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Python - 基础篇


Python - 基础篇_数据分析

Python - 基础篇_Python_02

Python - 基础篇_数据分析_03

Python - 基础篇_数据分析_04

Python - 基础篇_Python_05

Python - 基础篇_python_06

Python - 基础篇_数据爬虫_07

  1. Python中的变量

    理解变量在计算机内存中的表示也非常重要。当我们写:a = 'ABC'时,Python解释器干了两件事情:

1. 在内存中创建了一个'ABC'的字符串;

  1. 2. 在内存中创建了一个名为a的变量,并把它指向'ABC'。
    也可以把一个变量a赋值给另一个变量b,这个操作实际上是把变量b指向变量a所指向的数据,例如下面的代码:
a = 'ABC'
b = a
a = 'XYZ'
print b

最后一行打印出变量b的内容到底是'ABC'呢还是'XYZ'?如果从数学意义上理解,就会错误地得出b和a相同,也应该是'XYZ',但实际上b的值是'ABC',让我们一行一行地执行代码,就可以看到到底发生了什么事:

执行a = 'ABC',解释器创建了字符串  'ABC'和变量 a,并把a指向 'ABC':

Python - 基础篇_Python_08

执行b = a,解释器创建了变量 b,并把b指向 a 指向的字符串'ABC':

Python - 基础篇_数据分析_09

执行a = 'XYZ',解释器创建了字符串'XYZ',并把a的指向改为'XYZ',但b并没有更改:

Python - 基础篇_字符串_10

所以,最后打印变量b的结果自然是'ABC'了。

  1. Python中的字符串
    前面我们讲解了什么是字符串。字符串可以用​​''​​或者​​""​​括起来表示。
    如果字符串本身包含​​'​​怎么办?比如我们要表示字符串​​ I'm OK ​​,这时,可以用​​" "​​括起来表示:
"I'm OK"

类似的,如果字符串包含​​"​​​,我们就可以用​​' '​​括起来表示:

'Learn "Python" in imooc'

如果字符串既包含​​'​​​又包含​​"​​怎么办?

这个时候,就需要对字符串的某些特殊字符进行“转义”,Python字符串用​​\​​进行转义。

要表示字符串 ​​Bob said "I'm OK".​

由于 ' 和 " 会引起歧义,因此,我们在它前面插入一个​​\​​表示这是一个普通字符,不代表字符串的起始,因此,这个字符串又可以表示为

'Bob said \"I\'m OK\".'

注意:转义字符 \ 不计入字符串的内容中。

常用的转义字符还有:

\n 表示换行
\t 表示一个制表符
\\ 表示 \ 字符本身
  1. Python中raw字符串与多行字符串
    如果一个字符串包含很多需要转义的字符,对每一个字符都进行转义会很麻烦。为了避免这种情况,我们可以在字符串前面加个前缀 r,表示这是一个 raw 字符串,里面的字符就不需要转义了。例如:
r'\(~_~)/ \(~_~)/'

但是r'...'表示法不能表示多行字符串,也不能表示包含'和 "的字符串(为什么?)

如果要表示多行字符串,可以用'''...'''表示:

'''Line 1
Line 2
Line 3'''

上面这个字符串的表示方法和下面的是完全一样的:

'Line 1\nLine 2\nLine 3'

还可以在多行字符串前面添加 r ,把这个多行字符串也变成一个raw字符串:

r'''Python is created by "Guido".
It is free and easy to learn.
Let's start learn Python in imooc!'''
  1. Python中Unicode字符串
    字符串还有一个编码问题。
    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),0 - 255被用来表示大小写英文字母、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。
    如果要表示中文,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。
    类似的,日文和韩文等其他语言也有这个问题。为了统一所有文字的编码,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。
    Unicode通常用两个字节表示一个字符,原有的英文编码从单字节变成双字节,只需要把高字节全部填为0就可以。
    因为Python的诞生比Unicode标准发布的时间还要早,所以最早的Python只支持ASCII编码,普通的字符串'ABC'在Python内部都是ASCII编码的。
    Python在后来添加了对Unicode的支持,以Unicode表示的字符串用u'...'表示,比如:
print u'中文'
中文

注意: 不加 u ,中文就不能正常显示。

Unicode字符串除了多了一个 u 之外,与普通字符串没啥区别,转义字符和多行表示法仍然有效:

转义:

u'中文\n日文\n韩文'

多行:

u'''第一行
第二行'''

raw+多行:

ur'''Python的Unicode字符串支持"中文",
"日文",
"韩文"等多种语言'''

