Python简介与入门

目标

>了解Python

> 安装Python运行环境

> Python数字类型

> Python 字符串类型

> Python 的列表

> Python 元组

> Python 字典

前言

如果你要用计算机做很多工作,最后你会发现有一些任务你更希望用自动化的方式进行处理。比如,你想要在大量的文本文件中执行查找/替换,或者以复杂的方式对大量的图片进行重命名和整理。也许你想要编写一个小型的自定义数据库、一个特殊的GUI 应用程序或一个简单的小游戏。

如果你是一名专业的软件开发者,可能你必须使用几种 C/C++/JAVA类库,并且发现通常编写/编译/测试/重新编译的周期是如此漫长。也许你正在为这些类库编写测试用例,但是发现这是一个让人烦躁的工作。又或者你已经完成了一个可以使用扩展语言的程序,但你并不想为此重新设计并实现一套全新的语言。那么Python 正是你所需要的语言。

一：Python初识

1.Python的优势

虽然 Python 易于使用,但它却是一门完整的编程语言;与Shell 脚本或批处理文件相比,它为编写大型程序提供了更多的结构和支持。另一方面,Python提供了比C 更多的错误检查,并且作为一门高级语言,它内置支持高级的数据结构类型,例如:灵活的数组和字典。因其更多的通用数据类型,Python比 Awk 甚至 Perl 都适用于更多问题领域,至少大多数事情在 Python 中与其他语言同样简单。

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。

  Python 是一门解释型语言,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。你甚至还可以把它当做一个桌面计算器。

备注:Tkinter(也叫Tk接口)是Tk图形用户界面工具包标准的Python接口。Tk是一个轻量级的跨平台图形用户界面(GUI)开发工具。

2.Python的特性

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,这是因为以下几个原因:

> 高级数据结构使你可以在一条语句中表达复杂的操作;

> 语句组使用缩进代替开始和结束大括号来组织;

> 变量或参数无需声明。

3.Python的应用领域

Python 是一种通用编程语言,具有广泛的应用领域。也是一门学习曲线非常平滑的编程语言,正因如此,Python 也成了众多编程入门同学的首选!

(1)数据科学和机器学习

Python 在数据科学和机器学习领域非常流行,因为它有许多强大的库和框架,如NumPy、Pandas、

Scikit-learn和TensorFlow 等。

(2)Web开发

Python也可以用于Web开发,因为它有Django和Flask等流行的Web框架。

(3)自动化测试

Python还可以用于自动化测试,因为它有许多流行的测试框架,如unittest和pytest等。

(4)网络爬虫

Python还可以用于网络爬虫,因为它有许多强大的库和框架,如BeautifulSoup、Scrapy 和

Requests 等。

(5)游戏开发

Python也可以用于游戏开发,因为它有许多流行的游戏引擎,如Pygame和Panda3D等。

(6)数据分析

Python还可以用于数据分析,因为它有许多流行的库和框架,如NumPy、Pandas和Matplotlib等。

(7)数据可视化

Python还可以用于数据可视化,因为它有许多流行的库和框架,如Matplotlib、Seaborn和Bokeh

等。

二：Linux环境中安装Python

1.下载Python3.11.6

2.安装依赖包

3.解压Python压缩包

4.安装Python

-- enable-optimizations:	用 PROFILE_TASK 启用以配置文件主导的优化(PGO)
-- with-lto:	在编译过程中启用链接时间优化(LTO)
-- enable-shared:	启用共享 Python 库 libpython 的编译
-- with-ssl:	编译安装ss1模块到Python3中(默认)

5.编译安装Python3.11.6

6.测试Python3 运行

7.更新pip版本

三;windos 系统安装Python

1.安装Python程序

（1）双击Python安装包

2.安装vscode编译器

在Linux系统中,我们可以直接使用vi编辑器对Python代码进行编写,在Windows系统中,Python提供了IDLE编译器,但是使用起来很不友好,我们可以安装一个vscode编译工具,对Python进行编译。安装过程如下。

