简介

Python 是一种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。Python 由 Guido van Rossum 于 1989 年底在荷兰国家数学和计算机科学研究所发明，第一个公开发行版发行于 1991 年。

特点

• 易于学习：Python 有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确定义的语法，学习起来更加简单。
• 易于阅读：Python 代码定义的更清晰。
• 易于维护：Python 的成功在于它的源代码是相当容易维护的。
• 一个广泛的标准库：Python 的最大的优势之一是丰富的库，跨平台的，在 UNIX，Windows 和 macOS 兼容很好。
• 互动模式：互动模式的支持，您可以从终端输入执行代码并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片断。
• 可移植：基于其开放源代码的特性，Python 已经被移植（也就是使其工作）到许多平台。
• 可扩展：如果你需要一段运行很快的关键代码，或者是想要编写一些不愿开放的算法，你可以使用 C 或 C++ 完成那部分程序，然后从你的 Python 程序中调用。
• 数据库：Python 提供所有主要的商业数据库的接口。
• GUI 编程：Python 支持 GUI 可以创建和移植到许多系统调用。
• 可嵌入：你可以将 Python 嵌入到 C/C++ 程序，让你的程序的用户获得"脚本化"的能力。
• 面向对象：Python 是强面向对象的语言，程序中任何内容统称为对象，包括数字、字符串、函数等。

基础语法

运行 Python

交互式解释器

在命令行窗口执行python后，进入 Python 的交互式解释器。exit() 或 Ctrl + D 组合键退出交互式解释器。

命令行脚本

在命令行窗口执行python script-file.py，以执行 Python 脚本文件。

指定解释器

如果在 Python 脚本文件首行输入#!/usr/bin/env python，那么可以在命令行窗口中执行/path/to/script-file.py以执行该脚本文件。

注：该方法不支持 Windows 环境。

编码

默认情况下，3.x 源码文件都是 UTF-8 编码，字符串都是 Unicode 字符。也可以手动指定文件编码：

# -*- coding: utf-8 -*-

或者

# encoding: utf-8

注意: 该行标注必须位于文件第一行

标识符

• 第一个字符必须是英文字母或下划线 _ 。
• 标识符的其他的部分由字母、数字和下划线组成。
• 标识符对大小写敏感。

注：从 3.x 开始，非 ASCII 标识符也是允许的，但不建议。

保留字

保留字即关键字，我们不能把它们用作任何标识符名称。Python 的标准库提供了一个 keyword 模块，可以输出当前版本的所有关键字：

>>> import keyword
>>> keyword.kwlist
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

注释

单行注释采用#，多行注释采用'''或"""。

# 这是单行注释

'''
这是多行注释

这是多行注释
'''

"""
这也是多行注释

这也是多行注释
"""

行与缩进

Python 最具特色的就是使用缩进来表示代码块，不需要使用大括号 {}。
缩进的空格数是可变的，但是同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数。缩进不一致，会导致运行错误。

多行语句

Python 通常是一行写完一条语句，但如果语句很长，我们可以使用反斜杠\来实现多行语句。

total = item_one + \
        item_two + \
        item_three

在 [], {}, 或 () 中的多行语句，不需要使用反斜杠\。

空行

函数之间或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。类和函数入口之间也用一行空行分隔，以突出函数入口的开始。

空行与代码缩进不同，空行并不是 Python 语法的一部分。书写时不插入空行，Python 解释器运行也不会出错。但是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构。

记住：空行也是程序代码的一部分。

等待用户输入

input函数可以实现等待并接收命令行中的用户输入。

content = input("\n\n请输入点东西并按 Enter 键\n")
print(content)

同一行写多条语句

Python 可以在同一行中使用多条语句，语句之间使用分号;分割。

import sys; x = 'hello world'; sys.stdout.write(x + '\n')

多个语句构成代码组

缩进相同的一组语句构成一个代码块，我们称之代码组。

像if、while、def和class这样的复合语句，首行以关键字开始，以冒号:结束，该行之后的一行或多行代码构成代码组。

我们将首行及后面的代码组称为一个子句(clause)。

print 输出

print 默认输出是换行的，如果要实现不换行需要在变量末尾加上end=""或别的非换行符字符串：

print('123') # 默认换行
print('123', end = "") # 不换行

import 与 from...import

在 Python 用 import 或者 from...import 来导入相应的模块。

将整个模块导入，格式为：import module_name

从某个模块中导入某个函数,格式为：from module_name import func1

从某个模块中导入多个函数,格式为：from module_name import func1, func2, func3

将某个模块中的全部函数导入，格式为：from module_name import *

运算符

算术运算符

运算符	描述
+	加
-	减
*	乘
/	除
%	取模
**	幂
//	取整除

比较运算符

运算符	描述
==	等于
!=	不等于
>	大于
<	小于
>=	大于等于
<=	小于等于

赋值运算符

运算符	描述
=	简单的赋值运算符
+=	加法赋值运算符
-=	减法赋值运算符
*=	乘法赋值运算符
/=	除法赋值运算符
%=	取模赋值运算符
**=	幂赋值运算符
//=	取整除赋值运算符

位运算符

运算符	描述
&	按位与运算符：参与运算的两个值,如果两个相应位都为1，则该位的结果为1，否则为0
\		按位或运算符：只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1
^	按位异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1
~	按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反，即把1变为0，把0变为1。~x 类似于 -x-1
<<	左移动运算符：运算数的各二进位全部左移若干位，由"<<"右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补0
>>	右移动运算符：把">>"左边的运算数的各二进位全部右移若干位，">>"右边的数指定移动的位数

逻辑运算符

运算符	逻辑表达式	描述
and	x and y	布尔"与" - 如果 x 为 False，x and y 返回 False，否则它返回 y 的计算值
or	x or y	布尔"或" - 如果 x 是 True，它返回 x 的值，否则它返回 y 的计算值
not	not x	布尔"非" - 如果 x 为 True，返回 False 。如果 x 为 False，它返回 True

成员运算符

运算符	描述
in	如果在指定的序列中找到值返回 True，否则返回 False
not in	如果在指定的序列中没有找到值返回 True，否则返回 False

身份运算符

运算符	描述	实例
is	is 是判断两个标识符是不是引用自一个对象	x is y, 类似 id(x) == id(y) , 如果引用的是同一个对象则返回 True，否则返回 False
is not	is not 是判断两个标识符是不是引用自不同对象	x is not y ， 类似 id(a) != id(b)。如果引用的不是同一个对象则返回结果 True，否则返回 False

运算符优先级

运算符	描述
(expressions...), [expressions...], {key: value...}, {expressions...}	表示绑定或元组、表示列表、表示字典、表示集合
x[index], x[index:index], x(arguments...), x.attribute	下标、切片、调用、属性引用
**	指数 (最高优先级)
~ + -	按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@)
* / % //	乘，除，取模和取整除
+ -	加法减法
>> <<	右移，左移运算符
&	位 'AND'
^ `	`	位运算符
<= < > >=	比较运算符
<> == !=	等于运算符
= %= /= //= -= += *= **=	赋值运算符
is is not	身份运算符
in not in	成员运算符
and or not	逻辑运算符
if - else	条件表达式
lambda	Lambda 表达式

具有相同优先级的运算符将从左至右的方式依次进行。用小括号()可以改变运算顺序。

变量

变量在使用前必须先"定义"（即赋予变量一个值），否则会报错：

>>> name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'name' is not defined

数据类型

布尔(bool)

只有 True 和 False 两个值，表示真或假。

数字(number)

整型(int)

