孙立岩 python-basic: 用于学习python基础的课件（一二三四）

python-basic: 用于学习python基础的课件

介绍

此部分讲解Python的基础，点击目录学习对应的小节：

• 01-简介，概述一下python；
• 02-环境搭建，如何在大家自己的windows上搭建与实验室相同的开发环境；
• 03-基础语法，针对对python一无所知的初学者；
• 04-hello-world，如何使用PyCharm构建一个最简单的python项目，运行；
• 05-数字，python的六种基本数据类型之一；
• 06-字符串，python的六种基本数据类型之一；
• 07-列表，python的六种基本数据类型之一；
• 08-元组，python的六种基本数据类型之一；
• 09-字典，python的六种基本数据类型之一；
• 10-集合，python的六种基本数据类型之一；
• 11-分支语句，如何在python中使用分支语句；
• 12-循环语句，如何在python中使用循环语句；
• 13-函数，如何在python中定义、使用函数；
• 14-模块，如何在python中定义、使用模块；
• 15-输入和输出，操作文件与标准输入输出；
• 16-面向对象，python中，类的定义与使用；
• 17-numpy，python中，处理矩阵、向量和代数的第三方包；
• 18-matplotlib，python中，画图用的第三方包；

本部分的制作主要参考下列材料，推荐大家阅读学习：

• Python基础 | 莫烦Python
• Python3 教程 | 菜鸟教程

• • • 优点
    • 缺点
    • 总结
  • 课后习题

一。简介

概述

python官网：Welcome to Python.org。

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 由 Guido van Rossum 于 1989 年底发明，第一个公开发行版发行于 1991 年。主要有python2和python3两个版本，由于历史的原因，很多的第三方包和开源的一些算法、软件都是用python2或者只支持python2，但在2020 年 1 月 1 日，官网已经宣布了停止 python2的更新，python2.7是python2的最后一个版本。本课程全部内容将基于python3来讲解。

特点：

优点

1. 简单易学：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。网上的资料、教程也很多，学起来比较容易。
2. 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。
3. 免费、开源：python是FLOSS（自由/开放源码软件）之一。使用者可以自由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自由软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。

缺点

• 运行速度慢：这里是指与C和C++、Java这类的语言相比。

总结

相对于应用热门的两门编程语言C和Java，python的开发效率是非常高的，但纯python的运行效率是比较低的，因此当我们选择python作为编程语言来完成某项开发时，需要考虑我们的任务是否满足下列条件之一：

1. 不注重程序的性能，更注重开发效率的任务，例如一些处理文本数据的任务；
2. 程序的性能瓶颈不在于使用哪种语言，而在于其他方面，例如一些抓取网页的任务；
3. 程序的开发需要调用很多现有的第三方包或工具，python可以提供很多这种包，这些包往往是用效率很高的语言编写的，复杂、高效，我们使用C或Java来编写这些功能不如直接使用python提供的包（编程错误、开发效率、运行效率）。

针对于深度学习这门课程，我们选择了python作为本课程中唯一使用的编程语言，其原因主要在于python的简单易用和十分好用的第三方包tensoflow，可以让我们快速的入门深度学习的开发任务。

课后习题

试着去思考一下，在你过去遇到的编程任务中，哪些适合使用python这样的编程语言。

下一课

二。

环境搭建

python的安装

python的安装方式可以分为两种：

1. 单纯的python安装：从python的官网Welcome to Python.org下载安装包进行安装，而在linux下还需要编译安装的方式，适合对系统的认识比较好的同志；
2. Anaconda集成环境安装，安装方式简单，Anaconda | The World's Most Popular Data Science Platform；

在日常的编程之中，python往往需要调用各种第三方包，第三方包的安装需要通过conda或pip等管理工具来进行，而如果我们从Anaconda官网下载的安装包，进行安装，当安装第三方包的时候，就要面临“国内访问国外网站的速度”，因此在这里我们推荐使用“清华开源软件站(清华大学开源软件镜像站 | Tsinghua Open Source Mirror)提供的Anaconda”来安装python，其默认第三方包下载源地址在国内，速度很快。

安装步骤(Windows)：

1. 下载Anaconda python集成环境https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/Anaconda3-4.2.0-Windows-x86_64.exe；
2. 双击运行，一顿next，最后install即可。

运行python

运行python脚本，或者使用python的方式有很多：

1. 最基础的，在命令行中输入python；

   

2. 如果使用了Anaconda安装python，可以使用Spyder、jupyter、jupyter notebook等集成环境运行python(我自己电脑上不是用Anaconda装的，所以无图可截)；
3. 脚本运行，在命令行界面中使用，python hellowordl.py，执行脚本；

Pycharm安装

PyCharm是python的一种应用最为广泛的IDE，如同Eclipse是Java的一种IDE一样。PyCharm分为Professional版和Community版，其中的Community版是免费、开源的，而Professional版是功能比较多的收费版。

