Python进阶学习
这是我在百度飞桨深度学习平台上学习python与深度学习的第二天笔记
深度学习离不开数学分析（高等数学）、线性代数、概率论等知识，更离不开以编程为核心的动手实践。
无论是在机器学习还是深度学习中，Python 已经成为主导性的编程语言。而且，现在许多主流的深度学习框架都提供Python接口，Python被用于数据预处理、定义网络模型、执行训练过程、数据可视化等。
熟悉 Python 的基础语法，并掌握 NumPy，Pandas 及其他基础工具模块的使用对深度学习实践是非常重要的！
推荐链接1.：baidu AI Studio - 一站式AI开发实训平台：https://aistudio.baidu.com/aistudio/index
推荐链接2：飞桨PaddlePaddle - 源于产业实践的开源深度学习平台：https://www.paddlepaddle.org.cn/
目录
一、Python数据结构
二、Python面向对象
三、Python JSON
四、Python 异常处理
五、常见的Linux命令
一、Python数据结构
数字、字符串、列表、元祖、字典
Ⅰ、数字
Python Number 数据类型用于存储数值。
Python Number 数据类型用于存储数值，包括整型、长整型、浮点型、复数。
（1）Python math 模块：Python 中数学运算常用的函数基本都在 math 模块
import math
print(math.ceil(4.1)) #返回数字的上入整数
print(math.floor(4.9)) #返回数字的下舍整数
print(math.fabs(-10)) #返回数字的绝对值
print(math.sqrt(9)) #返回数字的平方根
print(math.exp(1)) #返回e的x次幂输出：
5
4
10.0
3.0
2.718281828459045
（2）Python随机数
首先import random，使用random()方法即可随机生成一个[0,1)范围内的实数
import random
ran = random.random()
print(ran)输出：0.9972265674785815
调用 random.random() 生成随机数时，每一次生成的数都是随机的。但是，当预先使用 random.seed(x) 设定好种子之后，其中的 x 可以是任意数字，此时使用 random() 生成的随机数将会是同一个。
print ("------- 设置种子 seed -------")
random.seed(10)
print ("Random number with seed 10 : ", random.random())
# 生成同一个随机数
random.seed(10)
print ("Random number with seed 10 : ", random.random())输出：
------- 设置种子 seed -------
Random number with seed 10 : 0.5714025946899135
Random number with seed 10 : 0.5714025946899135
用randint()生成一个随机整数:
ran = random.randint(1,20)
print(ran)输出：14
Ⅱ、字符串
1.字符串连接：+
a = "Hello "
b = "World "
print(a + b)输出：
a = "Hello "
b = "World "
print(a + b)Hello World
2.重复输出字符串：*
print(a * 3)输出：Hello Hello Hello
3.通过索引获取字符串中字符[]
print(a[0])输出：H
4.字符串截取[:] 牢记：左闭右开
print(a[1:4])输出：ell
5.判断字符串中是否包含给定的字符: in, not in
print('e' in a)
print('e' not in a)输出：
True
False
6.join():以字符作为分隔符，将字符串中所有的元素合并为一个新的字符串
new_str = '-'.join('Hello')
print(new_str)输出：H-e-l-l-o
7.字符串单引号、双引号、三引号
print('Hello World!')
print("Hello World!")输出：
Hello World!
Hello World!
