Day01 - Python 基础介绍

1 Python 简介

1.1 Python 的由来

Python的创始人：吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）

1989年，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发圣诞节假期时间，开发的一个新的脚本解释程序，作为ABC语言的一种继承。

Python社区的人赋予他“仁慈大君” 的称号，这一称号直接来自英国肥皂剧《Monty Python飞行马戏团》。Guido当初之所以选中Python作为语言的名字，是因为他太喜欢这部肥皂剧了。

1.2 Python 现状

TIOBE排行榜 

http://www.tiobe.com/tiobe-index/

 

 

1.3 Python 的特点

优点：

• 1）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。

• 2）易于阅读：Python代码定义的更清晰。

• 3）易于维护：Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的。

• 4）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Macintosh兼容很好。

• 5）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。

• 6）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。

• 7）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。

• 8）数据库：Python提供所有主要的商业数据库的接口。

• 9）GUI编程：Python支持GUI可以创建和移植到许多系统调用。

• 10）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。

缺点：

• 1）运行速度慢：和C程序相比非常慢。因为Python是解释型语言，代码在执行时会一行一行地翻译成CPU能理解的机器码，这个翻译过程非常耗时，所以很慢。而C程序是运行前直接编译成CPU能执行的机器码，所以非常快。

　　但是大量的应用程序不需要这么快的运行速度，因为用户根本感觉不出来。例如，开发一个下载MP3的网络应用程序，C程序的运行时间需要0.001秒，而Python程序的运行时间需要0.1秒，慢了100倍，但由于网络更慢，需要等待1秒，用户能感觉到1.001秒和1.1秒的区别吗？这就好比F1赛车和普通的出租车在北京三环路上行驶的道理一样，虽然F1赛车理论时速高达400公里，但由于三环路堵车的时速只有20公里，因此，作为乘客，你感觉的时速永远是20公里。

• 2）代码不能加密：如果要发布你的Python程序，实际上就是发布源代码，这一点跟C语言不同，C语言不用发布源代码，只需要把编译后的机器码（也就是你在Windows上常见的xxx.exe文件）发布出去。要从机器码反推出C代码是不可能的，所以，凡是编译型的语言，都没有这个问题，而解释型的语言，则必须把源码发布出去。

　　这个缺点仅限于你要编写的软件需要卖给别人挣钱的时候。好消息是，在目前的互联网时代，靠卖软件授权的商业模式越来越少了，靠网站和移动应用卖服务的模式越来越多了，后一种模式不需要把源码给别人。另外，现在如火如荼的开源运动和互联网自由开放的精神是一致的，互联网上有无数非常优秀的像Linux一样的开源代码，我们千万不要高估自己写的代码真的有非常大的“商业价值”。那些大公司的代码不愿意开放的更重要的原因是代码写得太烂了，一旦开源，就没人敢用他们的产品了。

• 3）线程不能利用多CPU：这是Python被人诟病最多的一个缺点，GIL即全局解释器锁。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。

 1.4 Python应用领域

• WEB／客户端 开发: 豆瓣、Youtube 、Quora 、BitTorrent、dropbox 、Gmail、Google Maps
• 云计算：OpenStack
• 爬虫：搜索引擎、网站比价、买火车票
• 游戏: EVE online 、Civilization IV
• 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

1.5 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。

2 Python 环境搭建

2.1 获取安装包

下载地址：https://www.python.org/downloads/

2.2 安装

　　2.2.1 Windows：

　　　　1）添加到PATH

　　　　

　　　　

　　　　2）next

　　　　

　　　　3）选择安装目录

　　　　

　　　　4）安装成功

　　　　

　　2.2.2 Linux：

 　　　　解压、编译、安装

# tar zxvf Python-3.5.2.tgz

# cd  Python-3.5.2

# ./configure

# make

# make install

 

3 Python的Hello World

3.1 交互模式

Python 3.5.2 (default, Sep 28 2016, 14:44:21) 
[GCC 4.1.2 20070626 (Red Hat 4.4.7-3)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print("Hello World!")
Hello World!
>>>

3.2 执行文件模式

编辑文件：vi hello.py
写入代码：print("Hello Woold!")
执行文件：python hello.py

3.3 使用IDE

3.3.1 PyCharm 简介

PyCharm是由JetBrains打造的一款Python IDE，具备调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等功能。另外，PyCharm还提供了一些很好的功能用于Django开发，同时支持Google App Engine，更酷的是，PyCharm支持IronPython！

3.3.2 PyCharm快捷键

在菜单栏Help下你点击Default Keymap Reference，可以打开一个PDF文件，里面列出了所有的快捷键，你可以打印出来备用。千万不要被这么多快捷键吓到了，日常编程经常使用的也就下面 几个，如果你想放弃鼠标，直接纯键盘编程，那么你会完全爱上PyCharm。

◆  Basic code completion --- ”基本代码完成“快捷键

在日常写代码中，Basic code completion是用的比较多的，它可以智能的提示你或者帮你补全余下的代码。但是这一个快捷键是最有争议的一个快捷键，因为它的快捷方式是Ctrl + Space，会与我们的输入法快捷键冲突，所以第一步我们需要改变这个快捷键，我一般喜欢改成Ctrl + Comma。(如何修改默认快捷键见下面介绍)

