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2025-09-08 11:19:59 +08:00

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Python基础

Life is short, I need python（人生苦短，我用python！）

Python起源

Python的作者是著名的"龟叔"Guido van Rossum(吉多.范罗苏姆)，1989年，龟叔为了打发无聊的圣诞节，决心开发一个新的解释程序，作为ABC语言的一种继承。于是便开始编写Python语言。

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ABC是由吉多参加设计的一种教学语言，就吉多本人看来，ABC这种语言非常优美和强大，是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功。Guido本人看来，ABC失败的原因是高级语言为时过早，并且平台迁移能力弱，难以添加新功能，仅仅专注于编程初学者，没有把有经验的编程人员纳入其中，在Python中解决了这些问题，让拓展模块的编写非常容易，并且可以在多平台进行运行....

Python的意思是蟒蛇，是取自英国20世纪70年代首播的电视喜剧《蒙提.派森干的飞行马戏团》(Monty Python’s Flying Circus)，Guido非常喜欢这个剧，所以选择Python作为新语言的名字。

1991年，第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的，并能够调用C语言的库文件。

解释型和编译型语言

解释型语言是指在运行时由解释器逐行读取和执行源代码的语言。在这种语言中，代码不需要被提前编译成机器代码，而是直接由解释器逐行解析并执行。这使得开发过程更加灵活，程序员可以快速测试和修改代码。Python、JavaScript 和 Ruby 等都是常见的解释型语言。尽管解释型语言在开发时提供了便利，但由于逐行解释执行，通常在性能上不如编译型语言。

编译型语言则是指在执行之前，源代码需要通过编译器转换成机器代码或中间代码。这个过程通常会产生一个独立的可执行文件，运行时不再需要源代码或编译器。这种做法通常能提高程序的执行效率，因为编译后的代码可以直接在机器上运行。C、C++ 和 Go 等语言都是编译型语言。虽然编译型语言在执行速度上表现出色，但编译过程通常较长，调试和修改代码时也不如解释型语言方便

编程语言排行

Python应用领域

人工智能

Python 是人工智能和机器学习领域的首选语言，主要得益于其简洁的语法和丰富的科学计算库。以下是几种典型的 Python 库：

  • NumPy：支持大量的维度数组与矩阵运算，此外也针对数组运算提供了大量的数学函数库。
  • SciPy：基于 NumPy 的科学计算库，提供了许多算法和函数，适用于数值积分与优化、线性代数、统计等科学计算任务。
  • Matplotlib：强大的绘图库，可以生成各种图形，包括线图、散点图、柱状图等，常用于数据可视化。
  • TensorFlow：由 Google 开发的开源深度学习框架，广泛用于构建和训练神经网络。

云计算

Python 是云计算领域最火的语言之一，广泛用于构建和管理云基础设施。Python 的简洁性和可读性使得它成为开发云服务、自动化任务、数据处理脚本的理想选择。

WEB开发

Python 拥有众多优秀的 Web 框架，适合快速开发高效、安全的 Web 应用程序。许多大型网站和服务都是用 Python 开发的，例如 YouTube、Dropbox、豆瓣等。以下是几种典型的 Web 框架：

  • Django：一个高层次的 Python Web 框架，鼓励快速开发和简洁、实用的设计，是全栈框架的代表。
  • Flask：一个轻量级的 Web 框架，强调简单性和灵活性，适合构建小型项目或微服务。

系统运维

Python 是系统运维人员的必备语言。它可以用于编写脚本来自动化任务、管理服务器、处理文件和文本、与操作系统进行交互等。Python 的跨平台性使得它在不同的操作系统上都能有效发挥作用。

金融

Python 在金融领域特别是量化交易和金融分析方面得到广泛应用。Python 的灵活性和丰富的金融数据分析库，使得它在金融工程领域的使用日益增多，重要性逐年提高。

图形界面开发 (GUI)

Python 也可以用于开发桌面应用程序，以下是几种常用的图形界面开发库：

  • PyQt：基于 Qt 框架的 Python 绑定，适合开发复杂的桌面应用程序。
  • WxPython：基于 wxWidgets 的 Python GUI 库，提供了跨平台的原生控件。
  • TkInter：Python 的标准 GUI 库，适合初学者和轻量级应用的快速开发。

