第2章Python基礎——趙克玲本章目標理解程序設計的基本思想掌握Python語言的基礎語法熟練使用Python官方IDLE的使用掌握JupyterNotebook的使用掌握序列和字典掌握流程控制語句掌握函數(shù)和模塊的定義掌握文件的讀寫操作Python簡介Python是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝陀嬎銠C腳本（Shell）語言Python的創(chuàng)始人是GuidovanRossum（吉多·范羅蘇姆）Python英文翻譯為“蟒蛇”的意思Python語言的Logo圖標是兩條蟒蛇Python語言的擁有者是PSF（PythonSoftwareFoundation，Python軟件基金會協(xié)議），PSF是非盈利組織，致力于保護Python語言開放、開源和發(fā)展Python語言的版本更迭2000年，Python2.x2008年，Python3.x更高級別的3.0系列不兼容早期2.0系列2008年至今，版本更迭帶來大量庫函數(shù)的升級替換，Python語言的版本更迭痛苦且漫長到今天，Python3.x系列已經(jīng)成為主流Python語言特點Python語言是通用語言Python語言是腳本語言Python語言是開源語言

Python語言是跨平臺語言Python語言是一種少有的既簡單又功能強大的編程語言，注重如何解決問題而不是語言的語法和結(jié)構(gòu)Python可被應用于下面的領域Web和Internet開發(fā)科學計算和統(tǒng)計人工智能編程教育桌面界面開發(fā)軟件開發(fā)后端開發(fā)Python程序程序是是一組計算機能識別和執(zhí)行的指令集程序的基本組成：輸入：從鍵盤、文件或其他裝置獲取數(shù)據(jù)，如input('請輸入一個整數(shù)：')；輸出：在屏幕上顯示數(shù)據(jù)，或者是將數(shù)據(jù)保存到文件或其他裝置中，如print('猜對了！')；處理：處理過程有數(shù)學運算、條件判斷、循環(huán)等，例如執(zhí)行加法和乘法等基本的數(shù)學運算；檢查特定條件、判斷并執(zhí)行適當?shù)年愂鲂蛄?；循環(huán)反復執(zhí)行某些操作。九九乘法表下面是一段Python語言編寫的程序，其功能是打印乘法表?？梢钥闯?，Python語言語法簡潔、結(jié)構(gòu)清晰。使用JupyterNotebook程序里有三類可能發(fā)生的錯誤：語法錯誤執(zhí)行錯誤語意錯誤調(diào)試程序注釋對于程序來說是必不可少的，其有助于幫助開發(fā)人員了解代碼的含義、模塊的工作過程，有利于提高開發(fā)速度。單行注釋多行注釋注釋

Python中的代碼縮進是必要的！不僅僅是為了代碼更容易閱讀，同時也是語法需要。代碼縮進在程序設計語言中，標識符是一個被允許作為名字的有效字符串。Python中變量、函數(shù)、類、模塊等的命名都要遵循標識符的相關規(guī)定。Python中對標識符的規(guī)定如下：標識符可以由字母、數(shù)字和下劃線組成，但不能以數(shù)字開頭標識符區(qū)分大小寫不能使用Python的保留字做標識符以下劃線開頭的標識符具有特殊意義標識符anddelfromnotwhileaselifglobalorwithassertelseifpassyieldbreakexceptimportprintTrueclassexecinraiseFalsecontinuefinallyisreturndefforlambdatry標識符的命名-關鍵字變量來源于數(shù)學，是計算機語言中能儲存計算結(jié)果或能表示值抽象概念。變量可以通過變量名訪問。變量通常是可變的，但也有可能是不可變的。變量X變量內(nèi)存空間12345Hello，Python！變量名變量的命名必須嚴格遵守標識符的規(guī)定，命名風格統(tǒng)一，做到見名知意。幾種常見的命名規(guī)則：大駝峰（uppercamelcase）小駝峰（lowercamelcase）下劃線（_）分隔變量賦值單變量賦值，即把一個值賦值給一個變量。多變量賦同一個值，即把一個值賦值給多個變量。多變量賦多個值，即把多個值賦值給多個變量。在Python中，定義變量不需要指定類型。

