Python 3 入门基础知识，小白的福利，让你0基础入门
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简介
Python 是一种高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。
Python 由 Guido van Rossum 于 1989 年底在荷兰国家数学和计算机科学研究所发明，第一个公开发行版发行于 1991 年。
特点
- 易于学习：Python 有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确定义的语法，学习起来更加简单。
- 易于阅读：Python 代码定义的更清晰。
- 易于维护：Python 的成功在于它的源代码是相当容易维护的。
- 一个广泛的标准库：Python 的最大的优势之一是丰富的库，跨平台的，在 UNIX，Windows 和 macOS 兼容很好。
- 互动模式：互动模式的支持，您可以从终端输入执行代码并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片断。
- 可移植：基于其开放源代码的特性，Python 已经被移植（也就是使其工作）到许多平台。
- 可扩展：如果你需要一段运行很快的关键代码，或者是想要编写一些不愿开放的算法，你可以使用 C 或 C++ 完成那部分程序，然后从你的 Python 程序中调用。
- 数据库：Python 提供所有主要的商业数据库的接口。
- GUI 编程：Python 支持 GUI 可以创建和移植到许多系统调用。
- 可嵌入：你可以将 Python 嵌入到 C/C++ 程序，让你的程序的用户获得”脚本化”的能力。
- 面向对象：Python 是强面向对象的语言，程序中任何内容统称为对象，包括数字、字符串、函数等。
基础语法
运行 Python
交互式解释器
在命令行窗口执行python后，进入 Python 的交互式解释器。
exit() 或 Ctrl + D 组合键退出交互式解释器。
命令行脚本
在命令行窗口执行python script-file.py，以执行 Python 脚本文件。
指定解释器
如果在 Python 脚本文件首行输入#!/usr/bin/env python，那么可以在命令行窗口中执行/path/to/script-file.py以执行该脚本文件。
注：该方法不支持 Windows 环境。
编码
默认情况下，3.x 源码文件都是 UTF-8 编码，字符串都是 Unicode 字符。
也可以手动指定文件编码：
# -*- coding: utf-8 -*-
或者
# encoding: utf-8
注意: 该行标注必须位于文件第一行。
标识符
- 第一个字符必须是英文字母或下划线 _ 。
- 标识符的其他的部分由字母、数字和下划线组成。
- 标识符对大小写敏感。
注：从 3.x 开始，非 ASCII 标识符也是允许的，但不建议。
保留字
保留字即关键字，我们不能把它们用作任何标识符名称。
Python 的标准库提供了一个 keyword 模块，可以输出当前版本的所有关键字：
>>> import keyword
>>> keyword.kwlist
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']
注释
单行注释采用#，多行注释采用'''或"""。
# 这是单行注释
'''
这是多行注释
这是多行注释
'''
"""
这也是多行注释
这也是多行注释
"""
行与缩进
Python 最具特色的就是使用缩进来表示代码块，不需要使用大括号 {}。
缩进的空格数是可变的，但是同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数，缩进不一致，会导致运行错误。
多行语句
Python 通常是一行写完一条语句。
但如果语句很长，我们可以使用反斜杠\来实现多行语句。
total = item_one + \
item_two + \
item_three
在 [], {}, 或 () 中的多行语句，不需要使用反斜杠\。
空行
函数之间或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。
类和函数入口之间也用一行空行分隔，以突出函数入口的开始。
空行与代码缩进不同，空行并不是 Python 语法的一部分。
书写时不插入空行，Python 解释器运行也不会出错。
但是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构。
记住：空行也是程序代码的一部分。
等待用户输入
input函数可以实现等待并接收命令行中的用户输入。
content = input("\n\n请输入点东西并按 Enter 键\n")
print(content)
同一行写多条语句
Python 可以在同一行中使用多条语句，语句之间使用分号;分割。
import sys; x = 'hello world'; sys.stdout.write(x + '\n')
多个语句构成代码组
缩进相同的一组语句构成一个代码块，我们称之代码组。
像if、while、def和class这样的复合语句，首行以关键字开始，以冒号:结束，该行之后的一行或多行代码构成代码组。
我们将首行及后面的代码组称为一个子句(clause)。
print 输出
print 默认输出是换行的，如果要实现不换行需要在变量末尾加上end=""或别的非换行符字符串：
print('123') # 默认换行
print('123', end = "") # 不换行
import 与 from…import
在 Python 用 import 或者 from...import 来导入相应的模块。
将整个模块导入，格式为：import module_name
从某个模块中导入某个函数,格式为：from module_name import func1
从某个模块中导入多个函数,格式为：from module_name import func1, func2, func3
