够工作在不同平台上)。这些平台包括Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE、PocketPC、Symbian以及Google基于linux开发的android平台。
解释性:一个用编译性语言比如C或C++写的程序可以从源文件(即C或C++语言)转换到一个你的计算机使用的语言(二进制代码,即0和1)。这个过程通过编译器和不同的标记、选项完成。
运行程序的时候,连接/转载器软件把你的程序从硬盘复制到内存中并且运行。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。你可以直接从源代码运行 程序。
在计算机内部,Python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式,然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。这使得使用Python更加简单。也使得Python程序更加易于移植。
面向对象:Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中,程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在“面向对象”的语言中,程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。
可扩展性:如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开,可以部分程序用C或C++编写,然后在Python程序中使用它们。
可嵌入性:可以把Python嵌入C/C++程序,从而向程序用户提供脚本功能。
丰富的库:Python标准库确实很庞大。它可以帮助处理各种工作,包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI(图形用户界面)、Tk和其他与系统有关的操作。这被称作Python的“功能齐全”理念。除了标准库以外,还有许多其他高质量的库,如wxPython、Twisted和Python图像库等等。
规范的代码:Python采用强制缩进的方式使得代码具有较好可读性。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。

缺点

单行语句和命令行输出问题:很多时候不能将程序连写成一行,如import sys;for i in sys.path:print i。而perl和awk就无此限制,可以较为方便的在shell下完成简单程序,不需要如Python一样,必须将程序写入一个.py文件。
独特的语法
这也许不应该被称为局限,但是它用缩进来区分语句关系的方式还是给很多初学者带来了困惑。即便是很有经验的Python程序员,也可能陷入陷阱当中。
运行速度慢:这里是指与C和C++相比。

应用

系统编程:提供API(Application Programming Interface应用程序编程接口),能方便进行系统维护和管理,Linux下标志性语言之一,是很多系统管理员理想的编程工具。
图形处理:有PIL、Tkinter等图形库支持,能方便进行图形处理。
数学处理:NumPy扩展提供大量与许多标准数学库的接口。
文本处理:python提供的re模块能支持正则表达式,还提供SGML,XML分析模块,许多程序员利用python进行XML程序的开发。
数据库编程:程序员可通过遵循Python DB-API(数据库应用程序编程接口)规范的模块与Microsoft SQL Server,Oracle,Sybase,DB2,MySQL、SQLite等数据库通信。python自带有一个Gadfly模块,提供了一个完整的SQL环境。
网络编程:提供丰富的模块支持sockets编程,能方便快速地开发分布式应用程序。很多大规模软件开发计划例如Zope,Mnet 及BitTorrent. Google都在广泛地使用它。
Web编程:应用的开发语言,支持最新的XML技术。
多媒体应用:Python的PyOpenGL模块封装了“OpenGL应用程序编程接口”,能进行二维和三维图像处理。PyGame模块可用于编写游戏软件。
pymo引擎:PYMO全称为python memories off,是一款运行于Symbian S60V3,Symbian3,S60V5, Symbian3, Android系统上的AVG游戏引擎。因其基于python2.0平台开发,并且适用于创建秋之回忆(memories off)风格的AVG游戏,故命名为PYMO。
黑客编程:python有一个hack的库,内置了你熟悉的或不熟悉的函数,但是缺少成就感。
用Python写简单爬虫
首先,要通过urllib2这个Module获得对应的HTML源码。(PS:在python3.3之后urllib2已经不能再用,代之以urllib)

import urllib2  #调用urllib2  
url='http://www.baidu.com/s?wd=cloga' #把等号右边的网址赋值给url
html=urllib2.urlopen(url).read()   #html随意取名 等号后面的动作是打开源代码页面,并阅读
print html #打印

通过上面这三句就可以将URL的源码存在content变量中,其类型为字符型。
接下来是要从这堆HTML源码中提取我们需要的内容。用Chrome查看一下对应的内容的代码(也可以用Firefox的Firebug)。
可以看到url的信息存储在span标签中,要获取其中的信息可以用正则表达式。