所謂“類型”是變量所指的內(nèi)存中對象的類型。Python中有兩種基礎數(shù)據(jù)類型：數(shù)字和字符串，此外還有序列、映射等?；A數(shù)據(jù)類型

Python支持int、float、bool、complex（復數(shù)），也可以使用二進制、八進制、十六進制表示整數(shù)。數(shù)字（Number）字符串可以理解為是若干字符組成的文本。Python中可以使用單引號（’）、雙引號（”）和三引號（’’’）來表示字符串。字符串（String）對字符串操作很多時候會用到字符串索引。所謂索引，即字符在字符串中的位置。字符串（String）利用索引，字符串可以完成獲取指定位置的字符、字符串切片、字符串拼接、字符串格式化等操作。這些操作都用到了方括號（[]）。獲取指定位置的字符。如，str[3]獲取字符串中的第4個字符。字符串切片。如，str[3:9]獲取字符串中從第4個字符開始到第10個（但不包括）字符結(jié)束的子字符串。字符串拼接。如，str1+str2會產(chǎn)生由這兩個字符串組成的新字符串。字符串格式化。如，print(“%04d”%12)會輸出0012，即在整數(shù)左側(cè)補0湊足4位。字符串（String）字符串（String）符號描述%c格式化字符及其ASCII碼%s格式化字符串%d格式化整數(shù)%u格式化無符號整型%o格式化無符號八進制數(shù)%x格式化無符號十六進制數(shù)%X格式化無符號十六進制數(shù)（大寫）%f格式化浮點數(shù)字，可指定小數(shù)點后的精度%e用科學計數(shù)法格式化浮點數(shù)%E作用同%e，用科學計數(shù)法格式化浮點數(shù)%g%f和%e的簡寫%G%F和%E的簡寫%p用十六進制數(shù)格式化變量的地址字符串（String）符號描述*定義寬度或者小數(shù)點精度-用做左對齊+在正數(shù)前面顯示加號(+)<sp>在正數(shù)前面顯示空格#在八進制數(shù)前面顯示零('0')，在十六進制前面顯示'0x'或者'0X'(取決于用的是'x'還是'X')0顯示的數(shù)字前面填充'0'而不是默認的空格%'%%'輸出一個單一的'%'(var)映射變量(字典參數(shù))m.n.m是顯示的最小總寬度,n是小數(shù)點后的位數(shù)(如果可用的話)算術運算符運算符運算規(guī)則實例+加，表示兩個對象相加5+7輸出結(jié)果12-減，表示得到負數(shù)或是一個數(shù)減去另一個數(shù)5-7輸出結(jié)果-2*乘，表示兩個數(shù)相乘或是返回一個被重復若干次的字符串5*7輸出結(jié)果35/除，表示兩個數(shù)相除7/5輸出結(jié)果1.4%取模，得到兩個數(shù)相除的余數(shù)7%5輸出結(jié)果2**冪，得到a的n次冪5**2輸出結(jié)果25//取整除，得到商的整數(shù)部分（向下取整）5//2輸出結(jié)果1比較（關系）運算符運算符運算規(guī)則實例==等于，判斷對象是否相等(5==5)返回True(5==4)返回False!=不等于，判斷兩個對象是否不相等(5!=5)返回False(5!=4)返回True>