整数值，可正数亦可复数，无小数。
3.x 整型是没有限制大小的，可以当作 Long 类型使用，所以 3.x 没有 2.x 的 Long 类型。

浮点型(float)

浮点型由整数部分与小数部分组成，浮点型也可以使用科学计数法表示（2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250）

复数(complex)

复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a + bj，或者complex(a,b)表示，复数的实部 a 和虚部 b 都是浮点型。

数字运算

• 不同类型的数字混合运算时会将整数转换为浮点数
• 在不同的机器上浮点运算的结果可能会不一样
• 在整数除法中，除法 / 总是返回一个浮点数，如果只想得到整数的结果，丢弃可能的分数部分，可以使用运算符 //。
• // 得到的并不一定是整数类型的数，它与分母分子的数据类型有关系
• 在交互模式中，最后被输出的表达式结果被赋值给变量 _，_ 是个只读变量

数学函数

注：以下函数的使用，需先导入 math 包。

函数	描述
abs(x)	返回数字的整型绝对值，如 abs(-10) 返回 10
ceil(x)	返回数字的上入整数，如 math.ceil(4.1) 返回 5
cmp(x, y)	如果 x < y 返回 -1，如果 x == y 返回 0，如果 x > y 返回 1。Python 3 已废弃 。使用 使用 (x>y)-(x<y) 替换。
exp(x)	返回 e 的 x 次幂(ex)，如 math.exp(1) 返回2.718281828459045
fabs(x)	返回数字的浮点数绝对值，如 math.fabs(-10) 返回10.0
floor(x)	返回数字的下舍整数，如 math.floor(4.9) 返回 4
log(x)	如 math.log(math.e) 返回 1.0，math.log(100,10) 返回 2.0
log10(x)	返回以 10 为基数的 x 的对数，如 math.log10(100) 返回 2.0
max(x1, x2,...)	返回给定参数的最大值，参数可以为序列
min(x1, x2,...)	返回给定参数的最小值，参数可以为序列
modf(x)	返回 x 的整数部分与小数部分，两部分的数值符号与 x 相同，整数部分以浮点型表示
pow(x, y)	幂等函数， x**y 运算后的值
round(x [,n])	返回浮点数 x 的四舍五入值，如给出 n 值，则代表舍入到小数点后的位数
sqrt(x)	返回数字 x 的平方根

随机数函数

注：以下函数的使用，需先导入 random 包。

函数	描述
choice(seq)	从序列的元素中随机挑选一个元素，比如random.choice(range(10))，从0到9中随机挑选一个整数
randrange ([start,] stop [,step])	从指定范围内，按指定基数递增的集合中获取一个随机数，基数缺省值为1
random()	随机生成下一个实数，它在[0,1)范围内
seed([x])	改变随机数生成器的种子seed。如果你不了解其原理，你不必特别去设定seed，Python会帮你选择seed
shuffle(lst)	将序列的所有元素随机排序
uniform(x, y)	随机生成下一个实数，它在[x,y]范围内

三角函数

注：以下函数的使用，需先导入 math 包。

函数	描述
acos(x)	返回 x 的反余弦弧度值
asin(x)	返回 x 的反正弦弧度值
atan(x)	返回 x 的反正切弧度值
atan2(y, x)	返回给定的 X 及 Y 坐标值的反正切值
cos(x)	返回 x 的弧度的余弦值
hypot(x, y)	返回欧几里德范数 sqrt(x*x + y*y)
sin(x)	返回的 x 弧度的正弦值
tan(x)	返回 x 弧度的正切值
degrees(x)	将弧度转换为角度，如 degrees(math.pi/2) 返回 90.0
radians(x)	将角度转换为弧度

数学常量

常量	描述
pi	数学常量 pi（圆周率，一般以π来表示）
e	数学常量 e，e 即自然常数（自然常数）

字符串(string)

• 单引号和双引号使用完全相同
• 使用三引号('''或""")可以指定一个多行字符串
• 转义符(反斜杠\)可以用来转义，使用r可以让反斜杠不发生转义，如r"this is a line with \n"，则\n会显示，并不是换行
• 按字面意义级联字符串，如"this " "is " "string"会被自动转换为this is string
• 字符串可以用 + 运算符连接在一起，用 * 运算符重复
• 字符串有两种索引方式，从左往右以 0 开始，从右往左以 -1 开始
• 字符串不能改变
• 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为 1 的字符串
• 字符串的截取的语法格式如下：变量[头下标:尾下标]

转义字符

转义字符	描述
\	在行尾时，续行符
\\	反斜杠符号
\'	单引号
\"	双引号
a	响铃
b	退格(Backspace)
e	转义
000	空
n	换行
v	纵向制表符
t	横向制表符
r	回车
f	换页
oyy	八进制数，yy代表字符，例如：o12代表换行
xyy	十六进制数，yy代表字符，例如：x0a代表换行
other	其它的字符以普通格式输出

字符串运算符

操作符	描述	实例
+	字符串连接	'Hello' + 'Python' 输出结果：'HelloPython'
*	重复输出字符串	'Hello' * 2 输出结果：'HelloHello'
[]	通过索引获取字符串中字符	'Hello'[1] 输出结果 e
[ : ]	截取字符串中的一部分	'Hello'[1:4] 输出结果 ell
in	成员运算符，如果字符串中包含给定的字符返回 True	'H' in 'Hello' 输出结果 True
not in	成员运算符，如果字符串中不包含给定的字符返回 True	'M' not in 'Hello' 输出结果 True
r/R	原始字符串，所有的字符串都是直接按照字面的意思来使用，没有转义特殊或不能打印的字符。 原始字符串除在字符串的第一个引号前加上字母 r（可以大小写）以外，与普通字符串有着几乎完全相同的语法	print(r'\n') 或 print(R'\n')
%	格式化字符串

字符串格式化

在 Python 中，字符串格式化不是 sprintf 函数，而是用 % 符号。例如：

print("我叫%s， 今年 %d 岁！" % ('小明', 10))

// 输出:
我叫小明， 今年 10 岁！

格式化符号:

符号	描述
%c	格式化字符及其 ASCII 码
%s	格式化字符串
%d	格式化整数
%u	格式化无符号整型
%o	格式化无符号八进制数
%x	格式化无符号十六进制数
%X	格式化无符号十六进制数（大写）
%f	格式化浮点数字，可指定小数点后的精度
%e	用科学计数法格式化浮点数
%E	作用同 %e，用科学计数法格式化浮点数
%g	%f 和 %e 的简写
%G	%f 和 %E 的简写
%p	用十六进制数格式化变量的地址

辅助指令:

指令	描述
*	定义宽度或者小数点精度
-	用做左对齐
+	在正数前面显示加号
	在正数前面显示空格
#	在八进制数前面显示零('0')，在十六进制前面显示'0x'或者'0X'(取决于用的是'x'还是'X')
0	显示的数字前面填充'0'而不是默认的空格
%	'%%'输出一个单一的'%'
(var)	映射变量(字典参数)
m.n.	m 是显示的最小总宽度，n 是小数点后的位数(如果可用的话)

Python 2.6 开始，新增了一种格式化字符串的函数 str.format()，它增强了字符串格式化的功能。

多行字符串

• 用三引号(''' 或 """)包裹字符串内容
• 多行字符串内容支持转义符，用法与单双引号一样
• 三引号包裹的内容，有变量接收或操作即字符串，否则就是多行注释

实例：

string = '''
print(\tmath.fabs(-10))

print(\nrandom.choice(li))
'''

print(string)

