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Python初学

2015年04月30日

前言

本文是笔者作为一个java程序员,对《python基础教程》的笔记。

python是类似linux shell的解释型语言(其实与javascript更像),只不过使用shell操作多是为了操作计算机,使用python则是为了实现业务逻辑。感觉上的不同在于,如果要创建一个文件夹

  • linux,mkdir dirname
  • python,
      import os
      os.mkdir(path,mode)
    

java是面向对象的,所以对象是第一元素,对任何实例方法的应用都必须通过对象。python不是面向对象的,对于非复杂业务,python代码基本就是函数 + 函数调用

基本语法

对于任何一门编程语言来说,数据都分为基本类型和复合类型。

  1. 基本类型
    • 对于java,基本类型是int,float等,复合类型是list、set等
    • 对于python,类型不用声明,基本类型和一般语言差不多,包括整数、浮点数、字符串、布尔值。
  2. 语言自带的复合类型一般是为数据的存取方便,主要有两种形式:根据索引存取(数组和list)和根据键值存取。有以下不同点
    1. 有可修改和不可修改两种。类似于java的数组和list
    2. 一般不要求元素是同一类型

类型转换

  • 对于java,String a = 1 + ""float a = (float)1
  • 对于python,类型转换与 go 类似,比如 int('8') 将字符串8 转为8,a = str(1),注意此处str是一个类型,不是一个函数。

解释型语言一般写起来比较简便,(),[],{}就可以创建元组(Tuple)、列表和字典。

  1. 字符串的基本操作:in(对应java 的List.contains),序列加序列,序列*整数(重复几次),序列按下标取数,格式化string.formt,python比较早的版本 也用% 符号来进行格式化
  2. 元组(tuple)是静态的, 小括号。 元组可以比较 大小 ,比如 (1, 5) < (2, 3) # True
  3. 列表是动态的, 中括号,可以append和remove。
  4. 字典,赋值就像是 json 字符串,大括号。for xx in xx.keys()

列表和元组,都是一个可以放置任意数据类型的有序集合,都支持负数索引,都支持切片操作(l[1:3] 返回列表中索引从1到2的子列表),都可以随意嵌套(列表的元素可以是列表),内部实现都是array的形式,两者也可以通过 list() 和 tuple() 函数相互转换

字典本身只有键是可迭代的,如果我们要遍历它的值或者是键值对,就需要通过其内置的函数 values() 或者 items() 实现。其中,values() 返回字典的值的集合,items() 返回键值对的集合。

d = {'name': 'jason', 'dob': '2000-01-01', 'gender': 'male'}
for k in d: # 遍历字典的键
    print(k)
name
dob
gender

for v in d.values(): # 遍历字典的值
    print(v)
jason
2000-01-01
male    

for k, v in d.items(): # 遍历字典的键值对
    print('key: {}, value: {}'.format(k, v))
key: name, value: jason
key: dob, value: 2000-01-01
key: gender, value: male 

控制语句

  1. python 不支持 switch 语句,所以多个条件判断,只能用 elif 来实现。
  2. if a会首先去调用a的__nonzero__()去判断a是否为空,并返回True/False,若一个对象没有定义__nonzero__(),就去调用它的__len__()来进行判断(这里返回值为0代表空),若某一对象没有定义以上两种方法,则if a的结果永远为True。在实际写代码时,我们鼓励,除了 boolean 类型的数据,条件判断最好是显性的,少来if a这种形式 。
  3. for 一般用于遍历 集合 使用 for ... in ..,如果纯粹是循环次数的话,可以 for .. in range(1,10),死循环 while True,条件循环可以 while 条件。通常来说,如果你只是遍历一个已知的集合,找出满足条件的元素,并进行相应的操作,那么使用 for 循环更加简洁。但如果你需要在满足某个条件前,不停地重复某些操作,并且没有特定的集合需要去遍历,那么一般则会使用 while 循环。PS:也就是while 之后通常是条件,for 之后通常是集合
  4. 可以 用内建函数 iter(list) 返回一个迭代器 来遍历 list,类似于java 的Iterator,可以用生成器 生成一个返回迭代器的函数,只能用于迭代操作,更简单点理解生成器就是一个迭代器。在调用生成器运行的过程中,每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息,返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。
  5. 推导式是Python的一种独有特性。推导式是可以从一个数据序列构建另一个新的数据序列的结构体。variable = [out_exp_res for out_exp in input_list if out_exp == 2]。有点类似 jdk8 的stream 。