转义字符 \
print("The \t is a tab")
print('I\'m going to the movies')输出：
The is a tab
I'm going to the movies
三引号让程序员从引号和特殊字符串的泥潭里面解脱出来，自始至终保持一小块字符串的格式是所谓的WYSIWYG（所见即所得）格式的。
print('''I'm going to the movies''')
html = '''
<HTML><HEAD><TITLE>
Friends CGI Demo</TITLE></HEAD>
<BODY><H3>ERROR</H3>
<B>%s</B><P>
<FORM><INPUT TYPE=button VALUE=Back
ONCLICK="window.history.back()"></FORM>
</BODY></HTML>
'''
print(html)输出：
I'm going to the movies
<HTML><HEAD><TITLE>
Friends CGI Demo</TITLE></HEAD>
<BODY><H3>ERROR</H3>
<B>%s</B><P>
<FORM><INPUT TYPE=button VALUE=Back
ONCLICK="window.history.back()"></FORM>
</BODY></HTML>
Ⅲ、 列表※
作用：类似于C或C++中的数组
1.声明一个列表，并通过下标或索引获取元素，注意python中的列表元素是有对应于正向下标的反向下标的。
#声明一个列表
names = ['jack','tom','tonney','superman','jay']
#通过下标或索引获取元素
print(names[0])
print(names[1])输出：
jack
tom
#获取最后一个元素
print(names[-1])
print(names[len(names)-1])输出
jay
jay
#获取第一个元素
print(names[-5])输出：jack
2.遍历列表
#遍历列表，获取元素
for name in names:
print(name)输出：jack tom tonney superman jay
3.查询列表元素
#查询names里面有没有superman
for name in names:
if name == 'superman':
print('有超人')
break
else:
print('有超人')输出：有超人
#更简单的方法,来查询names里有没有superman
if 'superman' in names:
print('有超人')
else:
print('有超人')输出：有超人
4.添加列表元素
（1）append(),在列表末尾追加元素
#声明一个空列表
girls = []
#append(),末尾追加
girls.append('杨超越')
print(girls)输出：['杨超越']
（2) extend(),一次添加多个。把一个列表添加到另一个列表 ，列表合并。
#extend(),一次添加多个。把一个列表添加到另一个列表 ，列表合并。
models = ['刘雯','奚梦瑶']
girls.extend(models)
#girls = girls + models
print(girls)输出：['杨超越', '刘雯', '奚梦瑶']
（3) insert():指定位置添加
#insert():指定位置添加
girls.insert(1,'虞书欣')
print(girls)输出：['杨超越', '虞书欣', '刘雯', '奚梦瑶']
5.修改列表元素
列表元素的修改是通过下标找到元素，然后用=赋值，如下所示：
fruits = ['apple','pear','香蕉','pineapple','草莓']
print(fruits)
fruits[-1] = 'strawberry'
print(fruits)输出：
['apple', 'pear', '香蕉', 'pineapple', '草莓']
['apple', 'pear', '香蕉', 'pineapple', 'strawberry']
注意：若不通过下标则无法修改列表元素，如下：
'''
将fruits列表中的‘香蕉’替换为‘banana’
'''
for fruit in fruits:
if '香蕉' in fruit:
fruit = 'banana'
print(fruits)
for i in range(len(fruits)):
if '香蕉' in fruits[i]:
fruits[i] = 'banana'
break
print(fruits)输出：
['apple', 'pear', '香蕉', 'pineapple', 'strawberry']
['apple', 'pear', 'banana', 'pineapple', 'strawberry']
6.删除列表元素
（1) del函数
words = ['cat','hello','pen','pencil','ruler']
del words[1]
print(words)输出：['cat', 'pen', 'pencil', 'ruler']
（2）remove()函数
words = ['cat','hello','pen','pencil','ruler']
words.remove('cat')
print(words)输出：['hello', 'pen', 'pencil', 'ruler']
（3）pop（）函数
words = ['cat','hello','pen','pencil','ruler']
words.pop(1)
print(words)输出：['cat', 'pen', 'pencil', 'ruler']
