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Python 程序设计快速入门教学Python 程序设计快速入门教学 Python 的中文意思是巨蟒，大蟒蛇。· 快速 Python 语言入门教学，课程，课件，教材，自学，概念 o 计算机编程主要概念 § § § 基本编程 定义函数 循环 (loop) o Python 数据概念 § § § § § § § 列表 (list) 元组 (tuple) 字典 (dict) 集合 (set) 模块 (module) 类 (class) 字符串的对象性质 o Python 程序员编程习惯 o 参考资料 计算机编程主要概念# 计算机语言编程的主要内容就这些：数字，文字，循环，公式，变量 · · 数字: 1, 2, 3, 5.6, 120, 32.4, 3.1415926, -3, -0.123 文字: 你好，我好，你太牛了，很黄很暴力，这类的文字。一般用双引号(“)或者单引号()括起来。术语叫字符串 ，就是一堆字符，串起来。 · 循环: 循环(loop)就是重复的做一件事。计算机是一个很笨的机器，基本上只会做加，减，乘，除，大于，小于，等于和循环这种简单的工作。编程就是把复杂的问题，拆成简单的单元让它重复。 幸亏有下面讲到的公式，所以很多较复杂的问题已经有了解决方法，我们只是重复的套用别人的解决公式就可以了，不用拆得太细。 Python 语言最大的优势，就是这个语言中包含了大量解决常见问题的公式，你想干的事，基本上都有人帮你干了，你只是需要把他们组织，捆绑起来就可以了。比如下载文件的公式，分析网页内容的公式，压缩文件的公式，处理电子邮件的公式等等。 1 · 公式: 就像数学公式 (a+b)2= a2 + 2ab + b2 这种。算的时候带入具体数值，比如：(3+4)2 = 32 + 2*3*4 + 42 = 9+24+16 = 49 。前面的 (a+b)2 就是我们的公式名，他需要两个参数a，b；后面的 a2 + 2ab + b2 是具体怎么算出来的步骤，这就是我们的公式内容。 在计算机里，公式的术语叫“函数”或者“方法”。我们定义一个函数，就是定义一条公式，用的时候，拿来参数a,b什么的，套一下公式就行了。 为了程序的结构清晰，我们往往会定义很多函数。把复杂的问题分成很多小问题，每个小问题放到一个函数里，然后在解决复杂问题的函数里，使用这些小问题函数解决大问题。更重要的是我们可以大量的使用别人写好的函数来解决自己的问题。 函数的作用是让程序结构清晰，而且可以在不同的地方重复套用。 · 变量: 就是上面的a，b这种可以代表任何值，可以放进不定值的单词，变量，变量，它代表的量可能会改变。我们用变量来存储我们程序中用到的各种数字，文字，公式。所谓参数，就是定义公式时候用到的变量，就叫参数，换个马甲而已。 换成术语，我们有： 数字 (number) => 数字 字符串 (string) => 文字 循环 (loop) => 循环 函数方法 (function/method) => 公式 变量 (variable) => 变量 到这里，基本上编程就没什么可学得了。剩下的就是掌握各种编程语言特定的函数和循环的书写格式，再掌握了别人已经写好的函数的用法，组合起来就得了。 基本编程# 最基本的Python程序： print ("世界，你好！") 存到文件 hello.py 里，然后命令行下输入 python hello.py 就可以看到结果了。 这里就用到了函数和字符串，在屏幕上输出一行：世界，你好！ Python 里函数的用法是：函数名(参数1, 参数2) 这里 print 是函数；在屏幕上打印内容，”世界，你好！”是参数，套 print 这个公式用的。 学会怎么用函数了，再学会定义函数的格式，就差不多了。 2 Python 里注释符号是”#”。就是说，在 # 符号后的那一行文字，都当做解释，不做为程序的命令。 print ("打酱油！") # print ("关我屁事") 只打印出 “打酱油”，剩下的，因为是在 # 后面，所以程序把他们当做注释语言自动忽略了。 