2020年3月31日09:38:36 开始

Python入门

Python 简介

Python的官网这是官方链接，是学习和了解最新Python技术的权威出处。当然还是那句老话：一定要好好学习English！

Python是一种计算机程序设计语言。是一种解释型和面向对象的语言，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，越来越多被用于独立的、大型项目的开发。当然学习Python，也是需要安装相应的开发环境（这也就是我当时不喜欢学Java的原因）。对于我们初学者而言，是可以在上面官网的敲上一两行代码感受一下！
在这里插入图片描述
我这里使用的还是VS2019，之前我写过博客：Visual Studio 2019 的安装在这里面，各位也可以试着安装Python的开发环境。当然Python的开发工具也有很多，我就不一一列举了！

Python的特点如下：

可读性友好：良好的可读性可以使我们作为开发人员在更短的时间之内更快更准确的理解和学习代码，以快速提高工作效率
简洁性强大：我们都知道Python是由C语言研发而成，但是之前C里面指针等复杂的datatype都不再出现。这也就使得Python的容易程度大大提升，同理 程序的开发难度和代码量大幅度降低。具体的程序开发将会更加着重于任务自身，而非繁杂的语言语法
效率相应下降：若是我们大家平时刷些oj，就会知道什么叫做严格的时间限制。对于简单易于书写代码的Python就是个致命打击。作为解释型语言：解释执行性能很低。因此：个人对各位同学的小小建议：C C++ 数据结构算法等，还是要掌握的。偷得学习的苦，就会在别的地方还回来。但是一旦你拥有一个强大的基础再来学习Python，就会有一种“柳暗花明又一村”的体验。
面向对象免费开源 （这些东西在C++面前不值一提）
良好的可移植性和扩平台：Python的代码是首先被编译处理成与OS相关的二进制代码，再进行解释执行（有点类似于Java），当然这种方式的扩平台性非常好
丰富的库：这一点需要额外说明的。Python有大量的标准库，以及丰富的扩展库
可扩展性：Python代码是可以被嵌入到C C++之中的

但是也正是Python的简单易用也深受大家的喜爱（最近人工智能大数据等比较火，连那些非科班出身的人员都想参与其中），当然我个人是做C（C++）开发的也是迷上了Python的简洁！虽然其效率十分低下，但是毕竟好在Python解释器的快速发展 Python的效率将会大幅提升。如下：

import turtle
t=turtle.Pen()
for x in range(360):
    t.forward(x)
    t.left(59)

在这里插入图片描述
寥寥数语，就可以实现我们C（C++）不可想象的效果！

Python 优劣

下面来说一下Python语言的应用场景：

Artificial Intelligence（Python无敌）
大数据云计算
科学计算
web server和大型网站后端（Java最多 PHP次之）
GUI、游戏研发（Python用于快速开发业务逻辑；C/C++用于开发核心功能）
移动设备嵌入式设备
系统运维

上面我们也提及到其效率的问题了，一个原则：Python功能强大，效率低下适合快速搭建开发业务逻辑。遇到影响性能的地方：使用C C++等。

下面来说一下Python语言的版本和兼容问题：
目前市面上有两个版本：Python2 Python3。Python3 不兼容 2，但是其性能大幅度提升。Python2的最新版本为2.7 不过现在Python3上面很多新的特性也被移植到2.7上了。这个兼容的问题：若是程序可在2.7之上运行，我们可以借助于 2to3 （Python自带脚本）进行到Python3的无缝迁移转换。

作为解释型的语言，程序的执行离不开Python解释器了。市面上常见的解释器如下：

CPython C语言实现的解释器最常用效率最高
Jython Java实现它可以直接调用Java类库，适于Java平台开发
IronPython .net平台使用的解释器。可直接调用.net平台的类，适于.net平台开发
PyPy Python语言实现的解释器

Python环境

Python 安装

去下载 Python下载链接当然初学者就Python3吧
安装
配置环境变量 很重要，有了环境变量就可以在cmd上运行Python解释器
至于Python的安装，傻瓜式的操作。各位自行去CSDN上找安装教程吧恕在下直言，若是连环境变量PATH都不知道，那你需要更加倍的努力了。
在这里插入图片描述