7.列表的切片※
·在Python中处理列表的部分元素，称之为切片。
·创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。注意：左开右闭
·将截取的结果再次存放在一个列表中，所以还是返回列表
animals = ['cat','dog','tiger','snake','mouse','bird']
print(animals[2:5])
print(animals[-1:])
print(animals[-3:-1])
print(animals[-5:-1:2])
print(animals[::2])输出：
['tiger', 'snake', 'mouse']
['bird']
['snake', 'mouse']
['dog', 'snake']
['cat', 'tiger', 'mouse']
8.列表的排序
（附带一个生成随机列表时易犯的错误）
首先生成一个随机排序的列表：
'''
生成10个不同的随机整数，并存至列表中
'''
import random
random_list = []
for i in range(10):
ran = random.randint(1,20)
if ran not in random_list:
random_list.append(ran)
print(random_list)输出：[16, 19, 1, 7, 15, 9, 6, 2, 17]
结果上面只生成了9个随机数，原因是在用for循环时，不管生成的随机数是否已经存在于列表中，i每次循环都会+1。所以应该修正为仅当随机数被添加到列表中时，i 的值才能+1，如下：
import random
random_list = []
i = 0
while i < 10:
ran = random.randint(1,20)
if ran not in random_list:
random_list.append(ran)
i+=1
print(random_list)输出：[16, 11, 3, 8, 12, 2, 14, 5, 20, 13]
这样生成的随机数列表才是10个元素
对列表的排序用sorted（）函数，默认为升序
#默认升序
new_list = sorted(random_list)
print(new_list)
#降序
new_list = sorted(random_list,reverse =True)
print(new_list)输出：
[2, 3, 5, 8, 11, 12, 13, 14, 16, 20]
[20, 16, 14, 13, 12, 11, 8, 5, 3, 2]
Ⅳ 、元组
与列表类似，元组中的内容不可修改。首先介绍一下元组的特殊之处。
1.元组的类型跟随它的元素类型，可以用type（）函数查看一下元组中有元素与无元素时的类型差别：
tuple1 = ()
print(type(tuple1))<class 'tuple'>
tuple2 = ('hello')
print(type(tuple2))<class 'str'
注意：元组中只有一个元素时，需要在后面加逗号！
tuple3 = ('hello',)
print(type(tuple3))<class 'tuple'>
2.向元组中添加元素
元组不能修改，所以不存在往元组里加入元素。
那作为容器的元组，如何存放元素？
可以通过强制类型转换tuple（），将一个list列表转换为元组类型
import random
random_list = []
for i in range(10):
ran = random.randint(1,20)
random_list.append(ran)
print(random_list)
random_tuple = tuple(random_list)
print(random_tuple)[14, 10, 9, 15, 6, 10, 12, 5, 15, 8]
(14, 10, 9, 15, 6, 10, 12, 5, 15, 8)
3.元组访问
print(random_tuple)
print(random_tuple[0])
print(random_tuple[-1])
print(random_tuple[1:-3])
print(random_tuple[::-1])(14, 10, 9, 15, 6, 10, 12, 5, 15, 8)
14
8
(10, 9, 15, 6, 10, 12)
(8, 15, 5, 12, 10, 6, 15, 9, 10, 14)
4.元组的修改：
可以用+或*等运算符对元组进行运算
t1 = (1,2,3)+(4,5)
print(t1)(1, 2, 3, 4, 5)
t2 = (1,2) * 2
print(t2)(1, 2, 1, 2)
5.元组的一些其他函数：
(1)最大值、最小值、求和、求长度
print(max(random_tuple))
print(min(random_tuple))
print(sum(random_tuple))
print(len(random_tuple))15
5
104
1
（2）count() 计数
#统计元组中4的个数
print(random_tuple.count(4))0
(3)用index(）函数返回某个元素在元组中的下标
#元组中4所对应的下标，如果不存在，则会报错
print(random_tuple.index(4))ValueError: tuple.index(x): x not in tuple
为了避免报错，可以修改为：
#判断元组中是否存在1这个元素
print(4 in random_tuple)
#返回元组中4所对应的下标,不会报错
if(4 in random_tuple):
