第2章人工智能編程語言基礎(chǔ)01Python簡介目錄02搭建Python開發(fā)環(huán)境03Python規(guī)范04Python基礎(chǔ)語法知識01Python簡介Partthree2.1

Python簡介發(fā)展到今天，Python已經(jīng)成為最受歡迎的程序設(shè)計語言之一在Python開發(fā)領(lǐng)域流傳著這樣一句話：“人生苦短，我用Python”Python（發(fā)音[?pa?θ?n]）是1989年由荷蘭人吉多·范羅蘇姆（GuidovanRossum）發(fā)明的一種面向?qū)ο蟮慕忉屝透呒壘幊陶Z言0103Python的第一個公開發(fā)行版于

1991

年發(fā)行，在

2004

年以后，Python

的使用率呈線性增長，并獲得“2024年TIOBE最佳年度語言”稱號，這是Python第6次被評為“TIOBE最佳年度語言”0502Python的設(shè)計哲學(xué)是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”0402搭建Python開發(fā)環(huán)境Partsecond2.2搭建Python開發(fā)環(huán)境安裝Python設(shè)置當(dāng)前工作目錄使用交互式執(zhí)行環(huán)境運行代碼文件使用IDLE編寫代碼安裝和使用Python擴展模塊2.2.1

安裝Python請到Python官方網(wǎng)站下載與自己計算機操作系統(tǒng)匹配的安裝包python-3.12.2-amd64.exe運行安裝包開始安裝，在安裝過程中，要注意選中“Addpython.exetoPATH”復(fù)選框2.2.1

安裝Python安裝完成以后，需要檢測是否安裝成功?？梢源蜷_Windows操作系統(tǒng)的cmd命令界面，然后執(zhí)行如下命令打開Python解釋器：>cdC:\python312>python如果出現(xiàn)圖2-3所示信息，則說明Python已經(jīng)安裝成功：2.2.2設(shè)置當(dāng)前工作目錄Python的當(dāng)前工作目錄是指Python解釋器當(dāng)前正在使用的目錄。當(dāng)我們在cmd命令界面中使用“python”命令打開Python解釋器時，在哪個目錄下執(zhí)行“python”命令，該目錄就會成為Python的當(dāng)前工作目錄，比如，在cmd命令界面中執(zhí)行如下命令：>cdC:\>python這時，進入Python解釋器以后，當(dāng)前工作目錄就是“C:\”。再比如，在cmd命令界面中執(zhí)行如下命令：>cdC:\python312>python這時，進入Python解釋器以后，當(dāng)前工作目錄就是“C:\python312”。2.2.2設(shè)置當(dāng)前工作目錄進入Python解釋器以后，可以使用Python的os模塊來查看當(dāng)前工作目錄：>>>importos>>>print(os.getcwd())C:\python312雖然Python的當(dāng)前工作目錄在大多數(shù)情況下都是有用的，但在編寫可移植和可維護的代碼時，最好使用絕對路徑或相對于某個固定點的相對路徑來引用文件，而不是依賴于當(dāng)前工作目錄。2.2.3使用交互式執(zhí)行環(huán)境>>>print("HelloWorld")HelloWorld>>>1+23>>>2*(3+4)14上圖呈現(xiàn)的界面就是一個交互式執(zhí)行環(huán)境（或稱為“解釋器”），可以在Python命令提示符“>>>”后面輸入各種Python代碼，回車后就會立即看到執(zhí)行結(jié)果，比如：2.2.4運行代碼文件假設(shè)在Windows操作系統(tǒng)的Python安裝目錄下已經(jīng)存在一個代碼文件hello.py，該文件里面只有如下一行代碼：print("HelloWorld")現(xiàn)在我們要運行這個代碼文件?？梢源蜷_Windows操作系統(tǒng)的cmd命令界面，并在命令提示符后面輸入如下語句：>pythonC:\python312\hello.py執(zhí)行結(jié)果如圖所示。2.2.5使用IDLE編寫代碼Python安裝成功以后，會自帶一個集成式開發(fā)環(huán)境IDLE，它是一個PythonShell，程序開發(fā)人員可以利用PythonShell與Python交互在Windows操作系統(tǒng)的“開始”菜單中找到“IDLE(Python3.12

