【Python第一篇】Python数据类型、表达式

本节内容

1. Python介绍
2. 安装
3. Hello World程序
4. 变量
5. 用户输入
6. 模块初识
7. 数据类型初识
8. 数据运算
9. 表达式if ...else语句
10. 表达式for 循环
11. break and continue 
12. 表达式while 循环

一、 Python介绍

目前Python主要应用领域：

• 云计算: 云计算最火的语言， 典型应用OpenStack
• WEB开发: 众多优秀的WEB框架，众多大型网站均为Python开发，Youtube, Dropbox, 豆瓣。。。， 典型WEB框架有Django
• 科学运算、人工智能: 典型库NumPy, SciPy, Matplotlib, Enthought librarys,pandas
• 系统运维: 运维人员必备语言
• 金融：量化交易，金融分析，在金融工程领域，Python不但在用，且用的最多，而且重要性逐年提高。原因：作为动态语言的Python，语言结构清晰简单，库丰富，成熟稳定，科学计算和统计分析都很牛逼，生产效率远远高于c,c++,java,尤其擅长策略回测
• 图形GUI: PyQT, WxPython,TkInter

Python在一些公司的应用： 

• 谷歌：Google App Engine 、code.google.com 、Google earth 、谷歌爬虫、Google广告等项目都在大量使用Python开发
• CIA: 美国中情局网站就是用Python开发的
• NASA: 美国航天局(NASA)大量使用Python进行数据分析和运算
• YouTube:世界上最大的视频网站YouTube就是用Python开发的
• Dropbox:美国最大的在线云存储网站，全部用Python实现，每天网站处理10亿个文件的上传和下载
• Instagram:美国最大的图片分享社交网站，每天超过3千万张照片被分享，全部用python开发
• Facebook:大量的基础库均通过Python实现的
• Redhat: 世界上最流行的Linux发行版本中的yum包管理工具就是用python开发的
• 豆瓣: 公司几乎所有的业务均是通过Python开发的
• 知乎: 国内最大的问答社区，通过Python开发(国外Quora)
• 春雨医生：国内知名的在线医疗网站是用Python开发的
• 除上面之外，还有搜狐、金山、腾讯、盛大、网易、百度、阿里、淘宝 、土豆、新浪、果壳等公司都在使用Python完成各种各样的任务。 

Python 是一门什么样的语言？

编程语言主要从以下几个角度为进行分类，编译型和解释型、静态语言和动态语言、强类型定义语言和弱类型定义语言，每个分类代表什么意思呢，我们一起来看一下。

编译和解释的区别是什么？

编译器是把源程序的每一条语句都编译成机器语言,并保存成二进制文件,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序,速度很快; 

而解释器则是只在执行程序时,才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行,所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的. 

这是因为计算机不能直接认识并执行我们写的语句,它只能认识机器语言(是二进制的形式)

编译型vs解释型

编译型
优点：编译器一般会有预编译的过程对代码进行优化。因为编译只做一次，运行时不需要编译，所以编译型语言的程序执行效率高。可以脱离语言环境独立运行。
缺点：编译之后如果需要修改就需要整个模块重新编译。编译的时候根据对应的运行环境生成机器码，不同的操作系统之间移植就会有问题，需要根据运行的操作系统环境编译不同的可执行文件。

解释型
优点：有良好的平台兼容性，在任何环境中都可以运行，前提是安装了解释器（虚拟机）。灵活，修改代码的时候直接修改就可以，可以快速部署，不用停机维护。

缺点：每次运行的时候都要解释一遍，性能上不如编译型语言。

python是一门动态解释性的强类型定义语言。

Python的优缺点

先看优点

1. Python的定位是“优雅”、“明确”、“简单”，所以Python程序看上去总是简单易懂，初学者学Python，不但入门容易，而且将来深入下去，可以编写那些非常非常复杂的程序。
2. 开发效率非常高，Python有非常强大的第三方库，基本上你想通过计算机实现任何功能，Python官方库里都有相应的模块进行支持，直接下载调用后，在基础库的基础上再进行开发，大大降低开发周期，避免重复造轮子。
3. 高级语言————当你用Python语言编写程序的时候，你无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节
4. 可移植性————由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工 作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依赖于系统的特性，那么你的所有Python程序无需修改就几乎可以在市场上所有的系统平台上运行
5. 可扩展性————如果你需要你的一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，你可以把你的部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。
6. 可嵌入性————你可以把Python嵌入你的C/C++程序，从而向你的程序用户提供脚本功能。