◆  Tab

Tab 有2种情况：

1. 当你什么也没有输入的时候，Tab只是4个空格的缩进。

2. 当你输入前几个字母，PyCharm会智能的列出所有的候选项，这时候，你只要按下Tab，会默认选择第一个候选项。你也许觉得这没什么，但是这个功能能保证你的双手不离口键盘的“字母区”，你不需要按上下左右键去选择候选项，提供输入速度，非常流畅。

◆  Shift+Enter --- 智能换行

class function鼠标在这(): 鼠标在function后面括号前面，我想换到下一行正确的位置写代码，那么就Shift+Enter 智能换行吧

◆  其他快捷键 --- 如果你感兴趣，就看Default Keymap Reference吧，保证有惊喜

 

3.3.3 PyCharm默认快捷键的修改

上面提到，我们需要修改Basic code completion的默认快捷键。

1）快捷键(Ctrl + Alt + S)打开设置面板，或者点击如图所示红方框里面的图标：

2）找到Keymap选项

 

3.3.4 PyCharm 的插件

因为PyCharm的功能已经很强大了，我一般很少用插件，这里介绍一个我很喜欢的插件，叫Native Neighbourhood，这个插件可以快速的打开操作系统的文件。

那么如何安装插件呢?

1）快捷键(Ctrl + Alt + S)打开设置面板，或者点击如图所示红方框里面的图标

2）找到Plugins

 

3.3.5 PyCharm 一下吧

那么现在就点击这个链接下载吧，不需要找注册码，先试用一个月再说!

http://www.jetbrains.com/pycharm/

4. 注释

4.1 单行注释

使用符号#开头注释单行内容：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# 文件名：test.py

# 第一个注释
print("Hello, Python!") # 第二个注释

输出结果：

Hello, Python!

4.2 多行注释

使用三个单引号(''')或三个双引号(""")注释多行内容

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# 文件名：test.py


'''
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
'''

"""
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
"""

5 变量和数据类型

5.1 什么是变量

变量是存储在内存中的值。这就意味着，在创建变量时，会在内存中开辟一个空间。基于变量的数据类型，解释器会分配指定内存，并决定什么数据可以被存储在内存中。因此，变量可以指定不同的数据类型，这些变量可以存储整数，小数或字符。

5.2 变量的声明和赋值

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

counter = 100 # 赋值整型变量
miles = 1000.0 # 浮点型
name = "John" # 字符串

print counter
print miles
print name

以上实例中，100，1000.0和"John"分别赋值给counter，miles，name变量。

执行以上程序会输出如下结果：

100
1000.0
John

5.3 变量的命名规则

• 变量名只能是字母、数字或下划线的任意组合
• 变量名第一个字符不能是数字
• 关键字不能声明为变量名

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']

6 输出和输入

6.1 输出

用print()在括号中加上字符串，就可以向屏幕上输出指定的文字。比如输出'hello, world'，用代码实现如下：

>>> print("Hello World!")
Hello World!

print()函数也可以接受多个字符串，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

6.2 输入

Python提供了一个input()，可以让用户输入字符串，并存放到一个变量里。比如输入用户的名字：

>>> name = input()
James
>>> print(name)
James

 

python3中的input() 即为 python2中的raw_input()

#!/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：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import getpass

# 将用户输入的内容赋值给 name 变量
passwd = getpass.getpass("请输入密码：")

# 打印输入的内容
print(passwd )

7 字符编码

8 流程控制

8.1 if ... else ...

场景一：用户登录验证

# 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!
 
 
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:UTF-8 -*-

import getpass

name = input('请输入用户名：')
passwd = getpass.getpass('请输入密码：')
  
if name == "James" and passwd == "123":
    print("欢迎，James！")
else:
    print("用户名和密码错误")

 

场景二、猜年龄游戏

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。

8.2 for loop

循环10次：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

for i in range(10):
    print("loop:", i )

输出结果：

loop: 0
loop: 1
loop: 2
loop: 3
loop: 4
loop: 5
loop: 6
loop: 7
loop: 8
loop: 9

 

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

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

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 )

输出结果：

loop: 5
loop: 6
loop: 7
loop: 8
loop: 9

 

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

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

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

输出结果：

loop: 5
loop: 6
loop: 7
loop: 8
loop: 9

8.3 while loop

只要条件满足，就不断循环，条件不满足时退出循环

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:UTF-8 -*-

count = 0
while (count < 9):
   print('The count is:', count)
   count = count + 1

print("Good bye!")

输出结果：

The count is: 0
The count is: 1
The count is: 2
The count is: 3
The count is: 4
The count is: 5
The count is: 6
The count is: 7
The count is: 8
Good bye!

 

while 的死循环

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:UTF-8 -*-

count = 0
while True:
    print("加鸡腿...",count)
    count +=1

 

作业一：博客

 

作业二：编写登陆接口

• 输入用户名密码
• 认证成功后显示欢迎信息
• 输错三次后锁定

 

作业三：多级菜单

• 三级菜单
• 可依次选择进入各子菜单
• 所需新知识点：列表、字典