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掌握了Python的数据类型、语句和函数,基本上就可以编写出很多有用的程序了。
比如构造一个1, 3, 5, 7, ..., 99的列表,可以通过循环实现:
1, 3, 5, 7, ..., 99
L = [] n = 1 while n <= 99: L.append(n) n = n + 2
取list的前一半的元素,也可以通过循环实现。
但是在Python中,代码不是越多越好,而是越少越好。代码不是越复杂越好,而是越简单越好。
基于这一思想,我们来介绍Python中非常有用的高级特性,1行代码能实现的功能,决不写5行代码。请始终牢记,代码越少,开发效率越高。
在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。
举个例子,我们来计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n,用函数fact(n)表示,可以看出:
n! = 1 x 2 x 3 x ... x n
fact(n)
fact(n) = n! = 1 x 2 x 3 x ... x (n-1) x n = (n-1)! x n = fact(n-1) x n
所以,fact(n)可以表示为n x fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。
n x fact(n-1)
于是,fact(n)用递归的方式写出来就是:
def fact(n): if n==1: return 1 return n * fact(n - 1)
上面就是一个递归函数。可以试试:
定义函数的时候,我们把参数的名字和位置确定下来,函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说,只需要知道如何传递正确的参数,以及函数将返回什么样的值就够了,函数内部的复杂逻辑被封装起来,调用者无需了解。
Python的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外,还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数,使得函数定义出来的接口,不但能处理复杂的参数,还可以简化调用者的代码。
我们先写一个计算x2的函数:
def power(x): return x * x
对于power(x)函数,参数x就是一个位置参数。
power(x)
x
当我们调用power函数时,必须传入有且仅有的一个参数x:
power
在Python中,定义一个函数要使用def语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用return语句返回。
def
:
return
我们以自定义一个求绝对值的my_abs函数为例:
my_abs
def my_abs(x): if x >= 0: return x else: return -x
请自行测试并调用my_abs看看返回结果是否正确。
请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。
如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为None。
None
return None可以简写为return。
return None
Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。
要调用一个函数,需要知道函数的名称和参数,比如求绝对值的函数abs,只有一个参数。可以直接从Python的官方网站查看文档:
abs
http://docs.python.org/3/library/functions.html#abs
也可以在交互式命令行通过help(abs)查看abs函数的帮助信息。
help(abs)
调用abs函数:
>>> abs(100) 100 >>> abs(-20) 20 >>> abs(12.34) 12.34
调用函数的时候,如果传入的参数数量不对,会报TypeError的错误,并且Python会明确地告诉你:abs()有且仅有1个参数,但给出了两个:
TypeError
abs()
我们知道圆的面积计算公式为:
S = πr2
当我们知道半径r的值时,就可以根据公式计算出面积。假设我们需要计算3个不同大小的圆的面积:
r
r1 = 12.34 r2 = 9.08 r3 = 73.1 s1 = 3.14 * r1 * r1 s2 = 3.14 * r2 * r2 s3 = 3.14 * r3 * r3
当代码出现有规律的重复的时候,你就需要当心了,每次写3.14 * x * x不仅很麻烦,而且,如果要把3.14改成3.14159265359的时候,得全部替换。
3.14 * x * x
3.14
3.14159265359
有了函数,我们就不再每次写s = 3.14 * x * x,而是写成更有意义的函数调用s = area_of_circle(x),而函数area_of_circle本身只需要写一次,就可以多次调用。
s = 3.14 * x * x
s = area_of_circle(x)
area_of_circle
基本上所有的高级语言都支持函数,Python也不例外。Python不但能非常灵活地定义函数,而且本身内置了很多有用的函数,可以直接调用。
Python内置了字典:dict的支持,dict全称dictionary,在其他语言中也称为map,使用键-值(key-value)存储,具有极快的查找速度。
举个例子,假设要根据同学的名字查找对应的成绩,如果用list实现,需要两个list:
names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] scores = [95, 75, 85]
给定一个名字,要查找对应的成绩,就先要在names中找到对应的位置,再从scores取出对应的成绩,list越长,耗时越长。
如果用dict实现,只需要一个“名字”-“成绩”的对照表,直接根据名字查找成绩,无论这个表有多大,查找速度都不会变慢。用Python写一个dict如下:
要计算1+2+3,我们可以直接写表达式:
>>> 1 + 2 + 3 6
要计算1+2+3+...+10,勉强也能写出来。
但是,要计算1+2+3+...+10000,直接写表达式就不可能了。
为了让计算机能计算成千上万次的重复运算,我们就需要循环语句。
Python的循环有两种,一种是for...in循环,依次把list或tuple中的每个元素迭代出来,看例子:
names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] for name in names: print(name)
执行这段代码,会依次打印names的每一个元素:
names
Michael Bob Tracy
所以for x in ...循环就是把每个元素代入变量x,然后执行缩进块的语句。
for x in ...