如果中文字符串在Python环境下遇到 UnicodeDecodeError,这是因为.py文件保存的格式有问题。可以在第一行添加注释

# -*- coding: utf-8 -*-

目的是告诉Python解释器,用UTF-8编码读取源代码。然后用Notepad++ 另存为... 并选择UTF-8格式保存。

  1. Python中布尔类型
    布尔值和布尔代数的表示完全一致,一个布尔值只有True、False两种值,要么是True,要么是False,在Python中,可以直接用True、False表示布尔值(请注意大小写),也可以通过布尔运算计算出来。
    布尔值可以用and、or和not运算。
    计算结果不是布尔类型,而是字符串 'a=T',这是为什么呢?
    因为Python把​​0​​、​​空字符串​​​​''​​和​​None​​看成 False,其他数值和非空字符串都看成 True,所以:
True and 'a=T' 计算结果是 'a=T'
继续计算 'a=T' or 'a=F' 计算结果还是 'a=T'

要解释上述结果,又涉及到 and 和 or 运算的一条重要法则:短路计算

  1. Python创建list
    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:
>>> ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

list是数学意义上的有序集合,也就是说,list中的元素是按照顺序排列的。

构造list非常简单,按照上面的代码,直接用​​ [ ] ​​把list的所有元素都括起来,就是一个list对象。通常,我们会把list赋值给一个变量,这样,就可以通过变量来引用list:

>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates # 打印classmates变量的内容
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

由于Python是动态语言,所以list中包含的元素并不要求都必须是同一种数据类型,我们完全可以在list中包含各种数据:

>>> L = ['Michael', 100, True]

一个元素也没有的list,就是空list:

>>> empty_list = []
  1. Python之倒序访问list
    我们还是用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

这时,老师说,请分数最低的同学站出来。

要写代码完成这个任务,我们可以先数一数这个 list,发现它包含3个元素,因此,最后一个元素的索引是2:

>>> print L[2]
Bart

有没有更简单的方法?

有!

Bart同学是最后一名,俗称倒数第一,所以,我们可以用 -1 这个索引来表示最后一个元素:

>>> print L[-1]
Bart

Bart同学表示躺枪。

类似的,倒数第二用 -2 表示,倒数第三用 -3 表示,倒数第四用 -4 表示:

>>> print L[-2]
Lisa
>>> print L[-3]
Adam
>>> print L[-4]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

L[-4] 报错了,因为倒数第四不存在,一共只有3个元素。

使用倒序索引时,也要注意不要越界

  1. Python从list删除元素
    Paul同学刚来几天又要转走了,那么我们怎么把Paul 从现有的list中删除呢?
    如果Paul同学排在最后一个,我们可以用list的​​pop()​​方法删除:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> L.pop()
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

pop()方法总是删掉list的最后一个元素,并且它还返回这个元素,所以我们执行 L.pop() 后,会打印出 'Paul'。

如果Paul同学不是排在最后一个怎么办?比如Paul同学排在第三:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']

要把Paul踢出list,我们就必须先定位Paul的位置。由于Paul的索引是2,因此,用​​ pop(2)​​把Paul删掉:

>>> L.pop(2)
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
  1. Python之创建tuple
    tuple是另一种有序的列表,中文翻译为“ 元组 ”。tuple 和 list 非常类似,但是,tuple一旦创建完毕,就不能修改了。
    同样是表示班里同学的名称,用tuple表示如下:
>>> t = ('Adam', 'Lisa', 'Bart')

创建tuple和创建list唯一不同之处是用​​( )​​​替代了​​[ ]​​。

现在,这个​​ t ​​就不能改变了,tuple没有 append()方法,也没有insert()和pop()方法。所以,新同学没法直接往 tuple 中添加,老同学想退出 tuple 也不行。

获取 tuple 元素的方式和 list 是一模一样的,我们可以正常使用 t[0],t[-1]等索引方式访问元素,但是不能赋值成别的元素,不信可以试试:

>>> t[0] = 'Paul'
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
  1. Python之创建单元素tuple
    tuple和list一样,可以包含 0 个、1个和任意多个元素。
    包含多个元素的 tuple,前面我们已经创建过了。
    包含 0 个元素的 tuple,也就是空tuple,直接用 ()表示:
>>> t = ()
>>> print t
()

创建包含1个元素的 tuple 呢?来试试:

>>> t = (1)
>>> print t
1

好像哪里不对!t 不是 tuple ,而是整数1。为什么呢?

因为​​()​​既可以表示tuple,又可以作为括号表示运算时的优先级,结果 (1) 被Python解释器计算出结果 1,导致我们得到的不是tuple,而是整数 1。

正是因为用()定义单元素的tuple有歧义,所以 Python 规定,单元素 tuple 要多加一个逗号“,”,这样就避免了歧义:

>>> t = (1,)
>>> print t
(1,)

Python在打印单元素tuple时,也自动添加了一个“,”,为了更明确地告诉你这是一个tuple。

多元素 tuple 加不加这个额外的“,”效果是一样的:

>>> t = (1, 2, 3,)
>>> print t
(1, 2, 3)
  1. Python之“可变”的tuple
    前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。现在,我们来看一个“可变”的tuple:
>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

注意到 t 有 3 个元素:'a','b'和一个list:['A', 'B']。list作为一个整体是tuple的第3个元素。list对象可以通过 t[2] 拿到:

>>> L = t[2]

然后,我们把list的两个元素改一改:

>>> L[0] = 'X'
>>> L[1] = 'Y'

再看看tuple的内容:

>>> print t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

不是说tuple一旦定义后就不可变了吗?怎么现在又变了?