将某个模块中的全部函数导入，格式为：from module_name import *
运算符
算术运算符
运算符描述+加-减*乘/除%取模**幂//取整除
比较运算符
运算符描述==等于!=不等于>大于<小于>=大于等于<=小于等于
赋值运算符
运算符描述=简单的赋值运算符+=加法赋值运算符-=减法赋值运算符*=乘法赋值运算符/=除法赋值运算符%=取模赋值运算符**=幂赋值运算符//=取整除赋值运算符
位运算符
逻辑运算符
成员运算符
身份运算符
运算符优先级
具有相同优先级的运算符将从左至右的方式依次进行，用小括号()可以改变运算顺序。
变量
变量在使用前必须先”定义”（即赋予变量一个值），否则会报错：
>>> name
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'name' is not defined
数据类型
布尔(bool)
只有 True 和 False 两个值，表示真或假。
数字(number)
整型(int)
整数值，可正数亦可复数，无小数。
3.x 整型是没有限制大小的，可以当作 Long 类型使用，所以 3.x 没有 2.x 的 Long 类型。
浮点型(float)
浮点型由整数部分与小数部分组成。
浮点型也可以使用科学计数法表示（2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250）
复数(complex)
复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a + bj，或者complex(a,b)表示。
复数的实部 a 和虚部 b 都是浮点型。
数字运算
- 不同类型的数字混合运算时会将整数转换为浮点数
- 在不同的机器上浮点运算的结果可能会不一样
- 在整数除法中，除法 / 总是返回一个浮点数。
如果只想得到整数的结果，丢弃可能的分数部分，可以使用运算符 //。
- // 得到的并不一定是整数类型的数，它与分母分子的数据类型有关系。
- 在交互模式中，最后被输出的表达式结果被赋值给变量 _，_ 是个只读变量
字符串(string)
- 单引号和双引号使用完全相同。
- 使用三引号('''或""")可以指定一个多行字符串。
- 转义符(反斜杠\)可以用来转义，使用r可以让反斜杠不发生转义。
如r"this is a line with \n"，则\n会显示，并不是换行。
- 按字面意义级联字符串。
如"this " "is " "string"会被自动转换为this is string。
- 字符串可以用 + 运算符连接在一起，用 * 运算符重复。
- 字符串有两种索引方式，从左往右以 0 开始，从右往左以 -1 开始。
- 字符串不能改变。
- 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为 1 的字符串。
- 字符串的截取的语法格式如下：变量[头下标:尾下标]。
转义字符
字符串运算符
多行字符串
- 用三引号(''' 或 """)包裹字符串内容
- 多行字符串内容支持转义符，用法与单双引号一样
- 三引号包裹的内容，有变量接收或操作即字符串，否则就是多行注释
实例：
string = '''
print(\tmath.fabs(-10))
print(\nrandom.choice(li))
'''
print(string)
输出：
print( math.fabs(-10))
print(
random.choice(li))
Unicode
在 2.x 中，普通字符串是以 8 位 ASCII 码进行存储的。
而 Unicode 字符串则存储为 16 位 Unicode 字符串，这样能够表示更多的字符集。
使用的语法是在字符串前面加上前缀 u。
在 3.x 中，所有的字符串都是 Unicode 字符串。
字节(bytes)
在 3.x 中，字符串和二进制数据完全区分开。
文本总是 Unicode，由 str 类型表示，二进制数据则由 bytes 类型表示。
Python 3 不会以任意隐式的方式混用 str 和 bytes，你不能拼接字符串和字节流，也无法在字节流里搜索字符串（反之亦然），也不能将字符串传入参数为字节流的函数（反之亦然）。
- bytes 类型与 str 类型，二者的方法仅有 encode() 和 decode() 不同。
- bytes 类型数据需在常规的 str 类型前加个 b 以示区分，例如 b'abc'。
- 只有在需要将 str 编码(encode)成 bytes 的时候。
比如：通过网络传输数据；或者需要将 bytes 解码(decode)成 str 的时候， 我们才会关注 str 和 bytes 的区别。
bytes 转 str：
b'abc'.decode()
str(b'abc')
str(b'abc', encoding='utf-8')
str 转 bytes：
'中国'.encode()
bytes('中国', encoding='utf-8')
列表(list)
- 列表是一种无序的、可重复的数据序列，可以随时添加、删除其中的元素。
- 列表页的每个元素都分配一个数字索引，从 0 开始。
- 列表使用方括号创建，使用逗号分隔元素。
- 列表元素值可以是任意类型，包括变量。
- 使用方括号对列表进行元素访问、切片、修改、删除等操作，开闭合区间为[)形式。
- 列表的元素访问可以嵌套。
- 方括号内可以是任意表达式。
创建列表
hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]
访问元素
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3)]
print(li[3]) # (1, 3)
print(li[-2]) # [3, 'a']
切片访问
格式: list_name[begin:end:step] begin 表示起始位置(默认为0)，end 表示结束位置(默认为最后一个元素)，step 表示步长(默认为1)。
hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]
