python科学计算与数据处理(看完这篇文章,你的Python基础就差不多了)python基础 / python科学计算基础...

wufei123 发布于 2024-07-02 阅读(6)

第一部分 Python基础语法

1. 认识Python1.1 Python 简介Python 的创始人为吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum)Python 的设计目标:一门简单直观的语言并与主要竞争者一样强大开源,以便任何人都可以为它做贡献。

代码像纯英语那样容易理解适用于短期开发的日常任务Python 的设计哲学:优雅、明确、简单Python 开发者的哲学是:用一种方法,最好是只有一种方法来做一件事Python 是完全面向对象的语言,在 Python 中一切皆对象。

可扩展性:如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开,可以把这部分程序用C或C++编写,然后在Python程序中使用它们1.2. 第一个Python程序执行 Python 程序的三种方式:解释器、交互式运行、IDE运行

Python 是一个格式非常严格的程序设计语言python 2.x 默认不支持中文ASCII字符只包含256个字符,不支持中文Python 2.x 的解释器名称是 pythonPython 3.x 的解释器名称是 。

python3为了照顾现有的程序,官方提供了一个过渡版本 ——Python 2.6提示:如果开发时,无法立即使用 Python 3.0(还有极少的第三方库不支持 3.0 的语法),建议先使用 Python 3.0。

版本进行开发然后使用 Python 2.6、Python 2.7 来执行,并且做一些兼容性的处理IPython 是一个 python 的 交互式 shell,比默认的 python shell 好用得多,它支持

bash shell 命令,适合于学习/验证 Python 语法或者局部代码集成开发环境(IDE,Integrated Development Environment)—— 集成了开发软件需要的所有工具。

,一般包括以下工具:图形用户界面代码编辑器(支持 代码补全/自动缩进)编译器/解释器调试器(断点/单步执行)……

PyCharm 是 Python 的一款非常优秀的集成开发环境

PyCharm运行工具栏1.3. PyCharm 的设置PyCharm 的 配置信息 是保存在 用户家目录下 的 .PyCharmxxxx.x 目录下的,xxxx.x 表示当前使用的 PyCharm 的版本号

1.3.1 恢复 PyCharm 的初始设置:关闭正在运行的 PyCharm在终端中执行以下终端命令,删除 PyCharm 的配置信息目录:$ rm -r ~/.PyCharm2016.3重新启动 PyCharm

1.3.2 PyCharm 安装和启动步骤:执行以下终端命令,解压缩下载后的安装包$ tar -zxvf pycharm-professional-2017.1.3.tar.gz将解压缩后的目录移动到/opt

目录下,可以方便其他用户使用/opt目录用户存放给主机额外安装的软件$ sudo mv pycharm-2017.1.3/ /opt/切换工作目录$ cd /opt/pycharm-2017.1.3/bin

启动 PyCharm$ ./pycharm.sh1.3.3 设置启动图标在专业版中,选择菜单 Tools / Create Desktop Entry... 可以设置任务栏启动图标注意:设置图标时,需要勾选

Create the entry for all users快捷方式文件/usr/share/applications/jetbrains-pycharm.desktop在ubuntu中,应用程序启动的快捷方式通常都保存在

/usr/share/applications目录下1.3.4 卸载之前版本的 PyCharm要卸载 PyCharm 只需要做以下两步工作:删除解压缩目录$ sudo rm -r /opt/pycharm-2016.3.1/

删除家目录下用于保存配置信息的隐藏目录$ rm -r ~/.PyCharm2016.3/如果不再使用 PyCharm 还需要将/usr/share/applications/下的jetbrains-pycharm.desktop

删掉1.4. 多文件项目的演练开发 项目 就是开发一个 专门解决一个复杂业务功能的软件通常每 一个项目 就具有一个 独立专属的目录,用于保存 所有和项目相关的文件 在 PyCharm 中,要想让哪一个