64-bit)”，單擊進入IDLE主窗口，如圖所示，窗口左側(cè)會顯示Python命令提示符“>>>”，在提示符后面輸入Python代碼，回車后就會立即執(zhí)行并返回結(jié)果2.2.5使用IDLE編寫代碼如果要創(chuàng)建一個代碼文件，可以在IDLE主窗口的頂部菜單欄中選擇“File→NewFile”然后就會彈出圖所示的文件窗口，可以在里面輸入Python代碼，最后，在頂部菜單欄中選擇“File→SaveAs…”，把文件保存為hello.py2.2.5使用IDLE編寫代碼如果要運行代碼文件hello.py，可以在IDLE的文件窗口的頂部菜單欄中選擇“Run→RunModule”（或者直接使用快捷鍵“F5”），這時就會開始運行程序。程序運行結(jié)束后，會在IDLEShell窗口顯示執(zhí)行結(jié)果，如圖所示需要注意的是，除了Python自帶的IDLE以外，我們還可以選擇第三方開發(fā)工具進行Python編程，比如PyCharm、Eclipse、JupyterNotebook、IntelliJIDEA等。2.2.6安裝和使用Python擴展模塊Python的強大之處在于它擁有非常豐富的第三方模塊（或第三方庫），可以幫我們方便、快捷地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)爬蟲、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化和科學(xué)計算等功能。為了便于安裝和管理第三方庫和軟件，Python提供了一個擴展模塊（或擴展庫）管理工具pip，Python3.12.2在安裝的時候會默認安裝pip。表2-1

常用pip命令的說明pip命令說明pipinstallSomePackage安裝SomePackage模塊piplist列出當(dāng)前已經(jīng)安裝的所有模塊pipinstall--upgradeSomePackage升級SomePackage模塊pipuninstallSomePackage卸載SomePackage模塊2.2.6安裝和使用Python擴展模塊例如，Matplotlib是著名的Python繪圖庫，它提供了一整套和Matlab相似的應(yīng)用程序編程接口（ApplicationProgrammingInterface，API），十分適合交互式地進行制圖。可以使用如下命令安裝Matplotlib：>pipinstallmatplotlib安裝成功以后，使用如下命令就可以看到安裝的Matplotlib：>piplist可以在程序中使用import語句導(dǎo)入模塊，語法格式如下：importmodulename[asalias]比如，導(dǎo)入Matplotlib的繪圖模塊可以使用如下語句：>>>import

matplotlib.pyplot

as

plt03Python規(guī)范Partthree2.3Python規(guī)范注釋規(guī)則代碼縮進2.3.1注釋規(guī)則單行注釋Python中使用“#”表示單行注釋。單行注釋可以作為單獨的一行放在被注釋代碼行之上，或者也可以放在語句或表達式之后?！纠?-1】單行注釋作為單獨的一行放在被注釋代碼行之上。pi=3.14r=2#使用面積公式求出圓的面積area=pi*r*rprint(area)當(dāng)單行注釋作為單獨的一行放在被注釋代碼行之上時，為了保證代碼的可讀性，建議在“#”后面添加一個空格，再添加注釋內(nèi)容。2.3.1注釋規(guī)則單行注釋【例2-2】單行注釋放在語句或表達式之后。length=3#矩形的長width=5#矩形的寬area=length*width#求出矩形的面積print(area)當(dāng)單行注釋放在語句或表達式之后時，同樣為了保證代碼的可讀性，建議注釋和語句（或注釋和表達式）之間至少要有兩個空格。