print(random_tuple.index(4))False
（4）元组的拆包与装包
#定义一个元组
t3 = (1,2,3)
#将元组赋值给变量a,b,c
a,b,c = t3
#打印a,b,c
print(a,b,c)1 2 3
装包：
#当元组中元素个数与变量个数不一致时
#定义一个元组，包含5个元素
t4 = (1,2,3,4,5)
#将t4[0],t4[1]分别赋值给a,b;其余的元素装包后赋值给c
a,b,*c = t4
print(a,b,c)
print(c)
print(*c)1 2 [3, 4, 5]
[3, 4, 5]
3 4 5
Ⅵ、字典
字典中的元素为键值对
1.定义字典
#定义一个空字典
dict1 = {}
dict2 = {'name':'杨超越','weight':45,'age':25}
print(dict2['name'])杨超越
#list可以转成字典，但前提是列表中元素都要成对出现
dict3 = dict([('name','杨超越'),('weight',45)])
print(dict3){'name': '杨超越', 'weight': 45}
dict4 = {}
dict4['name'] = '虞书欣'
dict4['weight'] = 43
print(dict4){'name': '虞书欣', 'weight': 43}
dict4['weight'] = 44
print(dict4){'name': '虞书欣', 'weight': 44}
2.字典中的函数items() 、keys() 、values()
#字典里的函数 items() keys() values()
dict5 = {'杨超越':165,'虞书欣':166,'上官喜爱':164}
print(dict5.items())
for key,value in dict5.items():
if value > 165:
print(key)dict_items([('杨超越', 165), ('虞书欣', 166), ('上官喜爱', 164)])
虞书欣
#values() 取出字典中所有的值,保存到列表中
results = dict5.values()
print(results)dict_values([165, 166, 164])
#求小姐姐的平均身高
heights = dict5.values()
print(heights)
total = sum(heights)
avg = total/len(heights)
print(avg)dict_values([165, 166, 164])
165.0
names = dict5.keys()
print(names)dict_keys(['杨超越', '虞书欣', '上官喜爱'])
3.get(键) 返回字典中对应的值
#print(dict5['赵小棠'])
print(dict5.get('赵小棠'))
print(dict5.get('赵小棠',170)) #如果能够取到值，则返回字典中的值，否则返回默认值170None
170
4.删除字典中元素
（1) del
dict6 = {'杨超越':165,'虞书欣':166,'上官喜爱':164}
del dict6['杨超越']
print(dict6){'虞书欣': 166, '上官喜爱': 164}
(2)pop（）函数
result = dict6.pop('虞书欣')
print(result)
print(dict6)166
{'上官喜爱': 164}
二、Python面向对象
定义一个类Animals:
(1)init()定义构造函数，与其他面向对象语言不同的是，Python语言中，会明确地把代表自身实例的self作为第一个参数传入
(2)创建一个实例化对象 cat，init()方法接收参数
(3)使用点号 . 来访问对象的属性。
lass Animal:
def __init__(self,name):
self.name = name
print('动物名称实例化')
def eat(self):
print(self.name +'要吃东西啦！')
def drink(self):
print(self.name +'要喝水啦！')
cat = Animal('miaomiao')
print(cat.name)
cat.eat()
cat.drink()动物名称实例化
miaomiao
miaomiao要吃东西啦！
miaomiao要喝水啦！
class Person:
def __init__(self,name):
self.name = name
print ('调用父类构造函数')
def eat(self):
print('调用父类方法')
class Student(Person): # 定义子类
def __init__(self):
print ('调用子类构造方法')
def study(self):
print('调用子类方法')
s = Student() # 实例化子类
s.study() # 调用子类的方法
s.eat() # 调用父类方法调用子类构造方法
调用子类方法
调用父类方法
三、Python JSON
JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写。
1.json.dumps 用于将 Python 对象编码成 JSON 字符串。
import json
data = [ { 'b' : 2, 'd' : 4, 'a' : 1, 'c' : 3, 'e' : 5 } ]
json = json.dumps(data)
print(json)[{"b": 2, "d": 4, "a": 1, "c": 3, "e": 5}]