Python 程序能够执行,必须首先通过 鼠标右键的方式执行 一下对于初学者而言,在一个项目中设置多个程序可以执行,是非常方便的,可以方便对不同知识点的练习和测试对于商业项目而言,通常在一个项目中,只有一个

可以直接执行的 Python 源程序

让选中的程序可以执行2. 注释注释的作用使用用自己熟悉的语言,在程序中对某些代码进行标注说明,增强程序的可读性 2.1 单行注释(行注释)以 # 开头,# 右边的所有东西都被当做说明文字,而不是真正要执行的程序,只起到辅助说明作用

print("hello python") # 输出 `hello python`为了保证代码的可读性,#后面建议先添加一个空格,然后再编写相应的说明文字;为了保证代码的可读性,注释和代码之间 至少要有 两个空格。

2.2 多行注释(块注释)要在 Python 程序中使用多行注释,可以用 一对 连续的 三个 引号(单引号和双引号都可以)""" 这是一个多行注释 在多行注释之间,可以写很多很多的内容…… """ print("hello python")

提示:注释不是越多越好,对于一目了然的代码,不需要添加注释对于 复杂的操作,应该在操作开始前写上若干行注释对于 不是一目了然的代码,应在其行尾添加注释(为了提高可读性,注释应该至少离开代码 2 个空格)

绝不要描述代码,假设阅读代码的人比你更懂 Python,他只是不知道你的代码要做什么2.3 代码规范:Python官方提供有一系列 PEP(Python Enhancement Proposals) 文档,其中第 8 篇文档专门针对

Python 的代码格式给出了建议,也就是俗称的PEP 8:文档地址:https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/ 谷歌有对应的中文文档:http://zh-google-styleguide.readthedocs.io

/en/latest/google-python-styleguide/python_style_rules/3. 运算符3.1 算数运算符是完成基本的算术运算使用的符号,用来处理四则运算,而“+”和“*”还可以用来处理字符串。

3.2 比较(关系)运算符

Python 2.x 中判断 不等于 还可以使用 <> 运算符!= 在 Python 2.x 中同样可以用来判断 不等于3.3 赋值运算符在 Python 中,使用 = 可以给变量赋值在算术运算时,为了简化代码的编写,。

Python 还提供了一系列的 与 算术运算符 对应的 赋值运算符,注意:赋值运算符中间不能使用空格。

3.4 身份运算符身份运算符比较两个对象的内存位置。常用的有两个身份运算符,如下所述:

辨析is 用于判断 两个变量引用的对象是否为同一个== 用于判断 引用变量的值 是否相等3.5 成员运算符Python成员运算符测试给定值是否为序列中的成员。 有两个成员运算符,如下所述

3.6 逻辑运算符

3.7 运算符优先级以下表格的算数优先级由高到最低顺序排列:

程序执行原理

操作系统会首先让 CPU 把 Python 解释器 的程序复制到 内存 中Python 解释器 根据语法规则,从上向下 让 CPU 翻译 Python 程序中的代码CPU 负责执行翻译完成的代码Python 的解释器有多大?

执行以下终端命令可以查看 Python 解释器的大小# 1. 确认解释器所在位置 $ which python # 2. 查看 python 文件大小(只是一个软链接) $ ls -lh /usr/bin/python # 3. 查看具体文件大小 $ ls -lh /usr/bin/python2.7

4. 变量4.1 变量定义在 Python 中,每个变量 在使用前都必须赋值,变量 赋值以后 该变量 才会被创建可以用 其他变量的计算结果 来定义变量变量名 只有在 第一次出现 才是 定义变量变量名 = 值

使用交互式方式,如果要查看变量内容,直接输入变量名即可,不需要使用print函数使用解释器执行,如果要输出变量的内容,必须要要使用print函数4.2 变量的类型在 Python 中定义变量是 不需要指定类型

(在其他很多高级语言中都需要),Python 可以根据 = 等号右侧的值,自动推导出变量中存储数据的类型数据类型可以分为 数字型 和 非数字型数字型 整型 (int):Python3中的所有整数都表示为长整数。