Python实际应用

谷歌：Google App Engine、code.google.com、Google Earth、谷歌爬虫、Google 广告等项目都在大量使用 Python 开发。

CIA：美国中情局网站就是用 Python 开发的。

NASA：美国航天局（NASA）大量使用 Python 进行数据分析和运算。

YouTube：世界上最大的视频网站 YouTube 就是用 Python 开发的。

Dropbox：美国最大的在线云存储网站，全部用 Python 实现，每天网站处理 10 亿个文件的上传和下载。

Instagram：美国最大的图片分享社交网站，每天超过 3000 万张照片被分享，全部用 Python 开发的。

Facebook：大量的基础库均通过 Python 实现的。

Redhat：世界上最流行的 Linux 发行版本中的 yum 包管理工具就是用 Python 开发的。

豆瓣：公司几乎所有的业务均是通过 Python 开发的。

知乎：国内最大的问答社区，通过 Python 开发（国外 Quora）。

除上面之外，还有搜狐、金山、腾讯、盛大、网易、百度、阿里、淘宝、土豆、新浪、果壳等公司都在使用 Python 完成各种各样的任务

Python设计哲学

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Python 的设计哲学与其他编程语言相比，有几个显著的不同之处：

  1. 可读性优先：
    • Python 强调代码的可读性，力求清晰明了。这与如 C++ 或 Java 等语言相比，后者往往更关注性能或复杂的语法结构。
  2. 简洁性：
    • Python 鼓励用较少的代码实现功能，通常会有简化的语法，而像 Java 这样的语言则要求更多的样板代码。
  3. 动态类型：
    • Python 是动态类型语言，变量类型在运行时决定，这与静态类型语言（如 C# 和 Java）形成鲜明对比，后者在编译时必须声明变量类型。
  4. 多范式支持：
    • Python 支持多种编程范式（如面向对象、函数式编程），而一些语言则更倾向于某一特定范式，如 Java 主要是面向对象的。
  5. 强大的标准库：
    • Python 附带了一个丰富的标准库，提供了大量现成的模块和功能，而其他语言可能需要依赖外部库或框架。
  6. 社区和文化：
    • Python 拥有一个积极的社区，强调开放和共享，鼓励用户贡献代码和文档，而其他语言的社区文化可能更加保守或封闭。

安装python

  • 检查电脑上是否已经存在python环境，在cmd中输入python，如果出现版本，就说明已经装好

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  • 如果存在其他版本，建议卸载

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  • 安装步骤

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  • 开始安装

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  • 完成安装

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安装pycharm

  • 建议卸载旧的

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  • 打开安装包

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  • 勾上快捷方式

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  • 开始安装

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  • 完成安装

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激活

  • 安装完成后，先不启动，或者先关闭，运行激活脚本，一定要确保pycharm被彻底关闭

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  • 运行完成

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  • 如果出现选择区域，推荐选择未指定，选择不发送共享数据

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  • 选择管理订阅

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  • 填写激活脚本中的激活码

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  • 激活成功

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运行python代码

新建项目

  • 创建新项目

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  • 创建完成

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  • 进行简单设置，比如修改主题

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  • 更改主题

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  • 切换语言包

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  • 修改字体大小

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  • 关闭ai自动填充

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创建demo1

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print('Hello World!')

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然后右键运行

image

运行结果

C:\Users\Aaron\AppData\Local\Programs\Python\Python35\python.exe C:/Users/Aaron/Desktop/py/t1.py
Hello World!