定义函数# def a_b_pingfang(a, b): c = a*2 + 2*a*b + b*2 return c 我们定义一个(a+b)2的函数，def 是英语 define 的缩写，意思是定义函数，定义公式。 第 1 行就是说我们要定义一个函数名叫 a_b_pingfang 的函数，用它的时候，需要两个参 数 a 和 b。尾巴上有个冒号，冒号的意思是说：“下面的一段话就是公式定义了，要注意了”。 计算机编程里，* 代表乘法，/代表除法，* 代表乘方， b*2 就是 b 的二次方。 注意： Python 是用 缩进空格 来表示段落的，冒号(:)来表示段落开始。 第 2 行先缩进4个空格，说明下面缩进4格的，都是同一段落，用来具体计算上面定义的公式的。把 a2+2*a*b+b2 的计算结果，放到c里。 c类似于a，b，都是表示一个变量，它可以用来存放数字，文字，甚至函数。这里它存放的是用a，b计算后得到的结果。因为不是在函数名里，所以术语叫做“变量”，用在函数名里，就叫参数了。 “变量”就是用一个单词来代表一个可以变化的量的。单词里可以有字母，数字和下加线(_)，数字不能打头。 第 3 行，把存在c里的结果，传回给函数的使用者。 return 命令的意思，就是立即结束函数的执行，把return后面的值传给调用者，可以传回多个值。 现在可以使用这个公式了，我们把套公式叫调用函数 ： ping2 = a_b_pingfang(2, 3) 3 ping2 里存放了 a_b_pingfang(2, 3)得到的结果，也就是上面 return c 这句，把 c 的内容，传给了外面的ping2。 把结果打印出来： print(ping2) 全部程序就是： def a_b_pingfang(a, b): c = a*2 + 2*a*b + b*2 return c ping2 = a_b_pingfang(2, 3) print(ping2) 存到 test2.py ，跑 Python test2.py 就可以看到输出 25。 循环 (loop)# 当然还有循环，怎么让程序重复的做事？我们有 while(当), for(对于) 命令来进行循环控制。 a = 0 while a < 100: a = a + 1 print a 这个循环说，当 a < 100 的时候，把 a 增加 1，再把它打印出来，然后重复。当 a 等于100了，条件不符合了，就结束了。 我们有 <, >, =, <=, >=, != 来判断大于，小于，等于，小于等于，大于等于，不等于。 还有 and(并且), or(或者), not(不是) 来进行逻辑运算，所谓逻辑运算，就是测试多个不同判断之间的关系的： (a = 1) and (b != 2) 来测试这两个判断是否同时成立：a 等于 1 并且 b 不等于 2。 (a = 1) or (b != 2) 来测试这两个判断里是否有至少一个成立：a 等于 1 或者 b 不等于 2。 not a = 1 来测试这个判断是否是错的。错的就是对的，对的就是错的，颠倒黑白：不4 是 a 等于 1，那就是 a 不等于 1 了，好像有点脱裤子放屁。其实在别的更复杂的判断组合里更有用些。 我们还有 break(中断) 来打断循环，和 continue(继续) 来立刻回到循环开始，也可以用 if(如果) 命令来进行判断： a = 0 while True: a = a + 1 if a >= 100: break print a 这里 True(正确) 表示永远正确，相对的是 False(错误) 表示永远错误。这一段是说一直执行，因为 while 的条件总是正确，就是说“当符合总是正确的条件的时候，不断重复”，当然是永远正确，永远重复了。下面在 if 处判断如果a大于等于100，如果是，那么执行 if 下的段落，这里我们打断了循环。如果条件不符，就跳过 if 下面的小段落，该干嘛干嘛，具体到这里就是打印 a 然后继续执行循环。 for 循环是利用下面介绍的的列表数据结构对列表进行循环。 Python 数据概念# 下面具体说到Python特异功能，它有几个特殊的存储数据的格式。 · · · · 列表: list 元组: tuple 字典: dict (dictionary) 集合: set 列表 (list)# 列表：把很多变量存进一个列表里，叫列的意思，就因为他像列车一样，一节一节车厢，每厢放一个变量。格式为 b, c, 1, 3, 5, 葡萄, 葡萄皮儿，可以看到，方括号里，可以放具体的数字，文字，也可以放变量，用逗号分隔。 这些内容是在固定位置上，可以通过他们的位置，来提取： alist = 1, 3, 5, '很傻', '葡萄', '葡萄皮儿', a, var1 print (alist0) # 打印 1 5 print (alist3) # 打印 "很傻" 在 Python里，次序是从0开始数的，开始是0，然后是1，2，3，4，5，所以上面的列表 alist的第一个内容，可以用alist0来提取，第二个用alist1来提取。就像年龄一样，一生下来是零岁，一年以后才是一岁，不是中国传统那样，生下来就一岁，那是虚岁。蟒蛇语言它只认准确的东西，不玩儿虚的。 print (alist4) # 打印 '葡萄' 这里，我们可以介绍用 for 循环来访问这个列表里的所有内容： for me in alist: print (me) 上面这一段，打印所有alist里的内容。 这个循环是，对于列表 alist ，从 0 位置开始，访问它的每一个位置，把这个位置上的值， 放到 me 里，然后针对不同的 me 值，重复执行下面段落的内容。 in 表示 me 在 alist 里，也可以用来判断： if "葡萄" in alist: print "葡萄在alist里！" 列表的内容是可以改变的，我们可以把第4个位置设为”很天真”: alist3 = alist3 + ' 很天真' print (alist3) # 打印 '很傻 很天真' 下面说道的元组的内容就不能改变了。 元组 (tuple)# 元组：元组就是列表，但是他的内容是不能改变的，用圆括号来表示。 他的内容只能一开始就设定。但是，元组和列表之间是可以用函数互相转变的，转成列表就可以改变内容，转回元组就不能改了。 元组是用圆括号来表示，所以叫元组嘛。 atuple = (2, 3, "老子") alist = list(atuple) # 变成 2, 3, "老子" alist0 = 0 6 tuple2 = tuple(alist) # 变回 (0, 3, "老子") 在 Python 里，字符串也是一种特殊的元组，也就是内容不可变的字符列表。 txt = 'abcdefg' print(txt1) # 打印 b 字典 (dict)# 字典：字典就像一般的字典，一个字，一个解释，再一个字，再一个解释。用大括号表示： adict = 1: "我是解释", 2: "我是解释2", "我是3": 3, "我是4": 4 前面的字叫钥匙(key)或者索引，后面的解释，叫”值”。索引不能重复，必须是唯一的。 我们可以看到，前面的字，和后面的解释可以是数字，文字，还可以是函数或者元组。但是前面的字，不能是列表，因为列表内容是可变的，可变的东西都不能做索引。 我们用索引来提取，设定或者增加值，而不是用位置： adict1 # "我是解释" adict"我是3" # 3 adict1 = 2 # 设定新的值 adict"新索引" = "没头脑和不高兴" # 增加一个新索引和值 集合 (set)# 集合: 集合就是数学上用的集合，把一堆东西放到一起，类似列表，不同的地方是内容不重复，而且也没有次序。 aset = set(1, 2, 3, 2, 4, 6) # 去掉重复内容，所以是 1,2,3,4,6 可以看出，建立一个集合的方式，是使用set函数，函数的参数可以是列表，或者元祖，反正是一串儿的都可以。 7 集合的用处是利用他内容不可重复的特性，来去掉重复的内容。至于其他的合集，交集也是这个特性的延伸。 集合也是可以变成列表的，利用 list 函数。 alist = list(aset) # 内容 1,2,3,4,6 模块 (module)# Python 里包涵了很多别人写好的函数、方法让我们直接利用。譬如写网络程序的函数，数 学计算的函数，分析电邮文件的函数，加密的函数。