(1)双击安装包VSCodeUserSetup-x64-1.85.0,进入安装界面

（2）设置安装路径

（3）选择开始菜单文件

（4）选择附加任务组

（5）开始安装

（6）安装完成

3. 安装vscode插件

（1）安装简体中文

（2）安装Python插件

如图所示点击Extentions(扩展)按钮,在搜索区域输入“python”,然后选择Python插件进行安装,有了这个插件,就可以在vscode中编辑python代码了。

用同样的方法安装一个“black format”插件,该插件可以使用“Shift+Alt+F”组合键对Python代码进行格式化的处理,自动整理代码的书写规范,让代码看上去更美观。

四：Python的语法基础

1.标识

所谓的标识符就是对 变量、常量、函数、类 等对象起的名字。首先必须说明的是,Python语言在任何场景都严格区分大小写!也就是说A和a代表的意义完全不同,python 对于表示标识符的命名有如下规定:

> 标识符的长度不受限制,但其中的字符必须是字母、数字、或者下划线(_),而不能使用空格、连 字符、标点符号、引号或其他字符。

> 标识符的第一个字符不能是数字,而必须是字母或下划线。

> Python区分大小写

> 不能将Python关键字用作标识符。

a,abc,_id,等都是可以的。但是例如:$a(以$开头的是PHP的变量语法),~abc,123a 都是不可以的。这一点一定要注意。可能有人会问,中文可以作为标识符吗?答案是可以的。

2.Python保留字

Python保留字,也叫关键字,是Python语言官方确定的用作语法功能的专用标识符,不能把它们用作任何自定义标识符名称。关键字只包含小写字母。可以通过python提供的库输出这些关键字:

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。如下所示:

3.注释

我们写的程序里,不光有代码,还要有很多注释。注释有说明性质的、帮助性质的,它们在代码执行过程中相当于不存在,透明的。

（1）单行注释

Python中,以符号“#”为单行注释的开始,从它往后到本行的末尾,都是注释内容。语法如下

（2）多行注释

Python 没有真正意义上的多行注释(块注释),语法如下

4.语句与锁进

（1）语句

在代码中,能够完整表达某个意思、操作或者逻辑的最短代码,被称为语句。这里强调一下,python的标准语言不需要使用分号。简单的换行就表示

(2)代码块

为完成某一特定功能而联系在一起的一组语句构成一个代码块。有判断、循环、函数、类等各种代码块。代码块的首行通常以关键字开始,以冒号(:)结束。比如:语句已经结束。

Python最具特色的语法就是 使用缩进来表示代码块,不需要使用大括号像 PHP、JAVA 等语言都是使用({})来表示代码块的。python 一般用四个空格来缩进。在pycharm 或vscode中tab 自动回转成4个空格。在Linux环境中,如VIM编辑器,建议使用空格。

(3)多行语句

前面的例子中都是多条语句在同一行,但如果一条语句实在太长,也是可以占用多行的,可以使用反斜杠(\)来实现多行语句

5:pass 语句

pass语句是占位语句,它什么都不做,只是为了保证语法的正确性而写。以下场景中,可以使用pass

语句:

· 当你不知道后面的代码怎么写的时候

.当你不需要写代码细节的时候

· 当语法必须,又没有实际内容可写的时候

· 其它的一些你觉得需要的场景

四：Python常用的数据类型

Python内置的数据类型有数字，字符串，元祖，列表和字典

数字类型包括整型、浮点型、布尔型等,声明时由Python 内置的基本数据类型管理变量,在程序的型,程序员不需要关心变量空间是什么类型,只需知道创建的变量中存放了一个数,通过编码对这个数值进行操作即可。后台实现数值与类型的关联,以及转换等操作。根据变量的值自动判断变量的

（1）整数和浮点型

整数使用整型表示,有小数位使用浮点型表示。

示例 1:为变量赋予整型和浮点型的数值

示例代码如下:

示例 1 的代码中,首先定义了变量x=123。此时的x值是整数,x即是整型变量。当执行语句x=1.98 时,x又成为了浮点型变量,由此可以看出,变量的类型是能改变的,与Java、C#语言等是有区别的。这是因为当 Python 给已经存在的变量再次赋值时,实际上是创建了一个新的变量,即使变量名相同,但标识并不相同,变量的标识可以使用id 函数输出。