Process finished with exit code 0

注释

当行注释：# 被注释内容

多行注释：''' 被注释内容 '''，或者 """ 被注释内容 """

变量

变量是什么？ 变量：把程序运行的中间结果临时的存在内存里，以便后续的代码调用。

声明变量

a = "Hello World!"
print(a)

变量定义的规则

  • 变量名只能是 字母、数字或下划线的任意组合
  • 变量名的第一个字符不能是数字
  • 以下关键字不能声明为变量名
  • ['and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'exec', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'not', 'or', 'pass', 'print', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']
  • 变量的定义要具有可描述性。

变量的赋值

a = "变量1"
b = "变量2"

image

a = "变量1"
b = a

image

常量

常量即指不变的量，如 pi 3.141592653..., 或在程序运行过程中不会改变的量。

程序交互

name = input("请输入姓名：")
print(name)

执行脚本就会发现，程序会等待你输入姓名后再往下继续走。

请输入姓名：Aaron
Aaron

基础数据类型

整数型（int）

在 32 位机器上，整数的位数为 32 位，取值范围为 -231～231-1，即 -2147483648～2147483647

在 64 位系统上，整数的位数为 64 位，取值范围为 -263～263-1，即 -9223372036854775808～9223372036854775807

注意：在 Python3 里不再有 long 类型了，全都是 int

a = 2**64
print(type(a))    #type()是查看数据类型的方法

b = 2**60
print(type(b))

运行结果

<class 'int'>
<class 'int'>

字符串类型（str）

在 Python 中, 加了引号的字符都被认为是字符串！

a = "大家好"
b = '''
欢迎大家!
今天我们学习python!'''

print(a,b)

运行结果

大家好
欢迎大家!
今天我们学习python!

字符串拼接

a = 'hello '
b = 'welcome '
print(b + a,'*' * 3,a * 3)

运行结果

welcome hello  *** hello hello hello

布尔值（True, False)

布尔类型很简单，就两个值 ，一个 True(真)，一个 False(假), 主要用记逻辑判断

a = 3
b = 5
print(a < b, a > b , a != b)

运行结果

True False True

格式化输出

name = input("姓名：")
age = input("年龄：")
job = input("工作：")
info = '''
----------- info of %s -----------
姓名：%s
年龄：%s
工作：%s
''' % (name,name,age,job)
print(info)

运行结果

姓名：Aaron
年龄：18
工作：Teacher
----------- info of Aaron -----------
姓名：Aaron
年龄：18
工作：Teacher

基本运算符

算数运算

运算符 描述 实例
+ 加 a+b 输出结果30
- 减 a-b 输出结果-10
* 乘 a*b 输出结果200
/ 除 b/a 输出结果2
% 取模 得到余数 b%a 输出结果0
** 幂 a**2 输出结果100
// 取整 9//2 输出结果4

比较运算

运算符 描述 实例
== 等于 a == b 返回False
!= 不等于 a != b 返回True
<> 不等于 a <> b 返回True
> 大于 a > b 返回False
< 小于 a < b 返回True
>= 大于等于 a >= b 返回False
<= 小于等于 a <= b 返回True

赋值运算

运算符 描述 实例
= 赋值运算符 c = a + b
+= 加法赋值运算符 c += a
-= 加法赋值运算符 c -= a
*= 乘法赋值运算符 c *= a
/= 除法赋值运算符 c /= a
%= 取模赋值运算符 c %= a
**= 幂赋值运算符 c **= a
//= 取整除赋值运算符 c //= a

逻辑运算

运算符 描述 实例
and 与 a and b
or 或 a or b
not 非 not(a and b)

在没有 () 的情况下 not 优先级高于 and，and 优先级高于 or，即优先级关系为()>not>and>or，同一优先级从左往右计算。

x or y , x 为真，值就是 x，x 为假，值是 y； x and y, x 为真，值是 y,x 为假，值是 x。

成员运算

运算符 描述 实例
in 如果在指定的序列中找到值返回True,否则返回False x in y
not in 如果在指定的序列中没有找到返回True，否则返回False x not in y 
print('a' in 'abcd')
print('y' not in 'xyzasd')

运行结果

True
False

Python 运算符优先级

以下表格列出了从最高到最低优先级的所有运算符：

运算符 描述
** 指数 (最高优先级)
~ + - 按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@)
* / % // 乘，除，取模和取整除
+ - 加法减法
>> << 右移，左移运算符
& 位 'AND'
^ 位运算符
<= < > >= 比较运算符
<> == != 等于运算符
= %= /= //= -= += *= **= 赋值运算符
is is not 身份运算符
in not in 成员运算符
not and or 逻辑运算符