再看缺点：

1. 速度慢，Python 的运行速度相比C语言确实慢很多，跟JAVA相比也要慢一些，因此这也是很多所谓的大牛不屑于使用Python的主要原因，但其实这里所指的运行速度慢在大多数情况下用户是无法直接感知到的，必须借助测试工具才能体现出来，比如你用C运一个程序花了0.01s,用Python是0.1s,这样C语言直接比Python快了10倍,算是非常夸张了，但是你是无法直接通过肉眼感知的，因为一个正常人所能感知的时间最小单位是0.15-0.4s左右，哈哈。其实在大多数情况下Python已经完全可以满足你对程序速度的要求，除非你要写对速度要求极高的搜索引擎等，这种情况下，当然还是建议你用C去实现的。
2. 代码不能加密，因为PYTHON是解释性语言，它的源码都是以名文形式存放的，不过我不认为这算是一个缺点，如果你的项目要求源代码必须是加密的，那你一开始就不应该用Python来去实现。
3. 线程不能利用多CPU问题，这是Python被人诟病最多的一个缺点，GIL即全局解释器锁（Global Interpreter Lock），是计算机程序设计语言解释器用于同步线程的工具，使得任何时刻仅有一个线程在执行，Python的线程是操作系统的原生线程。在Linux上为pthread，在Windows上为Win thread，完全由操作系统调度线程的执行。一个python解释器进程内有一条主线程，以及多条用户程序的执行线程。即使在多核CPU平台上，由于GIL的存在，所以禁止多线程的并行执行。

Python解释器

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。

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。

CPython

当我们从Python官方网站下载并安装好Python 2.7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。

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。

IPython

IPython是基于CPython之上的一个交互式解释器，也就是说，IPython只是在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和CPython是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。

CPython用>>>作为提示符，而IPython用In [序号]:作为提示符。

PyPy

PyPy是另一个Python解释器，它的目标是执行速度。PyPy采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高Python代码的执行速度。

绝大部分Python代码都可以在PyPy下运行，但是PyPy和CPython有一些是不同的，这就导致相同的Python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到PyPy下执行，就需要了解PyPy和CPython的不同点。

Jython

Jython是运行在Java平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成Java字节码执行。

IronPython

IronPython和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。

小结

Python的解释器很多，但使用最广泛的还是CPython。如果要和Java或.Net平台交互，最好的办法不是用Jython或IronPython，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。

二、Python安装

windows

1 2 3 4 5 6 7

1、下载安装包     https://www.python.org/downloads/ 2、安装     默认安装路径：C:\python27 3、配置环境变量     【右键计算机】--》【属性】--》【高级系统设置】--》【高级】--》【环境变量】--》【在第二个内容框中找到 变量名为Path 的一行，双击】 --> 【Python安装目录追加到变值值中，用 ； 分割】     如：原来的值;C:\python27，切记前面有分号

linux、Mac

1 2 3

无需安装，原装Python环境    ps：如果自带2.6，请更新至2.7

三、Hello World程序

在linux 下创建一个文件叫hello.py,并输入

1	print("Hello World!")

然后执行命令:python hello.py ,输出

1 2 3

python hello.py Hello World!

指定解释器

上一步中执行 python hello.py 时，明确的指出 hello.py 脚本由 python 解释器来执行。

如果想要类似于执行shell脚本一样执行python脚本，例： ./hello.py ，那么就需要在 hello.py 文件的头部指定解释器，如下：

1 2 3

#!/usr/bin/env python    print "hello,world"

如此一来，执行： ./hello.py 即可。

ps：执行前需给予 hello.py 执行权限，chmod 755 hello.py

在交互器中执行　

除了把程序写在文件里，还可以直接调用python自带的交互器运行代码，　

1 2 3 4 5 6

localhost:~ servyou $ python Python 2.7.10 (default, Oct 23 2015, 18:05:06) [GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 7.0.0 (clang-700.0.59.5)] on darwin Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> print("Hello World!") Hello World!