我们要做的就是套公式！ 这些函数分门别类的放到叫“模块”的东西里。一个模块里，包括很多功能相类的函数。而具体实现上，一个模块，就是一个Python的程序文件。 如果模块还需要细分更多层，那么每层就是一个文件目录。里面有很多做为模块的Python文件。 要使用模块，我们用“进口”这个命令: import import time now = time.clock print (now) 这里，我们先进口 time 模块，然后使用 time 模块里的函数 clock ，得到当前时间，打印出来。 用个英文句点表示模块 time里的clock函数: 模块名.函数名 在 Python 里，我们会用到很多别人写的模块，能自己少写点儿源码，尽量少写，懒不是？ 类 (class)# 其实编程来说，类并不是必须的，但是因为很多Python提供的模块，里面的函数都是包在类里面的，所以我们需要介绍一下类。 面向对象编程，是现在比较流行的编程方式，是个人都得用“面像对象”的思路来编程，来显得自己跟得上形式。其实面对对象并不是必须的，光棍并不可耻。 类就是种类的意思。 基本上面对对象就是把同类的函数，变量打包放到一个包袱里，这个包袱就叫“类”。挺土气是吧？其实面对对象也并不就一定时髦，也可以俗不可耐，就看你包袱打的怎么样了。 8 这个 “类”一般上是以具体的东西为模板，譬如物种：人类，猫类；物品：家俱类，电器类。他里面打包的函数，基本上是针对这个类进行操作的，譬如人说话，人吃饭，人的鼻子人的嘴，猫逮耗子，家居磨损。 使用类的时候，我们先具体化他，把种类变成个体。人类变成某人，猫类变成某猫，家俱变成某件家俱。这个具体化的类，就是所谓的“对象(object)”。然后我们就可以使用这个具体人，猫，家居的函数，针对具体的人，物进行操作了，所谓操作对象。 定义类# class RenLei: def _init_(self, mingzi): # self 是一个固定参数名，代表这个对象自己。 self.mingzi = mingzi # 把名字存到对象自己的 mingzi 变量上。 def shui2(self): # 谁函数 return self.mingzi 上面的例子，一开始就要求给这个对象一个名字。 在类的定义里，每一个函数，他的第一个参数，都是规定死的，必须是self。self代表这个对象自己。在对象内部，这个对像本身的变量，函数，都是通过这个self来存取的。 在调用类里的函数时，不用提供 self 这个参数，程序自动提供 self，让我们使用它其他的函数，变量。我们只要提供其他参数即可。 _init_ 这个函数是一个特殊的函数，他代表从类具体化到对象的时候，需要套用的公式。 通过类建立对象的时候，程序会自动调用 _init_函数。所以它叫做初始化函数。建立对象的时候，有什么一开始的要求，都可以通过它来指定，比如要求“脚不大好头发没有麻子”。 当然如果没有初始要求，也可以不定义这个函数，那么程序就不会自动调用它了。 具体化类，建立对象# # 建立对象，提供的函数对应_init_ 函数，self 这个参数程序会自动提供，不用我们提供。 xiaozhang1 = RenLei("小张") mingzi = xiaozhang1.shui2 # 使用“对象名.函数名”的格式来调用类里的函数。 print mingzi <- "小张" 字符串的对象性质# 9 Python 里的字符串，列表，元组，字典，它们本身都是面对对象的类，所以带有很多函数可以对自己进行操作，譬如： a = "脚不大好 头发没有 麻子".split split 是字符串这个类的函数，他可以把字符串在给定位置分割，当我们不给他参数的时候，会在所有空白位置分割，然后返回一个列表，里面是被割裂的字符串。 结果，a 的内容是 "脚不大好", "头发没有", "麻子"，这是一个有3个元素的列表。 对于字符串，列表，字典之类的操作，请熟读说明手册对他们的说明，Python编程，主要就靠字符串，列表和字典了。 Python 程序员编程习惯# 重中之重: 大量的使用 list 这个列表方式来存储、操作数据。一字长蛇阵是蟒蛇的绝招，多用没错。 