输出：

print(  math.fabs(-10))

print(
random.choice(li))

Unicode

在 2.x 中，普通字符串是以 8 位 ASCII 码进行存储的，而 Unicode 字符串则存储为 16 位 Unicode 字符串，这样能够表示更多的字符集。使用的语法是在字符串前面加上前缀 u。

在 3.x 中，所有的字符串都是 Unicode 字符串。

字符串函数

方法名	描述
str.capitalize()	首字母大写，其余字符小写
str.center(width[, fillchar])	返回一个指定的宽度 width 居中的字符串，fillchar 为填充的字符，默认为空格
str.count(sub, start= 0,end=len(string))	统计子字符串在字符串中出现的次数
str.encode(encoding='UTF-8',errors='strict')	以指定的编码格式编码字符串，返回 bytes 对象
bytes.decode(encoding="utf-8", errors="strict")	以指定的编码格式解码 bytes 对象，返回字符串
str.endswith(suffix[, start[, end]])	判断字符串是否以指定后缀结尾
str.expandtabs(tabsize=8)	把字符串中的 tab 符号(\t)转为空格
str.find(str, beg=0, end=len(string))	如果包含子字符串返回开始的索引值，否则返回-1
str.index(str, beg=0, end=len(string))	如果包含子字符串返回开始的索引值，否则抛出异常
str.isalnum()	检测字符串是否只由字母和数字组成
str.isalpha()	检测字符串是否只由字母组成
str.isdigit()	检测字符串是否只由数字组成
str.islower()	如果字符串中包含至少一个区分大小写的字符，并且所有这些(区分大小写的)字符都是小写，则返回 True，否则返回 False
str.isupper()	检测字符串中所有的字母是否都为大写
str.isspace()	如果字符串中只包含空格，则返回 True，否则返回 False
str.istitle()	检测字符串中所有的单词拼写首字母是否为大写，且其他字母为小写
str.join(sequence)	将序列的元素以指定的字符连接生成一个新的字符串
len(s)	返回对象（字符串、列表、元组等）长度或项目个数
str.ljust(width[, fillchar])	返回一个原字符串左对齐,并使用空格填充至指定长度的新字符串。如果指定的长度小于原字符串的长度则返回原字符串
str.lower()	转换字符串中所有大写字符为小写
str.upper()	转换字符串中所有小写字符为大写
str.strip([chars])	移除字符串头尾指定的字符（默认为空格）或字符序列
str.maketrans(intab, outtab)	用于创建字符映射的转换表，对于接受两个参数的最简单的调用方式，第一个参数是字符串，表示需要转换的字符，第二个参数也是字符串表示转换的目标。两个字符串的长度必须相同，为一一对应的关系。
str.translate(table)	根据参数table给出的表转换字符串的字符
max(str)	返回字符串中最大的字符
min(str)	返回字符串中最小的字符
str.replace(old, new[, max])	把字符串中的 old（旧字符串） 替换成 new(新字符串)，如果指定第三个参数max，则替换不超过 max 次
str.split(str="", num=string.count(str))	通过指定分隔符对字符串进行切片，如果参数 num 有指定值，则仅分隔 num 个子字符串
str.splitlines([keepends])	按照行('r', 'rn', n')分隔，返回一个包含各行作为元素的列表，如果参数 keepends 为 False，不包含换行符，如果为 True，则保留换行符
str.startswith(str, beg=0,end=len(string))	检查字符串是否是以指定子字符串开头
str.swapcase()	对字符串的大小写字母进行互换
str.title()	返回"标题化"的字符串，即所有单词都是以大写开始，其余字母均为小写
str.zfill(width)	返回指定长度的字符串，原字符串右对齐，前面填充0
str.isdecimal()	检查字符串是否只包含十进制字符，只适用于 Unicode 对象

字节(bytes)

在 3.x 中，字符串和二进制数据完全区分开。文本总是 Unicode，由 str 类型表示，二进制数据则由 bytes 类型表示。Python 3 不会以任意隐式的方式混用 str 和 bytes，你不能拼接字符串和字节流，也无法在字节流里搜索字符串（反之亦然），也不能将字符串传入参数为字节流的函数（反之亦然）。

• bytes 类型与 str 类型，二者的方法仅有 encode() 和 decode() 不同。
• bytes 类型数据需在常规的 str 类型前加个 b 以示区分，例如 b'abc'。
• 只有在需要将 str 编码(encode)成 bytes 的时候，比如：通过网络传输数据；或者需要将 bytes 解码(decode)成 str 的时候，我们才会关注 str 和 bytes 的区别。

bytes 转 str：

b'abc'.decode()
str(b'abc')
str(b'abc', encoding='utf-8')

str 转 bytes：

'中国'.encode()

bytes('中国', encoding='utf-8')

列表(list)

• 列表是一种无序的、可重复的数据序列，可以随时添加、删除其中的元素。
• 列表页的每个元素都分配一个数字索引，从 0 开始
• 列表使用方括号创建，使用逗号分隔元素
• 列表元素值可以是任意类型，包括变量
• 使用方括号对列表进行元素访问、切片、修改、删除等操作，开闭合区间为[)形式
• 列表的元素访问可以嵌套
• 方括号内可以是任意表达式

创建列表

hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]

访问元素

li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3)]
print(li[3])        # (1, 3)
print(li[-2])       # [3, 'a']

切片访问

格式: list_name[begin:end:step]
begin 表示起始位置(默认为0)，end 表示结束位置(默认为最后一个元素)，step 表示步长(默认为1)

hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]

print(li)           # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:2])      # ['2']
print(li[:2])       # [1, '2']
print(li[:])        # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[2:])       # [[3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:-1:2])   # ['2', (1, 3)]

访问内嵌 list 的元素：

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ['a', 'b', 'c']]

print(li[1:-1:2][1:3])      # (3, 5)
print(li[-1][1:3])          # ['b', 'c']
print(li[-1][1])            # b

修改列表

通过使用方括号，可以非常灵活的对列表的元素进行修改、替换、删除等操作。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

li[len(li) - 2] = 22    # 修改 [0, 1, 2, 22, 4, 5]
li[3] = 33              # 修改 [0, 1, 2, 33, 4, 5]
li[1:-1] = [9, 9]       # 替换 [0, 9, 9, 5]
li[1:-1] = []           # 删除 [0, 5]

删除元素

可以用 del 语句来删除列表的指定范围的元素。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

del li[3]       # [0, 1, 2, 4, 5]
del li[2:-1]    # [0, 1, 5]

列表操作符

• + 用于合并列表
• * 用于重复列表元素
• in 用于判断元素是否存在于列表中
• for ... in ... 用于遍历列表元素

[1, 2, 3] + [3, 4, 5]           # [1, 2, 3, 3, 4, 5]
[1, 2, 3] * 2                   # [1, 2, 3, 1, 2, 3]
3 in [1, 2, 3]                  # True
for x in [1, 2, 3]: print(x)    # 1 2 3

列表函数

• len(list) 列表元素个数
• max(list) 列表元素中的最大值
• min(list) 列表元素中的最小值
• list(seq) 将元组转换为列表

li = [0, 1, 5]

max(li)     # 5
len(li)     # 3

注: 对列表使用 max/min 函数，2.x 中对元素值类型无要求，3.x 则要求元素值类型必须一致。

列表方法

• list.append(obj)

  
  在列表末尾添加新的对象
  

• list.count(obj)

  
  返回元素在列表中出现的次数
  

• list.extend(seq)

  
  在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值
  

• list.index(obj)

