西瓜有话说之Python小白之路

2017-11-03

很早就被安利过Python这个优雅的语言，由于各种原因（并不是因为拖延症，坚定的眼神.jpg），都没有学习过，主要是基于Python3.6.4做了一下整理，记录一下学习心得。

第一章简介

1.1 Python的定义

Python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。

Python的这个名字来自于 BBC 的 Monty Python’s Flying Cirecus 节目，和爬行类动物没有任何关系。

龟叔给Python的定位是优雅、明确、简单，所以Python程序看上去总是简单易懂，初学者学Python，不但入门容易，而且将来深入下去，可以编写那些非常非常复杂的程序。

Python的哲学就是简单优雅，尽量写容易看明白的代码，尽量写少的代码。

Python 允许你将程序分割为不同的模块，以便在其他的 Python 程序中重用。Python 内置提供了大量的标准模块，你可以将其用作程序的基础，或者作为学习 Python 编程的示例。这些模块提供了诸如文件 I/O、系统调用、Socket 支持，甚至类似 Tk 的用户图形界面（GUI）工具包接口。

特性	解释
可读性强	相比其他语言经常使用英文关键字，其他语言的一些标点符号，它具有比其他语言更有特色语法结构。
解释型语言	这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言，因为无需编译和链接，你可以在程序开发中节省宝贵的时间。Python 解释器可以交互的使用，这使得试验语言的特性、编写临时程序或在自底向上的程序开发中测试方法非常容易。
交互式语言	这意味着，你可以在一个Python提示符，直接互动执行写你的程序。
面向对象语言	这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。
初学者的语言	Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发，从简单的文字处理到 WWW 浏览器再到游戏。
优雅的语言	Python 让程序编写的紧凑和可读。用 Python 编写的程序通常比同样的 C、C++ 或 Java 程序更短小。

内置电池和外置扩展

Python就为我们提供了非常完善的基础代码库，覆盖了网络、文件、GUI、数据库、文本等大量内容，被形象地称作内置电池（batteries included）。用Python开发，许多功能不必从零编写，直接使用现成的即可。

除了内置的库外，Python还有大量的第三方库，也就是别人开发的，供你直接使用的东西。当然，如果你开发的代码通过很好的封装，也可以作为第三方库给别人使用。

开发效率更高

当你用一种语言开始作真正的软件开发时，你除了编写代码外，还需要很多基本的已经写好的现成的东西，来帮助你加快开发进度。

比如说，要编写一个电子邮件客户端，如果先从最底层开始编写网络协议相关的代码，那估计一年半载也开发不出来。高级编程语言通常都会提供一个比较完善的基础代码库，让你能直接调用。

比如，针对电子邮件协议的SMTP库，针对桌面环境的GUI库，在这些已有的代码库的基础上开发，一个电子邮件客户端几天就能开发出来。

许多大型网站就是用Python开发的，例如YouTube、Instagram，还有国内的豆瓣。很多大公司，包括Google、Yahoo等，甚至NASA（美国航空航天局）都大量地使用Python。

1.2 Python发展历史

Python是由Guido van Rossum(龟叔)在1989年圣诞节期间，为了打发无聊的圣诞节，在荷兰国家数学和计算机科学研究所设计出来的。

Python 本身也是由诸多其他语言发展而来的,这包括 ABC、Modula-3、C、C++、Algol-68、SmallTalk、Unix shell 和其他的脚本语言等等。

像Perl语言一样, Python源代码同样遵循 GPL(GNU General Public License)协议。

现在Python是由一个核心开发团队在维护，Guido van Rossum 仍然占据着至关重要的作用，指导其进展。

现在，全世界差不多有600多种编程语言，但流行的编程语言也就那么20来种。根据TIOBE排行榜，总的来说，其他编程语言各有千秋，但是Python的使用率一直在稳定上涨。