四、变量

声明变量

1 2 3

#_*_coding:utf-8_*_   name = "Alex Li"

上述代码声明了一个变量，变量名为： name，变量name的值为："Alex Li"　

变量定义的规则：

• 变量名只能是 字母、数字或下划线的任意组合
• 变量名的第一个字符不能是数字
• 以下关键字不能声明为变量名
  ['and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'exec', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'not', 'or', 'pass', 'print', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

变量的赋值

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name = "fuyefeng"   name2 = name print(name,name2)   name = "Jack"   print("What is the value of name2 now?")

五、字符编码

python解释器在加载 .py 文件中的代码时，会对内容进行编码（默认ascill），如果是如下代码的话：

报错：ascii码无法表示中文

1 2 3

#!/usr/bin/env python    print "你好，世界"

改正：应该显示的告诉python解释器，用什么编码来执行源代码，备注：从python 3.x开始不需要指定编码也能显示中文。即：

1 2 3 4

#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*-    print "你好，世界"

注释

　　当行注视：# 被注释内容

　　多行注释：""" 被注释内容 """

----------------------------------------------------------------------------------

字符串在Python内部的表示是unicode编码，因此，在做编码转换时，通常需要以unicode作为中间编码，即先将其他编码的字符串解码（decode）成unicode，再从unicode编码（encode）成另一种编码。 

decode的作用是将其他编码的字符串转换成unicode编码，如str1.decode('gb2312')，表示将gb2312编码的字符串str1转换成unicode编码。 

encode的作用是将unicode编码转换成其他编码的字符串，如str2.encode('gb2312')，表示将unicode编码的字符串str2转换成gb2312编码。 

因此，转码的时候一定要先搞明白，字符串str是什么编码，然后decode成unicode，然后再encode成其他编码

 

python bytes和str两种类型转换的函数encode(),decode()

• str通过encode()方法可以编码为指定的bytes
• 反过来，如果我们从网络或磁盘上读取了字节流，那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str，就需要用decode()方法：

-----------------------------------------------------------------------------------

六、用户输入

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#!/usr/bin/env python #_*_coding:utf-8_*_     #name = raw_input("What is your name?") #only on python 2.x name = input("What is your name?") print("Hello " + name )

输入密码时，如果想要不可见，需要利用getpass 模块中的 getpass方法，即：

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#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*-    import getpass    # 将用户输入的内容赋值给 name 变量 pwd = getpass.getpass("请输入密码：")    # 打印输入的内容 print(pwd)

七、模块初识

 Python的强大之处在于他有非常丰富和强大的标准库和第三方库，几乎你想实现的任何功能都有相应的Python库支持，以后的课程中会深入讲解常用到的各种库，现在，我们先来象征性的学2个简单的。

sys

import sys

print(sys.path)

os

1 2 3 4 5 6

#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*-   import os   os.system("df -h") #调用系统命令

自己写个模块

1.自己写个python tab补全模块

#!/usr/bin/python
# python tab file
  
import sys
import readline
import rlcompleter
import atexit
import os
# tab completion
readline.parse_and_bind('tab: complete')
# history file
histfile = os.path.join(os.environ['HOME'], '.pythonhistory')
try:
    readline.read_history_file(histfile)
except IOError:
    pass
atexit.register(readline.write_history_file, histfile)
  
del os, histfile, readline, rlcompleter

2. 查看Python默认的模块存放地址

[root@realine ~]# python
Python 2.6.6 (r266:84292, Nov 22 2013, 12:16:22) 
[GCC 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-4)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import sys
>>> 
>>> sys.path
['', '/usr/lib64/python26.zip', '/usr/lib64/python2.6', '/usr/lib64/python2.6/plat-linux2', '/usr/lib64/python2.6/lib-tk', '/usr/lib64/python2.6/lib-old', '/usr/lib64/python2.6/lib-dynload', '/usr/lib64/python2.6/site-packages', '/usr/lib64/python2.6/site-packages/gst-0.10', '/usr/lib64/python2.6/site-packages/gtk-2.0', '/usr/lib64/python2.6/site-packages/webkit-1.0', '/usr/lib/python2.6/site-packages']

3. 拷贝该脚本到默认模块存放路径

1	cp tab.py  /usr/lib64/python2.6/

4.使用tab模块

[root@realine python2.6]# python
Python 2.6.6 (r266:84292, Nov 22 2013, 12:16:22) 
[GCC 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-4)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import sys
>>> import tab
>>> 
>>> sys.
sys.__class__(              sys.argv                    sys.hexversion
sys.__delattr__(            sys.builtin_module_names    sys.maxint
sys.__dict__                sys.byteorder               sys.maxsize
sys.__displayhook__(        sys.call_tracing(           sys.maxunicode
......