  
  返回查找对象的索引位置，如果没有找到对象则抛出异常
  

• list.insert(index, obj)

  
  将指定对象插入列表的指定位置
  

• list.pop([index=-1]])

  
  移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值
  

• list.remove(obj)

  
  移除列表中某个值的第一个匹配项
  

• list.reverse()

  
  反向排序列表的元素
  

• list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)

  
  对原列表进行排序，如果指定参数，则使用比较函数指定的比较函数
  

• list.clear()

  
  清空列表
  还可以使用 `del list[:]`、`li = []` 等方式实现
  

• list.copy()

  
  复制列表
  默认使用等号赋值给另一个变量，实际上是引用列表变量。如果要实现
  

列表推导式

列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。

每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。

将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：

vec = [2, 4, 6]
[(x, x**2) for x in vec]

# [(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

对序列里每一个元素逐个调用某方法：

freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
[weapon.strip() for weapon in freshfruit]

# ['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

用 if 子句作为过滤器：

vec = [2, 4, 6]
[3*x for x in vec if x > 3]

# [12, 18]

vec1 = [2, 4, 6]
vec2 = [4, 3, -9]

[x*y for x in vec1 for y in vec2]
# [8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]

[vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
# [8, 12, -54]

列表嵌套解析：

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9],
]

new_matrix = [[row[i] for row in matrix] for i in range(len(matrix[0]))]
print(new_matrix)

# [[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]]

元组(tuple)

• 元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改
• 元组使用小括号，列表使用方括号
• 元组创建很简单，只需要在括号中添加元素，并使用逗号隔开即可
• 没有 append()，insert() 这样进行修改的方法，其他方法都与列表一样
• 字典中的键必须是唯一的同时不可变的，值则没有限制
• 元组中只包含一个元素时，需要在元素后面添加逗号，否则括号会被当作运算符使用

访问元组

访问元组的方式与列表是一致的。
元组的元素可以直接赋值给多个变量，但变量数必须与元素数量一致。

a, b, c = (1, 2, 3)
print(a, b, c)

组合元组

元组中的元素值是不允许修改的，但我们可以对元组进行连接组合

tup1 = (12, 34.56);
tup2 = ('abc', 'xyz')
tup3 = tup1 + tup2;
print (tup3)

# (12, 34.56, 'abc', 'xyz')

删除元组

元组中的元素值是不允许删除的，但我们可以使用 del 语句来删除整个元组

元组函数

• len(tuple) 元组元素个数
• max(tuple) 元组元素中的最大值
• min(tuple) 元组元素中的最小值
• tuple(tuple) 将列表转换为元组

元组推导式

t = 1, 2, 3
print(t)
# (1, 2, 3)

u = t, (3, 4, 5)
print(u)
# ((1, 2, 3), (3, 4, 5))

字典(dict)

• 字典是另一种可变容器模型，可存储任意类型对象
• 字典的每个键值(key=>value)对用冒号(:)分割，每个对之间用逗号(,)分割，整个字典包括在花括号({})中
• 键必须是唯一的，但值则不必
• 值可以是任意数据类型
• 键必须是不可变的，例如：数字、字符串、元组可以，但列表就不行
• 如果用字典里没有的键访问数据，会报错
• 字典的元素没有顺序，不能通过下标引用元素，通过键来引用
• 字典内部存放的顺序和 key 放入的顺序是没有关系的

格式如下:

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

访问字典

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}

print(dis['b'][2])

修改字典

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}

dis[9]['name'] = 999
print(dis)

# {'a': 1, 9: {'name': 999}, 'b': [1, 2, 3]}

删除字典

用 del 语句删除字典或字典的元素。

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}

del dis[9]['name']
print(dis)

del dis         # 删除字典

# {'a': 1, 9: {}, 'b': [1, 2, 3]}

字典函数

• len(dict) 计算字典元素个数，即键的总数
• str(dict) 输出字典，以可打印的字符串表示
• type(variable) 返回输入的变量类型，如果变量是字典就返回字典类型
• key in dict 判断键是否存在于字典中

字典方法

• dict.clear()

  删除字典内所有元素

• dict.copy()

  返回一个字典的浅复制

• dict.fromkeys(seq[, value])

  创建一个新字典，以序列 seq 中元素做字典的键，value 为字典所有键对应的初始值

• dict.get(key, default=None)

  返回指定键的值，如果值不在字典中返回默认值

• dict.items()

  以列表形式返回可遍历的(键, 值)元组数组

• dict.keys()

  以列表返回一个字典所有的键

• dict.values()

  以列表返回字典中的所有值

• dict.setdefault(key, default=None)

  如果 key 在字典中，返回对应的值。如果不在字典中，则插入 key 及设置的默认值 default，并返回 default ，default 默认值为 None。

• dict.update(dict2)

  把字典参数 dict2 的键/值对更新到字典 dict 里

  dic1 = {'a': 'a'}
  dic2 = {9: 9, 'a': 'b'}
  dic1.update(dic2)
  print(dic1)
  
  # {'a': 'b', 9: 9}

• dict.pop(key[,default])

  删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。key 值必须给出，否则返回 default 值。

• dict.popitem()

  随机返回并删除字典中的一对键和值(一般删除末尾对)

字典推导式

构造函数 dict() 直接从键值对元组列表中构建字典。如果有固定的模式，列表推导式指定特定的键值对：

>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

此外，字典推导可以用来创建任意键和值的表达式词典：

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

如果关键字只是简单的字符串，使用关键字参数指定键值对有时候更方便：

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

集合(set)

集合是一个无序不重复元素的序列

创建集合

• 可以使用大括号 {} 或者 set() 函数创建集合
• 创建一个空集合必须用 set() 而不是 {}，因为 {} 是用来创建一个空字典
• set(value) 方式创建集合，value 可以是字符串、列表、元组、字典等序列类型
• 创建、添加、修改等操作，集合会自动去重

{1, 2, 1, 3}            # {} {1, 2, 3}
set('12345')            # 字符串 {'3', '5', '4', '2', '1'}
set([1, 'a', 23.4])     # 列表 {1, 'a', 23.4}
set((1, 'a', 23.4))     # 元组 {1, 'a', 23.4}
set({1:1, 'b': 9})      # 字典 {1, 'b'}

添加元素

将元素 val 添加到集合 set 中，如果元素已存在，则不进行任何操作：

set.add(val)

也可以用 update 方法批量添加元素，参数可以是列表，元组，字典等：

set.update(list1, list2,...)