大于，判斷一個對象是否大于另一個對象(5>4)返回True<

小于，判斷一個對象是否小于另一個對象。(5<4)返回False>=大于等于，判斷一個對象是否大于等于另一個對象，或者說，判斷一個對象是否不小于另一個對象。('123'>='1234')返回False<=小于等于，判斷一個對象是否小于等于另一個對象，或者說，判斷一個對象是否不大于另一個對象。('123'<='abc')返回True賦值運算符運算符運算規(guī)則實例=賦值運算符，將等號右側(cè)的值賦給左側(cè)的對象c=a+b將a+b的運算結(jié)果賦值為c+=加法賦值運算符c+=a等效于c=c+a-=減法賦值運算符c-=a等效于c=c-a*=乘法賦值運算符c*=a等效于c=c*a/=除法賦值運算符c/=a等效于c=c/a%=取模賦值運算符c%=a等效于c=c%a**=冪賦值運算符c**=a等效于c=c**a//=取整除賦值運算符c//=a等效于c=c//a邏輯運算符運算符運算規(guī)則實例and布爾“與”，xandy，當x為False，返回False，否則返回y的計算值20and30，返回30or布爾“或”，xory，當x為True，返回True，否則返回y的計算值20or30，返回20not布爾“非”，notx，如果x為True，返回False，如果x為False，它返回True。not20，返回Falsenot0，返回True運算符優(yōu)先級運算符運算規(guī)則**指數(shù)(最高優(yōu)先級)*、/、%、//乘，除，取模和取整除+、-加法減法<=、<>、>=比較運算符==、!=等于運算符=、%=、/=、//=、-=、+=、*=、**=賦值運算符notandor邏輯運算符表達式表達式是運算符和操作數(shù)所構(gòu)成的序列，其結(jié)果是一個Python對象。單獨的一個值是一個表達式，單獨的變量也是一個表達式Python中還有三元表達式。例如：a=3b=5c=aifa>belseb三元表達式還可以寫成下面的形式（字典和元組在下節(jié)會詳細介紹）。c={True:a,False:b}[a>b]c=(a,b)[a>b]序列及其通用操作

Python中最基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是序列，序列中每個元素被分配一個序號，即索引。序列中常見的兩種類型是：列表和元組。列表和元組的操作方法類似，主要區(qū)別在于列表是可以修改的，而元組是不能修改的。也就是說，如果要根據(jù)要求來添加、刪除元素，那么列表可能會更好用；而出于某些原因，不想讓序列發(fā)生改變時，使用元組則更為合適。所有序列類型都可以進行某些特定的操作，包括：索引、切片、加、乘以及檢查某個元素是否在序列中存在。此外，Python還提供了計算序列長度、找出最大元素和最小元素的內(nèi)建函數(shù)。列表和元組的聲明在Python中，列表使用中括號（[]）聲明，元組使用小括號（()）聲明。person1是列表，person2是元組，序列中的每個元素之間使用逗號（,）進行分隔。出于某些原因，可能會創(chuàng)建空列表或空元組。利用索引訪問元素序列中的每一個元素都可以用其索引（或負索引）來訪問。切片（獲取部分元素）與字符串切片操作類型，序列也可以進行切片操作。切片是通過冒號（:）隔開的兩個索引來實現(xiàn)。序列加法、乘法（產(chǎn)生新序列）序列加法，即將兩個序列合并為一個新序列。使用的加號（+）運算符。用數(shù)字（n）乘以一個序列會生成新序列，在新序列中，原序列的將被重復n次。檢查元素是否存在為了檢查一個值是否在序列中存在，可以使用in運算符（成員運算符）。這個運算符檢查某個條件是否為真，然后返回相應的值：條件為真返回True，條件為假返回False。元素賦值使用索引和賦值運算符即可為列表中的元素賦值。刪除元素使用del語句即可從列表中刪除指定的元素。切片賦值切片賦值=切片+賦值。切片賦值意味著可以一次給列表中的多個元素賦值。列表方法

方法是一個與某些對象有緊密聯(lián)系的函數(shù)，對象可能是列表、數(shù)字，也可能是或者其它類型的對象。一般來說，方法可以這樣調(diào)用：

對象.方法(參數(shù))（1）append()

