python MOOC 笔记

其他 2018-10-23 12:25:39 阅读次数: 0

Python MOOC 笔记

文章目录

博客说明

  1. 本文为MOOC上的python语言程序设计课程笔记，结合自己写c++的一些比较，仅个人所见，不一定全，也不保证没有错误，欢迎指正。
  2. 本文只是自己写来记录记录学习过程，会持续更新至结束并可能自己拓展一些东西。
  3. 本文也不适合入门者参考，因为我是以一个c++转python的身份写的，一些东西略去了，python入门学习建议观看MOOC原视频。
  4. 因为是第一篇markdown写的文章，格式语法等可能尚有不足。

课程定位与绪论

  1. 在线课程：MOOC
  2. 在线实践：https://python123.io
  3. 课程安排
快速入门2章
基础语法5章
编程思维2章

第一章——python的基本语法元素

1.程序设计基本方法

  1. 语言类型
编译
静态语言如c++
运行
脚本语言如python
解释运行

2.程序编写方法
IPO:
input
process
output

六步：
分析问题
划分边界
设计算法
编程
调试
升级维护

2.python开发环境配置

官网下载安装即可

3.实例1：温度转换

看看源代码就好:

#TempConvert.py
TempStr=input("请输入带有符号的温度值")
if TempStr[-1] in ['F','f']:
    C=(eval(TempStr[0:-1])-32)/1.8
    print("转化后的温度是{:.2f}C".format(C))
elif TempStr[-1] in ['C','c']:
    F=1.8*eval(TempStr[0:-1])+32
    print("转化后的温度是:{:.2f}F".format(F))
else:
    print("输入格式错误")

4.python程序语法元素分析（基于温度转换实例）

  • python注释：
    #表示单行注释；
    '''三个单引号括起来的表示段落注释'''
  • python缩进：
    python执行严格缩进表示层次（不像c++使用{}）
  • python命名：
    python变量命名与c++类似，但是可以用中文！python大小写敏感，所以虽然if是关键字但是IF却可以用作变量名
  • python数据类型：
    整数、浮点、字符串与c++类似，但有个列表类型，用[]括起来，逗号隔开；字符串用单引号或者双引号都行
  • python数组编号：
    一个是正向递增序号，比如数组索引，和c++一样；
    一个是反向递减序号，最后一个元素为-1，往前依次递减
  • python索引与切片：
    <字符串>[M]返回字符串中M号字符；
    <字符串>[M:N]返回字符串中M号到N号（不含N号）字符，类似matlab里的用法
  • 关键字in：
    表示是否在一个列表中，返回逻辑值。
  • 分支语句：
    if 条件：注意条件语句中条件后要加冒号；
    else if在python里是elif
  • 简单常用函数:input(),print(),eval()
  • print()函数的格式化:
    print(“转换后的温度是{:.2f}C”.format©)——{}表示槽，format中的后续变量将以指定格式填充到这个槽里面； print另有逗号输出
  • eval()函数：
    评估函数：将参数最外侧的引号去掉执行剩余语句，比如数字字符串去掉引号就成了相应数字类型，比如用一个字符串表示的命令，去掉引号就成了python可执行命令。 如eval(‘print(“Hello”)’)会去掉参数外侧引号剩下print(“Hello”)，这是一个可执行的python语句——eval()函数是个很有意思的函数，可以在运行时由用户给出执行的函数

↑

第二章——python基本图形绘制

1.深入理解python语言

  • 计算机技术的演进（略）
  • 程序语言的江湖（略）
  • python的特点
    • 强制可读
    • 较少底层元素
    • 多种编程方式
    • 支持中文字符
    • 大量且快速增长的库
    • 跨平台
语法简洁
生态高产

2.python蟒蛇绘制

看看代码：

import turtle
turtle.setup(650,350,200,200)
turtle.penup()
turtle.fd(-250)
turtle.pendown()
turtle.pensize(25)
turtle.pencolor("purple")
turtle.seth(-40)
for i in range(4):
    turtle.circle(40,80)
    turtle.circle(-40,80)
turtle.circle(40,80/2)
turtle.fd(40)
turtle.circle(16,180)
turtle.fd(40*2/3)
turtle.done()