1.3 Python的优点

易于学习

Python有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确定义的语法，学习起来更加简单。

易于阅读

Python代码定义的更清晰。

易于维护

Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的。

一个广泛的标准库

Python的最大的优势之一是丰富的库，跨平台的，在UNIX，Windows和Macintosh兼容很好。

互动模式

互动模式的支持，您可以从终端输入并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片断。

便携式

Python可以运行在多种硬件平台和所有平台上都具有相同的接口。

可扩展

可以添加低层次的模块到Python解释器。这些模块使程序员可以添加或定制自己的工具，更有效。

数据库

Python提供所有主要的商业数据库的接口。

GUI编程

Python支持GUI可以创建和移植到许多系统调用。

可扩展性

相比 shell 脚本，Python 提供了一个更好的结构，且支持大型程序。

1.4 Python的缺点

运行速度慢

和C相比非常慢，因为Python是解释型语言，你的代码在执行时会一行一行地翻译成CPU能理解的机器码，这个翻译过程非常耗时，所以很慢。而C是运行前直接编译成CPU能执行的机器码，所以非常快。

但是大量的应用程序不需要这么快的运行速度，因为用户根本感觉不出来。例如开发一个下载MP3的网络应用程序，C的运行时间需要0.001秒，而Python程序的运行时间需要0.1秒，慢了100倍。

但由于网络更慢，需要等待1秒，你想，用户能感觉到1.001秒和1.1秒的区别吗？这就好比F1赛车和普通的出租车在北京三环路上行驶的道理一样，虽然F1赛车理论时速高达400公里，但由于三环路堵车的时速只有20公里，因此，作为乘客，你感觉的时速永远是20公里。

C是可以用来编写操作系统的贴近硬件的语言，所以，C适合开发那些追求运行速度、充分发挥硬件性能的程序。而Python是用来编写应用程序的高级编程语言。

代码不能加密。

如果要发布你的Python程序，实际上就是发布源代码，这一点跟C不同，C不用发布源代码，只需要把编译后的机器码（也就是你在Windows上常见的xxx.exe文件）发布出去。

要从机器码反推出C代码是不可能的，所以，凡是编译型的语言，都没有这个问题，而解释型的语言，则必须把源码发布出去。

这个缺点仅限于你要编写的软件需要卖给别人挣钱的时候。好消息是目前的互联网时代，靠卖软件授权的商业模式越来越少了，靠网站和移动应用卖服务的模式越来越多了，后一种模式不需要把源码给别人。

1.5 适合Python开发的应用

首选是网络应用，包括网站、后台服务等等
其次是许多日常需要的小工具，包括系统管理员需要的脚本任务等等；
另外就是把其他语言开发的程序再包装起来，方便使用。

1.6 安装Python

Unix & Linux

打开WEB浏览器访问http://www.python.org/download/
选择适用于Unix/Linux的源码压缩包。
下载及解压压缩包。
如果你需要自定义一些选项修改Modules/Setup
执行 ./configure 脚本
make
make install

执行以上操作后，Python会安装在 /usr/local/bin 目录中，Python库安装在/usr/local/lib/pythonXX，XX为你使用的Python的版本号。

Window

打开WEB浏览器访问http://www.python.org/download/
在下载列表中选择Window平台安装包，包格式为：python-XYZ.msi 文件， XYZ 为你要安装的版本号。
下载后，双击下载包，进入Python安装向导，安装非常简单，除了注意选择配置Python到环境变量中，其他只需要使用默认的设置一直点击下一步直到安装完成即可。

MAC

最近的MAC系统都自带有Python环境，但是自带的Python版本为旧版本，你可以通过链接http://www.python.org/download/mac/ 查看MAC上Python的新版功能介绍。

MAC上完整的Python安装教程你可以查看：http://homepages.cwi.nl/~jack/macpython/http://www.shouce.ren/api/view/a/7505

环境变量概念

程序和可执行文件可以在许多目录，而这些路径很可能不在操作系统提供可执行文件的搜索路径中。

path(路径)存储在环境变量中，这是由操作系统维护的一个命名的字符串。这些变量包含可用的命令行解释器和其他程序的信息。

Unix或Windows中路径变量为PATH（UNIX区分大小写，Windows不区分大小写）。

在Mac OS中，安装程序过程中改变了python的安装路径。如果你需要在其他目录引用Python，你必须在path中添加Python目录。

下面几个重要的环境变量，它应用于Python情况。

变量名	描述
PYTHONPATH	PYTHONPATH是Python搜索路径，默认我们import的模块都会从PYTHONPATH里面寻找。
PYTHONSTARTUP	Python启动后，先寻找PYTHONSTARTUP环境变量，然后执行此文件中变量指定的执行代码。
PYTHONCASEOK	加入PYTHONCASEOK的环境变量, 就会使python导入模块的时候不区分大小写.
PYTHONHOME	另一种模块搜索路径。它通常内嵌于的PYTHONSTARTUP或PYTHONPATH目录中，使得两个模块库更容易切换。