函数

  1. 不用声明参数类型(其实就是多态了,必要时请在函数开头加入数据类型的检查)、返回值类型
  2. 传参可以带名字,此时传参不用按顺序。
  3. 参数可以设定 是可选的,对于 def f(a, *b) 参数b 是可选的
  4. lambda函数没有名字,是一种简单的、在同一行中定义函数的方法。lambda表达式只允许包含一个表达式,不能包含复杂语句,该表达式的运算结果就是函数的返回值。将lambda函数赋值给一个变量,通过这个变量间接调用该lambda函数。
     f=lambda a,b,c,d:a*b*c*d
     print(f(1,2,3,4))  #相当于下面这个函数
     list1 = [1,2,3,4,5,6,7]
     list(filter(lambda i:i>2, list1))
    
  5. 内建函数
    1. filter(funcion,iterator), 过滤得到 iterator 中符合funcion 的 元素
    2. map(funciton,iterator), 对iterator 每个元素 进行function 转换
  6. 魔法函数。允许你在类中自定义函数(函数名格式一般为__xx__),并绑定到类的特殊方法中。比如在类A中自定义__str__()函数,则在调用str(A())时,会自动调用__str__()函数,并返回相应的结果。Python中的魔法函数可以大概分为以下几类(看到魔法函数 就可以去查表):
    1. 类的构造、删除: object.__new__(self, ...) object.__init__(self, ...) object.__del__(self)
    2. 二元操作符: 加减乘除等,比如 + 对应 object.__add__(self, other)
    3. 扩展二元操作符:+=/-=
    4. 一元操作符:取负等
    5. 比较函数:<=/>
    6. 类的表示、输出:str() len()
    7. 类容器:in 操作等

with 语句适用于对资源进行访问的场合,确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”操作,释放资源。类似于java的 try(xx){...}

with open('path','读写模式‘) as f:
    do something

等价于

f = open('path','读写模式')
do something
f.close()

要使用 with 语句,首先要明白上下文管理器 以及 上下文管理协议(Context Management Protocol):包含方法 __enter__()__exit__()__init__()__enter__()方法会在with的代码块执行之前执行,__exit__()会在代码块执行结束后执行。如果使用了 as 子句,则将 enter() 方法的返回值赋值给 as 子句中的 target。

面向对象

传统的命令式语言有无数重复性代码,虽然函数的诞生减缓了许多重复性,但随着计算机的发展,只有函数依然不够,需要把更加抽象的概念引入计算机才能缓解(而不是解决)这个问题,于是 OOP 应运而生。