流程控制之 --if

单分支

if 条件:
    满足条件后要执行的代码

双分支

"""
if 条件:
    满足条件执行代码
else:
    if条件不满足就走这段
"""
age = 48

if age > 50 :
    print("尚能饭否")
else:
    print("廉颇老矣")

运行结果

廉颇老矣

if...else ... 可以有多个分支条件

if 条件:
    满足条件执行代码
elif 条件:
    上面的条件不满足就走这个
elif 条件:
    上面的条件不满足就走这个
elif 条件:
    上面的条件不满足就走这个    
else:
    上面所有的条件不满足就走这段

流程控制之 --while

基本循环

while 条件:
     循环体

如果条件为真，那么循环体则执行

如果条件为假，那么循环体不执行

循环中止语句

break 用于完全结束一个循环，跳出循环体执行循环后面的语句

continue 和 break 有点类似，区别在于 continue 只是终止本次循环，接着还执行后面的循环，break 则完全终止循环

print('猜数字游戏开始')
num = 54
while True:
    guess = int(input("您猜数字是什么？(输入0-100的数字)"))
    if guess < num:
        print("您猜小了")
        continue
    elif guess > num:
        print("您猜大了")
        continue
    break

print("您猜对了！")

运行结果

猜数字游戏开始
您猜数字是什么？(输入0-100的数字)50
您猜小了
您猜数字是什么？(输入0-100的数字)60
您猜大了
您猜数字是什么？(输入0-100的数字)54
您猜对了！

while ... else ..

while 后面的 else 作用是指，当 while 循环正常执行完，中间没有被 break 中止的话，就会执行 else 后面的语句

基础数据类型

数字 (int)

v = 11
data = v.bit_length()   #当十进制用二进制表示时，最少使用的位数
print(data)

运行结果

4

布尔值 ()bool

布尔值就两种：True，False。就是反应条件的正确与否。

真 1 True。

假 0 False。

字符串 str

字符串的索引与切片

a = 'ABCDEFGHIJK'
print(a[0])
print(a[3])
print(a[5])
print(a[7])

a = 'ABCDEFGHIJK'
print(a[0:3])
print(a[2:5])
print(a[0:]) #默认到最后
print(a[0:-1]) # -1 是列表中最后一个元素的索引，但是要满足顾头不顾腚的原则，所以取不到K元素
print(a[0:5:2]) #加步长
print(a[5:0:-2]) #反向加步长

运行结果

A
D
F
H
ABC
CDE
ABCDEFGHIJK
ABCDEFGHIJ
ACE
FDB

字符串常用方法

words = "beautiful is better than ugly."
print(words.capitalize())   #首字母大写
print(words.swapcase())     #大小写翻转
print(words.title())        #每个单词的首字母大写



## 内容居中，总长度，空白处填充
a = "test"
ret = a.center(20,"*")
print(ret)


## 数字符串中的元素出现的个数
ret = words.count("e",0,30)
print(ret)
a = "aisdjioadoiqwd12313assdj"



## startswith 判断是否以...开头
## endswith 判断是否以...结尾
print(a.startswith("a"))
print(a.endswith("j"))
print(a.startswith('sdj',2,5))
print(a.endswith('ado',7,10))


## 寻找字符串中的元素是否存在
print(a.find('sdj',1,10))   # 返回的找到的元素的索引，如果找不到返回-1
print(a.index('sdj',1,10))  # 返回的找到的元素的索引，找不到报错。


## split 以什么分割，最终形成一个列表此列表不含有这个分割的元素。
ret = words.split(' ')
print(ret)
ret = words.rsplit(' ',2)
print(ret)


## format的三种玩法 格式化输出
print('{} {} {}'.format('aaron',18,'teacher'))
print('{1} {0} {1}'.format('aaron',18,'teacher'))
print('{name} {age} {job}'.format(job='teacher',name='aaron',age=18))


## strip
a = '****asdasdasd********'
print(a.strip('*'))
print(a.lstrip('*'))
print(a.rstrip('*'))


## replace
print(words.replace('e','a',2))
print(words.isalnum()) #字符串由字母或数字组成
print(words.isalpha()) #字符串只由字母组成
print(words.isdigit()) #字符串只由数字组成