2.3.1注釋規(guī)則多行注釋當(dāng)注釋內(nèi)容過多，導(dǎo)致一行無法顯示時，就可以使用多行注釋。Python中使用三個單引號或三個雙引號表示多行注釋?！纠?-3】使用三個單引號的多行注釋。'''文件名：area.py用途：用于求解矩形的面積創(chuàng)建日期：2025年8月1日創(chuàng)建人：XMU'''2.3.2代碼縮進Python和其他編程語言（比如C和Java）很不一樣的地方在于，Python采用代碼縮進和冒號來區(qū)分代碼之間的層次，而Java和C語言則采用大括號來分隔代碼塊01如果我們有其他語言（如C或者Java）的編程經(jīng)驗，那么Python的強制縮進一開始會讓我們很不習(xí)慣。但是，如果習(xí)慣了Python的縮進語法，就會覺得它非常優(yōu)雅02縮進可以使用空格或者Tab鍵來實現(xiàn)（建議使用空格作為縮進）。當(dāng)使用空格作為縮進時，建議使用4個空格作為一個縮進量032.3.2代碼縮進【例2-4】Python的縮進語法。length=3#矩形的長width=5#矩形的寬area=length*width#矩形的面積ifarea>10:print("大矩形")常用的集成式開發(fā)環(huán)境（比如IDLE、PyCharm、Eclipse等）都具有自動縮進的機制，比如輸入“:”號之后，按“回車”會自動進行縮進。04Python基礎(chǔ)語法知識Partfour2.4Python基礎(chǔ)語法知識基本數(shù)據(jù)類型組合數(shù)據(jù)類型控制結(jié)構(gòu)函數(shù)2.4.1基本數(shù)據(jù)類型數(shù)字在Python中，數(shù)字類型包括整數(shù)（int）、浮點數(shù)（float）、布爾類型（bool）和復(fù)數(shù)（complex），而且，數(shù)字類型變量可以表示任意大的數(shù)值。整數(shù)整數(shù)類型用來存儲整數(shù)數(shù)值。在Python中，整數(shù)包括正整數(shù)、負整數(shù)和0。按照進制的不同，整數(shù)類型還可以劃分為十進制整數(shù)、八進制整數(shù)、十六進制整數(shù)和二進制整數(shù)布爾類型Python中的布爾類型主要用來表示“真”或“假”的值，每個對象天生具有布爾類型的True或False值?？諏ο?、值為零的任何數(shù)字或者對象None的布爾值都是False。在Python3.x中，布爾值是作為整數(shù)的子類實現(xiàn)的，布爾值可以轉(zhuǎn)換為數(shù)值，True的值為1，F(xiàn)alse的值為0，可以進行數(shù)值運算浮點數(shù)浮點數(shù)也稱為“小數(shù)”，由整數(shù)部分和小數(shù)部分構(gòu)成，比如3.14、0.2、-1.648、5.8726849267842等。浮點數(shù)也可以用科學(xué)計數(shù)法表示，比如1.3e4、-0.35e3、2.36e-3等復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)由實數(shù)部分和虛數(shù)部分構(gòu)成，可以用a+bj或者complex(a,b)表示，復(fù)數(shù)的實部a和虛部b都是浮點型。例如，一個復(fù)數(shù)的實部為2.38，虛部為18.2j，則這個復(fù)數(shù)為2.38+18.2j2.4.1基本數(shù)據(jù)類型字符串字符串是Python中最常用的數(shù)據(jù)類型，它是連續(xù)的字符序列，一般使用單引號（''）、雙引號（"