写一个 Python 程序，我们一般的步骤是： 1. 进口所有会用到到模块 import 2. 定义我们自己的类和函数。对于每个函数里要用到的函数，被调用的函数一般放在调用函数的前面定义。这样我们读程序的时候，如果从上到下，就知道调用的函数，在前面是怎么定义的，有什么功能，需要什么参数，返回什么值。 3. 在文件的最下面，调用上面定义的函数和类，开始工作。 4. 命令行的选项是通过 sys.argv 这个列表得到的。 5. 尽量使用 Python提供的内建函数和模块里的函数，所以我们对Python的模块说明手册要很熟悉。 Python 运行，是从文件的上面往下走的，看到一条命令执行一条命令，一直到最后一行。当我们定义函数和类的时候，他们只是定义，而没有执行，所以Python 看到他们，先存起来，直到看到定义外的具体命令，才真正的执行。如果这个命令调用上面的函数，那么就把存起来的函数执行一下。 完整例子： 把一个两列的文件input.txt，分割成两个文件col1.txt, col2.txt，一个文件一列。 input.txt 内容: a1 啊阿 ai1 挨埃哀 10 ao2 熬鳌翱獒 程序内容： def split_file(filename): # 把文件分成两列 col1 = # 存储第一列 col2 = fd = open(filename) # open 函数用来打开文件，返回一个文件对象 text = fd.read # fd.read 读入文件fd 的内容。 lines = text.splitlines # 把读入的内容分行 for line in lines: # 循环每一行 part = line.split(None, 1) # 分割一行。 col1.append(part0) # 把分割的第一部分放到col1后面。 col2.append(part1) return col1, col2 # 返回 col1, col2 def write_list(filename, alist): # 把文字列表内容写入文件 fd = open(filename, 'w') # 打开输出文件col1.txt，'w'指定使用写入模式。 for line in alist: fd.write(line + 'n') def main: # 主函数，程序进入点，习惯性叫他 main filename = 'input.txt' # 把输入文件名 input.txt 放进一个变量 col1, col2 = split_file(filename) # 调用分割函数，结果存入 col1, col2 write_list('col1.txt', col1) # 调用写入函数 write_list('col2.txt', col2) main # 唯一的函数外命令，程序开始执行，调用上面的 main 函数数。 11 这里，输入的文件名是写死的 input.txt ，我们可以使用模块 optparse 来通过命令行读取用户提供的文件，会更灵活些，那些就是你研究过 optparse 以后的事了。 参考资料 更多的功能，函数，请参考Python的官方教学和手册。 先熟悉: · · · · · · 内建函数 内建数据类型 (字符串，数字，列表，字典，文件对象) sys 模块 re 模块 os 模块 optparse 模块 熟悉这些，基本上编程没问题了。 深入 Python是一本经典的参考书，虽然没有涵盖所有Python模块的内容，但是对初学者基本够用。而且它是一个自由文件，说俗了就是合法免费的，又有中文翻译版，难得。 也可以参考 Python 绝对简明手册这个中文说明。 如果需要网络编程，还要熟悉网络相关的模块，urllib2，socket，xml.etree.elementtree。 如果想要图形界面，建议使用pygtk或者pyqt图形界面函数库，这时候，也需要熟悉面对对象编程的概念。 对于英文不好的人，建议买一本有Python函数模块介绍的中文书，作为参考书，在编程的时候，边编边翻书。 Python 的中文意思是巨蟒，大蟒蛇。但是这个语言的具体出处是一个叫Monty Python的英国电视剧。 12