Python基礎

第一個Python程序

print('Hello World!')

變量 Variables

my_variable = 10

布爾值 Booleans

my_int = 7
my_float = 1.23
my_bool = True

格式

在Python中利用空格控制縮進來達到代碼分塊的效果（諸如Java中利用'{}'來進行代碼分塊），這是很重要的。
一般使用4個空格來進行換行的縮進。

Python使用#進行單行注釋。

# 這是一段注釋
mysterious_variable = 42

使用如下結果進行多行注釋

'''
這是一段注釋。
'''

數學計算

Python實現數值計算的方式很簡單，跟MATLAB很像。

addition = 72 + 23
subtraction = 108 - 204
multiplication = 108 * 0.5
division = 108 / 9
eight = 2 ** 3 #冪計算
modulo = 3 % 2 #取模計算

字符串 String

Python利用兩個雙引號""，或者兩個單引號''包裹字符串

caesar = "Graham"
praline = "John"
viking = "Teresa"

在Python中利用空格控制縮進來達到代碼分塊的效果（諸如Java中利用中，如果字符串中有'，"，\等，需要在它們面前增加\進行轉義，此時字符串才能正常解釋。

選取字符串中的某個字符，只需要傳入相應字符的下標即可。Python中的下標從0開始

fifth_letter = "MONTY"[4] #取出字母Y

常見的字符串函數

  • len() 返回字符串長度 len(string)

  • lower() 返回小寫的字符串 string.lower()

  • upper() 返回大寫的字符串 string.upper()

  • str() 將非字符串類型轉化為字符串類型 str(2)

  • isalpha() 判斷字符串是否只由字母組成 string.isalpha()

字符串拼接

Python中利用+進行多個字符串之間的拼接；非字符串類型需要轉化為字符串類型之后才能進行拼接。

print "The value of pi is around " + str(3.14)

字符串切片

new_word = new_word[1:len(new_word)]

打印 Print

在python3+中，利用print()進行打印信息。

print("Hello World!")

在打印字符串的時候，字符串后面跟著一個,后打印結果會輸出一個空格。

格式化輸出

string_1 = "Camelot"
string_2 = "place"
print "Let's not go to %s. 'Tis a silly %s." % (string_1, string_2)

日期和時間 Date and Time

  • 導入日期時間庫
from datetime import datetime
  • 打印當前時間
print(datetime.now())
  • 獲取日期的年、月、日
datetime.now().year
datetime.now().month
datetime.now().day
  • 獲取時間的時、分、秒
datetime.now().hour
datetime.now().minute
datetime.now().second

流程控制

  • 邏輯運算符

= 等于
!= 不等于
< 小于
<= 小于等于
> 大于
>= 大于等于
== 兩個變量之間比較是否相同(內存地址值比較)

and 與
or 或
not 非

if...elif...else...結構

def greater_less_equal_5(answer):
    if answer > 5:
        return 1
    elif answer < 5:          
        return -1
    else:
        return 0

函數 Function

函數定義格式

def hello_world():
    """Prints 'Hello World!' to the console."""
    print "Hello World!"

def power(base, exponent):
    result = base**exponent
    print("%d to the power of %d is %d." % (base, exponent, result))

power(37, 4)

匿名函數 lambda

sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2; 定義一個sum函數

filter() 函數用于過濾序列，過濾掉不符合條件的元素，返回由符合條件元素組成的新列表。
該接收兩個參數，第一個為函數，第二個為序列，序列的每個元素作為參數傳遞給函數進行判斷，然后返回 True 或 False，最后將返回 True 的元素放到新列表中。

導入模塊

import math
print(math.sqrt(25))

from math import sqrt
# from math import *
print(sqrt(25))

查看模塊下的函數

import math
print(dir(math))

  • max() 返回序列中的最大值 max(1, 2, 3)

  • min() 返回序列中的最小值 min(1, 2, 3)

  • abs() 返回絕對值 abs(-1)

  • type() 返回變量類型 type('abc')