移除元素

如果存在元素 val 则移除，不存在就报错：

set.remove(val)

如果存在元素 val 则移除，不存在也不会报错：

set.discard(val)

随机移除一个元素：

set.pop()

元素个数

与其他序列一样，可以用 len(set) 获取集合的元素个数。

清空集合

set.clear()

set = set()

判断元素是否存在

val in set

其他方法

• set.copy()

  
  复制集合
  

• set.difference(set2)

  
  求差集，在 set 中却不在 set2 中
  

• set.intersection(set2)

  
  求交集，同时存在于 set 和 set2 中
  

• set.union(set2)

  
  求并集，所有 set 和 set2 的元素
  

• set.symmetric_difference(set2)

  
  求对称差集，不同时出现在两个集合中的元素
  

• set.isdisjoint(set2)

  
  如果两个集合没有相同的元素，返回 True
  

• set.issubset(set2)

  
  如果 set 是 set2 的一个子集，返回 True
  

• set.issuperset(set2)

  
  如果 set 是 set2 的一个超集，返回 True
  

集合计算

a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')

print(a)                                  # a 中唯一的字母
# {'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}

print(a - b)                              # 在 a 中的字母，但不在 b 中
# {'r', 'd', 'b'}

print(a | b)                              # 在 a 或 b 中的字母
# {'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

print(a & b)                              # 在 a 和 b 中都有的字母
# {'a', 'c'}
print(a ^ b)                              # 在 a 或 b 中的字母，但不同时在 a 和 b 中
# {'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

集合推导式

a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
print(a)
# {'d', 'r'}

流程控制

if 控制

if 表达式1:
    语句
    if 表达式2:
        语句
    elif 表达式3:
        语句
    else:
        语句
elif 表达式4:
    语句
else:
    语句

1、每个条件后面要使用冒号 :，表示接下来是满足条件后要执行的语句块。
2、使用缩进来划分语句块，相同缩进数的语句在一起组成一个语句块。
3、在 Python 中没有 switch - case 语句。

三元运算符：

<表达式1> if <条件> else <表达式2>

编写条件语句时，应该尽量避免使用嵌套语句。嵌套语句不便于阅读，而且可能会忽略一些可能性。

for 遍历

for <循环变量> in <循环对象>：
    <语句1>
else:
    <语句2>

else 语句中的语句2只有循环正常退出（遍历完所有遍历对象中的值）时执行。

在字典中遍历时，关键字和对应的值可以使用 items() 方法同时解读出来：

knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}
for k, v in knights.items():
    print(k, v)

在序列中遍历时，索引位置和对应值可以使用 enumerate() 函数同时得到：

for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
    print(i, v)

同时遍历两个或更多的序列，可以使用 zip() 组合：

questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
for q, a in zip(questions, answers):
    print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))

要反向遍历一个序列，首先指定这个序列，然后调用 reversed() 函数：

for i in reversed(range(1, 10, 2)):
    print(i)

要按顺序遍历一个序列，使用 sorted() 函数返回一个已排序的序列，并不修改原值：

basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
for f in sorted(set(basket)):
    print(f)

while 循环

while<条件>：
    <语句1>
else：
    <语句2>

break、continue、pass

break 语句用在 while 和 for 循环中，break 语句用来终止循环语句，即循环条件没有 False 条件或者序列还没被完全递归完，也会停止执行循环语句。
　　
continue 语句用在 while 和 for 循环中，continue 语句用来告诉 Python 跳过当前循环的剩余语句，然后继续进行下一轮循环。 continue 语句跳出本次循环，而 break 跳出整个循环。

pass 是空语句，是为了保持程序结构的完整性。pass 不做任何事情，一般用做占位语句。

迭代器

• 迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。
• 迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。
• 迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。
• 字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器。

迭代器可以被 for 循环进行遍历：

li = [1, 2, 3]
it = iter(li)
for val in it:
    print(val)

迭代器也可以用 next() 函数访问下一个元素值：

import sys
 
li = [1,2,3,4]
it = iter(li)
 
while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:
        sys.exit()

生成器

• 在 Python 中，使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。
• 跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。
• 在调用生成器运行的过程中，每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息，返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。
• 调用一个生成器函数，返回的是一个迭代器对象。

import sys
 
def fibonacci(n): # 生成器函数 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1

f = fibonacci(10) # f 是一个迭代器，由生成器返回生成
 
while True:
    try:
        print(next(f))
    except StopIteration:
        sys.exit()

函数

自定义函数

函数（Functions）是指可重复使用的程序片段。它们允许你为某个代码块赋予名字，允许你通过这一特殊的名字在你的程序任何地方来运行代码块，并可重复任何次数。这就是所谓的调用（Calling）函数。

• 函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号 ()。
• 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间，圆括号之间可以用于定义参数。
• 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。
• 函数内容以冒号起始，并且缩进。
• return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的 return 相当于返回 None。
• return 可以返回多个值，此时返回的数据未元组类型。
• 定义参数时，带默认值的参数必须在无默认值参数的后面。

def 函数名（参数列表）:
    函数体

参数传递

在 Python 中，类型属于对象，变量是没有类型的：

a = [1,2,3]

a = "Runoob"

以上代码中，[1,2,3] 是 List 类型，"Runoob" 是 String 类型，而变量 a 是没有类型，她仅仅是一个对象的引用（一个指针），可以是指向 List 类型对象，也可以是指向 String 类型对象。

可更改与不可更改对象

在 Python 中，字符串，数字和元组是不可更改的对象，而列表、字典等则是可以修改的对象。

• 不可变类型：变量赋值 a=5 后再赋值 a=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变a的值，相当于新生成了a。
• 可变类型：变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了。

Python 函数的参数传递：

• 不可变类型：类似 c++ 的值传递，如 整数、字符串、元组。如fun（a），传递的只是a的值，没有影响a对象本身。比如在 fun（a）内部修改 a 的值，只是修改另一个复制的对象，不会影响 a 本身。
• 可变类型：类似 c++ 的引用传递，如 列表，字典。如 fun（la），则是将 la 真正的传过去，修改后fun外部的la也会受影响

Python 中一切都是对象，严格意义我们不能说值传递还是引用传递，我们应该说传不可变对象和传可变对象。

参数

必需参数

必需参数须以正确的顺序传入函数。调用时的数量必须和声明时的一样。

关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。
使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

def print_info(name, age):
    "打印任何传入的字符串"
    print("名字: ", name)
    print("年龄: ", age)
    return

print_info(age=50, name="john")

默认参数

调用函数时，如果没有传递参数，则会使用默认参数。

def print_info(name, age=35):
    print ("名字: ", name)
    print ("年龄: ", age)
    return

print_info(age=50, name="john")
print("------------------------")
print_info(name="john")

不定长参数

• 加了星号 * 的参数会以元组的形式导入，存放所有未命名的变量参数。
• 如果在函数调用时没有指定参数，它就是一个空元组。我们也可以不向函数传递未命名的变量。

def print_info(arg1, *vartuple):
    print("输出: ")
    print(arg1)
    for var in vartuple:
        print (var)
    return

print_info(10)
print_info(70, 60, 50)

• 加了两个星号 ** 的参数会以字典的形式导入。变量名为键，变量值为字典元素值。

def print_info(arg1, **vardict):
    print("输出: ")
    print(arg1)
    print(vardict)

print_info(1, a=2, b=3)

匿名函数

Python 使用 lambda 来创建匿名函数。

所谓匿名，意即不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。

lambda 只是一个表达式，函数体比 def 简单很多。
lambda 的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在 lambda 表达式中封装有限的逻辑进去。
lambda 函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数。
虽然 lambda 函数看起来只能写一行，却不等同于 C 或 C++ 的内联函数，后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。

# 语法格式
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

变量作用域

• L （Local） 局部作用域
• E （Enclosing） 闭包函数外的函数中
• G （Global） 全局作用域
• B （Built-in） 内建作用域

以 L –> E –> G –> B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内建中找。

Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问。

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字。

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()

如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量则需要 nonlocal 关键字。

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal关键字声明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

模块

编写模块有很多种方法，其中最简单的一种便是创建一个包含函数与变量、以 .py 为后缀的文件。

另一种方法是使用撰写 Python 解释器本身的本地语言来编写模块。举例来说，你可以使用 C 语言来撰写 Python 模块，并且在编译后，你可以通过标准 Python 解释器在你的 Python 代码中使用它们。

模块是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是.py。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。这也是使用 Python 标准库的方法。

