Welcome | 欢迎学习用Python玩转数据

图形处理，WEB编程，多媒体应用，PYMO引擎

获取股票数据，描述和处理数学问题，解决专业问题（基因序列），搜集互联网信息（文本信息）

1.1 Walk into Python | 走进Python

Python 的应用

• Web 开发：Python定义了WSGI标准应用接口来协调http服务器与基于Python的Web程序之间的沟通
• GUI 开发：用wxPython或者PyQt来开发跨平台的桌面软件
• 操作系统：大多数Linux发布版以及NetBSD，OpenBSD和Mac OS X 都集成了Python，Python标准库包含了多个调用作业系统功能的库
• 多媒体：可用于计算机游戏三维场景制作

1.1.1 Introduction to Python | Python 简介

1.1.2 The First Python Program | 第一个Python程序

经典的Hello World

myString = 'Hello, world'
print myString

Python的运行方式

• Shell方式
  • Shell是交互式的解释器
  • 输入一行命令，解释器就节食运行出相应结果

>>> myString = 'Hello, World!'
>>> print myString
Hello, World!
>>> myString
'Hello, World!'

• 文件方式
  • 在Python的IDE环境中，创建一个以py为扩展名的文件
  • 用Python解释器在Shell中运行出结果

# Filename: helloworld.py
mystring = 'Hello, World!'
print mystring

执行环境：Python(x, y)

Python输出：print语句

• Python使用print语句实现输出：
  • print 变量
  • print 字符串

>>> myString = 'Hello, World!'
>>> print myString
Hello, World!

Python输入：raw_input()语句

• raw_input()返回的类型是字符型

>>> price = raw_input('input the stock price of Apple: ')
input the stock price of Apple: 109
>>> price
'109'
>>> type(price)
<type 'str'>

Python 风格

• 注释：#

>>> # comment No.1
>>> print 'hello world'    # comment No.2
hello world!

• 续行：\

>>> # long sentence
>>> if (signal == 'red') and \
    (car == 'moving'):
        car = 'stop'
    elif (signal == 'green') and \
    (car == 'stop'):
        car = 'moving'

same as:

>>> long sentence
>>> if (signal == 'red') and (car == 'moving'):
        car = 'stop'
    elif (signal == 'green') and (car == 'stop'):
        car = 'moving'

• 无需续行符可直接换行的两种情况：
  • 小括号，中括号，大括号的内部可以多行书写
  • 三引号包括下的字符串也可以跨行书写

>>> # triple quotes
>>> print '''hi everybody, 
welcome to python's MOOC course. 
Here we can learn something about 
python. Good lucky!'''

• 一行多语句：;

>>> x = 'Today'; y = 'is'; z = 'Thursday'; print (x, y, z)
('Today', 'is', 'Thursday')

>>> x = 'Today'
>>> y = 'is'
>>> z = 'Thursday'
>>> print (x, y, z)
('Today', 'is', 'Thursday')

• 缩进：
  • 1. 增加缩进表示语句块的开始
  • 2. Python用相同的缩进表示同级别语句块
  • 3. 减少缩进表示语句块的退出

>>> # Indentation
>>> if (signal == 'red') and (car == 'moving'):
        car = 'stop'
        signal = 'yellow'
    elif (signal == 'green') and (car == 'stop'):
        car = 'moving'
        signal = 'yellow'

1.1.3 Basics of Python Syntax | Python 语法基础

变量

• 变量名: 引用对象，标识对象

>>> # variable
>>> p = 3.14159
>>> myString = 'is a mathematic circular constant'
>>> print p, myString
3.14159 is a mathematic circular constant

标识符

• 标识符是指Python语言中允许作为变量名或者其他对象名称的有效符号
  • 首字符是字母或下划线
  • 其余可以使字母，下划线，数字
  • 大小写敏感（PI和pi是不同的标识符）

>>> # Identifier
>>> PI = 3.14159
>>> pi = 'one word'
>>> print PI
3.14159
>>> print pi
one word

关键字

• 关键字是Python语言的关键组成部分，不可随便作为其他对象的标识符
  • 在一门语言中关键字是基本固定的集合
  • 在IDE中常以不同颜色字体出现

表达式

• 用运算符连接各种类型数据的式子就是表达式
  • 算术运算符：乘方*，正负号+ -，乘除 /，整除//，取余%，加减+ -
  • 位运算符：取反~，与&，或|，异或^，左移<<，右移>>
  • 比较运算符：小于<，大于>，小于等于<=，大于等于>=，等于==，不等于!=
  • 逻辑运算符：非not，与and，或or
• 运算符有优先级顺序
• 表达式必须有运算结果