3.turtle库的函数全解

这个链接写得比较全

4.turtle程序语法元素分析

  • import引用库：
    其实就像c++里的#include<>包一样：
    import <库名>
    from <库名> import <函数名>
    from <库名> import *
    import <库名> as <库别名>
  • 循环语句：
    for <变量> in range()
    range函数产生序列
    range(N)产生0-N-1的序列
    range(M,N)产生M到N-1的序列

↑

第三章——基本数据类型

1.数字类型及操作

整数，浮点数，复数，基本和c++差不多(多个复数类型)，区别如下:

  1. 整数对应数学中的整数，可正可负且没有范围限制，不同于c++中有signed unsigned区别以及short,int,long区别
  2. 浮点数对应数学中的实数，如c++中一样有尾数误差
  3. 数值运算符与c++基本一样，但几点注意:
    1. /是除法运算，且不会出现整数除整数还是整数丢失精度的问题，因为python另有一个//整数除符号，如10//3=3，10/3=3.33333333
    2. 另外有**运算符，表冥运算，和pow一样;
    3. python也有增强赋值运算符如+=，**=等;
  4. 常用函数也与c++差不多:pow,round等。
函数 说明
pow(x,y,z) x^y%z
round(x,n) 将x四舍五入到n位小数
  1. python类型转换(可以直接在类型之间转换)
示例 结果
int(123.3) 123
int(‘123’) 123

2.字符串类型及操作

字符串的表示，操作符，处理函数，方法，格式化:

  • 字符串表示：
A
单引号表示
双引号表示
三单引号表示
三双引号表示
'hello'
''hello''
'''hello'''
''''''hello''''''

有以上多种字符串表示法可以使在字符串中使用单、双引号更简单：字符串中有单引号那么用双引号括起来；字符串中有双引号用单引号括起来；两者都有用三单引号括起来

  • 字符创编号与切片：
    • 字符串编号为从左往右由0递增或是从右往左由-1递减
    • 字符串切片：
用法 意义
str[M:N] str中M到N-1号元素
str[:N] str中第一个到N-1号元素
str[M:] str中M号到最后一号元素
str[M:N:i] str中M到N-1号元素,每次步进i
str[::-1] str中由最后一个元素到第一个
  • 转义字符——python中也有转义字符\
  • 字符串操作：
操作 意义
x+y 将x,y两个字符串连接
x*n或n*x 将x字符串复制n遍
x in s 判断x是否在s中(即是否为其子串)
  • 字符串八个常用方法：
方法 意义
str.lower() 将str转换成小写
str.upper() 将str转换成大写
str.split(sep=None) 将str按sep字符分割
str.count(sub) 求sub子串在str中出现次数
str.replace(old,new) 将str中old子串替换成new
str.center(width[,fillchar]) 字符串按宽度width居中且以fillchar填充两边
str.strip(chars) 将字符串两端的chars字符(们)去掉
str.join(iter) 将str插入到iter的每个元素之间，用于字符串分隔
  • 字符串操作函数：
函数 意义
len(x) 计算字符串长度，中文字符也算一个
hex(x),oct(x) 将整数x转换成十六进制或八进制的字符串形式
chr(x) 将unicode x转换成对应字符
ord(x) 将字符x转成unicode
  • 字符串格式化
    字符串中的{}表示占位槽,.format()函数中的参数填进槽中，{}中可使用如下格式参数限制输出数据格式：
格式参数（按顺序） 参数意义
填充 表示未填满的位置使用的填充符号
对齐 表示对齐方式,<左对齐,>右对齐,^居中对齐
宽度 表示输出数据占据位置宽度
千分位符号 表示输出数千分位符号,","或者没有
精度 表示输出数精度,保留小数位数
类型 表示输出数类型b,c,d,e,f,%等

例子：

"{0:*<10,.3f}".format(6225.3738)