"）或三引號（'''

'''或""""""）進行界定。其中，單引號和雙引號中的字符序列必須在一行上，而三引號內(nèi)的字符序列可以分布在連續(xù)的多行上，從而可以支持格式較為復(fù)雜的字符串。例如，'xyz'、'123'、'廈門'、"hadoop"、'''spark'''、"""flink"""都是合法字符串，空字符串可以表示為''、"

"或'''

'''。定義要點舉例2.4.2組合數(shù)據(jù)類型列表列表是最常用的Python數(shù)據(jù)類型，列表的數(shù)據(jù)項不需要具有相同的類型。在形式上，只要把逗號分隔的不同的數(shù)據(jù)項使用方括號括起來，就可以構(gòu)成一個列表，例如：['hadoop','spark',2021,2010][1,2,3,4,5]["a","b","c","d"]['Monday','Tuesday','Wednesday','Thursday','Friday','Saturday','Sunday']2.4.2組合數(shù)據(jù)類型列表同其他類型的Python變量一樣，在創(chuàng)建列表時，也可以直接使用賦值運算符“=”將一個列表賦值給變量。例如，以下都是合法的列表定義：student=['小明','男',2010,10]num=[1,2,3,4,5]motto=["自強不息","止于至善"]list=['hadoop',

'年度暢銷書',[2020,12000]]可以看出，列表里面的元素仍然可以是列表。需要注意的是，盡管一個列表中可以放入不同類型的數(shù)據(jù)，但是，為了提高程序的可讀性，一般建議在一個列表中只出現(xiàn)一種數(shù)據(jù)類型。2.4.2組合數(shù)據(jù)類型元組Python中的列表適合存儲在程序運行時變化的數(shù)據(jù)集。列表是可以修改的，這對要存儲一些要變化的數(shù)據(jù)而言至關(guān)重要。但是，也不是任何數(shù)據(jù)都要在程序運行期間進行修改，有時候需要創(chuàng)建一組不可修改的元素，此時可以使用元組。元組的創(chuàng)建和列表的創(chuàng)建很相似，不同之處在于，創(chuàng)建列表時使用的是方括號，而創(chuàng)建元組時則需要使用圓括號。元組的創(chuàng)建方法很簡單，只需要在圓括號中添加元素，并使用逗號隔開即可，具體實例如下：>>>tuple1=('hadoop','spark',2008,2009)>>>tuple2=(1,2,3,4,5)>>>tuple3=('hadoop',2008,("大數(shù)據(jù)","分布式計算"),["spark","flink","storm"])2.4.2組合數(shù)據(jù)類型字典字典也是Python提供的一種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于存放具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)。字典相當(dāng)于保存了兩組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)是關(guān)鍵數(shù)據(jù)，被稱為“鍵”（key）；另一組數(shù)據(jù)可通過鍵來訪問，被稱為“值”（value）。字典具有如下特性：字典是無序的對象集合，列表是有序的對象集合，兩者之間的區(qū)別在于，字典當(dāng)中的元素是通過鍵來存取的，而不是通過偏移量存取字典的元素是“鍵值對”，由于字典中的鍵是非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，而且程序需要通過鍵來訪問值，因此字典中的鍵不允許重復(fù)，必須是唯一值，而且鍵必須不可變字典不支持索引和切片，但可以通過“鍵”查詢“值”030102字典是可變的，并且可以任意嵌套042.4.2組合數(shù)據(jù)類型字典字典用大括號{}標(biāo)識。在使用大括號語法創(chuàng)建字典時，大括號中應(yīng)包含多個“鍵值對”，鍵與值之間用英文冒號隔開，多個鍵值對之間用英文逗號隔開。具體實例如下：>>>grade={"語文":67,"數(shù)學(xué)":91,"英語":78}

#鍵是字符串>>>grade{'語文':67,'數(shù)學(xué)':91,'英語':78}2.4.2組合數(shù)據(jù)類型集合集合（set）是一個無序的不重復(fù)元素序列。集合中的元素必須是不可變類型。在形式上，集合的所有元素都放在一對大括號“{}”中，兩個相鄰的元素之間使用逗號分隔。可以直接使用大括號{}創(chuàng)建集合，實例如下：>>>dayset={'Monday','Tuesday','Wednesday','Thursday','Friday','Saturday','Sunday'}>>>dayset{'Tuesday','Monday','Wednesday','Saturday','Thursday','Sunday','Friday'}在創(chuàng)建集合時，如果存在重復(fù)元素，Python只會自動保留一個，實例如下：>>>numset={2,5,7,8,5,9}>>>numset{2,5,7,8,9}2.4.3控制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的概念最早由艾茲格·迪科斯徹（E.W.Dijkstra）在1965年提出。該概念的提出是軟件發(fā)展的一個重要里程碑，它的主要觀點是采用“自頂向下、逐步求精”及模塊化的程序設(shè)計方法。在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中，主要使用3種基本控制結(jié)構(gòu)來構(gòu)造程序，即順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法編寫出來的程序在結(jié)構(gòu)上具有以下特點：以控制結(jié)構(gòu)為單位，每個模塊只有一個入口和一個出口01能夠以控制結(jié)構(gòu)為單位，從上到下順序地閱讀程序文本02由于程序的靜態(tài)描述與執(zhí)行時的控制流程容易對應(yīng)，所以閱讀者能夠方便、正確地理解程序的動作032.4.3控制結(jié)構(gòu)Python程序的控制結(jié)構(gòu)Python程序具有三種典型的控制結(jié)構(gòu)：2.4.3控制結(jié)構(gòu)選擇語句選擇語句也稱為“條件語句”，就是對語句中不同條件的值進行判斷，從而根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的語句。選擇語句可以分為以下3種形式：簡單的if語句if…else語句if…elif…else多分支語句0201032.4.3控制結(jié)構(gòu)選擇語句【例2-5】使用if語句求出兩個數(shù)的較小值。01

#two_number.py02

a,b,c=4,5,003

ifa>b:04

c=b05

ifa<b:06

c=a07

print("兩個數(shù)的較小值是：",c)【例2-6】判斷一個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。01

#odd_even.py02

a=503

ifa%2==0:04

print("這是一個偶數(shù)。")05

else:06

print("這是一個奇數(shù)。")2.4.3控制結(jié)構(gòu)選擇語句【例2-7】判斷每天上課的內(nèi)容。01

#lesson.py02

day=int(input("請輸入第幾天課程："))03

ifday==1:04

print("第1天上數(shù)學(xué)課")05

elifday==2:06

print("第2天上語文課")07

else:08

print("其他時間上計算機課")2.4.3控制結(jié)構(gòu)循環(huán)語句循環(huán)語句就是重復(fù)執(zhí)行某段程序代碼，直到滿足特定條件為止。在Python語言中，循環(huán)語句有以下兩種形式：for循環(huán)語句02w