安装步骤(Windows)：

1. 从官网下载Pycharm Community版的安装包Download PyCharm: Python IDE for Professional Developers by JetBrains；
2. 双击运行，一顿next，最后install即可。

运行python

PyCharm运行python脚本的方式参照04-hello-world

课后习题

集成环境简化了安装的步骤，但也使我们更加地远离真实的python，思考、尝试，不使用Anaconda，使用python官网提供的安装程序，安装python，安装pip包管理工具，指定pip源为国内源，下载PyCharm，配置一个尽量精简的python开发环境。

三。

基础语法

标识符

标识符的规定：

1. 第一个字符必须是字母表中字母或下划线 _ 。
2. 标识符的其他的部分由字母、数字和下划线组成。
3. 标识符对大小写敏感。

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
print(keyword.kwlist)

注释

python中单行注释以 # 开头，多行注释可以使用三个单引号或三个双引号，实例如下：

'''
这是一个用三个单引号制作的多行注释。
这个脚本用来输出python中的保留字。
'''
import keyword
#输出keyword.kwlist的内容
print(keyword.kwlist)#使用print函数
"""
这是一个用三个双引号制作的多行注释。
预计输出的内容应该如下：['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']
"""

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。实例如下：

#这是一个正确的示例，以缩进来代表代码块
b=True
bb=False
if b:
	print("True")
	if bb:
		print("True")
	else:
		print("False")
else:
	print("False")
	if bb:
		print("True")
	else:
		print("False")

#这是一个正确的示例，以空格来代表代码块，你可以使用1个或多个，但一般来说，约定俗成，大家都用4个空格。
b=True
bb=False
if b:
    print("True")
    if bb:
        print("True")
    else:
        print("False")
else:
    print("False")
    if bb:
        print("True")
    else:
        print("False")

#这是一个较常见的错误的示例，以空格和缩进一起来代表代码块。
b=True
bb=False
if b:
    print("True")
    if bb:
        print("True")
    else:
        print("False")
else:
    print("False")
    if bb:
        print("True")
	else:
		print("False")

**注意事项：**目前很多的编辑器，包括PyCharm一般都会自动处理“缩进字符”，直接用4个空格来代替，并且，这个功能是可以通过配置来更改的，当我们在不同的机器、开发环境下编辑同一个代码文件的时候，就可能因为这种处理“缩进字符”的设定不同导致一些问题。

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，例如：

a=1
b=2
c=3
s = a + \
	b + \
	c
print(s)
ss=[1,2,3
	,
	4,5,6]
print(ss)

同一行显示多条语句

python可以在同一行中使用多条语句，语句之间使用分号(;)分割，以下是一个简单的实例：

实例(python 3.0+)

#同行多条语句演示
a='hello';b="world";print(a,b);c=a+' '+b;print(c)

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)。

如下实例：

def fun(a,b):
	c=a+' '+b
	if '\n' in c:
		c=c.replace('\n','')
		c=c.replace('\\','')
	else:
		pass
	return c
print(fun('hello','world'))
print(fun('hello\n','world'))
print(fun('hello\\','\nworld\n'))

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(somemodule)导入，格式为： import somemodule

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

从某个模块中导入多个函数,格式为： from somemodule import firstfunc, secondfunc, thirdfunc

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

导入 sys 模块

#import演示
import sys
for i in sys.argv:
	print(i)
print(sys.path)

#from import 演示
from sys import argv,path
for i in argv:
	print(i)
print(path)

课后习题

逐一执行本小节中的每一行代码，观看其结果，配合度娘，思考其意义，尝试简单地修改这些代码，观看其效果，这样可以学习这些函数，这种学习的积累可以帮助我们慢慢熟练地掌握python这门语言。

四  

使用PyCharm建立一个最基础的项目Hello World

前面，我们已经完成了对python基础语法的讲解，接下来，进入以实践为主的部分，配合编程实例逐一介绍python中的各种数据结构和运算。

本节中，我们使用PyCharm建立、运行一个最基础的项目，步骤如下：

1. 打开PyCharm；
2. 点击New Project新建一个项目；

   

3. 配置项目的保存路径和main脚本；

   

4. 点击Create创建项目；

   

5. 此时，由于我们第三步的配置，项目中默认会有一个main.py文件，并包含一些代码，在这里，我们将所有的代码删除，填写如下代码，完成Hello World项目：

print('Hello','World')

1. 点击右上角的“绿色三角按钮”，运行此项目中的main.py脚本，运行结果如下图。图中的main.py文件只有一条语句，输出结果在PyCharm的下方。

   

使用console运行命令

PyCharm的功能有很多，全部一一介绍，是互相折磨，这里捎带着介绍一个，除了上述建立项目，运行脚本的方式以外，在PyCharm中，还有另外一种方式运行python命令，点击左下角的“Python Console”可以启动python的一个端，可以在里面逐行的执行python语句，同时看到内存的变化情况：