手动设置环境变量

在 Unix/Linux 设置环境变量,注意: /usr/local/bin/python代指Python的实际安装目录。

#在 csh shell: 输入
setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python"

#在 bash shell (Linux): 输入
export PATH="$PATH:/usr/local/bin/python"

#在 sh 或者 ksh shell: 输入
PATH="$PATH:/usr/local/bin/python"

在 Windows 设置环境变量,在环境变量中添加Python目录

1 2	#在命令提示框中(cmd) : 输入 path %path%;C:\Python

注意: C:\Python代指Python的实际安装目录。

1.7 Python解释器

当我们编写Python代码时，我们得到的是一个包含Python代码的以.py为扩展名的文本文件。要运行代码，就需要Python解释器去执行.py文件。

由于整个Python语言从规范到解释器都是开源的，所以理论上，只要水平够高，任何人都可以编写Python解释器来执行Python代码（当然难度很大）。事实上，确实存在多种Python解释器。

IDLE

当我们从Python官方网站下载并安装好Python 3.6后，我们就直接获得了一个官方版本的解释器：IDLE。

IPython

IPython是基于IDLE之上的一个交互式解释器，也就是说，IPython只是在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和IDLE是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。

IDLE用>>>作为提示符，而IPython用In [序号]:作为提示符。

PyPy

PyPy是另一个Python解释器，它的目标是执行速度。PyPy采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高Python代码的执行速度。

绝大部分Python代码都可以在PyPy下运行，但是PyPy和IDLE有一些是不同的，这就导致相同的Python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到PyPy下执行，就需要了解PyPy和IDLE的不同点。

Jython

Jython是运行在Java平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成Java字节码执行。

IronPython

IronPython和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。

小结

Python的解释器很多，但使用最广泛的还是IDLE。如果要和Java或.Net平台交互，最好的办法不是用Jython或IronPython，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。

1.8 编码规范建议

使用 4 空格缩进，而非 TAB，在小缩进（可以嵌套更深）和大缩进（更易读）之间，4空格是一个很好的折中。TAB 引发了一些混乱，最好弃用。
折行以确保其不会超过 79 个字符。这有助于小显示器用户阅读，也可以让大显示器能并排显示几个代码文件。
使用空行分隔函数和类，以及函数中的大块代码。
可能的话，注释独占一行。
使用文档字符串。
把空格放到操作符两边，以及逗号后面，但是括号里侧不加空格：a = f(1, 2) + g(3, 4)。
统一函数和类命名。
推荐类名用驼峰命名，函数和方法名用小写_和_下划线。总是用 self作为方法的第一个参数（关于类和方法的知识详见初识类）。
不要使用花哨的编码，如果你的代码的目的是要在国际化环境。Python 的默认情况下，UTF-8，甚至普通的 ASCII 总是工作的最好。
同样，也不要使用非 ASCII 字符的标识符，除非是不同语种的会阅读或者维护代码。

第二章基础

2.1 注释

2.1.1 单行注释

Python中的注释有单行注释和多行注释：

Python中单行注释以#开头，

1 2	# 这是一个注释 print("Hello, watermelon!")

2.1.2 多行注释

单引号（’’’）

# 三个单引号
#!/usr/bin/python3
'''
这是多行注释，用三个单引号
这是多行注释，用三个单引号
这是多行注释，用三个单引号
'''
print("Hello, watermelon!")

双引号（”””）

# 三个双引号
"""
这是多行注释，用三个双引号
这是多行注释，用三个双引号
这是多行注释，用三个双引号
"""
print("Hello, watermelon!")

2.2 输出语句

2.2.1 基础

print(value, …, sep=’ ‘, end=’\n’, file=sys.stdout, flush=False)

