一、python程序设计基础

一、Python语言特点

1. 解释型语言
2. 设计哲学是“优雅” 、 “明确” 、 “简单 ”
3. 开发哲学是“用一种方法 ， 最好是只用一种方法来做一件事”
4. 现代编程语言
   面向对象；支持泛型设计；支持函数式编程
5. 丰富的数据结构和第三方函数库编程
   Django webpy ；Matplotlib Numpy；PyQt Tkinter ；BeautifulSoup PIL

二、基础概念

1. 数和表达式

• 除法运算的结果为小数，即浮点数（float或floating-point number）
• 丢弃小数部分，即执行整除运算，可使用双斜杠。
• 这是求余（求模）运算符。x y % 的结果为x除以y的余数。换而言之，结果为执行整除时余 下的部分，即x y % 等价于x - ((x // y) * y)。
• 基于除法运算的工作原理，很容易理解终的余数是多少。对于整除运算，需要明白的一个 重点是它向下圆整结果。因此在结果为负数的情况下，圆整后将离0更远。这意味着对于-10 // 3， 将向下圆整到-4，而不是向上圆整到-3。
• 乘方运算符的优先级比求负（单目减）高，因此-32等价于-(32)。如果你要计 算的是(-3)**2，必须明确指出。

2. 变量

另一个你可能熟悉的概念是变量（variable）。如果代数对你来说不过是遥远的记忆，也不用 担心，因为Python中的变量理解起来很容易。变量是表示（或指向）特定值的名称。例如，你可 能想使用名称x来表示3，为此执行如下代码： >>> x = 3 这称为赋值（assignment），我们将值3赋给了变量x。换而言之，就是将变量x与值（或对象） 3关联起来。给变量赋值后，就可在表达式中使用它。 >>> x * 2 6 不同于其他一些语言，使用Python变量前必须给它赋值，因为Python变量没有默认值。
注意 在Python中，名称（标识符）只能由字母、数字和下划线（_）构成，且不能以数字打头。 因此Plan9是合法的变量名，而9Plan不是

3. 获取用户输入

函数input

input("1+1=?")
1

4. 函数

乘方运算符：**
使用函数：pow

print(2**3)    #8
print(pow(2,3))#8
1
2

有多个内置函数可用于编写数值表达式。例如，abs计算绝对值，round将浮点数圆整为与之接近的整数。

• abs(number) 返回指定数的绝对值
• bytes(string, encoding[, errors]) 对指定的字符串进行编码，并以指定的方式处理错误
• cmath.sqrt(number) 返回平方根；可用于负数
• float(object) 将字符串或数字转换为浮点数
• help([object]) 提供交互式帮助
• input(prompt) 以字符串的方式获取用户输入
• int(object) 将字符串或数转换为整数
• math.ceil(number) 以浮点数的方式返回向上圆整的结果
• math.floor(number) 以浮点数的方式返回向下圆整的结果
• math.sqrt(number) 返回平方根；不能用于负数
• pow(x, y[, z]) 返回x的y次方对z求模的结果
• print(object, …) 将提供的实参打印出来，并用空格分隔

5. 模块

可将模块视为扩展，通过将其导入可以扩展Python功能。要导入模块，可使用特殊命令import。前一节提及的函数floor包含在模块math中。

import math
print(math.floor(32.9))#32
1
2

请注意其中的工作原理：我们使用import导入模块，再以module.function的方式使用模块 中的函数。就这里执行的操作而言，也可像前面处理input的返回值那样，将这个数字转换为整数。

print(int(32.9))#32
1

注意：还有一些类似的函数，可用于转换类型，如str和float。实际上，它们并不是函数，而 是类。类将在本书后面更详细地介绍。

如果确定不会从不同模块导入多个同名函数，你可能不想每次调用函数时都指定模块名。在这种情况下，可使用命令import的如下变种：

from math import sqrt
print(sqrt(9))   #3.0
1
2

通过使用命令import的变种from module import function，可在调用函数时不指定模块前缀。

事实上，可使用变量来引用函数（以及其他大部分Python元素）。执行赋值语句foo = math.sqrt后，就可使用foo来计算平方根。例如，foo(4)的结果为2.0。

6. cmath 和复数

import cmath
print(cmath.sqrt(-1))   #1j
1
2

注意到这里没有使用from … import …。如果使用了这种import命令，将无法使用常规函 数sqrt。类似这样的名称冲突很隐蔽，因此除非必须使用from版的import命令，否则应坚持使用常规版import命令。
1j是个虚数，虚数都以j（或J）结尾。复数算术运算都基于如下定义：-1的平方根为1j。

print((1 + 3j) * (9 + 4j))  #(-3+31j)
1

Python本身提供了对复数的支持。
注意 Python没有专门表示虚数的类型，而将虚数视为实部为零的复数。

7. 海龟绘图法

编写简单示例时，print语句很有用，因为几乎在任何地方都可使用它。如果你要尝试提供更有趣的输出，应考虑使用模块turtle，它实现了海龟绘图法:from turtle import *
海龟绘图法的理念源自形如海龟的机器人。这种机器人可前进和后退，还可向左和向右 旋转一定的角度。另外，这种机器人还携带一只铅笔，可通过抬起或放下来控制铅笔在什么 时候接触到脚下的纸张。模块turtle让你能够模拟这样的机器人。
绘制一个三角形：

from turtle import *
forward(100) 
left(120) 
forward(100) 
left(120) 
forward(100)
1
2
3
4
5
6