print(li) # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:2]) # ['2']
print(li[:2]) # [1, '2']
print(li[:]) # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[2:]) # [[3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:-1:2]) # ['2', (1, 3)]
访问内嵌 list 的元素：
li = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ['a', 'b', 'c']]
print(li[1:-1:2][1:3]) # (3, 5)
print(li[-1][1:3]) # ['b', 'c']
print(li[-1][1]) # b
修改列表
通过使用方括号，可以非常灵活的对列表的元素进行修改、替换、删除等操作。
li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
li[len(li) - 2] = 22 # 修改 [0, 1, 2, 22, 4, 5]
li[3] = 33 # 修改 [0, 1, 2, 33, 4, 5]
li[1:-1] = [9, 9] # 替换 [0, 9, 9, 5]
li[1:-1] = [] # 删除 [0, 5]
删除元素
可以用 del 语句来删除列表的指定范围的元素。
li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
del li[3] # [0, 1, 2, 4, 5]
del li[2:-1] # [0, 1, 5]
列表操作符
- + 用于合并列表。
- * 用于重复列表元素。
- in 用于判断元素是否存在于列表中。
- for ... in ... 用于遍历列表元素。
[1, 2, 3] + [3, 4, 5] # [1, 2, 3, 3, 4, 5]
[1, 2, 3] * 2 # [1, 2, 3, 1, 2, 3]
3 in [1, 2, 3] # True
for x in [1, 2, 3]: print(x) # 1 2 3
列表函数
- len(list) 列表元素个数
- max(list) 列表元素中的最大值
- min(list) 列表元素中的最小值
- list(seq) 将元组转换为列表
li = [0, 1, 5]
max(li) # 5
len(li) # 3
注: 对列表使用 max/min 函数，2.x 中对元素值类型无要求，3.x 则要求元素值类型必须一致。
列表方法
- list.append(obj)
在列表末尾添加新的对象
- list.count(obj)
返回元素在列表中出现的次数
- list.extend(seq)
在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值
- list.index(obj)
返回查找对象的索引位置，如果没有找到对象则抛出异常
- list.insert(index, obj)
将指定对象插入列表的指定位置
- list.pop([index=-1]])
移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值
- list.remove(obj)
移除列表中某个值的第一个匹配项
- list.reverse()
反向排序列表的元素
- list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)
对原列表进行排序，如果指定参数，则使用比较函数指定的比较函数
- list.clear()
清空列表 还可以使用 del list[:]、li = [] 等方式实现
- list.copy()
复制列表 默认使用等号赋值给另一个变量，实际上是引用列表变量。如果要实现
列表推导式
列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。
通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。
每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。
返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。
如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。
将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：
vec = [2, 4, 6]
[(x, x**2) for x in vec]
# [(2, 4), (4, 16), (6, 36)]
对序列里每一个元素逐个调用某方法：
freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']
[weapon.strip() for weapon in freshfruit]
# ['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
用 if 子句作为过滤器：
vec = [2, 4, 6]
[3*x for x in vec if x > 3]
# [12, 18]
vec1 = [2, 4, 6]
vec2 = [4, 3, -9]
[x*y for x in vec1 for y in vec2]
# [8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]
[vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
# [8, 12, -54]
列表嵌套解析：
matrix = [