因此,长整数没有单独的数字类型浮点型(float)布尔型(bool) :真 True非 0 数 —— 非零即真,假 False0复数型 (complex):复数是由x + yj表示的有序对的实数浮点数组成,其中x和y是实数,j是虚数单位。

非数字型:有些运算符还支持这些数据类型,详见4.4.5.3 运算符字符串(str):加号(+)是字符串连接运算符,星号(*)是重复运算符列表(list)元组(tuple)字典(dict)提示:在 Python 2.x 中,。

整数 根据保存数值的长度还分为:int(整数)long(长整数)使用type函数可以查看一个变量的类型In [1]: type(name)不同类型变量之间的计算数字型变量 之间可以直接计算在 Python 中,两个数字型变量是可以直接进行 算数运算的

如果变量是 bool 型,在计算时 True 对应的数字是 1False 对应的数字是 0字符串变量 之间使用 + 拼接字符串字符串变量 可以和 整数 使用 * 重复拼接相同的字符串数字型变量 和 字符串

之间 不能进行其他计算从键盘获取输入信息:input在 Python 中可以使用 input 函数从键盘等待用户的输入用户输入的 任何内容 Python 都认为是一个 字符串字符串变量 = input("提示信息:")

类型转换函数在 Python 中可以使用 input 函数从键盘等待用户的输入用户输入的 任何内容 Python 都认为是一个 字符串字符串变量 = input("提示信息:")类型转换函数

price = float(input("请输入价格:"))格式化输出:print如果希望输出文字信息的同时,一起输出数据,就需要使用到 格式化操作符% 被称为 格式化操作符,专门用于处理字符串中的格式

包含 % 的字符串,被称为 格式化字符串% 和不同的 字符 连用,不同类型的数据 需要使用 不同的格式化字符

语法格式如下:print("格式化字符串" % 变量1) print("格式化字符串" % (变量1, 变量2...))4.3 变量的命名4.3.1 标识符和关键字标示符就是程序员定义的 变量名、函数名

标示符可以由 字母、下划线 和 数字 组成不能以数字开头不能与关键字重名关键字 就是在 Python 内部已经使用的标识符关键字 具有特殊的功能和含义开发者 不允许定义和关键字相同的名字的标识符通过以下命令可以查看

Python 中的关键字In [1]: import keyword In [2]: print(keyword.kwlist)4.3.2 变量的命名规则命名规则可以被视为一种惯例,并无绝对与强制目的是为了

增加代码的识别和可读性注意Python中的标识符是区分大小写的在定义变量时,为了保证代码格式,= 的左右应该各保留一个空格在 Python 中,如果 变量名 需要由 二个 或 多个单词 组成时,可以按照以下方式命名:每个单词都使用小写字母,单词与单词之间使用

_下划线 连接,例如:first_name、last_name、qq_number、qq_password 当然,还有驼峰命名法:小驼峰式命名法:第一个单词以小写字母开始,后续单词的首字母大写,例如:firstName

、lastName大驼峰式命名法,每一个单词的首字母都采用大写字母,例如:FirstName、LastName、CamelCase 4.4 高级变量类型在 Python 中,所有 非数字型变量 都支持以下特点:。

1. 都是一个 序列sequence,也可以理解为 容器2. 取值[]3. 遍历for in4. 计算长度len、最大/最小值max/min、比较、删除del5. 链接+ 和 重复*6. 切片4.4.1 列表(list)

List(列表) 是Python中使用最频繁的数据类型,在其他语言中通常叫做数组,专门用于存储一串 信息,列表用[]定义,数据之间使用,分隔,列表的索引从0开始索引就是数据在列表中的位置编号,索引又可以被称为。

下标注意:从列表中取值时,如果超出索引范围,程序会报错name_list = ["zhangsan", "lisi", "wangwu"]