别急,我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素:

Python - 基础篇_python_11

当我们把list的元素'A'和'B'修改为'X'和'Y'后,tuple变为:

Python - 基础篇_数据爬虫_12

表面上看,tuple的元素确实变了,但其实变的不是 tuple 的元素,而是list的元素。

tuple一开始指向的list并没有改成别的list,所以,tuple所谓的不变”是说,tuple的每个元素,指向永远不变。即指向'a',就不能改成指向'b',指向一个list,就不能改成指向其他对象,但指向的这个list本身是可变的!

理解了指向不变”后,要创建一个内容也不变的tuple怎么做?那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。

  1. Python之if语句
    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,可以用if语句实现:
age = 20
if age >= 18:
print 'your age is', age
print 'adult'
print 'END'

注意: Python代码的缩进规则。具有相同缩进的代码被视为代码块,上面的3,4行 print 语句就构成一个代码块(但不包括第5行的print)。如果 if 语句判断为 True,就会执行这个代码块。

缩进请严格按照Python的习惯写法:4个空格,不要使用Tab,更不要混合Tab和空格,否则很容易造成因为缩进引起的语法错误。

注意: if 语句后接表达式,然后用​​:​​表示代码块开始。

如果你在Python交互环境下敲代码,还要特别留意缩进,并且退出缩进需要多敲一行回车:

>>> age = 20
>>> if age >= 18:
... print 'your age is', age
... print 'adult'
...
your age is 20
adult

Python之 if-else

或者用 not 运算:

if not age >= 18:
print 'teenager'

细心的同学可以发现,这两种条件判断是“非此即彼”的,要么符合条件1,要么符合条件2,因此,完全可以用一个 if ... else ... 语句把它们统一起来:

if age >= 18:
print 'adult'
else:
print 'teenager'

利用 if ... else ... 语句,我们可以根据条件表达式的值为 True 或者 False ,分别执行 if 代码块或者 else 代码块。

注意: else 后面有个“:”。

  1. Python之 if-elif-else
    要避免嵌套结构的 if ... else ...,我们可以用 if ... 多个elif ... else ...的结构,一次写完所有的规则:
if age >= 18:
print 'adult'
elif age >= 6:
print 'teenager'
elif age >= 3:
print 'kid'
else:
print 'baby'

elif 意思就是 else if。这样一来,我们就写出了结构非常清晰的一系列条件判断。

  1. Python之 for循环
    Python的 for 循环就可以依次把list或tuple的每个元素迭代出来:
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
for name in L:
print name

注意:  name 这个变量是在 for 循环中定义的,意思是,依次取出list中的每一个元素,并把元素赋值给 name,然后执行for循环体(就是缩进的代码块)。

  1. Python之 while循环
    和 for 循环不同的另一种循环是 while 循环,while 循环不会迭代 list 或 tuple 的元素,而是根据表达式判断循环是否结束。
    比如要从 0 开始打印不大于 N 的整数:
N = 10
x = 0
while x < N:
print x
x = x + 1

while循环每次先判断 x < N,如果为True,则执行循环体的代码块,否则,退出循环。

  1. Python之什么是dict
    我们已经知道,list 和 tuple 可以用来表示顺序集合,例如,班里同学的名字:
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

或者考试的成绩列表:

[95, 85, 59]

但是,要根据名字找到对应的成绩,用两个 list 表示就不方便。

如果把名字和分数关联起来,组成类似的查找表:

'Adam' ==> 95
'Lisa' ==> 85
'Bart' ==> 59

给定一个名字,就可以直接查到分数。

Python的 dict 就是专门干这件事的。用 dict 表示名字”-“成绩”的查找表如下:

d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

我们把名字称为key,对应的成绩称为value,dict就是通过 key来查找 value

花括号 {} 表示这是一个dict,然后按照 key: value, 写出来即可。最后一个 key: value 的逗号可以省略。

由于dict也是集合,len() 函数可以计算任意集合的大小:

>>> len(d)
3

注意: 一个 key-value 算一个,因此,dict大小为3。

  1. Python之访问dict
    我们已经能创建一个dict,用于表示名字和成绩的对应关系:
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

那么,如何根据名字来查找对应的成绩呢?