Python IDE

上面我也说了，我这次使用的IDE 就是VS2019。这个不重要，大家喜欢哪个都行。
集成开发环境，其本质上就是对上面安装的Python解释器python.exe的封装。IDE的存在使得我们程序开发更加方便减少（尤其拼写出错）出错率。
下面是一些常见的IDE：

IDLE
Pycharm
wingIDE
Eclipse
IPython

下面先使用一下cmd进行运行，如下：
在这里插入图片描述
使用cmd进行交互的时候，ctrl + c（发送键盘中断）是 中断程序执行 。上面这个cmd交互模式的工作原理和Python处理文件的方式一样。

下面着重介绍一下 IDLE：

IDLE是官方标准开发环境，安装Python完成同时也就安装了IDLE
它具备几乎所有的功能（不同颜色提示不同的类型、语法智能提示等），适合初学者
属于Python标准发行版内置的小巧IDE，它包括：交互式命令行、编译器和调试器等基本组件
是基于Tkinter的Python编译的（其最初的作者就是Python之父）

注：下面说一下在Python中一些注意事项：

1、不要在程序之中的行开头处增加空格。因为空格在Python中有缩进的含义。逻辑行前面的空白（空格和制表符）是用来决定该逻辑行的缩进层次，进而确定语句的分组情况 。而且Python语言是通过缩进来组织程序的。一般情况下，一个缩进是4空格，在vs上面验证一个Tab 为4空格。
2、语句从新一行的第一列开始的，所以再次说明不要在程序之中的行开头处增加空格。
3、书写符号的时候，注意中英文和大小写的区别。
4、注释一行用 #；注释多行上下都加三连续引号""" 或者三连续单引号’’’

详解第一个程序

从第一个Python程序来学习一下 GUI程序设计：

import turtle
t=turtle.Pen()
for x in range(360):
    t.forward(x)
    t.left(59)

这个是前面我们所提及到小程序：海龟画图。下面进行扩展，来详细学习一下第一个程序，如下：
在这里插入图片描述
注：它这里的坐标轴就是同中学的笛卡尔坐标系是一样的！
这里的走动都是划线了，我们若是不想让它划其路线如下：

画圆操作：逆时针在该点的左边半径 r 处做圆。

下面就开始实践一下，海龟画图之奥运五环： （今年的东京奥运会也停摆了）
在这里插入图片描述
详细代码如下：

# 海龟画图之奥运五环
import turtle           #导入 turtle 模块
turtle.width(8)         #选择笔宽
turtle.showturtle()     #显示箭头
turtle.color("blue")
turtle.circle(50)       #画圆     第一个圆

turtle.penup()
turtle.goto(110,0)
turtle.pendown()
turtle.color("black")
turtle.circle(50)       #画圆     第二个圆

turtle.penup()
turtle.goto(220,0)
turtle.pendown()
turtle.color("red")
turtle.circle(50)       #画圆     第三个圆

turtle.penup()
turtle.goto(55,-50)
turtle.pendown()
turtle.color("gold")
turtle.circle(50)       #画圆     第四个圆

turtle.penup()
turtle.goto(165,-50)
turtle.pendown()
turtle.color("green")
turtle.circle(50)       #画圆     第五个圆

Python基础

Python程序构成

在这里插入图片描述
如上图所示：
1、Python程序是由众多模块所组成的，而一个模块则对应一个.py的Python源文件。
2、一个模块，即一个源文件里面由诸多语句（包括函数、类等）组成的。运行Python程序的时候，是按照模块中的语句顺序依次执行（从上到下）的。
3、一条条语句是Python程序的构成单元，用于创建对象、变量、赋值、调用函数、控制语句等。
4、上面的语句则是由表达式来组成的。

代码组织与缩进

缩进的意义：
相较于我们熟悉的其他编程语言：使用{}、关键字如BEGIN/END等，配合着代码书写的缩进来进行代码块的划分和提高程序可读性。但是在我们的Python语言里面，是直接通过缩进来组织和划分代码块的。 缩进时，我们通常使用“四个空格或1个Tab”来表示一个缩进。 这一点上，VS2019是将一个Tab 设置成4个空格。