元祖 tuple

元组被称为只读列表，即数据可以被查询，但不能被修改。

列表 list

列表相比于字符串，不仅可以储存不同的数据类型，而且可以储存大量数据，32 位 python 的限制是 536870912 个元素,64 位 python 的限制是 1152921504606846975 个元素。而且列表是有序的，有索引值，可切片，方便取值。

增

li = [1,'a',2,'d',4]
li.insert(0,22)     # 按照索引去增加
print(li)
li.append('ddd')    # 增加到最后
print(li)
li.extend(['q,a,w'])    # 迭代的去增
print(li)
li.extend(['q,a,w','das'])    # 迭代的去增
print(li)

运行结果

[22, 1, 'a', 2, 'd', 4]
[22, 1, 'a', 2, 'd', 4, 'ddd']
[22, 1, 'a', 2, 'd', 4, 'ddd', 'q,a,w']
[22, 1, 'a', 2, 'd', 4, 'ddd', 'q,a,w', 'q,a,w', 'das']

删

li = [1,'a',2,'d',4,5,'f']
a = li.pop(1)  # 按照位置去删除，有返回值
print(a)
del li[1:3]     # 按照位置去删除，也可切片删除没有返回值。
print(li)
li.remove('f')
print(li)
li.clear()
print(li)

运行结果

a
[1, 4, 5, 'f']
[1, 4, 5]
[]

改

li = [1,'a',2,'d',4,5,'f']
li[1] = 'aaa'
print(li)
li[2:3] = [3,'e']
print (li)

运行结果

[1, 'aaa', 2, 'd', 4, 5, 'f']
[1, 'aaa', 3, 'e', 'd', 4, 5, 'f']

查

切片去查，或者循环去查。

其他操作

li = [1,2,4,5,4,2,4]
print (li.count(4))     # 统计某个元素在列表中出现的次数
print (li.index(2))     # 用于从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置
li.sort()               # 用于在原位置对列表进行排序
print (li)
li.reverse()            # 将列表中的元素反向存放
print (li)

运行结果

3
1
[1, 2, 2, 4, 4, 4, 5]
[5, 4, 4, 4, 2, 2, 1]

字典dict

字典是python中唯一的映射类型，采用键值对（key-value）的形式存储数据。python对key进行哈希函数运算，根据计算的结果决定value的存储地址，所以字典是无序存储的，且key必须是可哈希的。可哈希表示key必须是不可变类型，如：数字、字符串、元组。

增

dic = {"age":18, "name":"aaron"}

dic['li'] = ["a","b","c"]
print(dic)

dic.setdefault('k','v')
## 在字典中添加键值对，如果只有键那对应的值是none,但是如果原字典中存在设置的键值对，则他不会更改或者覆盖。
print(dic)

dic.setdefault('k','v1')
print(dic)

删

dic = {"age":18, "name":"aaron"}

dic_pop = dic.pop('age')
## pop根据key删除键值对，并返回对应的值，如果没有key则返回默认返回值
print(dic_pop)

dic_pop = dic.pop('sex','查无此项')
print(dic_pop)

dic['age'] = 18
print(dic)

del dic['name']
print(dic)

dic['name'] = 'demo'
dic_pop = dic.popitem()
## 随机删除字典中的某个键值对，将删除的键值对以元祖的形式返回
print(dic_pop)

dic_clear = dic.clear()
## 清空字典
print(dic,dic_clear)

改

dic = {"age":18, "name":"aaron", 'sex':'male'}
dic2 = {"age":30, "name":'demo'}

dic2.update(dic)
## 将dic所有的键值对覆盖添加（相同的覆盖，没有的添加）到dic2中
print(dic2)

dic2['age'] = 30
print(dic2)

查

dic = {"age":18, "name":"aaron", 'sex':'male'}

value = dic['name']
## 没有会报错
print(value)

value = dic.get('abc','查无此项')
print(value)

其他操作

dic = {"age":18, "name":"aaron", 'sex':'male'}

for i in dic.items():
    # 将键和值作为元祖列出
    print(i)

for key,value in dic.items():
    print(key,value)

for i in dic:
    # 只是迭代键
    print(i)

keys = dic.keys()
print(keys,type(keys))

value = dic.values()
print(value,type(value))