列表示意图del 关键字使用 del 关键字(delete) 同样可以删除列表中元素del 关键字本质上是用来 将一个变量从内存中删除的如果使用 del 关键字将变量从内存中删除,后续的代码就不能再使用这个变量了

In [1]: l = [1,2,3,4] In [2]: del l[1] In [3]: l[1] Out[3]: 3在日常开发中,要从列表删除数据,建议使用列表提供的方法函数与方法函数 封装了独立功能,可以直接调用

函数名(参数)函数需要死记硬背方法 和函数类似,同样是封装了独立的功能方法 需要通过 对象 来调用,表示针对这个 对象 要做的操作对象.方法名(参数)在变量后面输入.,然后选择针对这个变量要执行的操作,记忆起来比函数要简单很多

循环遍历遍历 就是 从头到尾依次 从 列表 中获取数据,在 循环体内部 针对 每一个元素,执行相同的操作在 Python 中为了提高列表的遍历效率,使用 for 就能够实现迭代遍历# for 循环内部使用的变量 in 列表 for name in name_list: 循环内部针对列表元素进行操作 print(name)。

for-in循环流程图尽管 Python 的 列表 中可以 存储不同类型的数据但是在开发中,更多的应用场景是列表 存储相同类型的数据通过 迭代遍历,在循环体内部,针对列表中的每一项元素,执行相同的操作4.4.2 元组(tuple)

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 表示多个元素组成的序列元组 在 Python 开发中,有特定的应用场景 用于存储 一串 信息,数据 之间使用 , 分隔元组用 () 定义,元组的

索引 从 0 开始,索引 就是数据在 元组 中的位置编号info_tuple = ("zhangsan", 18, 1.75)创建空元组:info_tuple = ()元组中只包含一个元素时,需要在元素后面添加逗号。

:info_tuple = (50, )

元组示意图在 Python 中,可以使用 for 循环遍历所有非数字型类型的变量:列表、元组、字典 以及 字符串 提示:在实际开发中,除非 能够确认元组中的数据类型,否则针对元组的循环遍历需求并不是很多

在开发中,更多的应用场景是: 函数的 参数 和 返回值,一个函数可以接收 任意多个参数,或者 一次返回多个数据格式字符串,格式化字符串后面的 () 本质上就是一个元组让列表不可以被修改,以保护数据安全

元组和列表之间的转换使用 list 函数可以把元组转换成列表list(元组) 使用tuple函数可以把列表转换成元组tuple(列表)4.4.3 字典(dict)dict(字典) 是 除列表以外 Python 之中 最灵活 的数据类型。

字典同样可以用来 存储多个数据,通常用于存储 描述一个 物体 的相关信息和列表的区别: 列表 是 有序 的对象集合字典 是 无序 的对象集合字典用 {} 定义字典使用 键值对 存储数据,键值对之间使用逗号

, 分隔: 键key 是索引值value 是数据键 和 值 之间使用冒号: 分隔键必须是唯一的值 可以取任何数据类型,但 键 只能使用 字符串、数字或 元组xiaoming = {"name": "小明", "age": 18, "gender": True, "height": 1.75}

字典示意图字典的遍历 就是 依次 从 字典 中获取所有键值对:# for 循环内部使用的 `key 的变量` in 字典 for k in xiaoming: print("%s: %s" % (k, xiaoming[k]))

提示:在实际开发中,由于字典中每一个键值对保存数据的类型是不同的,所以针对字典的循环遍历需求并不是很多尽管可以使用 for in 遍历 字典 但是在开发中,更多的应用场景是: 使用 多个键值对,存储 描述一个

物体 的相关信息 —— 描述更复杂的数据信息将 多个字典 放在 一个列表 中,再进行遍历,在循环体内部针对每一个字典进行 相同的处理card_list = [{"name": "张三", "qq": "12345", "phone": "110"}, {"name": "李四", "qq": "54321", "phone": "10086"} ]

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