  • range() 返回一個范圍的數值序列

from random import randint
randint(0, 10)  #產生一個范圍內的隨機整數

列表和字典 Lists and Dictionaries

zoo_animals = ["pangolin", "cassowary", "sloth", "tiger"] 定義一個列表，列表下標從0開始

修改列表

zoo_animals[2] = "hyena"

  • append() 添加元素到列表

  • len() 計算列表元素個數

  • index() 返回尋找的元素下標

  • insert() 在index位置插入一個元素

  • sort() 列表中的元素進行排序

  • pop() 從列表中刪除元素，依據下標進行

  • remove() 從列表中刪除元素，依據元素進行

  • del() 從列表中刪除元素

  • join() 拼接列表元素

  • sorted([5, 2, 3, 1, 4])

列表切片

zoo_animals[1:5] 選取列表中的下標為1到4的元素

my_list = range(1, 11) my_list[::2] 以步長為2遍歷列表元素

my_list = range(1, 11) my_list[::-1]逆序排序列表元素

字符串是特殊的列表

遍歷列表

for animal in animals:
    print(animal)

列表推導式

[i for i in range(51) if i % 2 == 0]

residents = {'Puffin' : 104, 'Sloth' : 105, 'Burmese Python' : 106} 定義一個字典

  • items() 以列表返回可遍歷的(鍵, 值) 元組數組 dict.items()

  • keys() 以列表返回一個字典所有的鍵 dict.keys()

  • values() 以列表返回字典中的所有值 dict.values()

取出字典元素

residents['Puffin']

添加元素到字典

residents['Jason'] = 100

更改字典元素

residents['Puffin'] = 114

刪除字典元素

del residents['Jason']
  • remove() 刪除字典元素

循環 Loops

  • while循環

打印1到10的平方數

num = 1

while num <= 10:
    print(num ** 2)
    num += 1

while循環中可以添加else塊

  • break 關鍵字

跳出循環

count = 0
while count < 3:
    num = random.randint(1, 6)
    print num
    if num == 5:
        print "Sorry, you lose!"
        break
    count += 1
else:
    print "You win!"
  • for 循環
for i in range(20):
    print i

fruits = ['banana', 'apple', 'orange', 'tomato', 'pear', 'grape']
print 'You have...'
for f in fruits:
    if f == 'tomato':
        print 'A tomato is not a fruit!' # (It actually is.)
    print 'A', f
else:
    print 'A fine selection of fruits!'
  • zip() 用于將可迭代的對象作為參數，將對象中對應的元素打包成一個個元組，然后返回由這些元組組成的列表。
    如果各個迭代器的元素個數不一致，則返回列表長度與最短的對象相同，利用*號操作符，可以將元組解壓為列表。
list_a = [3, 9, 17, 15, 19]
list_b = [2, 4, 8, 10, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90]
for a, b in zip(list_a, list_b):
    if a > b:
        print(a)
    else:
        print(b)
  • 遞歸
def factorial(x):
    if x == 0:
        return 1
    return factorial(x - 1) * x
    