集合set

集合是无序的，不重复的数据集合，它里面的元素是可哈希的(不可变类型)，但是集合本身是不可哈希（所以集合做不了字典的键）的。以下是集合最重要的两点：

  • 去重，把一个列表变成集合，就自动去重了。
  • 关系测试，测试两组数据之前的交集、差集、并集等关系。

创建集合

set1 = set({1,2,'barry'})
set2 = {1,2,'barry'}

print(set1,set2)

集合的增

set1 = {'abc','def',123,'asdas'}

set1.add('qwer')
print(set1)

set1.update('A')
#update：迭代着增加
print(set1)

set1.update('哈哈哈')
print(set1)

set1.update([1,2,3])
print(set1)

集合的删

set1 = {'abc','def',123,'asdas'}

set1.remove('abc')
print(set1)

set1.pop()
## 随机删除一个数
print(set1)

set1.clear()
## 清空合集
print(set1)

del set1
## 删除合集
print(set1)

集合的其他操作

交集（& 或者 intersection）
set1 = {1,2,3,4,5}
set2 = {3,4,5,6,7}

print(set1 & set2)

print(set1.intersection(set2))

## 列出两个集合中共同拥有的项
并集（|或者 union）
set1 = {1,2,3,4,5}
set2 = {3,4,5,6,7}

print(set1 | set2)

print(set2.union(set1))

## 列出两个集合中所有的项
差集（- 或者 difference）
set1 = {1,2,3,4,5}
set2 = {3,4,5,6,7}

print(set1 - set2)

print(set1.difference(set2))

## 在set1中删除set2中有的项
反交集 （^ 或者 symmetric_difference）
set1 = {1,2,3,4,5}
set2 = {3,4,5,6,7}

print(set1 ^ set2)

print(set1.symmetric_difference(set2))

## 显示set1和set2不共存的项
子集与超集
set1 = {1,2,3}
set2 = {1,2,3,4,5,6}

print(set1 < set2)
print(set1.issubset(set2))  # 这两个相同，都是说明set1是set2子集。

print(set2 > set1)
print(set2.issuperset(set1))  # 这两个相同，都是说明set2是set1超集
frozenset不可变集合，让集合变成不可变类型
set1 = {1,2,3,4,5,6}

s = frozenset(set1)
print(s,type(s))

s.add(7) # 不可以修改,会报错

基础数据类型的总结

按存储空间的占用分（从低到高）

  1. 数字
  2. 字符串
  3. 集合：无序，即无序存索引相关信息
  4. 元组：有序，需要存索引相关信息，不可变
  5. 列表：有序，需要存索引相关信息，可变，需要处理数据的增删改
  6. 字典：无序，需要存key与value映射的相关信息，可变，需要处理数据的增删改

按存值个数区分

标量／原子类型 数字，字符串
容器类型 列表，元组，字典

按可变不可变区分

可变 列表，字典
不可变 数字，字符串，元组，布尔值

按访问顺序区分

直接访问 数字
顺序访问（序列类型） 字符串，列表，元组
key值访问（映射类型） 字典

其他（for，enumerate，range）

for循环：用户按照顺序循环可迭代对象的内容。

s = '先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。'

for i in s:
    print(i)

li = ['甲','乙','丙','丁']
for i in li:
    print(i)

dic = {'a':1,'b':2,'c':3}
for k,v in dic.items():
    print(k,v)

enumerate：枚举，对于一个可迭代的（iterable）/可遍历的对象（如列表、字符串），enumerate将其组成一个索引序列，利用它可以同时获得索引和值。

li = ['甲','乙','丙','丁']
for i in li:
    print(i)

for i in enumerate(li):
    print(i)

for index,value in enumerate(li):
    print(index,value)

for index,value in enumerate(li,100): #从哪个数字开始索引
    print(index,value)

range：指定范围，生成指定数字。

for i in range(1,10):
    print(i)

for i in range(1,10,2):  # 步长
    print(i)

for i in range(10,1,-2): # 反向步长
    print(i)