注：有些大神在记事本上书写Python的时候，需要注意避免将Tab键和空格的混合使用！！！
注释的意义：
前面也说过了，注释（单行和多行）。根据在下的实际经验：像我这样的程序员最恨的是自己要写注释（没那个必要），同时也最恨别人不写注释！！！当然注释的作用并非是给自己添堵，而是以后回顾的时候备用。

行连接符 \：
这个行连接符在脚本语言、Makefile等之中也是很常见的：它的作用在于处理一个非常长的代码行，保证良好的阅读体验。通常它是放在1行结束的地方，来将一行进行拆分。、

>>> key="你好\
China"
>>> key
'你好China'
>>>

Python 对象

和Linux中一切皆文件类似，在Python中，一切皆对象。对象有：可爱的、不可爱的；性格乖的、性格暴躁的；温柔的、野蛮的等等······ 开个玩笑，活跃下气氛！

对象由：identity（标识）、type（类型）和value（值） 组成的。而且所谓对象：其本质上就是一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的相关操作。

标识：主要用于唯一标识该对象，通常对应于对象在计算机内存中的地址。可以使用内置函数id(obj)来返回对象obj的标识。
类型：用于表示对象存储的“数据”的类型。类型可以限制对象的取值范围，以及可以进行的操作。可以使用type(obj)来获得对象的所属类型。
值：用于表示对象所存储的数据的信息。使用print(obj)可以直接打印其值。

Python 3.8.2 (tags/v3.8.2:7b3ab59, Feb 25 2020, 23:03:10) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> a=3   #把3 赋给 a变量
>>> a
3
>>> id(3)
140723631871712  对象的地址
>>> type(3)
<class 'int'>    对象的类型
>>> print(3)
3                对象的值
>>> 
>>> id(a)
140723631871712
>>> type(a)
<class 'int'>
>>> print(a)
3
>>>

如上：3是一个对象，a是变量。这时的3，我们看到的只是一个表象，它是上面元素的集合体（有机体）。此时的a 成了对象的一个代表的标签。

Python 引用

在Python中，上面的变量是：对象的引用。此时变量存储的是对象的地址，也即：变量通过地址引用了“对象”。

很容易理解：对象位于堆区内存，变量位于栈区。这一点我们可以理解着同C++一起学习！但是同C不相同的是：Python里面的变量是不需要显示声明它是什么类型（直接写就行）。根据变量它引用的对象（对象里面有类型），Python解释器自动就可以推演确定其数据类型。这点称之为：Python是动态类型语言。

此外，每个对象都有数据类型，且只支持该类型的相关操作。（也即：根据对象的类型来看它具有什么样的操作） Python也是强类型语言。

Python 标识符

标识符：主要是给变量、函数、类和模块等起名字用的。通常情况下，标识符有如下的特殊规定：
1、严格区分大小写
2、第一个字符必须是字母或者下划线。其后的字符是：字母、数字、下划线
3、关键字不可使用。if else等
4、系统中以双下划线_ _ 开头的和 _ _结尾的名字通常都有特殊的含义，尽量避免这种写法。
5、对于模块和包名：全小写字母，尽量简单，见名知意。若是多个单词，以下划线连接
6、对于函数名：全小写字母。若是多个单词，以下划线连接
7、对于类名：首字母大写，使用驼峰原则。多个单词时，每个单词第一个字母大写，其余部分小写。
8、对于常量名：全大写字母。若是多个单词，以下划线连接
在这里插入图片描述
退出help帮助，使用quit即可。在交互框按键F1，就可以进入到Python的帮助文档当然肯定全英文了。 以后我会对这个文档的重要模块做一个简单的中文翻译！

Python变量和简单赋值语句

Python 变量

变量的定义：
上面也说了变量和对象的关系：变量位于栈区，是存储对象的地址。变量的声明和赋值用于将一个变量绑定到一个对象上，其格式如下：

变量名 = 表达式  #不需要指定类型

当然最简单的表达式就是字面量。比如：a=3 它做的事情是：解释器先运行右边的表达式，即先把3这个对象创建出来（生成一个可以代表表达式运算结果的对象）；然后把对象的地址赋值给左边的变量a，这样变量a才可以使用。因此变量若是在使用前不做赋值操作，那么这个变量会报错：变量 is not defined。