* 計算素數

```python
def is_prime(x):  
    if x <= 1:  
        return False
    if x == 2:  
        return True
    if x % 2 == 0:  
        return False
    n = 3 
    while n * n <= x:  
        if x % n == 0:  
            return False
        n += 2 
    return True
  • 字符串逆序
def reverse(text):
    result = ""
    i = len(text) - 1
    while i >= 0:
        result = result + text[i]
        i -= 1
    return result
reverse('Python')

位操作 Bitwise Operators

print(5 >> 4)  # 0101 --> 0000，結果為0
print(5 << 1)  # 0101 --> 1010，結果為10
print(8 & 5)   # 1000 & 0101，結果為0
print(9 | 4)   # 1001 | 0100，結果為13
print(12 ^ 42) # 001100 ^ 101010，結果為38(100110)
print(~88)     # 1011000 --> 0100111，結果為-89

print(0b1)   # 1
print(0b10)  # 2
print(0b11)  # 3
print(0b100) # 4
print(0b101) # 5
print(0b110) # 6
print(0b111) # 7

print(0b1 + 0b11)
print(0b11 * 0b11)

  • bin() 函數 返回一個整數int或者長整數long int的二進制表示

  • int() 函數 將一個二進制數轉化為十進制 int("11001001", 2)

掩碼

def check_bit4(input):
    mask = 0b1000
    desired = input & mask
    if desired > 0:
        return 'on'
    else:
        return 'off'

def flip_bit(number, n):
    mask = (0b1 << n - 1)
    result = number ^ mask
    return bin(result)

類 Clsaaes

定義一個類

# 定義一個類
class Animal(object):
    """Makes cute animals."""
    health = "good"# 全局變量
    # 初始化對象
    def __init__(self, name, age, is_hungry):# self參數指代object，即對象本身
        self.name = name
        self.age = age
        self.is_hungry = is_hungry

zebra = Animal("Jeffrey", 2, True)#建立一個Animal類對象
giraffe = Animal("Bruce", 1, False)
panda = Animal("Chad", 7, True)

print(zebra.name, zebra.age, zebra.is_hungry)
print(giraffe.name, giraffe.age, giraffe.is_hungry)
print(panda.name, panda.age, panda.is_hungry)
  • 全局變量 global variables

作用于全部類對象

  • 局部變量/實例變量 member variables

作用于某些類對象

  • 定義類方法和調用方法
class Animal(object):
    """Makes cute animals."""
    is_alive = True
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    # Add your method here!
    def description(self):
        print(self.name)
        print(self.age)
hippo = Animal("hippo", 12)
hippo.description()
  • 繼承 Inheritance

Triangle類繼承子Shape類

class Shape(object):
    """Makes shapes!"""
    def __init__(self, number_of_sides):
        self.number_of_sides = number_of_sides

class Triangle(Shape):
    def __init__(self, side1, side2, side3):
        self.side1 = side1
        self.side2 = side2
        self.side3 = side3   

* 復寫 override

PartTimeEmployee類繼承自Employee類，但是創建PartTimeEmployee對象的時候，因為PartTimeEmployee中有與Employee類同名的方法，此時只使用PartTimeEmployee的同名方法。

class Employee(object):
    """Models real-life employees!"""
    def __init__(self, employee_name):
        self.employee_name = employee_name

    def calculate_wage(self, hours):
        self.hours = hours
        return hours * 20.00

class PartTimeEmployee(Employee):
    def calculate_wage(self, hours):
        self.hours = hours
        return hours * 12.00

* super()函數 用于調用下一個父類(超類)并返回該父類實例的方法【python2和python3之間存在差異，此處為python3的】

#父類
Class Parent():
    def __init__(self,attribute):

#子類
Class Child(Parent):
    def __init__(self,attribute):
        super().__init__(attribute)

* __repr__()函數 用于格式化表示對象

class Point3D(object):
    def __init__(self, x, y, z):
        self.x = x
        self.y = y
        self.z = z
        
    def __repr__(self):
        return "(%d, %d, %d)" % (self.x, self.y, self.z)
        
my_point = Point3D(1, 2, 3)
print my_point.__repr__()

文件輸入/輸出 File Input/Output

* open()函數 打開文件

f = open("output.txt", "w") # 以write模式寫文件
my_file = open('output.txt', 'r+')  # 以read和write模式處理文件

* write()函數 寫入文件 close()函數 關閉文件

my_list = [i**2 for i in range(1,11)]

my_file = open("output.txt", "r+")

for i in my_list:
    my_file.write(str(i))
    my_file.write('\n')
my_file.close()

* read() 函數 讀取文件

my_file = open('output.txt', 'r+')
print(my_file.read())
my_file.close()

* readline() 函數 讀取文件的一行

my_file = open('text.txt', 'r')
print(my_file.readline())
my_file.close()

* with...as... 關鍵字 流式處理文件，自動關閉文件流，不需要引用close()函數關閉文件

with open("text.txt", "w") as textfile:
    textfile.write("Success!")

* closed 函數 確定文件操作是否關閉

my_file = open('text.txt', 'w')

if my_file.closed:
    print(my_file.closed)
else:
    my_file.close()
    print(my_file.closed)
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