class Player():
    id  # 类变量
    def __init__(self,name,hp):
        self.name = name    # 成员变量
        self.hp = hp        # 成员变量
    def print_role(self):
        print('%s %s' %{self.name,self.hp})
    def play(self):         # 利用异常机制抛出错误,强制子类实现该方法
        raise NotImplemetnedError('play')
user1 = Player('tom',100)
user1.print_role()
# MalePlayer 集成 Player
class MalePlayer(Player):
    ...
mp = MalePlayer("zhangsan",100)
print('mp的类型 %s' %type(mp))
print(isinstance(mp,Player))
  1. id 为类变量,类和类的实例都可以访问类变量,但只有类可以修改类变量;如果使用类的实例来修改类变量,那么python会自动给生成一个与类变量同名的成员变量,之后所有通过类的实例来访问和修改类变量,实际上访问和修改的是同名的成员变量。
  2. name 和hp 是成员变量,一般成员变量都是self.xxx,但并不是有的self.xxx都是成员变量。只有类__init__内包含的self.xxx变量,还有__init__所调用函数中的self.xxx变量,以上两类才是真正意义上的成员变量。除此之外的类内其它self.xxx变量只能看作是类内的全局变量。成员变量如果不想被直接访问,需要使用 __ 前缀修饰
  3. 所有的类 都继承自 object
  4. 可以用@dataclass注解 修饰class,类似java lombok 的@Data
  5. 类装饰器:类中一个非常特殊的实例方法,即 __call__()。该方法的功能类似于在类中重载 () 运算符,使得类实例对象可以像调用普通函数那样,以对象名()的形式使用。
  6. 每个类都有构造函数,继承类在生成对象的时候,是不会自动调用父类的构造函数的,因此你必须在 init() 函数中显式调用父类的构造函数。

模块

层次从小到大

  1. 语句
  2. 函数 def
  3. 类 class
  4. 模块 module, 物理上是一个python文件
  5. 包 package, 物理上是一个文件夹, 包中可以含有模块和包

不可能所有java代码都写到一个xx.java文件里,自然也不可能所有的python代码都写到xx.py里,所以要分模块/文件。这就有一个如何引用其它 模块/文件 对象/函数 的问题。

  1. 在python里面,导入一个模块使用的是 import 文件名,python会在sys.path(可以在python里面打印sys.path是些什么目录)里面寻找匹配名称的文件。
     import 模块名称
     import 模块名称 as  别名
     from 模块名称 import 方法名
     from your_file import function_name, class_name
    
  2. 模块本质就是一个*.py文件,在模块的内部,可以通过一个全局变量__name__来获得模块名。
  3. 模块可以包含可执行的语句,这些语句在模块初始化的时候执行——当所在模块被import导入时,它们有且只有执行一次。
  4. 当一个模块首次被导入时,Python 会搜索该模块,如果找到就创建一个 module 对象并初始化它。python加载后的模块都会保存在sys.modules里面。
  5. 给python文件xx.py起名时,尽量不要用一些公共的包名,比如json等。假设有一个json.py,那么同一个包下的另一个python文件import json时就会找到自己写的json.py。(类似java classpath的搜索优先级问题)
  6. Python 是脚本语言,和 C++、Java 最大的不同在于,不需要显式提供 main() 函数入口。import 在导入文件的时候,会自动把所有暴露在外面的代码全都执行一遍。因此,如果你要把一个东西封装成模块,又想让它可以执行的话,你必须将要执行的代码放在 if __name__ == '__main__'下面(避开import 时执行)。其实,name 作为 Python 的魔术内置参数,本质上是模块对象的一个属性。我们使用 import 语句时,name 就会被赋值为该模块的名字,自然就不等于 __main__了

  1. 为了帮助组织模块并提供名称层次结构,Python 还引入了包的概念。包通过层次结构进行组织,在包之内除了一般的模块,还可以有子包。
  2. Python 定义了两种类型的包,常规包 和 命名空间包。常规包通常以一个包含 __init__.py 文件的目录形式实现。当一个常规包被导入时,这个 __init__.py 文件会隐式地被执行,它所定义的对象会被绑定到该包命名空间中的名称。不过,事实上,这是 Python 2 的规范。在 Python 3 规范中,init.py 并不是必须的

安装第三方包

现在变成语言,大都会有一些对应的库,比如java可以使用第三方jar(通过配置maven依赖),go可以引入第三方包(go get xx),python安装第三方包有以下方法:

  1. 使用pip工具(pip install xx
  2. 下载第三方包文件,执行其对应的安装脚本,python setup.py install(跟python安装pip的方式一样)

其本质都是将第三方包文件放在约定目录。