参数名	原始定义	个人描述	是否有默认值
value, …	the values to a stream	一组需要输出的内容序列，可以为空	无
sep	string inserted between values, default a space.	每个value之间的默认间隔内容	有，默认是一个空格
end	string appended after the last value, default a newline.	输出完成之后，以什么内容结尾	有，默认是一个换行符
file	a file-like object (stream); defaults to the current sys.stdout.	定义流输出的文件，必须要是一个文件流对象	有，默认是标准的系统输出sys.stdout
flush	whether to forcibly flush the stream.	是否立即把内容输出到流文件，不作缓存。	有，默认是False

# 一个参数都不传
print() # ''  不会报错，输出一个空值

# 只传入一个value值
print("欢迎来到西瓜的世界") # 欢迎来到西瓜的世界

#2进制转为10进制
print(0b1001) # 9

#8进制转为10进制
print(0o12) # 10

#16进制到10进制
print(0xab) # 171

print([{name:melon,age:1},{name:water,age:2}]) # [{name:melon,age:1},{name:water,age:2}]

# 传入多个value值
print("hello","watermelon","!") # hello watermelon !
# 传入多个不同数据类型的value值
print("hello",1,"watermelon",[1.2],"!") # hello 1 watermelon [1.2] !

# 传入的value需要计算
print('100 + 200 =', 100 + 200) # 100 + 200 = 300

# 设置多个value值之间间隔内容
print("hello","watermelon","!",sep='/') # hello/watermelon/!

# 设置多个value值的结尾内容
print("hello","watermelon","!",end='/') # hello watermelon !/

# 设置多个value值的输出对象
with open(r'chapter_1\abc.txt', 'w') as demo:
    print('hello","watermelon', file = demo) # hello watermelon
# 这样就会在项目所在根文件夹下的chapter_1/abc.txt中，看到输出内容
# 这个文本内容就是需要打印出来的内容，可以重复写入

# 设置多个value值到流文件的时候，立即把内容输出到流文件，不作缓存。
print("hello","watermelon","!",flush=True) # hello watermelon !
# 目前没有看到什么效果

2.2.2 格式化输出

基本概念

操作符%也可以用于字符串格式化。它以类似sprintf()-style的方式解析左参数，将右参数应用于此，得到格式化操作生成的字符串。

类型简写	完整单词	中文含义
s	string	字符串
x or X	hexadecimal	十六进制
d	decimal	十进制
o	octal	八进制
f or F	float	浮点型

基础使用案例

基础使用就是在左参数传入一个%加一个数据类型，右参数通过一个%加一个空格加上一个参数值，或者右参数传入一个%加一个空格加上括号加上参数列表，参数列表中每个参数值以英文逗号做间隔。

print ("%s" % "Hello Watermelon") # Hello Watermelon
print ("%s" % ("Hello Watermelon")) # Hello Watermelon

print('浮点的300.50转成10进制的%d' % 300.50)# 浮点的300.50转成10进制的300
print('浮点的300.50转成10进制的%d' % (300.50))# 浮点的300.50转成10进制的300

print('2进制的0b1001转成8进制的%o' % 0b1001)# 2进制的0b1001转成8进制的11
print('2进制的0b1001转成8进制的%o' % (0b1001))# 2进制的0b1001转成8进制的11

print('8进制的0o10转成16进制的%x' % 0o10) # 8进制的0o10转成16进制的8
print('8进制的0o10转成16进制的%x' % (0o10)) # 8进制的0o10转成16进制的8

print('10进制的10转成浮点型的%f' % 10) # 10进制的10转成浮点型的10.000000
print('10进制的10转成浮点型的%f' % (10)) # 10进制的10转成浮点型的10.000000
print('10进制的%d转成浮点型的%f' % (10,10)) # 10进制的10转成浮点型的10.000000

使用小技巧

左参数的数据类型前面可以加上数字，限制打印的数字或者文本长度。
右参数加上括号，可以传入多个参数。

print ("%.*s" % (4,"Hello Watermelon")) # Hell
print ("%.3s " % ("Hello Watermelon")) # Hel

print('10进制的10转成浮点型的%.3f' % 10) # 10进制的10转成浮点型的10.000
print ("%s,%s %s" % ("Hello","Watermelon","!")) # Hello,Watermelon !