标准库

Python拥有一个强大的标准库。Python语言的核心只包含数字、字符串、列表、字典、文件等常见类型和函数,而由Python标准库提供了系统管理、网络通信、文本处理、数据库接口、图形系统、XML处理等额外的功能。Python标准库命名接口清晰、文档良好,很容易学习和使用。
Python社区提供了大量的第三方模块,使用方式与标准库类似。它们的功能无所不包,覆盖科学计算、Web开发、数据库接口、图形系统多个领域,并且大多成熟而稳定。第三方模块可以使用Python或者C语言编写。SWIG,SIP常用于将C语言编写的程序库转化为Python模块。Boost C++ Libraries包含了一组库,Boost.Python,使得以 Python 或 C++ 编写的程序能互相调用。借助于拥有基于标准库的大量工具、能够使用低级语言如C和可以作为其他库接口的C++,Python已成为一种强大的应用于其他语言与工具之间的胶水语言。
Python标准库的主要功能有:
文本处理,包含文本格式化、正则表达式匹配、文本差异计算与合并、Unicode支持,二进制数据处理等功能
文件处理,包含文件操作、创建临时文件、文件压缩与归档、操作配置文件等功能
操作系统功能,包含线程与进程支持、IO复用、日期与时间处理、调用系统函数、写日记(logging)等功能
网络通信,包含网络套接字,SSL加密通信、异步网络通信等功能
网络协议,支持HTTP,FTP,SMTP,POP,IMAP,NNTP,XMLRPC等多种网络协议,并提供了编写网络服务器的框架
W3C格式支持,包含HTML,SGML,XML的处理
其它功能,包括国际化支持、数学运算、HASH、Tkinter等。

开发环境

●IDLE:Python内置IDE (随python安装包提供)
●PyCharm [9] :详见百度百科PyCharm,由著名的JetBrains公司开发,带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工 具,比如调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制。此外,该IDE提供了一些高级功能,以用于支持Django框架下的专业Web开发。
●Komodo和Komodo Edit:后者是前者的免费精简版
●Spyder:安装Anaconda自带的高级IDE
●PythonWin:ActivePython或pywin32均提供该IDE,仅适用于Windows
●SPE(Stani’s Python Editor):功能较多的*软件,基于wxPython
●Ulipad:功能较全的*软件,基于wxPython;作者是中国Python高手limodou
●WingIDE:可能是功能最全的IDE,但不是*软件(教育用户和开源用户可以申请免费key)
●Eric:基于PyQt的*软件,功能强大。全名是:The Eric Python IDE
●DrPython
●PyScripter:使用Delphi开发的轻量级的开源Python IDE, 支持Python2.6和3.0。
●PyPE:一个开源的跨平台的PythonIDE。
●bpython: 类Unix操作系统下使用curses库开发的轻量级的Python解释器。语法提示功能。
●eclipse + pydev插件:方便调试程序
●emacs:自带python支持,自动补全、refactor等功能需要插件支持
●Vim: 最新7.3版编译时可以加入python支持,提供python代码自动提示支持
●Visual Studio 2003 + VisualPython:仅适用Windows,已停止维护,功能较差
●SlickEdit
●Visual Studio 2010 + Python Tools for Visual Studio
●TextMate
●Netbeans IDE
●Sublime
●ipython
另外,诸如Notepad++、EditPlus、UltraEdit等通用的程序员文本编辑器软件也能对Python代码编辑提供一定的支持,比如代码自动着色、注释快捷键等,但是否够得上集成开发环境的水平,尚有待评估。

库导入

内置库

可以直接使用 import语句导入。

外部库

需要先下载,再在CMD命令窗口在pip.exede同级目录下输入 pip install 库名。
外部库储存在include文件夹中。

此次作品引用百度文章

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