[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9],
]
new_matrix = [[row[i] for row in matrix] for i in range(len(matrix[0]))]
print(new_matrix)
# [[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]]
元组(tuple)
- 元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改
- 元组使用小括号，列表使用方括号
- 元组创建很简单，只需要在括号中添加元素，并使用逗号隔开即可
- 没有 append()，insert() 这样进行修改的方法，其他方法都与列表一样
- 字典中的键必须是唯一的同时不可变的，值则没有限制
- 元组中只包含一个元素时，需要在元素后面添加逗号，否则括号会被当作运算符使用
访问元组
访问元组的方式与列表是一致的。
元组的元素可以直接赋值给多个变量，但变量数必须与元素数量一致。
a, b, c = (1, 2, 3)
print(a, b, c)
组合元组
元组中的元素值是不允许修改的，但我们可以对元组进行连接组合。
tup1 = (12, 34.56);
tup2 = ('abc', 'xyz')
tup3 = tup1 + tup2;
print (tup3)
# (12, 34.56, 'abc', 'xyz')
删除元组
元组中的元素值是不允许删除的，但我们可以使用 del 语句来删除整个元组
元组函数
- len(tuple) 元组元素个数
- max(tuple) 元组元素中的最大值
- min(tuple) 元组元素中的最小值
- tuple(tuple) 将列表转换为元组
元组推导式
t = 1, 2, 3
print(t)
# (1, 2, 3)
u = t, (3, 4, 5)
print(u)
# ((1, 2, 3), (3, 4, 5))
字典(dict)
- 字典是另一种可变容器模型，可存储任意类型对象
- 字典的每个键值(key=>value)对用冒号(:)分割，每个对之间用逗号(,)分割，整个字典包括在花括号({})中
- 键必须是唯一的，但值则不必
- 值可以是任意数据类型
- 键必须是不可变的，例如：数字、字符串、元组可以，但列表就不行
- 如果用字典里没有的键访问数据，会报错
- 字典的元素没有顺序，不能通过下标引用元素，通过键来引用
- 字典内部存放的顺序和 key 放入的顺序是没有关系的
格式如下:
d = {key1 : value1, key2 : value2 }
访问字典
dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}
print(dis['b'][2])
修改字典
dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}
dis[9]['name'] = 999
print(dis)
# {'a': 1, 9: {'name': 999}, 'b': [1, 2, 3]}
删除字典
用 del 语句删除字典或字典的元素。
dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}
del dis[9]['name']
print(dis)
del dis # 删除字典
# {'a': 1, 9: {}, 'b': [1, 2, 3]}
字典函数
- len(dict) 计算字典元素个数，即键的总数
- str(dict) 输出字典，以可打印的字符串表示
- type(variable) 返回输入的变量类型，如果变量是字典就返回字典类型
- key in dict 判断键是否存在于字典中
字典方法
- dict.clear()
删除字典内所有元素
- dict.copy()
返回一个字典的浅复制
- dict.fromkeys(seq[, value])
创建一个新字典，以序列 seq 中元素做字典的键，value 为字典所有键对应的初始值
- dict.get(key, default=None)
返回指定键的值，如果值不在字典中返回默认值
- dict.items()
以列表形式返回可遍历的(键, 值)元组数组
- dict.keys()
以列表返回一个字典所有的键
- dict.values()
以列表返回字典中的所有值
- dict.setdefault(key, default=None)
如果 key 在字典中，返回对应的值。
如果不在字典中，则插入 key 及设置的默认值 default，并返回 default ，default 默认值为 None。
- dict.update(dict2)
把字典参数 dict2 的键/值对更新到字典 dict 里
- dic1 = {'a': 'a'}
- dic2 = {9: 9, 'a': 'b'}
- dic1.update(dic2)
- print(dic1)
- # {'a': 'b', 9: 9}
- dict.pop(key[,default])
删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。key 值必须给出，否则返回 default 值。
- dict.popitem()
随机返回并删除字典中的一对键和值(一般删除末尾对)
字典推导式
构造函数 dict() 直接从键值对元组列表中构建字典。如果有固定的模式，列表推导式指定特定的键值对：
>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
此外，字典推导可以用来创建任意键和值的表达式词典：
>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}
如果关键字只是简单的字符串，使用关键字参数指定键值对有时候更方便：
>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}