可以简单地使用 d[key] 的形式来查找对应的 value,这和 list 很像,不同之处是,list 必须使用索引返回对应的元素,而dict使用key:

>>> print d['Adam']
95
>>> print d['Paul']
Traceback (most recent call last):
File "index.py", line 11, in <module>
print d['Paul']
KeyError: 'Paul'

注意: 通过 key 访问 dict 的value,只要 key 存在,dict就返回对应的value。如果key不存在,会直接报错:KeyError。

要避免 KeyError 发生,有两个办法:

一是先判断一下 key 是否存在,用 in 操作符:

if 'Paul' in d:
print d['Paul']

如果 'Paul' 不存在,if语句判断为False,自然不会执行 print d['Paul'] ,从而避免了错误。

二是使用dict本身提供的一个 get 方法,在Key不存在的时候,返回None:

>>> print d.get('Bart')
59
>>> print d.get('Paul')
None

Python中dict的特点

  1. dict的第一个特点是查找速度快,无论dict有10个元素还是10万个元素,查找速度都一样。而list的查找速度随着元素增加而逐渐下降。
    不过dict的查找速度快不是没有代价的,dict的缺点是占用内存大,还会浪费很多内容,list正好相反,占用内存小,但是查找速度慢。
    由于dict是按 key 查找,所以,在一个dict中,key不能重复。
    dict的第二个特点就是存储的key-value序对是没有顺序的!这和list不一样:
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

当我们试图打印这个dict时:

>>> print d
{'Lisa': 85, 'Adam': 95, 'Bart': 59}

打印的顺序不一定是我们创建时的顺序,而且,不同的机器打印的顺序都可能不同,这说明dict内部是无序的,不能用dict存储有序的集合。

dict的第三个特点是作为 key 的元素必须不可变,Python的基本类型如字符串、整数、浮点数都是不可变的,都可以作为 key。但是list是可变的,就不能作为 key。

可以试试用list作为key时会报什么样的错误。

不可变这个限制仅作用于key,value是否可变无所谓:

{
'123': [1, 2, 3], # key 是 str,value是list
123: '123', # key 是 int,value 是 str
('a', 'b'): True # key 是 tuple,并且tuple的每个元素都是不可变对象,value是 boolean
}

最常用的key还是字符串,因为用起来最方便。

  1. Python更新dict
    dict是可变的,也就是说,我们可以随时往dict中添加新的 key-value。比如已有dict:
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

要把新同学'Paul'的成绩 72 加进去,用赋值语句:

>>> d['Paul'] = 72

再看看dict的内容:

>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 59}

如果 key 已经存在,则赋值会用新的 value 替换掉原来的 value:

>>> d['Bart'] = 60
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 60}
  1. Python之 遍历dict
    由于dict也是一个集合,所以,遍历dict和遍历list类似,都可以通过 for 循环实现。
    直接使用for循环可以遍历 dict 的 key:
>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> for key in d:
... print key
...
Lisa
Adam
Bart

由于通过 key 可以获取对应的 value,因此,在循环体内,可以获取到value的值。

  1. Python中什么是set
    dict的作用是建立一组 key 和一组 value 的映射关系,dict的key是不能重复的。
    有的时候,我们只想要 dict 的 key,不关心 key 对应的 value,目的就是保证这个集合的元素不会重复,这时,set就派上用场了。
    set 持有一系列元素,这一点和 list 很像,但是set的元素没有重复,而且是无序的,这点和 dict 的 key很像。
    创建 set 的方式是调用 set() 并传入一个 list,list的元素将作为set的元素:
>>> s = set(['A', 'B', 'C'])

可以查看 set 的内容:

>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])

请注意,上述打印的形式类似 list, 但它不是 list,仔细看还可以发现,打印的顺序和原始 list 的顺序有可能是不同的,因为set内部存储的元素是无序的。

因为set不能包含重复的元素,所以,当我们传入包含重复元素的 list 会怎么样呢?

>>> s = set(['A', 'B', 'C', 'C'])
>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])
>>> len(s)
3

结果显示,set会自动去掉重复的元素,原来的list有4个元素,但set只有3个元素。

  1. Python之 访问set
    由于set存储的是无序集合,所以我们没法通过索引来访问。
    访问 set中的某个元素实际上就是判断一个元素是否在set中。
    例如,存储了班里同学名字的set:
>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])

我们可以用 in 操作符判断:

Bart是该班的同学吗?

>>> 'Bart' in s
True

Bill是该班的同学吗?

>>> 'Bill' in s
False

bart是该班的同学吗?