请注意

请注意左参数和右参数之间不存在逗号，如果写了逗号，会报错。
八进制类型，十进制类型和字符串类型的缩写必须是小写字母，换成大写字母会报错。
做类型转换的时候，浮点类型和十进制类型需要传入的参数必要是数字类型的。
做类型转换的时候，十六进制类型和八进制类型需要传入的参数必要是整型。
左参数的个数和右参数的个数一定要相等。
虽然大量 Python 代码还在使用 % 操作符，但是旧式的格式化方法最终将从语言中去掉，应该尽量使用str.format()。


# print("%s,%s", % ("hello","watermelon"))
# SyntaxError: invalid syntax


# print ("%O " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#15>", line 1, in <module>
    print ("%O " % ("Hello Watermelon"))
ValueError: unsupported format character 'O' (0x4f) at index 1
'''

# print ("%D " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#13>", line 1, in <module>
    print ("%D " % ("Hello Watermelon"))
ValueError: unsupported format character 'D' (0x44) at index 1
'''

# print ("%S " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#14>", line 1, in <module>
    print ("%S " % ("Hello Watermelon"))
ValueError: unsupported format character 'S' (0x53) at index 1
'''


# print ("%d " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#18>", line 1, in <module>
    print ("%d " % ("Hello Watermelon"))
TypeError: %d format: a number is required, not str
'''

# print ("%F " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#19>", line 1, in <module>
    print ("%F " % ("Hello Watermelon"))
TypeError: must be real number, not str
'''


# print ("%X " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#11>", line 1, in <module>
    print ("%X " % ("Hello Watermelon"))
TypeError: %X format: an integer is required, not str
'''

# print ("%o " % ("Hello Watermelon"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#16>", line 1, in <module>
    print ("%o " % ("Hello Watermelon"))
TypeError: %o format: an integer is required, not str
'''


# print ("%s,%s" % ("Hello","Watermelon","!"))
'''
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#29>", line 1, in <module>
    print ("%s,%s" % ("Hello","Watermelon","!"))
TypeError: not all arguments converted during string formatting
'''


print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs')) # spam and eggs

第一章 简介

1.1 Python的定义

1.2 Python发展历史

1.3 Python的优点

1.4 Python的缺点

1.5 适合Python开发的应用

1.6 安装Python

1.7 Python解释器

1.8 编码规范建议

第二章 基础

2.1 注释

2.1.1 单行注释

2.1.2 多行注释

2.2 输出语句

2.2.1 基础

2.2.2 格式化输出

2.3 输入语句

2.4 Numbers（数字）

2.5 String（字符串）

2.6 List（列表）

2.7 Tuple（元组）

2.8 Sets（集合）

2.9 Dictionaries（字典）

2.9.1 基础

2.9.2 切片

2.10 变量

2.11 isinstance

2.12 字符串和编码

2.13 正则

2.14 range 函数

2.15 迭代器

第三章 基础语句

3.1 pass 语句

3.2 if 语句

3.3 while 语句

3.4 for 语句

3.4.1 基础

3.4.2 多条件

3.4.3 迭代

3.4.4 循环技巧

3.5 break和continue 语句

3.6 try

3.7 generator

3.8 dir函数

3.9 del 函数

第四章 自定义函数

4.1 函数定义

4.2 函数参数

4.3 函数调用

4.4 递归函数

4.5 列表生成式

第五章 调试和测试

5.1 错误

5.1.1 错误类型

5.1.2 错误处理

5.2 异常

5.2.1 异常处理

5.2.2 抛出异常

5.2.3 用户自定义异常

5.2.4 定义清理行为

5.2.5 预定义清理行为

5.3 调试和测试

5.3.1 单元测试

5.3.2 调试

5.3.3 文档测试

5.4 进程和线程

5.4.1 ThreadLocal

5.4.2 多进程

5.4.3 多线程

5.4.4 分布式进程

5.4.5 进程 vs 线程

第六章 函数式编程

6.1 返回值为函数

6.2 参数为函数

6.3 匿名函数

6.4 偏函数

6.5 装饰器

第七章 面对对象编程

7.1 作用域和命名空间

7.2 获取对象信息

第一章简介

第二章基础

第三章基础语句

第四章自定义函数

第五章调试和测试

第六章函数式编程

第七章面对对象编程

第八章模块管理

第九章应用

第十章源代码地址