当解释器遇到 import 语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。

搜索路径是一个解释器会先进行搜索的所有目录的列表。如想要导入模块，需要把命令放在脚本的顶端。

一个模块只会被导入一次，这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。

搜索路径被存储在 sys 模块中的 path 变量。当前目录指的是程序启动的目录。

导入模块

导入模块：

import module1[, module2[,... moduleN]

从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中：

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间：

from modname import *

_name_ 属性

每个模块都有一个 __name__ 属性，当其值是 '__main__' 时，表明该模块自身在运行，否则是被引入。

一个模块被另一个程序第一次引入时，其主程序将运行。如果我们想在模块被引入时，模块中的某一程序块不执行，我们可以用 __name__ 属性来使该程序块仅在该模块自身运行时执行。

if __name__ == '__main__':
    print('程序自身在运行')
else:
    print('我来自另一模块')

dir 函数

内置的函数 dir() 可以找到模块内定义的所有名称。以一个字符串列表的形式返回。

如果没有给定参数，那么 dir() 函数会罗列出当前定义的所有名称。

在 Python 中万物皆对象，int、str、float、list、tuple等内置数据类型其实也是类，也可以用 dir(int) 查看 int 包含的所有方法。也可以使用 help(int) 查看 int 类的帮助信息。

包

包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。

比如一个模块的名称是 A.B， 那么他表示一个包 A中的子模块 B 。

就好像使用模块的时候，你不用担心不同模块之间的全局变量相互影响一样，采用点模块名称这种形式也不用担心不同库之间的模块重名的情况。

在导入一个包的时候，Python 会根据 sys.path 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。

目录只有包含一个叫做 __init__.py 的文件才会被认作是一个包，主要是为了避免一些滥俗的名字（比如叫做 string）不小心的影响搜索路径中的有效模块。

最简单的情况，放一个空的 __init__.py 文件就可以了。当然这个文件中也可以包含一些初始化代码或者为 __all__ 变量赋值。

第三方模块

• easy_install 和 pip 都是用来下载安装 Python 一个公共资源库 PyPI 的相关资源包的，pip 是 easy_install 的改进版，提供更好的提示信息，删除 package 等功能。老版本的 python 中只有 easy_install，没有pip。
• easy_install 打包和发布 Python 包，pip 是包管理。

easy_install 的用法：

• 安装一个包

  easy_install 包名
  easy_install "包名 == 包的版本号"

• 升级一个包

  easy_install -U "包名 >= 包的版本号"

pip 的用法：

• 安装一个包

  pip install 包名
  
  pip install 包名 == 包的版本号

• 升级一个包
  （如果不提供version号，升级到最新版本）

  pip install --upgrade 包名 >= 包的版本号

• 删除一个包

  pip uninstall 包名

• 已安装包列表

  pip list

面向对象

类与对象是面向对象编程的两个主要方面。一个类（Class）能够创建一种新的类型（Type），其中对象（Object）就是类的实例（Instance）。可以这样来类比：你可以拥有类型 int 的变量，也就是说存储整数的变量是 int 类的实例（对象）。

• 类(Class)：用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
• 方法：类中定义的函数。
• 类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
• 数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
• 方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
• 实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
• 继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
• 实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
• 对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

Python 中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

self

self 表示的是当前实例，代表当前对象的地址。类由 self.__class__ 表示。

self 不是关键字，其他名称也可以替代，但 self 是个通用的标准名称。

类

类由 class 关键字来创建。
类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。

对象方法

方法由 def 关键字定义，与函数不同的是，方法必须包含参数 self, 且为第一个参数，self 代表的是本类的实例。

类方法

装饰器 @classmethod 可以将方法标识为类方法。类方法的第一个参数必须为 cls，而不再是 self。

静态方法

装饰器 @staticmethod 可以将方法标识为静态方法。静态方法的第一个参数不再指定，也就不需要 self 或 cls。

__init__ 方法

__init__ 方法即构造方法，会在类的对象被实例化时先运行，可以将初始化的操作放置到该方法中。

如果重写了 __init__，实例化子类就不会调用父类已经定义的 __init__。

变量

类变量（Class Variable）是共享的（Shared）——它们可以被属于该类的所有实例访问。该类变量只拥有一个副本，当任何一个对象对类变量作出改变时，发生的变动将在其它所有实例中都会得到体现。

对象变量（Object variable）由类的每一个独立的对象或实例所拥有。在这种情况下，每个对象都拥有属于它自己的字段的副本，也就是说，它们不会被共享，也不会以任何方式与其它不同实例中的相同名称的字段产生关联。

在 Python 中，变量名类似 __xxx__ 的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是 private 变量，所以，不能用 __name__、__score__ 这样的变量名。

访问控制

• 私有属性

  
  `__private_attr`：两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类地外部被使用或直接访问。
  

• 私有方法

  
  `__private_method`：两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用，不能在类地外部调用。
  

我们还认为约定，一个下划线开头的属性或方法为受保护的。比如，_protected_attr、_protected_method。

继承

类可以继承，并且支持继承多个父类。在定义类时，类名后的括号中指定要继承的父类，多个父类之间用逗号分隔。

子类的实例可以完全访问所继承所有父类的非私有属性和方法。

若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，Python 从左至右搜索，即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

方法重写

子类的方法可以重写父类的方法。重写的方法参数不强制要求保持一致，不过合理的设计都应该保持一致。

super() 函数可以调用父类的一个方法，以多继承问题。

类的专有方法：

• __init__: 构造函数，在生成对象时调用
• __del__: 析构函数，释放对象时使用
• __repr__: 打印，转换
• __setitem__: 按照索引赋值
• __getitem__: 按照索引获取值
• __len__: 获得长度
• __cmp__: 比较运算
• __call__: 函数调用
• __add__: 加运算
• __sub__: 减运算
• __mul__: 乘运算
• __div__: 除运算
• __mod__: 求余运算
• __pow__: 乘方

类的专有方法也支持重载。

实例

class Person:
    """人员信息"""

    # 姓名(共有属性)
    name = ''

    # 年龄(共有属性)
    age = 0

    def __init__(self, name='', age=0):
        self.name = name
        self.age = age

    # 重载专有方法: __str__
    def __str__(self):
        return "这里重载了 __str__ 专有方法, " + str({'name': self.name, 'age': self.age})

    def set_age(self, age):
        self.age = age


class Account:
    """账户信息"""

    # 账户余额(私有属性)
    __balance = 0

    # 所有账户总额
    __total_balance = 0

    # 获取账户余额
    # self 必须是方法的第一个参数
    def balance(self):
        return self.__balance

    # 增加账户余额
    def balance_add(self, cost):
        # self 访问的是本实例
        self.__balance += cost
        # self.__class__ 可以访问类
        self.__class__.__total_balance += cost

    # 类方法(用 @classmethod 标识，第一个参数为 cls)
    @classmethod
    def total_balance(cls):
        return cls.__total_balance

    # 静态方法(用 @staticmethod 标识，不需要类参数或实例参数)
    @staticmethod
    def exchange(a, b):
        return b, a


class Teacher(Person, Account):
    """教师"""

    # 班级名称
    _class_name = ''

    def __init__(self, name):
        # 第一种重载父类__init__()构造方法
        # super(子类，self).__init__(参数1，参数2，....)
        super(Teacher, self).__init__(name)

    def get_info(self):
        # 以字典的形式返回个人信息
        return {
            'name': self.name,  # 此处访问的是父类Person的属性值
            'age': self.age,
            'class_name': self._class_name,
            'balance': self.balance(),  # 此处调用的是子类重载过的方法
        }