输出：

'6,225.374****'

3.time库的使用

  • 作用
    • 计算机时间的表达
    • 提供获取系统时间并格式化输出功能
    • 提供系统级精确计时，用于程序性能分析
  • 使用
import time
time.<b>()#调用相关函数
  • 函数类别
类别 例子
时间获取 time(),ctime(),gmtime
时间格式化 strftime(),strptime
程序计时 sleep(),perf_counter()
  • 函数介绍
函数 描述
time() 返回当前时间浮点数
ctime() 返回当前时间字符串
gmtime() 获取当前时间结构体
strftime(tpl,ts) 将gmtime()获取的时间ts换成tpl模板指定的字符串如:time.strftime(’%Y-%m-%d %H:%M:%S",t)
strptime(ts,tpl) 与strftime相反,strptime将时间字符串转换成时间结构
perf_counter() 返回一个CPU级别精确的时间计数值,单位秒,一个
步骤前后两次perf_counter()然后时间值相减可计时
sleep(s) 程序休眠s秒

perf_counter用例:

start=time.perf_counter()
#do something here
end=time.perf_counter()
end-start#operation duration
  • time库的时间格式控制符
格式化字符串 日期/时间说明 值范围和实例
%Y 年份 0000~9999,例如:1900
%m 月份 01~12,例如:10
%B 月份名称 January~December,例如:April
%b 月份名称缩写 Jan~Dec,例如:Apr
%d 日期 01~31,例如:25
%A 星期 Monday~Sunday,例如:Wednesday
%a 星期缩写 Mon~Sun,例如:Wed
%H 小时(24时制) 00~23,例如:12
%h 小时(12时制) 01~12,例如:7
%p 上下午 AM,PM
%M 分钟 00~59
%S 秒 00~59

4.文本进度条实例

废话不多讲，上代码：

#TextProBarV1.py
import time
scale=10
print("------执行开始------")
for i in range(scale+1):
    a='*'*i
    b='.'*(scale-i)
    c=(i/scale)*100
    print("{:^3.0f}%[{}->{}]".format(c,a,b))
    time.sleep(0.5)
print("执行结果")

这样的代码虽然每一行都输出进度，但是怎么控制单行输出进度呢？即这里需要控制print函数使其不换行（print函数默认换行），每次都在原位更新进度。

#TextProBarV1.py
import time
scale=10
print("------执行开始------")
for i in range(scale+1):
    a='*'*i
    b='.'*(scale-i)
    c=(i/scale)*100
    print("\r{:^3.0f}%[{}->{}]".format(c,a,b),end='')
    time.sleep(0.5)
print("执行结果")

print函数中end的参数给定分隔符，默认的是换行，这里设为空就不换行，前面的\r表示回车。但是如果在IDLE中运行时不会原位刷新，因为IDLE中屏蔽了\r功能，所以应该在cmd或类似的环境中运行。

**提示：**有趣的是c++中也有\r功能，之前一直不知道。它表示回到行首，这样就可以原位输出。但是如果输出的字符串不如原来的长的话是不能完全覆盖的，也就是边输出边覆盖而不是先把原来的删除再输出.

↑

第四章——程序的控制结构

1.程序分支结构

  • 单分支结构
    if <条件句>:
      <表达式>

结构图如下：

Created with Raphaël 2.2.0 开始 条件 语句 结束 yes no
  • 二分支结构
    • 一般语法如下：
      if <条件>:
        <语句1>
      else:
        <语句2>
    • 还有一种紧凑形式
      <表达式1> if <条件> else <表达式2>

**注意：**紧凑形式不支持带=的赋值语句，仅支持简单表达式

结构图如下：

Created with Raphaël 2.2.0 开始 条件? 语句1 结束 语句2 yes no
  • 多分支结构
    语法如下：
    if <条件1>:
      <语句1>
    elif <条件2>:
      <语句2>
    …
    else:
      <语句n>