（6）pop()（2）count()

（7）remove()（3）extend()

（8）reverse()（4）index()

（9）sort()（5）insert()列表和元組的相互轉(zhuǎn)化列表和元組之間可以相互轉(zhuǎn)化。可以使用tuple函數(shù)，將列表轉(zhuǎn)化為元組，也可以使用list函數(shù)，將元組轉(zhuǎn)化為列表。字典另一個非常有用的Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是字典。序列是以連續(xù)的整數(shù)為索引，與此不同的是，字典以關鍵字為索引，關鍵字可以是任意不可變類型，通常用字符串或數(shù)值。如果元組中只包含字符串和數(shù)字，它也可以作為關鍵字。理解字典的最佳方式是把它看作無序的鍵值對（key-value）集合，鍵必須是互不相同的（在同一個字典之內(nèi)）。創(chuàng)建字典字典是有多個鍵及與其對應的值構(gòu)成的鍵值對組成的。每個鍵和它的值之間用冒號（:）分隔，鍵值對之間用逗號（,）隔開。使用大括號（{}）來創(chuàng)建字典。也可以使用dict函數(shù)來創(chuàng)建字典。字典的基本操作字典方法：（1）clear()（2）copy()（3）fromKeys()（4）get()（5）items()、keys()、values()（6）pop()和popitem()（7）update()流程控制語句常用的流程控制語句有：條件語句（if）循環(huán)語句（while）條件語句條件語句可以讓程序可以選擇是否執(zhí)行某些語句塊。單分支：if語句雙分支：if…else語句多分支：if…elif…else語句if語句

if語句可以實現(xiàn)條件執(zhí)行。即如果條件為真，那么后面的語句塊就會被執(zhí)行。如果條件為假，語句塊就不會被執(zhí)行。if語句的基本形式：

if判斷條件:

執(zhí)行語句If_else語句句

else子句作為if語句的一部分，用來處理判斷條件不正確的情況。

if判斷條件:

執(zhí)行語句else:

執(zhí)行語句2elif子句當判斷條件為多個值時，可以elif子句，它是elseif的縮寫。其形式如下：

if判斷條件1:

執(zhí)行語句1elif判斷條件2:

執(zhí)行語句2elif判斷條件3:

執(zhí)行語句3else:

執(zhí)行語句4循環(huán)語句循環(huán)語句的作用是讓程序重復執(zhí)行多次。正如猜數(shù)字的小游戲，如果用戶沒有猜中正確的數(shù)字，程序就會不停的運行。while語句在判斷條件為真的情況下，循環(huán)執(zhí)行while后面的語句塊，以處理需要重復處理的相同任務。其執(zhí)行過程可以用下圖描述。

while循環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如下：

while判斷條件：執(zhí)行語句for語句

while循環(huán)非常靈活，它可以用來在任何條件為真的情況下重復執(zhí)行一個代碼塊。一般情況下這樣可以了，但對于序列、映射這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（可迭代，即可按照一定次序訪問的對象），for循環(huán)更為合適。for循環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如下：

forloop_variable

in集合:

執(zhí)行語句跳出循環(huán)一般來說，循環(huán)會一直執(zhí)行到條件為假或者序列元素用完時結(jié)束。但有些時候，可能會提前中斷一次循環(huán)繼續(xù)進行下一輪循環(huán)，或者就此跳出循環(huán)。break語句

break語句用來跳出（結(jié)束）循環(huán)。continue語句

continue語句用來結(jié)束本次循環(huán)繼續(xù)下一次循環(huán)，而非像break語句那樣直接結(jié)束循環(huán)。函數(shù)與模塊到目前為止所編寫的程序都比較短小，如果想編寫大型程序，很快就會遇到麻煩。比如，已經(jīng)編寫了一段比較復雜的代碼（從中國天氣網(wǎng)獲取當前的氣象數(shù)據(jù)），如果程序的多個地方都需要用到這些代碼，該怎么辦呢？重寫一遍？復制一遍？