（2）布尔型

布尔型是用于逻辑运算,有2个值 True、False,表示真和假。

示例 2:为变量赋布尔型数值

示例代码如下:

代码定义了变量 f=True。if 是判断语句,为真则执行print 语句,最后输出的是1,说明语句执

行成功。

使用比较运算符返回的结果是布尔值。

示例 3:获取比较运算符的运算结果示例代码如下:

(3)Python 运算符

Python 中使用的算术运算符和数学运算中使用的符号基本相同,由+、-、*、/(加、减、乘、除)和小括号组成,运算顺序也是先乘除后加减、小括号优先。下面演示几个示例说明它们的使用方法。

示例 4:四则运算示例代码如下:

Python 还有两个算术运算符是%和 ** ,分别实现求模和求幂运算。

求模运算取余数,求幂是计算累乘的结果。

示例5:求模和求幂运算示例代码如下:

2:字符串

Python 中的字符串类型是一组包含数字、字母和符号的集合,作为一个整体使用。

(1)字符串使用

在 Python 中有 3 种表示字符串的方式,单引号、双引号、三引号。

示例 6:Python 字符串的 3 种表现方式

示例代码如下:

示例6 中,变量 name 使用单引号,变量 address 使用双引号,变量content 使用三引号,它

们都是合法的 Python 字符串类型。需要注意的是,单引号和双引号作用是一样的,可以根据习惯使用。但定义多行文字时,必须要使用三引号。

(2)使用字符串注意事项

字符串的定义方式单引号、双引号、三引号大部分情况下作用是相同,但在特殊情况中使用也有所区别,下面列出需要注意的地方。

1)单引号、双引号、三引号都是成对出现的。如果以单引号开头就要以单引号结尾,不能混合使用表示字符串。如下代码就会报错:

2)如果字符串中单独出现单引号或双引号,可以使用另一种引号定义。

示例 7:使用引号定义字符串的值

示例代码如下:

字符串变量 title1 中出现了单引号,需要使用双引号定义,字符串变量title2 中出现了双引号,需要使用单引号定义。当字符串中同时出现单引号和双引号,就需要使用三引号进行定义。

3)当字符串中出现单引号、双引号等特殊字符时,还可以使用转义字符定义。Python

符是“\”,只要在特殊字符前面加上“\”,就可以输出原字符,而不需关注定义字符串使用的是单

引号还是双引号。

示例8:使用转义字符为字符串赋值示例代码如下:

备注:

Python 的常用转义字符

\ (在行尾时)续行符

\'   单引号

\"   双引号

\n   换行

\v   纵向制表符

\t   横向制表符

\r    回车

\\ 反斜杠符号

(3)字符串的其它用法

Python 的字符串可以进行乘法(*)的操作,使用一个整型数字和字符串相乘。

例如用数字 3 乘字符串“a”,结果是字符串”aaa”,等同于将字符串“a”连接了3遍,代码和运行

结果如下:

3:列表

列表(list)是Python 中非常重要的数据类型,通常作为函数的返回类型。由一组元素组成,列表可以实现添加、删除和查找操作,元素值可以被修改。

(1)列表的定义

列表是Python 内置的一种数据结构,由中括号“[]”定义,元素以逗号分开,语法如下。

语法:

列表名=[元素 1,元素2,…

(2)列表的取值

1)列表中的数据是有序的,按定义时的顺序排好,可以单独取出某一位置元素的数值。

语法:

列表名[索引位置]

示例9:使用列表保存元素的数值,并输出示例代码如下:

示例 9代码中,定义的列表 num 中,存储有三个字符串,其顺序是‘001’、‘002’、‘003’,

取值时用列表名 num 加上中括号,数字表示索引位置。需要注意:列表中元素的是由0开始,以1为

单位依次递增。

2)可以获取列表指定范围的一组元素,语法如下。

语法:

列表名[起始位置:终止位置]

可以输出起始位置到终止位置前的元素,不包括终止位置。

示例 10:输出列表中指定位置的元素

示例 10中,num 列表后的[0:1]表示获取由索引 0 开始至索引位置 1之前的元素,所以

只能取到第1 个元素;而[0:2]则可以取到索引 2之前的元素,其它的与此相同。

(3)修改列表元素值

可以修改指定位置的列表元素值,语法如下。

语法:

列表名[索引位置]=值

示例11：修改列表中指定位置的元素值示例代码如下：

 

定义列表 num时,索引位置 0 的元素是“001”,修改它的值为“004”后,索引位置0元素的值变为“004”。

(4)添加列表元素

可以采用两种方式,添加向列表中添加元素。

1)可以把一个元素添加到列表的最后,语法如下。

语法:

列表名.append(元素值)

示例 12:将元素添加到列表的最后位置示例代码如下:

2)在列表指定位置前插入新的元素,语法如下。

语法:

列表名.insert(索引位置,元素值)

示例 13:将元素添加到列表中指定的位置示例代码如下:

示例 13 中,语句 num.insert(1,'004')的作用是在列表 num 的索引位置 1 之前插入字符串

‘004’。初始时,num有3个元素,索引位置1的当前元素是’002‘,执行示例 16的代码后,字

符串 ‘004’插入到‘002’的前面。

(5)删除列表元素

可以删除列表指定索引位置的元素,语法如下。

语法:

del 列表名[索引位置]

示例 14:删除列表中第 2 个元素示例代码如下:

示例 14中,首先,执行语句del num[1],使用del 删除索引为1的元素’002'。然后,输

出列表 num 中所有元素时,列表中已经不存在’002’元素。

(6)查找列表元素

使用 in 关键字可以查找列表中是否存在指定的数值,语法如下。

语法:

元素值 in 列表名

返回布尔类型 True 或 False。如果查找到,返回 True;否则,返回False。示例 15:使用关键

字 in 查找列表中是否存在指定的数值示例代码如下：

 执行示例 15 的代码,因为字符串‘001’在列表中存在,返回True。而由于字符串‘004’

在列表中不存在,则返回 False。

(7)合并列表

多个列表可以使用加号(+)进行合并,加号后面的列表元素会追加到前面列表的后面。

使用+合并两个列表

示例代码如下:

示例 16:

示例 16 中,定义了两个列表 num1 和 num2。使用加号进行合并操作时,加号后面的列表元素会追加到前面列表的后面。

(8)重复列表

使用星号(*)可以对列表进行重复操作,与单独字符串乘法操作相似。

的元素值

示例代码如下:

示例 17:使用*重复输出列表

示例 17 中,语句 num= num1*5 表示为 num 赋值时,将 num1 的元素重复出现 5 遍。

(9)列表常见问题

Python 中,使用列表实现各种操作时,可能会得到意外的结果。其中最常见的问题是索引越界。

索引越界是使用列表时经常犯的一个错误。如列表中有3个元素,因为索引位置是从0开始计算,所以

最大的索引值是2。如果索引值大于2,表示索引是越界的,程序无法执行。

示例 17:索引越界

(1)索引越界

示例代码如下：

（2）

索引值为5时,大于最大的索引值2,程序报索引越界错误。那么,当使用小于0的负数索引时会不会出错呢?答案是不会,因为Python 列表的负数索引表示的是由列表的末尾进行反向的取值,也就是最后一个元素的位置也可以使用索引-1取值,倒数第二个索引是-2,向前依次递减,示例代码如下:

（3）当获取列表指定范围的一组元素时，不存在列表索引越界的问题，示例代码如下：

列表 num 中有 3 个元素,获取列表范围时指定了最大位置是5,超出了最大索引值,程序可以正

常执行,并没有报错。

(4)获取列表指定范围时可以同时使用正数和负数索引,示例代码如下:

表示获取由索引位置 0 元素开始,到-1元素之前的所有元素。

(5)列表元素也可以是列表,示例代码如下:

 上述案例定义了列表 num,它里面的每一个元素也是一个列表,使用num[0]表示取到的是第一个元素值,对应的是一个列表。使用 num[0][0]表示取到第一个元素列表的第一个值,使用print num[2][1]表示取到第三个列表的第二个元素值。

4:元组元组(tuple)和列表类似,也是Python的一种数据结构,由不同的元素组成,每个元素可以存储同类型的数据,如字符串、数字、甚至元组。但元组是不可以修改的,即元组创建后不能做任何修改操作。元组通常表示一行数据,而元组中的元素表示不同的数据项。

(1)元组的创建

元组由关键字和小括号定义,一旦创建后就不能修改元组的内容,定义的语法如下。

语法:

元组名=(元素1,元素2, .. )

与列表最大的不同是:元组是写保护的,元组一旦创建就不能做任何的修改。下面定义一个元组,尝

试对它修改,示例代码如下:

 定义元组 num后,尝试对索引位置 0 的元素值进行修改,程序直接报错。元组与列表的区别如表下

表所示。

	列表	元组
元素	方括号	圆括号
可变性	可变	不可变
操作	添加、修改、删除、搜索	搜索

在使用时元组与列表区别并不大,那么为什么要使用元组呢?主要是因为元组是不可变速度比列表快,而且因为它不可以修改,数据要更加安全,所以要根据实际情况决列表,使程序更加高效合理。

（2）元组的操作

1)元组具有不可变性,所以相比列表的操作要少,其中取值操作与列表是完全相同的,示例代码如下:

与列表的取值操作完全相同,都是使用方括号、索引获取指定位置的数值。

2)元组不允许删除元组中的元素值,但是可以删除整个元组,语法如下。

语法:

del 元组名

示例 18:元组删除报错代码如下:

定义元组 num 后,删除其中的某一个元素程序报错。删除整个元组后,再想使用元组,报未定义变量的错误。

3)元组和列表可以做互相转换操作,元组转换为列表的语法如下。

语法:

list(列表名)

示例 19:元组转换为列表代码如下:

 这段代码首先定义了元组 num,然后把它转换为列表 listNum,对列表 listNum 可以做修改元素的操作,使用 type()函数输出了元组的列表的类型。

列表转换为元组的语法如下。

语法:

tuple(列表名)

示例 25:列表转换为元组

代码如下:

可以看到转换是成功的,输出的类型正确。

5:字典

字典(dict)是Python 中重要的数据类型,字典是由“键-值”对组成的集合,字典中的值通过键来引用。

(1)字典的创建

字典的每个元素是键值对(key-value)组成,键值之间使用冒号分隔,“键值对”之间用 逗号隔开,并且被包含在一对花括号中。键是唯一的,不能存在多个相同的值,且它的值是无序的,键可以是数字、字符串、元组,一般用字符串作为键。定义的语法如下。

语法:

字典名={键1:值1,键2:值2,…}

示例代码如下：

定义了一个字典 mobile,存储的键是姓名、值是电话号码,由此,姓名和电话号码就构成了对应的系。可以使用type()函数查看到它的类型是‘dict’。

(2)字典的取值操作

字典的取值与元组和列表有所不同,元组和列表都是通过数字索引获取对应位置的值,过键获取对应的值。

需要注意的是:键是唯一的,而不同键的值却可以相同,当定义多个键相同时,字典中 只会保留最后一个定义的键值对,示例代码如下:

(3)字典的添加、修改、删除操作

1)字典添加新元素只需要对新键进行赋值即可,字典中不存在的键,会自动进行添加。

字典键值对的键名是区分大小写的。同一个单词,如果大小写不同,则被视为不同的键,

示例代码如下:

2)修改字典中的元素,直接使用存在的键赋值,

示例代码如下:

3)删除字典中的元素,使用 del 函数

示例代码如下:

使用del 函数删除键“Tom”,字典中的对应键不存在了。

6:字典的常见问题

字典不能使用“+”运算符执行连接操作。

示例代码如下:

从上面代码的运行结果可以得到结论:使用“+”运算符直接报错。