2.为了提高可读性，dumps方法提供了一些可选的参数。
sort_keys=True表示按照字典排序(a到z)输出。
indent参数，代表缩进的位数
separators参数的作用是去掉,和:后面的空格，传输过程中数据越精简越好
import json
data = [ { 'b' : 2, 'd' : 4, 'a' : 1, 'c' : 3, 'e' : 5 } ]
json = json.dumps(data, sort_keys=True, indent=4,separators=(',', ':'))
print(json)[
{
"a":1,
"b":2,
"c":3,
"d":4,
"e":5
}
]
3.json.loads 用于解码 JSON 数据。该函数返回 Python 字段的数据类型。
import json
jsonData = '{"a":1,"b":2,"c":3,"d":4,"e":5}'
text = json.loads(jsonData) #将string转换为dict
print(text){'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4, 'e': 5}
四、 Python异常处理
当Python脚本发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。
捕捉异常可以使用try/except语句。
try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。
try:
fh = open("/home/aistudio/data/testfile01.txt", "w")
fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
except IOError:
print('Error: 没有找到文件或读取文件失败')
else:
print ('内容写入文件成功')
fh.close()内容写入文件成功
finally中的内容，退出try时总会执行:
try:
f = open("/home/aistudio/data/testfile02.txt", "w")
f.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")
finally:
print('关闭文件')
f.close()关闭文件
五、常见的Linux命令
Ⅰ、常规命令
1.显示文件目录
!ls /homeaistudio
!ls ./423680.ipynb data work
ls -ltotal 52
-rw-r--r-- 1 aistudio users 44749 Apr 24 16:04 423680.ipynb
drwxr-xr-x 2 aistudio users 4096 Apr 24 16:02 data/
drwxr-xr-x 2 aistudio users 4096 Apr 24 15:59 work/
!pwd/home/aistudio
2.cp ：复制文件或目录
!cp test.txt ./test_copy.txt3.mv:移动文件与目录，或修改文件与目录的名称
!mv /home/aistudio/work/test_copy.txt /home/aistudio/data/4.rm :移除文件或目录
!rm /home/aistudio/data/test_copy.txtⅡ、压缩与解压命令
很多大型文件或者数据从服务器上传或者下载的时候都需要打包和压缩解压，这时候知道压缩和解压的各种命令是很有必要的。
常见的压缩文件后缀名有.tar.gz，.gz，和.zip，下面来看看在Linux上它们分别的解压和压缩命令。
1.gzip:
linux压缩文件中最常见的后缀名即为.gz，gzip是用来压缩和解压.gz文件的命令。
常用参数:
-d或–decompress或–uncompress：解压文件；
-r或–recursive：递归压缩指定文件夹下的文件（该文件夹下的所有文件被压缩成单独的.gz文件）；
-v或–verbose：显示指令执行过程。
注：gzip命令只能压缩单个文件，而不能把一个文件夹压缩成一个文件（与打包命令的区别）。
#会将文件压缩为文件 test.txt.gz，原来的文件则没有了，解压缩也一样
!gzip /home/aistudio/work/test.txt!gzip -d /home/aistudio/test.gz2.tar
tar本身是一个打包命令，用来打包或者解包后缀名为.tar。配合参数可同时实现打包和压缩。
常用参数:
-c或–create：建立新的备份文件；
-x或–extract或–get：从备份文件中还原文件；
-v：显示指令执行过程；
-f或–file：指定备份文件；
-C：指定目的目录；
-z：通过gzip指令处理备份文件；
-j：通过bzip2指令处理备份文件。
最常用的是将tar命令与gzip命令组合起来，直接对文件夹先打包后压缩：
!tar -zcvf /home/aistudio/work/test.tar.gz /home/aistudio/work/test.txt!tar -zxvf /home/aistudio/work/test.tar.gz3.zip和unzip
zip命令和unzip命令用在在Linux上处理.zip的压缩文件。
常用参数
zip:
-v：显示指令执行过程；
-m：不保留原文件；
-r：递归处理。
unzip:
-v：显示指令执行过程；
-d：解压到指定目录。
!zip -r /home/aistudio/work/test.zip /home/aistudio/work/test.txt!unzip /home/aistudio/work/test.zip 