变量的删除和垃圾回收机制：
删除一个变量是通过del 语句完成的，但是这个变量的删除只是去除了变量在栈区的内容空间。他所引用的对象还是在的（堆区），不过这些没有变量引用的对象会被垃圾回收器回收，来清空内存空间。

>>> a = 3
>>> a
3
>>> del a
>>> a
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#3>", line 1, in <module>
    a
NameError: name 'a' is not defined
>>> id(3)
140722939418336
>>> type(3)
<class 'int'>
>>> print(3)
3
>>> id(a)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#7>", line 1, in <module>
    id(a)
NameError: name 'a' is not defined
>>>

链式赋值和系列解包赋值

链式赋值：使用同一个对象给多个变量赋值（这多个变量也就同时指向了同个对象）

>>> x=y=3
>>> x
3
>>> y
3
>>>
>--------------------------
>>> m=4;n=4
>>> m
4
>>> n
4
>>>

系列解包赋值：系列数据赋值给对应相同个数的变量（个数需要保持一致）

>>> a,b,c=1,2,3 #这相当于分开赋值。
>>> a
1
>>> b
2
>>> c
3
>>>

>>> m,n=1,2 #这是利用系列解包赋值 完成的变量交换
>>> m,n=n,m
>>> print(m,n)
2 1
>>>

常量：Python上面的常量是不支持的，即：没有语法规则限制改变一个常量的值。我们只能够约定常量的命名规则，以及在程序的逻辑上不对这个常量的值做出改变。

>>> I_AM_A_CONSTANT=1024
>>> print(I_AM_A_CONSTANT)
1024
>>> I_AM_A_CONSTANT=2048
>>> print(I_AM_A_CONSTANT)
2048
>>>

如上：实际上真正意义上的常量在Python里面是不存在的，上面的这个“常量”就被改动了。我们这里为了保证Python里面有常量：我们约定逻辑上不能改，仅此而已。

内置数据类型

最基本的内置数据类型

我们上面也说了：每个对象都有自己的类型。在Python里面最基本的内置数据类型有下面几个：

整型：整数
浮点型：小数、科学计数法2e-3
布尔型：真假仅有True和False
字符串型：由字符组成的序列。“我爱你” “China”

当然我们也可以自定义一些类型

数字及运算

Python支持整数和浮点数，可以对数字有如下的运算：

>>> 3+2
5
>>> 2-1
1
>>> 3*3
9
>>> 1.0+2.0
3.0
>>> 2.0-1.0
1.0
>>> 2.0*1.0
2.0
>>>
>>> 8/4  #浮点数除法
2.0
>>> 5/2
2.5
>>> 8//4 #整数除法
2
>>> 5//2
2
>>> 5%2  #取余
1
>>> 2**10 #次方
1024

这里说明一个函数 divmod（），它可以同时算出商和余数。（它返回的是一个元组）如下：

>>> divmod(5,2)
(2, 1)
>>> divmod(6,3)
(2, 0)
>>>

整数

在Python里面，整数进制有：二（0b、0B）八（0o、0O）十十六（0x、0X）进制。进制转换将会非常方便的应用于“位运算”操作中。

>>> 15
15
>>> 0b1111
15
>>> 0o17
15
>>> 0Xf
15
>>>

这里我们也顺便介绍一个int（）函数来实现类型转化：

浮点数会被直接舍去小数部分
布尔值会被处理为 1 0
字符串：符合整数格式（浮点数不行）的处理为整数；否则报错

>>> int(1.9)
1
>>> int(1.4)
1
>>> int("1.5")
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#6>", line 1, in <module>
    int("1.5")
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '1.5'
>>> int("15")
15
>>> int("15abc")
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#8>", line 1, in <module>
    int("15abc")
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '15abc'
>>> int(True)
1
>>> int(False)
0
>>>

注：和C里面一样，当整数和浮点数进行混合运算时。表达式的结果会自动转型成浮点数，如下：

>>> 660+6.0
666.0
>>>

在Python3之后，我们取消了Python2里面 int是32位，Long是64位。现在没有Long类型了，而int 则可以表示任意大的整数。 毕竟Python语言适合做科学计算的，这时就不会造成“整数溢出”。