再比如我们想计算1-10的整数之和,可以用一个sum变量做累加:
sum
计算机之所以能做很多自动化的任务,因为它可以自己做条件判断。
比如,输入用户年龄,根据年龄打印不同的内容,在Python程序中,用if语句实现:
if
age = 20 if age >= 18: print('your age is', age) print('adult')
根据Python的缩进规则,如果if语句判断是True,就把缩进的两行print语句执行了,否则,什么也不做。
True
也可以给if添加一个else语句,意思是,如果if判断是False,不要执行if的内容,去把else执行了:
else
False
Python内置的一种数据类型是列表:list。list是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素。
比如,列出班里所有同学的名字,就可以用一个list表示:
>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] >>> classmates ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
变量classmates就是一个list。用len()函数可以获得list元素的个数:
classmates
len()
>>> len(classmates) 3
用索引来访问list中每一个位置的元素,记得索引是从0开始的:
0
我们已经讲过了,字符串也是一种数据类型,但是,字符串比较特殊的是还有一个编码问题。
因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255),如果要表示更大的整数,就必须用更多的字节。比如两个字节可以表示的最大整数是65535,4个字节可以表示的最大整数是4294967295。
65535
4294967295
由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字母被编码到计算机里,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母A的编码是65,小写字母z的编码是122。
ASCII
A
65
z
122
但是要处理中文显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。
GB2312
计算机顾名思义就是可以做数学计算的机器,因此,计算机程序理所当然地可以处理各种数值。但是,计算机能处理的远不止数值,还可以处理文本、图形、音频、视频、网页等各种各样的数据,不同的数据,需要定义不同的数据类型。在Python中,能够直接处理的数据类型有以下几种:
Python可以处理任意大小的整数,当然包括负整数,在程序中的表示方法和数学上的写法一模一样,例如:1,100,-8080,0,等等。
1
100
-8080
计算机由于使用二进制,所以,有时候用十六进制表示整数比较方便,十六进制用0x前缀和0-9,a-f表示,例如:0xff00,0xa5b4c3d2,等等。
0x
0xff00
0xa5b4c3d2
Python是一种计算机编程语言。计算机编程语言和我们日常使用的自然语言有所不同,最大的区别就是,自然语言在不同的语境下有不同的理解,而计算机要根据编程语言执行任务,就必须保证编程语言写出的程序决不能有歧义,所以,任何一种编程语言都有自己的一套语法,编译器或者解释器就是负责把符合语法的程序代码转换成CPU能够执行的机器码,然后执行。Python也不例外。
Python的语法比较简单,采用缩进方式,写出来的代码就像下面的样子:
# print absolute value of an integer: a = 100 if a >= 0: print(a) else: print(-a)
以#开头的语句是注释,注释是给人看的,可以是任意内容,解释器会忽略掉注释。其他每一行都是一个语句,当语句以冒号:结尾时,缩进的语句视为代码块。
#
缩进有利有弊。好处是强迫你写出格式化的代码,但没有规定缩进是几个空格还是Tab。按照约定俗成的管理,应该始终坚持使用4个空格的缩进。
用print()在括号中加上字符串,就可以向屏幕上输出指定的文字。比如输出'hello, world',用代码实现如下:
print()
'hello, world'
>>> print('hello, world')
print()函数也可以接受多个字符串,用逗号“,”隔开,就可以连成一串输出:
>>> print('The quick brown fox', 'jumps over', 'the lazy dog') The quick brown fox jumps over the lazy dog
print()会依次打印每个字符串,遇到逗号“,”会输出一个空格,因此,输出的字符串是这样拼起来的:
Python代码运行助手可以让你在线输入Python代码,然后通过本机运行的一个Python脚本来执行代码。原理如下:
在网页输入代码:
点击Run按钮,代码被发送到本机正在运行的Python代码运行助手;
Run
Python代码运行助手将代码保存为临时文件,然后调用Python解释器执行代码;
网页显示代码执行结果:
在Python的交互式命令行写程序,好处是一下就能得到结果,坏处是没法保存,下次还想运行的时候,还得再敲一遍。
所以,实际开发的时候,我们总是使用一个文本编辑器来写代码,写完了,保存为一个文件,这样,程序就可以反复运行了。
现在,我们就把上次的'hello, world'程序用文本编辑器写出来,保存下来。
那么问题来了:文本编辑器到底哪家强?