>>> # expression
>>> PI = 3.14159
>>> r = 2
>>> c_circ = 2 * PI * r    # 2*PI*r是表达式，运算结果赋值给变量c_circ
>>> print "The circle's circum: %f" % (c_circ)

赋值

• 变量第一次赋值，同时获得类型和“值”
  • Python是动态的强类型语言
  • 不需要显式声明，根据“值”确定类型
  • 以“引用”的方式实现赋值

>>> # Identifier
>>> PI = 3.14159
>>> pi = 'one word'
>>> print PI
3.14159
>>> print pi
one word

>>> # Identifier
>>> PI = 3.14159
>>> pi = PI
>>> print PI
3.14159
>>> print pi
3.14159

赋值 增量赋值

• 增量赋值符：+=, -=, *=, /=, %=, **=, <<=, >>=, &=, ^=, |=
• m &= 5 即 m = m % 5

>>> # assignment
>>> m = 18
>>> m %= 5
>>> m
3
>>> m **= 2
>>> m
9

>>> # assignment
>>> PI = 3.14159
>>> pi = PI = PI * 2
>>> pi
6.28318

赋值 多元赋值

• 等号左右两边都以元组的方式出现

>>> # assignment
>>> x = 1
>>> y = 2
>>> x, y
(1, 2)
>>> x, y = y, x
>>> x, y
(2, 1)

>>> # assignment
>>> PI, r = 3.14159, 3
>>> PI
3.14159
>>> r
3
>>> (PI, r) = (3.14159, 3)    # same as no round brackets

语句

• 完整执行一个任务的一行逻辑代码
  • 赋值语句完成了赋值
  • print输出语句完成了输出

>>> # sentence
>>> PI = 3.14159
>>> r = 2
>>> c_circ = 2 * PI * r
>>> print "The circle's circum: %f" %(c_circ)

语句和表达式

• 语句：完成一个任务，如打印一份文件
• 表达式：任务重的一个具体组成部分，如这份文件的具体内容

1.1.4 Data Types of Python | Python 数据类型

（长）整型，浮点型，复数型，布尔型，字符串，列表，元组，字典

（长）整型

• 整型和长整型并不严格区分
• 整型值后加“L”即为长整型

>>> # integer
>>> type(3L)
<type 'long'>
>>> type(3)
<type 'int'>

布尔型

• 整型的子类
• 仅有2个值：True, False
• 本质上是用整型的1, 0分别存储的

>>> # boolean
>>> x = True
>>> int(x)
1
>>> y = False
>>> int(y)
0

浮点型

• 即数学中的实数
• 可以类似科学计数法表示

>>> # float
>>> 3.22
3.22
>>> 9.8e3
9800.0
>>> -4.78e-2
-0.0478
>>> type(-4.78e-2)
<type 'float'>

复数型

• j = 根-1，则j是虚数
• 实数+虚数 就是复数
• 虚数部分必须有j

>>> # complex
>>> 2.4 + 5.6j
(2.4 + 5.6j)
>>> type(2.4 + 5.6j)
<type 'complex'>
>>> 3j
3j
>>> type(3j)
<type 'complex'>
>>> 5 + 0j
(5 + 0j)
>>> type(5 + 0j)
<type 'complex'>

• 复数可以分离实数部分和虚数部分
  • 复数.real
  • 复数.imag
• 复数的共轭
  • 复数.conjugate()

>>> # complex
>>> x = 2.4 + 5.6j
>>> x.imag
5.6
>>> x.real
2.4
>>>x.conjugate()
(2.4-5.6j)

序列类型

• 字符串: 单引号，双引号，三引号内的都是字符串，不可变类型
• 列表: 强大的类型，用方括号 [] 界别，可变类型
• 元组: 与列表相似，用小括号 () 界别，不可变类型

字符串的表示

• 单引号
• 双引号
• 三引号

>>> myString = 'Hello World!'
>>> print myString
Hello World!
>>> myString = "Hello World!"
>>> print myString
Hello World!
>>> myString = '''Hello World!'''
>>> print myString
Hello World!