八、数据类型初识 

1、数字

2 是一个整数的例子。
长整数 不过是大一些的整数。
3.23和52.3E-4是浮点数的例子。E标记表示10的幂。在这里，52.3E-4表示52.3 * 10-4。
(-5+4j)和(2.3-4.6j)是复数的例子，其中-5,4为实数，j为虚数，数学中表示复数是什么？。

int（整型）

　　在32位机器上，整数的位数为32位，取值范围为-2**31～2**31-1，即-2147483648～2147483647
　　在64位系统上，整数的位数为64位，取值范围为-2**63～2**63-1，即-9223372036854775808～9223372036854775807

long（长整型）
　　跟C语言不同，Python的长整数没有指定位宽，即：Python没有限制长整数数值的大小，但实际上由于机器内存有限，我们使用的长整数数值不可能无限大。
　　注意，自从Python2.2起，如果整数发生溢出，Python会自动将整数数据转换为长整数，所以如今在长整数数据后面不加字母L也不会导致严重后果了。
float（浮点型）

　　浮点数用来处理实数，即带有小数的数字。类似于C语言中的double类型，占8个字节（64位），其中52位表示底，11位表示指数，剩下的一位表示符号。
complex（复数）
　　复数由实数部分和虚数部分组成，一般形式为x＋yj，其中的x是复数的实数部分，y是复数的虚数部分，这里的x和y都是实数。

注：Python中存在小数字池：-5 ～ 257

 

2、布尔值

　　真或假

　　1 或 0

3、字符串

"hello world"

字符串格式化输出

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name = "alex" print "i am %s " % name    #输出: i am alex

PS: 字符串是 %s;整数 %d;浮点数%f

name = input("input you name:")
age = int(input("input you age:"))
job = input("input you job:")

msg = '''
information of %s :
---------------
name :%s
age : %d
job : %s
-------end-----
''' % (name,name,age,job)

print(msg)

 【举例】：

name = "chris,jack,rain"
print(name.split(","))
print("|".join(name))

username = input('your name:')
if username.strip() == 'fuyf':
    print('weblcome')

name = 'fu ye feng'
print(name.center(40,'-'))
print('' in name)
print(name.capitalize())

msg = "hello,{name},it's been a long {age} no see"
print(msg.format(name='fuyf',age=22))
msg2 = "hahah{0},dddd{1}"
print(msg2.format('chris',22))

age = input('your age:')
if age.isdigit():
    age = int(age)
else:
    print("invalid data type")

name = 'fuyf123'
print(name.endswith('f'))
print(name.startswith('3'))
print(name.upper().lower())

字符串常用功能：

• 移除空白
• 分割
• 长度 len( )
• 索引 index()
• 切片 

4、列表

创建列表：

1 2 3

name_list = ['alex', 'seven', 'eric'] 或 name_list ＝ list(['alex', 'seven', 'eric'])

【举例】：

name = ["fuyf","pxl","ygh"]
name[0:]
name[2] = "122"
name.insert(1,"fff")
name.append('最后')
name.remove("122")
print(name)
del name[1:2]
print(name[::2])  #步长为2

基本操作：

• 索引
• 切片
• 追加
• 删除
• 长度
• 切片
• 循环
• 包含

5、元组(不可变列表)

创建元组：

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ages = (11, 22, 33, 44, 55) 或 ages = tuple((11, 22, 33, 44, 55))

 

6、字典（无序）

创建字典：

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person = {"name": "mr.wu", 'age': 18} 或 person = dict({"name": "mr.wu", 'age': 18})

【举例】：

id_db = {
11111111:{
'name':'fuyf1',
'age':21,
'addr':'hunan'
},
222222222:{
'name':'fuyf2',
'age':21,
'addr':'hunan'
}
}
'''
id_db[11111111]['name']='fuyefeng'
id_db[11111111]['qq']=6666
print(id_db[11111111])
id_db[11111111].pop('addr')
print(id_db[11111111])
print(id_db.get(222222222))
'''
id_db2 = {
222222222:{
'name':'fyf3',
'age':'43'
} }
 
id_db.update(id_db2)
print(id_db2.values())
print(id_db2.keys())
print(222222222 in id_db)
id_db2.setdefault('job','it')
print(id_db2)
 
for key in id_db2:
print(key,id_db2.get(key))