浮点数

浮点数是用a*b^10形式的科学计数法表示的。例如3.14是314E-2、314e-2。当然float在内存中也是按照科学计数法存储的。

类似于int(),float()也是可以将其他类型转化成浮点数的。如下：

>>> float(3)
3.0
>>> float("3")
3.0
>>> float("3.14")
3.14
>>> float(a)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#4>", line 1, in <module>
    float(a)
NameError: name 'a' is not defined
>>> float("3.14b")
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#5>", line 1, in <module>
    float("3.14b")
ValueError: could not convert string to float: '3.14b'
>>>

需要说明的是 float(3)，是新生成了一个具有自己id；类型为float；值为3.0的新对象。原来的对象3还是没有变化的。下面再介绍一下 round()函数具体做的就是四舍五入。

>>> round(3.14)
3
>>> round(4.51)
5
>>> round("1.25")
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#2>", line 1, in <module>
    round("1.25")
TypeError: type str doesn't define __round__ method
>>>

增强型赋值运算符

这些符号在学C语言的时候，已经大致过了一下我们在这里就不细说了

>>> a=2
>>> a+=1
>>> a
3
>>> a-=1
>>> a
2
>>> a*=2
>>> a
4
>>> a/=2
>>> a
2.0
>>> a//=2
>>> a
1.0
>>> a=int(a)
>>> a
1
>>> a*=2
>>> a
2
>>> a**=10
>>> a
1024
>>> a//=256
>>> a
4
>>> a%=3
>>> a
1
>>>

这些都是先运算右边的表达式，生成新的对象；然后把新对象的地址给了a。（旧对象会被垃圾回收机制处理掉）

时间的表示

我们熟悉Linux的同学都知道：Unix时间（1970年1月1日 00:00:00）。这个时间也是计算机里面计算和表示时间的基准值，单位是 ms。前后时间的计算是通过加上相较于基准时间的偏差（正负）。 我们下面看一下Python里面如何获得当前时刻的时间值：

>>> import time
>>> time.time()
1585726590.7719407
>>> print('当前时间的时间戳：%f' % time.time())
当前时间的时间戳：1585726696.828934
>>> print('time.localtime(): ', time.localtime())
time.localtime():  time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=4, tm_mday=1, tm_hour=15, tm_min=38, tm_sec=36, tm_wday=2, tm_yday=92, tm_isdst=0)
>>> # 最后三个输出的值的含义为 一周的第几日 0 ~ 6（0 是周一），一年中的第几日，夏令时(-1, 0, 1, -1)
>>> t = time.localtime()
>>> print('time.asctime(t): %s' % time.asctime(t))
time.asctime(t): Wed Apr  1 15:40:48 2020
>>>

上面的这个时间戳1585726696.828934 该值的单位是 s，后面是带us精度的 float值。
这里我们只简单的说一下time模块了，别的模块以后再说。

在这里插入图片描述

下面我们做一个简单的小练习：画地图

#绘制地图 计算唐印距离
import turtle
import math
import datetime

Tang,Luoyang=100,100
Japan,Tokyo=300,0
Philippines,Manila=180,-80
Indonesia,Jakarta=120,-200
India,Delhi=-200,50

# 绘制地图
turtle.width(6)
turtle.pensize(2)

turtle.penup()
turtle.goto(Tang,Luoyang)
turtle.pendown()
turtle.write("大唐",font=('微软雅黑',18,''))

turtle.color("gold")
turtle.goto(Japan,Tokyo)
turtle.write("日本",font=('微软雅黑',18,''))

turtle.color("black")
turtle.goto(Philippines,Manila)
turtle.write("菲律宾",font=('微软雅黑',18,''))

turtle.color("red")
turtle.goto(Indonesia,Jakarta)
turtle.write("印度尼西亚",font=('微软雅黑',18,''))

turtle.color("green")
turtle.goto(India,Delhi)
turtle.write("印度",font=('微软雅黑',18,''))

# 计算唐印距离
distance=math.sqrt((Tang-India)**2+(Luoyang-Delhi)**2)
distance=int(distance)
turtle.penup()
turtle.goto((Tang+India)//2,(Luoyang+Delhi)//2)
turtle.pendown()
turtle.hideturtle()
turtle.color("yellow")
turtle.write(distance,move=True,font=('楷体',24,'italic'))