绘制五角星：

from turtle import *
color('red','red')
begin_fill()
for i in range(5):
    fd(200)
    rt(144)
end_fill()
done()
1
2
3
4
5
6
7
8

8. 从命令提示符运行 Python脚本

实际上，运行程序的方式有多种。首先，假定你打开了DOS窗口或UNIX shell，并切换到了 Python可执行文件（在Windows中为python.exe，在UNIX中为python）或将该可执行文件所在的目录加入到了环境变量PATH中（仅适用于Windows）。另外，假定脚本（hello.py）存储在当前目录下。满足上述条件后，就可在Windows中使用如下命令来执行这个脚本： C:\>python hello.py 在UNIX系统中，可使用如下命令： $ python hello.py命令是一样的，只是系统提示符不同。

9. 让脚本像普通程序一样

在有些情况下，你希望能够像执行其他程序（如Web浏览器或文本编辑器）一样执行Python 脚本，而无需显式地使用Python解释器。UNIX提供了实现这种目标的标准方式：让脚本的第一 行以字符序列#!（称为pound bang或shebang）开始，并在它后面指定用于对脚本进行解释的程序 （这里是Python）的绝对路径。只需将下面的代码作为脚本的第一行， 就可在UNIX中轻松运行脚本： #!/usr/bin/env python 不管Python库位于什么地方，这都将让你能够像运行普通程序一样运行脚本。如果你安装了 多个版本的Python，可用更具体的可执行文件名（如python3）替换python。 要像普通程序一样运行脚本，还必须将其变成可执行的： $ chmod a+x hello.py 现在，可以像下面这样来运行它（假定当前目录包含在执行路径中）： $ hello.py 如果这不管用，请尝试使用./hello.py，这在当前目录（.）未包含在执行路径中时也管用（负责的系统管理员会告诉你执行路径是什么。

10. 注释

注释：程序员在代码中加入的说明信息，不被计算机执行
注释的两种方法：

• 单行注释以#开头 #Here are the comments
• 多行注释以 ’’’开头和结尾 ’’’ This is a multiline comment used in Python ’’’

11. 字符串

1. 单引号字符串以及对引号转义

print("Hello, world!" )
print('Hello, world!' )
1
2

Python在打印字符串时，用单引号将其括起，使用的是双引号没有任何差别。

这里使用的是单引号，结果却完全相同。既然如此，为何同时支持单引号和双引号呢？因为 在有些情况下，这可能会有用。

print("Let's go!")
print('"Hello, world!" she said')
1
2

下面这种情况编译不通过，可以用""进行转义

print( 'Let\'s go!' )
1

2. 字符串表示 str 和 repr

print(repr("Hello,\nworld!"))
print(str("Hello,\nworld!")) 
1
2

使用str能以合理的方式将值转换为用户能够看懂的字符串。例如，尽可能将特殊字符编码 转换为相应的字符。然而，使用repr时，通常会获得值的合法Python表达式表示。

3. 长字符串、原始字符串和字节

• 长字符串：要表示很长的字符串（跨越多行的字符串）可使用三引号（而不是普通引号）。

print('''This is a very long string. 
It continues here. 
And it's not over yet. 
"Hello, world!" Still here.''')
1
2
3
4

还可使用三个双引号，如"""like this"""。请注意，这让解释器能够识别表示字符串开始 和结束位置的引号，因此字符串本身可包含单引号和双引号，无需使用反斜杠进行转义。

常规字符串也可横跨多行。只要在行尾加上反斜杠，反斜杠和换行符将被转义，即被忽略。

• 原始字符串
  原始字符串不会对反斜杠做特殊处理，而是让字符串包含的每个字符都保持原样

print(r'C:\nowhere')
print(r'C:\Program Files\fnord\foo\bar\baz\frozz\bozz') 
1
2

原始字符串用前缀r表示
原始字符串不能以单个反斜杠结尾。换而言之，原始字符串的后一个字符不能是反 斜杠，除非你对其进行转义（但进行转义时，用于转义的反斜杠也将是字符串的一部分）。根据 前一个示例，这一点应该是显而易见的。如果后一个字符（位于结束引号前面的那个字符）为 反斜杠，且未对其进行转义，Python将无法判断字符串是否到此结束。