 常用操作：

• 索引
• 新增
• 删除
• 键、值、键值对
• 循环
• 长度

九、数据运算

算数运算：

比较运算：

赋值运算：

逻辑运算：

成员运算：

身份运算：

位运算：

a = 60            # 60 = 0011 1100
b = 13            # 13 = 0000 1101
c = 0
  
c = a & b;        # 12 = 0000 1100
print "Line 1 - Value of c is ", c
  
c = a | b;        # 61 = 0011 1101
print "Line 2 - Value of c is ", c
  
c = a ^ b;        # 49 = 0011 0001 #相同为0，不同为1
print "Line 3 - Value of c is ", c
  
c = ~a;           # -61 = 1100 0011
print "Line 4 - Value of c is ", c
  
c = a << 2;       # 240 = 1111 0000
print "Line 5 - Value of c is ", c
  
c = a >> 2;       # 15 = 0000 1111
print "Line 6 - Value of c is ", c

*按位取反运算规则(按位取反再加1)  

十、表达式if ... else

场景一、用户登陆验证

# 提示输入用户名和密码
# 验证用户名和密码
# 如果错误，则输出用户名或密码错误
# 如果成功，则输出 欢迎，XXX!

import getpass

name = raw_input('请输入用户名：')
pwd = getpass.getpass('请输入密码：')
  
if name == "alex" and pwd == "cmd":
    print("欢迎，alex！")
else:
    print("用户名和密码错误")

场景二、猜年龄游戏

需求：在程序里设定好你的年龄，然后启动程序让用户猜测，用户输入后，根据他的输入提示用户输入的是否正确，如果错误，提示是猜大了还是小了

my_age = 28
 
user_input = int(input("input your guess num:"))
 
if user_input == my_age:
    print("Congratulations, you got it !")
elif user_input < my_age:
    print("Oops,think bigger!")
else:
    print("think smaller!")

外层变量，可以被内层代码使用

内层变量，不应被外层代码使用

十一、表达式 for 循环

最简单的循环10次

for i in  range(10):

    print("loop:", i )

 

range函数原型：range（start， end， scan):

参数含义：start:计数从start开始。默认是从0开始。例如range（5）等价于range（0， 5）;

              end:技术到end结束，但不包括end.例如：range（0， 5） 是[0, 1, 2, 3, 4]没有5

              scan：每次跳跃的间距，默认为1。例如：range（0， 5） 等价于 range(0, 5, 1)

 

需求一：还是上面的程序，但是遇到小于5的循环次数就不走了，直接跳入下一次循环

1 2 3 4

for i in range(10):     if i<5:         continue #不往下走了,直接进入下一次loop     print("loop:", i )

需求二：还是上面的程序，但是遇到大于5的循环次数就不走了，直接退出

1 2 3 4

for i in range(10):     if i>5:         break #不往下走了,直接跳出整个loop     print("loop:", i )

猜年龄游戏优化版：

       需求：在程序里设定好你的年龄，然后启动程序让用户猜测，用户输入后，根据他的输入提示用户输入的是否正确，最多猜10次，猜对直接退出。如果猜测错误，提示是猜大了还是小了，每猜三次提示用户是否要继续。

age = 22
counter = 0
for i in range(10):
    if counter <3:
        guess_num = int(input("input you guess num:"))
        if guess_num ==age:
            print("you got it!")
            break
        elif guess_num > age:
            print("Thiner smaller!")
        else :
            print("Thinker big...")
    else:
        continue_confire = input("DO you want to contine:")
        if continue_confire == 'y':
            counter = 0
            continue
        else:
            print("bye")
            break
    counter += 1

十二、while 循环

有一种循环叫死循环，一经触发，就运行个天荒地老、海枯石烂。

海枯石烂代码

1 2 3 4 5

count = 0 while True:     print("你是风儿我是沙,缠缠绵绵到天涯...",count)     count +=1

 需求1：第6、7次不打印，最多循环10次

i = 0
while True:
    i +=1
    if i >5 and i<8:
        continue
    print('你是风儿，我是沙',i)
    if i == 10:
        print('bye')
        break

 需求2：只打印奇数

i = 0
while i<10:
    i +=1
    if i%2 == 0:
        continue
    print(i)