>>> 'bart' in s
False

看来大小写很重要,'Bart' 和 'bart'被认为是两个不同的元素。

  1. Python之 set的特点
    set的内部结构和dict很像,唯一区别是不存储value,因此,判断一个元素是否在set中速度很快。
    set存储的元素和dict的key类似,必须是不变对象,因此,任何可变对象是不能放入set中的。
    最后,set存储的元素也是没有顺序的。
    set的这些特点,可以应用在哪些地方呢?
    星期一到星期日可以用字符串'MON', 'TUE', ... 'SUN'表示。
    假设我们让用户输入星期一至星期日的某天,如何判断用户的输入是否是一个有效的星期呢?
    可以用 if 语句判断,但这样做非常繁琐:
x = '???' # 用户输入的字符串
if x!= 'MON' and x!= 'TUE' and x!= 'WED' ... and x!= 'SUN':
print 'input error'
else:
print 'input ok'

注意:if 语句中的...表示没有列出的其它星期名称,测试时,请输入完整。

如果事先创建好一个set,包含'MON' ~ 'SUN':

weekdays = set(['MON', 'TUE', 'WED', 'THU', 'FRI', 'SAT', 'SUN'])

再判断输入是否有效,只需要判断该字符串是否在set中:

x = '???' # 用户输入的字符串
if x in weekdays:
print 'input ok'
else:
print 'input error'

这样一来,代码就简单多了。

  1. Python之 遍历set
    由于 set 也是一个集合,所以,遍历 set 和遍历 list 类似,都可以通过 for 循环实现。
    直接使用 for 循环可以遍历 set 的元素:
>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart'])
>>> for name in s:
... print name
...
Lisa
Adam
Bart

注意: 观察 for 循环在遍历set时,元素的顺序和list的顺序很可能是不同的,而且不同的机器上运行的结果也可能不同。

s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])
for x in s:
print '%s: %d' %(x[0],x[1])

# 运行成功
Lisa: 85
Adam: 95
Bart: 59
  1. Python之 更新set
    由于set存储的是一组不重复的无序元素,因此,更新set主要做两件事:
    一是把新的元素添加到set中,二是把已有元素从set中删除。
    添加元素时,用set的add()方法:
>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])

如果添加的元素已经存在于set中,add()不会报错,但是不会加进去了:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])

删除set中的元素时,用set的remove()方法:

>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])

如果删除的元素不存在set中,remove()会报错:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 4

所以用add()可以直接添加,而remove()前需要判断。

  1. Python之调用函数
    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,需要知道函数名称参数,比如求绝对值的函数 abs,它接收一个参数。
可以直接从Python的官方网站查看文档:
http://docs.python.org/2/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。

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:

>>> abs(1, 2)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)

如果传入的参数数量是对的,但参数类型不能被函数所接受,也会报TypeError的错误,并且给出错误信息:str是错误的参数类型:

>>> abs('a')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'

而比较函数 cmp(x, y) 就需要两个参数,如果 x<y,返回 -1,如果x==y,返回 0,如果 x>y,返回 1

>>> cmp(1, 2)
-1
>>> cmp(2, 1)
1
>>> cmp(3, 3)
0

Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数,比如   int()函数可以把其他数据类型转换为整数:

>>> int('123')
123
>>> int(12.34)
12

str()函数把其他类型转换成 str:

>>> str(123)
'123'
>>> str(1.23)
'1.23'

sum()函数接受一个list作为参数,并返回list所有元素之和。请计算 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + 100*100。

L = range(1,101)
print sum([i*i for i in L])

# 运行成功
338350
  1. Python之编写函数
    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。
    我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例:
def my_abs(x):
if x >= 0:
return x
else:
return -x

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。

return None可以简写为 return。

  1. Python函数之返回多值
    函数可以返回多个值吗?答案是肯定的。
    比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的坐标:
    # math包提供了sin()和 cos()函数,我们先用import引用它:
import math
def move(x, y, step, angle):
nx = x + step * math.cos(angle)
ny = y - step * math.sin(angle)
return nx, ny

这样我们就可以同时获得返回值:

>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print x, y
151.961524227 70.0

但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值:

>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print r
(151.96152422706632, 70.0)

用print打印返回结果,原来返回值是一个tuple

但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。

  1. Python之递归函数
    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 * 2 * 3 * ... * n,用函数 fact(n)表示,可以看出:
fact(n) = n! = 1 * 2 * 3 * ... * (n-1) * n = (n-1)! * n = fact(n-1) * n

所以,fact(n)可以表示为 n * fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。

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:

>>> fact(1)
1
>>> fact(5)
120
>>> fact(100)
93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000L

如果我们计算fact(5),可以根据函数定义看到计算过程如下:

===> fact(5)
===> 5 * fact(4)
===> 5 * (4 * fact(3))
===> 5 * (4 * (3 * fact(2)))
===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1))))
===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
===> 5 * (4 * (3 * 2))
===> 5 * (4 * 6)
===> 5 * 24
===> 120

递归函数的优点是定义简单,逻辑清晰。理论上,所有的递归函数都可以写成循环的方式,但循环的逻辑不如递归清晰。

使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中,函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的,所以,递归调用的次数过多,会导致栈溢出。可以试试计算 fact(10000)。