推荐两款文本编辑器:
一个是Sublime Text,免费使用,但是不付费会弹出提示框:
一个是Notepad++,免费使用,有中文界面:
现在,了解了如何启动和退出Python的交互式环境,我们就可以正式开始编写Python代码了。
在写代码之前,请千万不要用“复制”-“粘贴”把代码从页面粘贴到你自己的电脑上。写程序也讲究一个感觉,你需要一个字母一个字母地把代码自己敲进去,在敲代码的过程中,初学者经常会敲错代码,所以,你需要仔细地检查、对照,才能以最快的速度掌握如何写程序。
在交互式环境的提示符>>>下,直接输入代码,按回车,就可以立刻得到代码执行结果。现在,试试输入100+200,看看计算结果是不是300:
>>>
100+200
>>> 100+200 300
很简单吧,任何有效的数学计算都可以算出来。
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。
.py
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。
当我们从Python官方网站下载并安装好Python 3.5后,我们就直接获得了一个官方版本的解释器:CPython。这个解释器是用C语言开发的,所以叫CPython。在命令行下运行python就是启动CPython解释器。
python
CPython是使用最广的Python解释器。教程的所有代码也都在CPython下执行。
因为Python是跨平台的,它可以运行在Windows、Mac和各种Linux/Unix系统上。在Windows上写Python程序,放到Linux上也是能够运行的。
要开始学习Python编程,首先就得把Python安装到你的电脑里。安装后,你会得到Python解释器(就是负责运行Python程序的),一个命令行交互环境,还有一个简单的集成开发环境。
目前,Python有两个版本,一个是2.x版,一个是3.x版,这两个版本是不兼容的。由于3.x版越来越普及,我们的教程将以最新的Python 3.5版本为基础。请确保你的电脑上安装的Python版本是最新的3.5.x,这样,你才能无痛学习这个教程。
如果你正在使用Mac,系统是OS X 10.8~10.10,那么系统自带的Python版本是2.7。要安装最新的Python 3.5,有两个方法:
Python是著名的“龟叔”Guido van Rossum在1989年圣诞节期间,为了打发无聊的圣诞节而编写的一个编程语言。
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。如果你听说过TIOBE排行榜,你就能知道编程语言的大致流行程度。这是最近10年最常用的10种编程语言的变化图:
总的来说,这几种编程语言各有千秋。C语言是可以用来编写操作系统的贴近硬件的语言,所以,C语言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。
这是小白的Python新手教程,具有如下特点:
Python是一种计算机程序设计语言。你可能已经听说过很多种流行的编程语言,比如非常难学的C语言,非常流行的Java语言,适合初学者的Basic语言,适合网页编程的JavaScript语言等等。
那Python是一种什么语言?
首先,我们普及一下编程语言的基础知识。用任何编程语言来开发程序,都是为了让计算机干活,比如下载一个MP3,编写一个文档等等,而计算机干活的CPU只认识机器指令,所以,尽管不同的编程语言差异极大,最后都得“翻译”成CPU可以执行的机器指令。而不同的编程语言,干同一个活,编写的代码量,差距也很大。
比如,完成同一个任务,C语言要写1000行代码,Java只需要写100行,而Python可能只要20行。
所以Python是一种相当高级的语言。
你也许会问,代码少还不好?代码少的代价是运行速度慢,C程序运行1秒钟,Java程序可能需要2秒,而Python程序可能就需要10秒。
首先,PyCharm用于一般IDE具备的功能,比如, 调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制……