    # 方法重载
    def balance(self):
        # Account.__balance 为私有属性，子类无法访问，所以父类提供方法进行访问
        return Account.balance(self) * 1.1


class Student(Person, Account):
    """学生"""

    _teacher_name = ''

    def __init__(self, name, age=18):
        # 第二种重载父类__init__()构造方法
        # 父类名称.__init__(self,参数1，参数2，...)
        Person.__init__(self, name, age)

    def get_info(self):
        # 以字典的形式返回个人信息
        return {
            'name': self.name,  # 此处访问的是父类Person的属性值
            'age': self.age,
            'teacher_name': self._teacher_name,
            'balance': self.balance(),
        }


# 教师 John
john = Teacher('John')
john.balance_add(20)
john.set_age(36)  # 子类的实例可以直接调用父类的方法
print("John's info:", john.get_info())

# 学生 Mary
mary = Student('Mary', 18)
mary.balance_add(18)
print("Mary's info:", mary.get_info())

# 学生 Fake
fake = Student('Fake')
fake.balance_add(30)
print("Fake's info", fake.get_info())

# 三种不同的方式调用静态方法
print("john.exchange('a', 'b'):", john.exchange('a', 'b'))
print('Teacher.exchange(1, 2)', Teacher.exchange(1, 2))
print('Account.exchange(10, 20):', Account.exchange(10, 20))

# 类方法、类属性
print('Account.total_balance():', Account.total_balance())
print('Teacher.total_balance():', Teacher.total_balance())
print('Student.total_balance():', Student.total_balance())

# 重载专有方法
print(fake)

输出：

John's info: {'name': 'John', 'age': 36, 'class_name': '', 'balance': 22.0}
Mary's info: {'name': 'Mary', 'age': 18, 'teacher_name': '', 'balance': 18}
Fake's info {'name': 'Fake', 'age': 18, 'teacher_name': '', 'balance': 30}
john.exchange('a', 'b'): ('b', 'a')
Teacher.exchange(1, 2) (2, 1)
Account.exchange(10, 20): (20, 10)
Account.total_balance(): 0
Teacher.total_balance(): 20
Student.total_balance(): 48
这里重载了 __str__ 专有方法, {'name': 'Fake', 'age': 18}

错误和异常

语法错误

SyntaxError 类表示语法错误，当解释器发现代码无法通过语法检查时会触发的错误。语法错误是无法用 try...except...捕获的。

>>> print:
  File "<stdin>", line 1
    print:
         ^
SyntaxError: invalid syntax

异常

即便程序的语法是正确的，在运行它的时候，也有可能发生错误。运行时发生的错误被称为异常。
错误信息的前面部分显示了异常发生的上下文，并以调用栈的形式显示具体信息。

>>> 1 + '0'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

异常处理

Python 提供了 try ... except ... 的语法结构来捕获和处理异常。

try 语句执行流程大致如下：

st=>start: try 子句
cond_has_error=>condition: 是否有异常
cond_has_else=>condition: 是否有 else 子句
cond_has_finally=>condition: 是否有 finally 子句
io=>inputoutput: verification
op_except=>operation: except 子句处理异常
op_else=>operation: 执行 else 子句
op_finally=>operation: 执行 finally 子句
e=>end: 结束

st->cond_has_error
cond_has_error(yes, right)->op_except->cond_has_else
cond_has_error(no)->cond_has_else
cond_has_else(yes, right)->op_else->cond_has_finally
cond_has_else(no)->cond_has_finally
cond_has_finally(yes, right)->op_finally->e
cond_has_finally(no)->e

• 首先，执行 try 子句（在关键字 try 和关键字 except 之间的语句）
• 如果没有异常发生，忽略 except 子句，try 子句执行后结束。
• 如果在执行 try 子句的过程中发生了异常，那么 try 子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和 except 之后的名称相符，那么对应的 except 子句将被执行。最后执行 try 语句之后的代码。
• 如果一个异常没有与任何的 except 匹配，那么这个异常将会传递给上层的 try 中。
• 一个 try 语句可能包含多个 except 子句，分别来处理不同的特定的异常。
• 最多只有一个 except 子句会被执行。
• 处理程序将只针对对应的 try 子句中的异常进行处理，而不是其他的 try 的处理程序中的异常。
• 一个 except 子句可以同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里成为一个元组。
• 最后一个 except 子句可以忽略异常的名称，它将被当作通配符使用。可以使用这种方法打印一个错误信息，然后再次把异常抛出。
• try except 语句还有一个可选的 else 子句，如果使用这个子句，那么必须放在所有的 except 子句之后。这个子句将在 try 子句没有发生任何异常的时候执行。
• 异常处理并不仅仅处理那些直接发生在 try 子句中的异常，而且还能处理子句中调用的函数（甚至间接调用的函数）里抛出的异常。
• 不管 try 子句里面有没有发生异常，finally 子句都会执行。
• 如果一个异常在 try 子句里（或者在 except 和 else 子句里）被抛出，而又没有任何的 except 把它截住，那么这个异常会在 finally 子句执行后再次被抛出。

抛出异常

使用 raise 语句抛出一个指定的异常。

raise 唯一的一个参数指定了要被抛出的异常。它必须是一个异常的实例或者是异常的类（也就是 Exception 的子类）。

如果你只想知道这是否抛出了一个异常，并不想去处理它，那么一个简单的 raise 语句就可以再次把它抛出。

自定义异常

可以通过创建一个新的异常类来拥有自己的异常。异常类继承自 Exception 类，可以直接继承，或者间接继承。

当创建一个模块有可能抛出多种不同的异常时，一种通常的做法是为这个包建立一个基础异常类，然后基于这个基础类为不同的错误情况创建不同的子类。

大多数的异常的名字都以"Error"结尾，就跟标准的异常命名一样。

实例

import sys


class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass


# 自定义异常
class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message


try:
    print('code start running...')

    raise InputError('input()', 'input error')

    # ValueError
    int('a')

    # TypeError
    s = 1 + 'a'

    dit = {'name': 'john'}
    # KeyError
    print(dit['1'])
except InputError as ex:
    print("InputError:", ex.message)
except TypeError as ex:
    print('TypeError:', ex.args)
    pass
except (KeyError, IndexError) as ex:
    """支持同时处理多个异常, 用括号放到元组里"""
    print(sys.exc_info())
except:
    """捕获其他未指定的异常"""
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    # raise 用于抛出异常
    raise RuntimeError('RuntimeError')
else:
    """当无任何异常时, 会执行 else 子句"""
    print('"else" 子句...')
finally:
    """无论有无异常, 均会执行 finally"""
    print('finally, ending')

文件操作

打开文件

open() 函数用于打开/创建一个文件，并返回一个 file 对象：

open(filename, mode)

• filename：包含了你要访问的文件名称的字符串值
• mode：决定了打开文件的模式：只读，写入，追加等

文件打开模式：

模式	描述
r	以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
rb	以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。
r+	打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
rb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
w	打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
wb	以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
w+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
wb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
a	打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
ab	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
a+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。
ab+	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。

文件对象方法

• fileObject.close()

  close() 方法用于关闭一个已打开的文件。关闭后的文件不能再进行读写操作，否则会触发 ValueError 错误。 close() 方法允许调用多次。

  当 file 对象，被引用到操作另外一个文件时，Python 会自动关闭之前的 file 对象。 使用 close() 方法关闭文件是一个好的习惯。

• fileObject.flush()

  flush() 方法是用来刷新缓冲区的，即将缓冲区中的数据立刻写入文件，同时清空缓冲区，不需要是被动的等待输出缓冲区写入。

  一般情况下，文件关闭后会自动刷新缓冲区，但有时你需要在关闭前刷新它，这时就可以使用 flush() 方法。

• fileObject.fileno()

  fileno() 方法返回一个整型的文件描述符(file descriptor FD 整型)，可用于底层操作系统的 I/O 操作。

• fileObject.isatty()

  isatty() 方法检测文件是否连接到一个终端设备，如果是返回 True，否则返回 False。

• next(iterator[,default])