任务

汉诺塔 (http://baike.baidu.com/view/191666.htm) 的移动也可以看做是递归函数。

我们对柱子编号为a, b, c,将所有圆盘从a移到c可以描述为:

如果a只有一个圆盘,可以直接移动到c;

如果a有N个圆盘,可以看成a有1个圆盘(底盘) + (N-1)个圆盘,首先需要把 (N-1) 个圆盘移动到 b,然后,将 a的最后一个圆盘移动到c,再将b的(N-1)个圆盘移动到c。

请编写一个函数,给定输入 n, a, b, c,打印出移动的步骤:

move(n, a, b, c)

例如,输入 move(2, 'A', 'B', 'C'),打印出:

A --> B

A --> C

B --> C

#-*- coding:utf-8 -*-
# move(n, a, b, c)表示的是有n个盘子在a柱子上,将要移到b柱子上面去
def move(n, a, b, c):
# 如果a柱子上面只有一个盘子,则直接移到c柱子上面去并输出路径,结束递归
if n == 1:
print a, '-->', c
return
# 表示的是将n-1的盘子从a柱子上面移到b柱子上面去
move(n-1, a, c, b)
# 输出最下面个盘子移从a移到c的路径
print a, '-->', c
# 将b柱子上面的n-1个盘子移动到c柱子上面
move(n-1, b, a, c)

move(4, 'A', 'B', 'C')
  1. Python之定义默认参数
    定义函数的时候,还可以有默认参数。
    例如Python自带的 int() 函数,其实就有两个参数,我们既可以传一个参数,又可以传两个参数:
>>> int('123')
123
>>> int('123', 8)
83

int()函数的第二个参数是转换进制,如果不传,默认是十进制 (base=10),如果传了,就用传入的参数。

可见,函数的默认参数的作用是简化调用,你只需要把必须的参数传进去。但是在需要的时候,又可以传入额外的参数来覆盖默认参数值。

我们来定义一个计算 x 的N次方的函数:

def power(x, n):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s

假设计算平方的次数最多,我们就可以把 n 的默认值设定为 2:

def power(x, n=2):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s

这样一来,计算平方就不需要传入两个参数了:

>>> power(5)
25

由于函数的参数按从左到右的顺序匹配,所以默认参数只能定义在必需参数的后面:

# OK:
def fn1(a, b=1, c=2):
pass
# Error:
def fn2(a=1, b):
pass
  1. Python之定义可变参数
    如果想让一个函数能接受任意个参数,我们就可以定义一个可变参数:
def fn(*args):
print args

可变参数的名字前面有个 号,我们可以传入0个、1个或多个参数给可变参数:

>>> fn()
()
>>> fn('a')
('a',)
>>> fn('a', 'b')
('a', 'b')
>>> fn('a', 'b', 'c')
('a', 'b', 'c')

可变参数也不是很神秘,Python解释器会把传入的一组参数组装成一个tuple传递给可变参数,因此,在函数内部,直接把变量 args 看成一个 tuple 就好了。

定义可变参数的目的也是为了简化调用。假设我们要计算任意个数的平均值,就可以定义一个可变参数:

def average(*args):
...

这样,在调用的时候,可以这样写:

>>> average()
0
>>> average(1, 2)
1.5
>>> average(1, 2, 2, 3, 4)
2.4
  1. Python中对list进行切片
    取一个list的部分元素是非常常见的操作。比如,一个list如下:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

取前3个元素,应该怎么做?

笨办法:

>>> [L[0], L[1], L[2]]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

之所以是笨办法是因为扩展一下,取前N个元素就没辙了。

取前N个元素,也就是索引为0-(N-1)的元素,可以用循环:

>>> r = []
>>> n = 3
>>> for i in range(n):
... r.append(L[i])
...
>>> r
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

对这种经常取指定索引范围的操作,用循环十分繁琐,因此,Python提供了切片(Slice)操作符,能大大简化这种操作。

对应上面的问题,取前3个元素,用一行代码就可以完成切片:

>>> L[0:3]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

L[0:3]表示,从索引0开始取,直到索引3为止,但不包括索引3。即索引0,1,2,正好是3个元素。

如果第一个索引是0,还可以省略:

>>> L[:3]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

也可以从索引1开始,取出2个元素出来:

>>> L[1:3]
['Lisa', 'Bart']

只用一个 : ,表示从头到尾:

>>> L[:]
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

因此,L[:]实际上复制出了一个新list。

切片操作还可以指定第三个参数:

>>> L[::2]
['Adam', 'Bart']

第三个参数表示每N个取一个,上面的 L[::2] 会每两个元素取出一个来,也就是隔一个取一个。

把list换成tuple,切片操作完全相同,只是切片的结果也变成了tuple。

  1. Python中倒序切片
    对于list,既然Python支持L[-1]取倒数第一个元素,那么它同样支持倒数切片,试试:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

>>> L[-2:]
['Bart', 'Paul']