结构图如下：
情况1
情况2
情况3
...
情况n
开始
条件?
语句1
语句2
语句3
...
语句n
结束
  • 条件组合与关系运算
    关系运算符>，>=，<，<=，==，!=等与c++一致，但是python可支持连续比较，比如1<2<3输出true；逻辑运算符有and，or，not等
  • 异常处理
    • 一般用法:
      try:
        <语句块1>
      except:
        <语句块2>
    • 指定异常类型:
      try:
        <语句块1>
      except <异常类型>:
        <语句块2>
    • 更高级用法:
      try:
        <语句块1>
      except:
        <语句块2>
      else:
        <语句块3> #else语句块在不发生异常时执行
      finally:
        <语句块4> #finally语句块一定执行

2.BMI实例

很简单的代码，主要就是处理分支语句，根据BMI1判定胖瘦，略

3.程序循环结构

  • 遍历循环
    for <循环变量> in <遍历结构>:
      <语句块1>

**注意：**遍历循环除了可以计数循环，还能遍历字符串循环、遍历文件循环，甚至可以对元组、列表、字典遍历循环，反正只要后边的遍历结构包含了多个元素，都可以遍历循环

  • 无限循环
    while <条件>:
      <语句>

  • 循环控制保留字

    • break
    • continue

  • 循环的高级用法
    for <变量> in <遍历结构>:
      <语句块1>
    else:
      <语句块2>

    while <条件>:
      <语句块1>
    else:
      <语句块2>
    以上else与异常处理里面的else相似，表示循环没有遇到break时执行

4.random库的使用

random是用于生成随机数的标准库，使用梅森旋转算法生成伪随机数。
给个实例，清晰明了：

import random
random.seed(10)#设置种子,不设的话是系统时间，最好不设
random.random()#产生0到1的随机小数
random.randomint(1,10)#生成1到10之间的随机整数
random.randomrange(20,100,10)#生成20到100之间以10为步长的随机整数，第三个参数可不给
random.getrandbits(16)#生成一个16比特长的随机整数
random.uniform(10,100)#生成10到100的随机小数
s=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]
random.choice(s)#在给出序列中随机选取一个数
random.shuffle(s)#将列表s随机打乱

5.圆周率实例

用了个蒙特卡洛法求圆周率2，很简单，不过有几个小点注意下：

  1. python代码换行，末尾加个\就可换行，就像matlab中末尾加个...换行一样
  2. 多赋值。比如x,y=random(),random()，再比如a,b=eval(input()),eval(input())

↑

第五章——函数和代码复用

1.函数的定义和使用

  • 函数的理解与使用

    语法如下：

    def <函数名>(<参数列表>):

      <函数体>

      return <返回值>

  • 函数使用及调用过程

    略。与c++一样，编程语言都差不多。

  • 函数的参数传递

    与c++法则一样。同样地：

    1. 可给定可选参数，可选参数在非可选参数后面，如：

      def fact(n,m=1):
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s*=i
    return s//m

    2. 可给定可变参数，用*表示，不确定参数放最后，只能有一个（因为不确定参数可以表示任意多个），如下：

      def fact(n,*b):
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s*=i
    for item in b:
        s*=item
    return s
#使用
fact(10,3)#可变参数为一个
fact(10,3,5,8)#可变参数为3个

    3. 参数传递有两种方式，按顺序传递与按名称方式传递。

  • 函数的返回值

    • 函数可以没有返回值，甚至可以没有return关键字

    • 函数可以返回一个返回值也可以返回多个，返回多个时各个值用逗号隔开，如：

      def fact(n,m=1):
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s*=i;
    return s//m,n,m

    • 接收多个返回值时可用多赋值，即赋值号前多个变量，用逗号隔开，如：

      a,b,c=fact(10,5)
print(a,b,c)

  • 局部变量与全局变量

    • 生存期与作用域不同，参考c++

    • 可用global关键字声明变量为全局变量（这个全局变量必须定义过了，所以一般放在函数前面定义，在函数里面再声明为全局，如：

      times=0
def fact(n):
    global times#声明times是个全局变量，否则会生成局部变量覆盖上面的那个变量
    times+=1
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s*=i
    return s