  Python 3 中的 File 对象不支持 next() 方法。 Python 3 的内置函数 next() 通过迭代器调用 __next__() 方法返回下一项。在循环中，next() 函数会在每次循环中调用，该方法返回文件的下一行，如果到达结尾(EOF)，则触发 StopIteration。

• fileObject.read()

  read() 方法用于从文件读取指定的字节数，如果未给定或为负则读取所有。

• fileObject.readline()

  readline() 方法用于从文件读取整行，包括 "n" 字符。如果指定了一个非负数的参数，则返回指定大小的字节数，包括 "n" 字符。

• fileObject.readlines()

  readlines() 方法用于读取所有行(直到结束符 EOF)并返回列表，该列表可以由 Python 的 for... in ... 结构进行处理。如果碰到结束符 EOF，则返回空字符串。

• fileObject.seek(offset[, whence])

  seek() 方法用于移动文件读取指针到指定位置。

  whence 的值, 如果是 0 表示开头, 如果是 1 表示当前位置, 2 表示文件的结尾。whence 值为默认为0，即文件开头。例如：

  seek(x, 0)：从起始位置即文件首行首字符开始移动 x 个字符

  seek(x, 1)：表示从当前位置往后移动 x 个字符

  seek(-x, 2)：表示从文件的结尾往前移动 x 个字符

• fileObject.tell(offset[, whence])

  tell() 方法返回文件的当前位置，即文件指针当前位置。

• fileObject.truncate([size])

  truncate() 方法用于从文件的首行首字符开始截断，截断文件为 size 个字符，无 size 表示从当前位置截断；截断之后 V 后面的所有字符被删除，其中 Widnows 系统下的换行代表2个字符大小。

• fileObject.write([str])

  write() 方法用于向文件中写入指定字符串。

  在文件关闭前或缓冲区刷新前，字符串内容存储在缓冲区中，这时你在文件中是看不到写入的内容的。

  如果文件打开模式带 b，那写入文件内容时，str (参数)要用 encode 方法转为 bytes 形式，否则报错：TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'。

• fileObject.writelines([str])

  writelines() 方法用于向文件中写入一序列的字符串。这一序列字符串可以是由迭代对象产生的，如一个字符串列表。换行需要指定换行符 \n。

实例

filename = 'data.log'

# 打开文件(a+ 追加读写模式)
# 用 with 关键字的方式打开文件，会自动关闭文件资源
with open(filename, 'w+', encoding='utf-8') as file:
    print('文件名称: {}'.format(file.name))
    print('文件编码: {}'.format(file.encoding))
    print('文件打开模式: {}'.format(file.mode))
    print('文件是否可读: {}'.format(file.readable()))
    print('文件是否可写: {}'.format(file.writable()))

    print('此时文件指针位置为: {}'.format(file.tell()))

    # 写入内容
    num = file.write("第一行内容\n")
    print('写入文件 {} 个字符'.format(num))

    # 文件指针在文件尾部，故无内容
    print(file.readline(), file.tell())

    # 改变文件指针到文件头部
    file.seek(0)

    # 改变文件指针后，读取到第一行内容
    print(file.readline(), file.tell())

    # 但文件指针的改变，却不会影响到写入的位置
    file.write('第二次写入的内容\n')

    # 文件指针又回到了文件尾
    print(file.readline(), file.tell())

    # file.read() 从当前文件指针位置读取指定长度的字符
    file.seek(0)
    print(file.read(9))

    # 按行分割文件，返回字符串列表
    file.seek(0)
    print(file.readlines())

    # 迭代文件对象，一行一个元素
    file.seek(0)
    for line in file:
        print(line, end='')

# 关闭文件资源
if not file.closed:
    file.close()

输出：

文件名称: data.log
文件编码: utf-8
文件打开模式: w+
文件是否可读: True
文件是否可写: True
此时文件指针位置为: 0
写入文件 6 个字符
 16
第一行内容
 16
 41
第一行内容
第二次
['第一行内容\n', '第二次写入的内容\n']
第一行内容
第二次写入的内容

序列化

在 Python 中 pickle 模块实现对数据的序列化和反序列化。pickle 支持任何数据类型，包括内置数据类型、函数、类、对象等。

方法

dump

将数据对象序列化后写入文件

pickle.dump(obj, file, protocol=None, fix_imports=True)

必填参数 obj 表示将要封装的对象。
必填参数 file 表示 obj 要写入的文件对象，file 必须以二进制可写模式打开，即wb。
可选参数 protocol 表示告知 pickle 使用的协议，支持的协议有 0,1,2,3，默认的协议是添加在 Python 3 中的协议3。

load

从文件中读取内容并反序列化

pickle.load(file, fix_imports=True, encoding='ASCII', errors='strict')

必填参数 file 必须以二进制可读模式打开，即rb，其他都为可选参数。

dumps

以字节对象形式返回封装的对象，不需要写入文件中

pickle.dumps(obj, protocol=None, fix_imports=True)

loads

从字节对象中读取被封装的对象，并返回

pickle.loads(bytes_object, fix_imports=True, encoding='ASCII', errors='strict')

实例

import pickle

data = [1, 2, 3]

# 序列化数据并以字节对象返回
dumps_obj = pickle.dumps(data)
print('pickle.dumps():', dumps_obj)

# 从字节对象中反序列化数据
loads_data = pickle.loads(dumps_obj)
print('pickle.loads():', loads_data)

filename = 'data.log'

# 序列化数据到文件中
with open(filename, 'wb') as file:
    pickle.dump(data, file)

# 从文件中加载并反序列化
with open(filename, 'rb') as file:
    load_data = pickle.load(file)
    print('pickle.load():', load_data)

输出：

pickle.dumps(): b'\x80\x03]q\x00(K\x01K\x02K\x03e.'
pickle.loads(): [1, 2, 3]
pickle.load(): [1, 2, 3]

命名规范

Python 之父 Guido 推荐的规范

Type	Public	Internal
Modules	lower_with_under	_lower_with_under
Packages	lower_with_under
Classes	CapWords	_CapWords
Exceptions	CapWords
Functions	lower_with_under()	_lower_with_under()
Global/Class Constants	CAPS_WITH_UNDER	_CAPS_WITH_UNDER
Global/Class Variables	lower_with_under	_lower_with_under
Instance Variables	lower_with_under	_lower_with_under (protected) or __lower_with_under (private)
Method Names	lower_with_under()	_lower_with_under() (protected) or __lower_with_under() (private)
Function/Method Parameters	lower_with_under
Local Variables	lower_with_under

一份来自谷歌的 Python 风格规范：

http://zh-google-styleguide.readthedocs.io/en/latest/google-python-styleguide/python_style_rules/

参考资料

• 简明 Python 教程
• Python 3 教程 | 菜鸟教程
• Python数据类型之“序列概述与基本序列类型(Basic Sequences)”
• Python基本数据类型——元组和集合
• python基础----特性（property）、静态方法（staticmethod）、类方法（classmethod）、__str__的用法

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原文地址: https://shockerli.net/post/python-study-note/