>>> L[:-2]
['Adam', 'Lisa']

>>> L[-3:-1]
['Lisa', 'Bart']

>>> L[-4:-1:2]
['Adam', 'Bart']

记住倒数第一个元素的索引是-1。倒序切片包含起始索引,不包含结束索引。

任务

利用倒序切片对 1 - 100 的数列取出:

* 最后10个数;

* 最后10个5的倍数。

L = range(1, 101)
print L[-10:]
print L[4::5][-10:] # 先取出数列中5的倍数的数,再取最后10个
  1. Python中对字符串切片
    字符串 'xxx'和 Unicode字符串 u'xxx'也可以看成是一种list,每个元素就是一个字符。因此,字符串也可以用切片操作,只是操作结果仍是字符串:
>>> 'ABCDEFG'[:3]
'ABC'
>>> 'ABCDEFG'[-3:]
'EFG'
>>> 'ABCDEFG'[::2]
'ACEG'

在很多编程语言中,针对字符串提供了很多各种截取函数,其实目的就是对字符串切片。Python没有针对字符串的截取函数,只需要切片一个操作就可以完成,非常简单。

  1. Python中什么是迭代
    在Python中,如果给定一个listtuple,我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple,这种遍历我们成为迭代(Iteration)。
    在Python中,迭代是通过 for ... in 来完成的,而很多语言比如C或者Java,迭代list是通过下标完成的,比如Java代码:
for (i=0; i<list.length; i++) {
n = list[i];
}

可以看出,Python的for循环抽象程度要高于Java的for循环。

因为 Python 的 for循环不仅可以用在list或tuple上,还可以作用在其他任何可迭代对象上。

因此,迭代操作就是对于一个集合,无论该集合是有序还是无序,我们用 for 循环总是可以依次取出集合的每一个元素。

注意: 集合是指包含一组元素的数据结构,我们已经介绍的包括:
1. 有序集合:list,tuple,str和unicode;
2. 无序集合:set
3. 无序集合并且具有 key-value 对:dict

而迭代是一个动词,它指的是一种操作,在Python中,就是 for 循环。

迭代与按下标访问数组最大的不同是,后者是一种具体的迭代实现方式,而前者只关心迭代结果,根本不关心迭代内部是如何实现的。

  1. Python中索引迭代
    Python中,迭代永远是取出元素本身,而非元素的索引。
    对于有序集合,元素确实是有索引的。有的时候,我们确实想在 for 循环中拿到索引,怎么办?
    方法是使用 enumerate() 函数
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> for index, name in enumerate(L):
... print index, '-', name
...
0 - Adam
1 - Lisa
2 - Bart
3 - Paul

使用 enumerate() 函数,我们可以在for循环中同时绑定索引index和元素name。但是,这不是 enumerate() 的特殊语法。实际上,enumerate() 函数把:

['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

变成了类似:

[(0, 'Adam'), (1, 'Lisa'), (2, 'Bart'), (3, 'Paul')]

因此,迭代的每一个元素实际上是一个tuple:

for t in enumerate(L):
index = t[0]
name = t[1]
print index, '-', name

如果我们知道每个tuple元素都包含两个元素,for循环又可以进一步简写为:

for index, name in enumerate(L):
print index, '-', name

这样不但代码更简单,而且还少了两条赋值语句。

可见,索引迭代也不是真的按索引访问,而是由 enumerate() 函数自动把每个元素变成 (index, element) 这样的tuple,再迭代,就同时获得了索引和元素本身。

  1. Python中迭代dict的value
    我们已经了解了dict对象本身就是可迭代对象,用 for 循环直接迭代 dict,可以每次拿到dict的一个key。
    如果我们希望迭代 dict 对象的value,应该怎么做?
    dict 对象有一个 values() 方法,这个方法把dict转换成一个包含所有value的list,这样,我们迭代的就是 dict的每一个 value:
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.values()
# [85, 95, 59]
for v in d.values():
print v
# 85
# 95
# 59

如果仔细阅读Python的文档,还可以发现,dict除了values()方法外,还有一个 itervalues() 方法,用 itervalues() 方法替代 values() 方法,迭代效果完全一样:

d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.itervalues()
# <dictionary-valueiterator object at 0x106adbb50>
for v in d.itervalues():
print v
# 85
# 95
# 59

那这两个方法有何不同之处呢?