    • 局部变量为组合数据类型且未在函数内部真实创建时，等同于全局变量，如：

      ls=["F","f"]
def func(a):
    ls.append(a)
    return
func("C")
print(ls)
#输出为:['F','f','C']

      对比：

      ls=["F","f"]
def func(a):
    ls=[]
    ls.append(a)
    return
func("C")
print(ls)
#输出为:['F','f']

    python中组合类型是由指针体现的，如果没有在函数中真实创建给组合类型，那么是通过指针操作全局变量

  • lambda函数

    lambda是一种匿名函数显然，使用lambda保留字定义，以函数名为返回结果，是一种单行函数紧凑表达形式，语法如下：

    <函数名>=lambda <参数>:<表达式>

    相当于：

    def <函数名>(<参数>):

      <函数体>

      return <返回值>

    不一样的是只能使用表达式做返回值，没有复杂的函数体语句，如：

    f=lambda x,y:x+y
f(10,15)
#输出为:25
#定义无参的
f=lambda :"lambda函数"
print(f())
#输出:lambda函数

2.七段数码管绘制实例

主要理解

  • 模块思维：确定模块接口，封装功能
  • 规则化思维
  • 化繁为简思维

代码如下：

#七段数码管绘制
import turtle,time
def drawGap():
    turtle.penup()
    turtle.fd(5)
def drawLine(draw):
    drawGap()
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    turtle.right(90)
def drawDigit(digit):
    drawLine(True) if digit in [2,3,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,1,3,5,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,3,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,6,8] else drawLine(False)
    turtle.left(90)
    drawLine(True) if digit in [0,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,3,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,1,2,3,4,7,8,9] else drawLine(False)
    turtle.left(180)
    turtle.penup()
    turtle.fd(20)
def drawDate(date):#date 日期格式为:'%Y-%m=%d+'
    turtle.pencolor("red")
    for i in date:
        if i=='-':
            turtle.write('年',font=("Arial",18,'normal'))
            turtle.pencolor("green")
            turtle.fd(40)
        elif i=='=':
            turtle.write('月',font=("Arial",18,'normal'))
            turtle.pencolor("blue")
            turtle.fd(40)
        elif i=='+':
            turtle.write('日',font=("Arial",18,'normal'))
        else:
            drawDigit(eval(i))
def main():
    turtle.setup(800,350,200,200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawDate(time.strftime('%Y-%m=%d+',time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()

3.代码复用与函数递归

  • 模块化设计

    • 紧耦合：两个部分之间交流很多，无法独立存在
    • 松耦合：两个部分之间交流较少，可以独立存在
    • 模块内部紧耦合，模块之间松耦合

  • 函数递归思想——基例，链条，数学归纳法等（略）

  • 递归调用过程（略）

  • 有一个有趣的问题：

    python中最多能递归多少层次呢？我们知道在c++中函数调用是在栈上的，所以递归深度太深会导致栈溢出，那么python是不是呢？经过测试，python也是会溢出的，比如一个简单的求阶乘函数，发现递归994次时超出最大递归深度，这个函数中是没有临时变量的，也就是单纯保存函数地址溢出了：

    def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    else:
        return n*fact(n-1)
fact(993)#运行成功
fact(994)#运行出错

4.PyInstaller库的使用

5.科赫雪花实例

↑

第N章——自己总结的想更就更的几点

1.python与c++的交互

  • python调用c++的可执行程序
    代码示例如下，其实很简单：
import os
os.system("cmd")#可以直接执行命令调用exe
os.system('xxx.exe')#比如也可以这样运行c++生成的exe文件
  • python调用c++的库
  • python，c++交叉编程

↑

  1. Body Mass Index ↩︎

  2. 门特卡洛法求圆周率，即使用概率的方法求解圆周率：向方形中撒点，落在其内切圆中的概率乘以4即为圆周率pi ↩︎

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转载自blog.csdn.net/liyunxin_c_language/article/details/83114625
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