真正的程序員是不會這么做的，因為他們都很“懶”。函數(shù)函數(shù)是組織好的、可重復使用的、用來實現(xiàn)單一或相關聯(lián)功能的程序塊，它可以將一些數(shù)據(jù)（參數(shù)）傳遞進程序塊進行處理，然后返回一些數(shù)據(jù)（返回值）。當然，也可以只處理數(shù)據(jù)不返回結(jié)果。

函數(shù)實現(xiàn)了對程序邏輯功能的封裝，是程序邏輯的結(jié)構(gòu)化、過程化的一種方法。

例如，當獲取用戶輸入時，可以使用input函數(shù)，計算列表長度時，可以使用len函數(shù)，這些都是Python的內(nèi)建函數(shù)。

由用戶自己創(chuàng)建的函數(shù)被稱為用戶自定義函數(shù)。函數(shù)：定義函數(shù)定義函數(shù)的語法如下：deffunction_name(parameters):"函數(shù)_文檔字符串"function_suitereturn[expression]函數(shù)：定義函數(shù)定義函數(shù)的規(guī)則：函數(shù)使用def關鍵聲明，后面是合法的函數(shù)名以及參數(shù)列表；參數(shù)列表可以包含多個參數(shù)，用逗號（,）分隔；函數(shù)內(nèi)容代碼塊要有縮進；函數(shù)內(nèi)容代碼塊的第一行字符串被稱為文檔字符串；函數(shù)利用return語句返回值，不帶表達式的return語句返回None。函數(shù)：調(diào)用函數(shù)當再需要計算階乘的時候，就可以像下面這樣調(diào)用函數(shù)：函數(shù)：遞歸（在函數(shù)內(nèi)調(diào)用函數(shù)自己）仔細分析階乘的算法，可以發(fā)現(xiàn)：n!=n×(n–1)!。那fact函數(shù)就可以做如下的修改：函數(shù)參數(shù)很多時候需要像函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)（參數(shù)）進行處理，函數(shù)fact中的n就是一個參數(shù)。

參數(shù)可有可無、可多可少，取決于具體的問題。

當參數(shù)較多時，給每個參數(shù)賦予有意義的名字就顯得尤為重要了。函數(shù)參數(shù)目前看到的函數(shù)調(diào)用，都是根據(jù)參數(shù)的位置來傳遞參數(shù)的，這叫做位置參數(shù)。

實際上，很多時候，參數(shù)的名字更加重要，特別是在參數(shù)較多、參數(shù)有默認值的情況下。

通過使用參數(shù)名提供的參數(shù)被稱為關鍵字參數(shù)。模塊Python模塊（Module），是一個Python文件，以.py結(jié)尾，包含了Python對象定義和Python語句。模塊幫助程序員有邏輯地組織Python代碼。模塊可以被其它Python程序?qū)耄允褂迷撃K中的對象、函數(shù)等提高開發(fā)效率。導入整個模塊

5的平方根怎么計算？sin(60)的值是多少？Pythonmath模塊提供了許多數(shù)學運算函數(shù)。要使用該模塊中的函數(shù)，首先要導入模塊。import語句用來導入模塊。模塊：導入函數(shù)也可以根據(jù)實際需要導入模塊中一個或幾個函數(shù)。模塊：指定別名如果導入的模塊、函數(shù)與當前程序中的函數(shù)發(fā)生名稱沖突，或者模塊、函數(shù)名字太長影響使用，可以使用as語句給模塊、函數(shù)指定別名。文件文件是指記錄在存儲介質(zhì)上的一組相關信息的集合。在Windows操作系統(tǒng)下，文件名由文件主名和擴展名組成。例如：readme.txt作為文件名時，readme是文件主名，.txt是文件擴展名，通常文件擴展名與某個應