1. values() 方法实际上把一个 dict 转换成了包含 value 的list。

2. 但是 itervalues() 方法不会转换,它会在迭代过程中依次从 dict 中取出 value,所以 itervalues() 方法比 values() 方法节省了生成 list 所需的内存。

3. 打印 itervalues() 发现它返回一个 <dictionary-valueiterator> 对象,这说明在Python中,for 循环可作用的迭代对象远不止 list,tuple,str,unicode,dict等,任何可迭代对象都可以作用于for循环,而内部如何迭代我们通常并不用关心。

如果一个对象说自己可迭代,那我们就直接用 for 循环去迭代它,可见,迭代是一种抽象的数据操作,它不对迭代对象内部的数据有任何要求。

  1. Python中迭代dict的key和value
    我们了解了如何迭代 dict 的keyvalue,那么,在一个 for 循环中,能否同时迭代 key和value?答案是肯定的。
    首先,我们看看 dict 对象的 items() 方法返回的值:
>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> print d.items()
[('Lisa', 85), ('Adam', 95), ('Bart', 59)]

可以看到,items() 方法把dict对象转换成了包含tuple的list,我们对这个list进行迭代,可以同时获得key和value:

>>> for key, value in d.items():
... print key, ':', value
...
Lisa : 85
Adam : 95
Bart : 59

和 values() 有一个 itervalues() 类似, items() 也有一个对应的 iteritems(),iteritems() 不把dict转换成list,而是在迭代过程中不断给出 tuple,所以, iteritems() 不占用额外的内存。

  1. Python中生成列表
    要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10],我们可以用range(1, 11):
>>> range(1, 11)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

但如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10]怎么做?方法一是循环:

>>> L = []
>>> for x in range(1, 11):
... L.append(x * x)
...
>>> L
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

但是循环太繁琐,而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的list:

>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

这种写法就是Python特有的列表生成式。利用列表生成式,可以以非常简洁的代码生成 list。

写列表生成式时,把要生成的元素 x * x 放到前面,后面跟 for 循环,就可以把list创建出来,十分有用,多写几次,很快就可以熟悉这种语法。

任务

请利用列表生成式生成列表 [1x2, 3x4, 5x6, 7x8, ..., 99x100]

提示:range(1, 100, 2) 可以生成list [1, 3, 5, 7, 9,...]

print [i*(i+1) for i in range(1,100,2)]
  1. Python中复杂表达式
    使用for循环的迭代不仅可以迭代普通的list,还可以迭代dict。
    假设有如下的dict:
d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }

完全可以通过一个复杂的列表生成式把它变成一个 HTML 表格:

tds = ['<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score) for name, score in d.iteritems()]
print '<table>'
print '<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>'
print '\n'.join(tds)
print '</table>'

注:字符串可以通过 % 进行格式化,用指定的参数替代 %s。字符串的join()方法可以把一个 list 拼接成一个字符串。

把打印出来的结果保存为一个html文件,就可以在浏览器中看到效果了:

<table border="1">
<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>
<tr><td>Lisa</td><td>85</td></tr>
<tr><td>Adam</td><td>95</td></tr>
<tr><td>Bart</td><td>59</td></tr>
</table>

Python - 基础篇_数据分析_13

  1. Python中条件过滤
    列表生成式的 for 循环后面还可以加上 if 判断。例如:
>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

如果我们只想要偶数的平方,不改动 range()的情况下,可以加上 if 来筛选:

>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

有了 if 条件,只有 if 判断为 True 的时候,才把循环的当前元素添加到列表中。

  1. Python中多层表达式
    for循环可以嵌套,因此,在列表生成式中,也可以用多层 for 循环来生成列表。
    对于字符串 'ABC' 和 '123',可以使用两层循环,生成全排列:
>>> [m + n for m in 'ABC' for n in '123']
['A1', 'A2', 'A3', 'B1', 'B2', 'B3', 'C1', 'C2', 'C3']

翻译成循环代码就像下面这样:

L = []
for m in 'ABC':
for n in '123':
L.append(m + n)
  1. 当我们在Python交互式环境下编写代码时,>>>是Python解释器的提示符,不是代码的一部分。
  2. 当我们在文本编辑器中编写代码时,千万不要自己添加 >>>。

print语句也可以跟上多个字符串,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。

  1. Python的注释以 # 开头,后面的文字直到行尾都算注释。
  2. 同一个变量可以反复赋值,而且可以是不同类型的变量。
  3. 这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言,与之对应的是静态语言。
    静态语言在定义变量时必须指定变量类型,如果赋值的时候类型不匹配,就会报错。例如Java是静态语言。和静态语言相比,动态语言更灵活。
  4. Python变量没有自增自减功能。
  5. 为什么要区分整数运算和浮点数运算呢?这是因为整数运算的结果永远是精确的,而浮点数运算的结果不一定精确,因为计算机内存再大,也无法精确表示出无限循环小数,比如 0.1 换成二进制表示就是无限循环小数。
  6. Python 输出:
for key in d:  
# print key,':',d[key]
print '%s: %d' %(key,d[key])
  1. Python源码不能加密。
  2. Python中的空值:

    空值是Python里一个特殊的值,用None表示。None不能理解为0,因为0是有意义的,而None是一个特殊的空值。

  3. 待更新...


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