映射类型 字典

• 用大括号 {} 界别
• 类似于哈希表的键值对

>>> # dictionary
>>> d = {'sine': 'sin', 'cosine': 'cos', 'PI': 3.14159}
>>> d['sine']
'sin'

1.1.5 Basic Operations of Python | Python 基本运算

算术运算

• 算术运算符的优先级
  • 乘方**, 正负号+ -,
  • 乘除* /, 整除//,
  • 取余%, 加减+ -

>>> # arithmetic
>>> pi = 3.14159
>>> r = 3
>>> circum = 2 * pi * r
>>> x = 1
>>> y = 2
>>> z = 3
>>> result1 = x + 3/y - z % 2
>>> result2 = (x + y ** z * 4) // 5
>>> print circum, result1, result2
18.84954 1 6

比较运算

• 数值的比较：按值比大小
• 字符串的比较：按ASCII码值大小

>>> # compare
>>> 3 < 4 < 7    # same as (3 < 4) and (4 < 7)
True
>>> 4 > 3 == 3    # same as (4 > 3) and (3 == 3)
True
>>> 4 < 3 < 5 != 2 < 7
False

>>> # compare
>>> 2 == 2
True
>>> 2.46 <= 8.33
True
>>> 'abc' == 'xyz'
False
>>> 'abc' > 'xyz'
False
>>> 'abc' < 'xyz'
True

逻辑运算

• 逻辑运算符优先级:
  • not, and, or

>>> # logical
>>> x, y = 3.1415926536, -1024
>>> x < 5.0
True
>>> not (x < 5.0)
False
>>> (x < 5.0) or (y > 2.718281828)
True
>>> (x < 5.0) and (y > 2.718281828)
False
>>> not (x is y)
True
>>> 3 < 4 < 7    # same as "(3 < 4) and (4 < 7)"
True

字符运算符

• 原始字符串操作符(r / R):
  • 用于一些不希望转义字符起作用的地方
• Unicode 字符串操作符(u / U):
  • 转化成Unicode字符串

>>> # u
>>> print u'Hello\nWorld'
hello
World

>>> # r
>>> f = open('c:\python\test.py', 'w')
Traceback(most recent call last):
  File "<pyshell#12>", line 1, in <module>
    f = open('c:\python\test.py', 'w')
IOError: [Errno 22] invalid mode ('w') or
filename: 'c:\\python\test.py'
>>> f = open(r'c:\python\test.py', 'w')
>>> f = open('c:\\python\\test.py', 'w')

综合运算

>>> # mix
>>> 3 < 2 and 2 < 1 or 5 > 4
True
>>> x + 3/y - z % 2 > 2
False
>>> 3 - 2 << 1
2
>>> 3 - 2 << 1 < 3
True

1.1.6 Functions, Modules and Packages of Python | Python 的函数，模块和包

函数

• 函数可以看成类似于数学中的函数
• 完成一个特定功能的一段代码
  • 绝对值函数abs(x)
  • 类型函数type(x)
  • 四舍五入函数round(x)
• 内建函数
  • cmp(), str() 和type() 适用于所有标准类型
  • 数值型内建函数:

• 实用函数

模块

• 非内建函数如何使用？

>>> # round-off floor
>>> floor(5.4)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#0>", line 1, in <module>
    floor(5.4)
NameError: name 'floor' is not defined

>>> # round-off floor
>>> import math
>>> math.floor(-35.4)
-36.0
>>> math.floor(-35.5)
-36.0
>>> math.floor(-35.8)
-36.0

• 一个完成的Python文件即是一个模块
  • 文件：物理上的组织方式 math.py
  • 模块：逻辑上的组织方式 math
• Python通常用 "import模块" 的方式将现成模块中的函数，类等重用到其他代码块中
  • math.pi 的值可以直接使用，不需要自行定义

>>> # module
>>> import math
>>> math.pi
3.141592653589793

• 导入多个模块
• 模块里导入制定的模块属性，也就是把指定名称倒入到当前作用域

>>> import ModuleName
>>> import ModuleName1, ModuleName2, ...
>>> from Module1 import ModuleElement

包（package）

• 一个有层次的文件目录结构
• 定义了一个由模块和子包组成的Python应用程序执行环境

>>> import AAA.CCC.c1
>>> AAA.CCC.c1.func1(123)

>>> from AAA.CCC.c1 import func1
>>> func1(123)

AAA/
  __init__.py
  bbb.py
  CCC/
    __init__.py
    c1.py
    c2.py
  DDD/
    __init__.py
    d1.py
  EEE/
    ...

库（library）

• 库是一组具有相关功能的模块的集合
• Python的一大特色就是具有强大的标准库，以及第三方库，以及自定义模块