python入门

自学资料——整编自“扇贝编程”，概述了Python编程的几个关键方面，包括基本概念、语法结构和一些常用的内置函数及特性。通过这张思维导图，可以系统地了解Python编程的基础知识，包括函数、模块、内置函数、程序结构、错误处理以及Python语言的一些重要特性。

python

• function
  • def：组织好的，可重复使用的，用来实现特定功能的代码块
  • 定义函数：def ...(): 函数体：缩进内容 调用函数
    • 要点：def + name +（const）+ process + return
    • 参数(a, b, c)
      • 定义形参，调用实参
      • 1.位置参数，2.关键字参数，3.默认参数
        • rule：2.参数名 = 值，无视位置；默认参数放最后
    • 条件（分支）结构 【条件表达式也称布尔表达式】
      • 判断条件：(==)(!=)(>)(<)(>=)(<=) 【辨析=和==：赋值/判断相等】
      • if ... else ... 语句，注意缩进
      • 多路分支：elif，对不满足前一轮条件的进行判断。 【并列，按顺序进行，不必要】
      • 成员运算符 in（not in），用于判断某个字符是否不存在于一个字符串中
      • 三元表达式：a= x1 if conditiony else x2；简化代码。
      • 嵌套条件
        • 1.外层条件，2.内层条件；注意缩进
    • 返回值：return语句
      • 因：函数内部数据封闭
      • 函数结束标志
      • 格式：return a, b, c，返还：（'x', 'y', 'z')元组
    • 变量：全局变量，局部变量；全局作用域，局部作用域
      • 转化：global+name
  • print() 函数
    • 指令 print
    • 内容：数字、算式、‘’“”
    • 应用：显示结果、调试代码、提示信息
  • type() 函数
    • 查看数据类型
    • 返回 <class 'xxx'> ，str ：字符串类型；int：整数类型；float ：浮点数类型。 【类型转化：str(),int(),float()】
  • input() 函数
    • 赋值：answer = input('')
    • <class 'str'>
  • len()函数；用于获取序列的元素个数
  • list()函数：转化为列表
  • tuple()函数：转化为元组
  • range() 函数:快速生成一个有规律的数字序列。
    • 快速生成一个有规律的数字序列（~分片）。返回 range 对象，用 list() 函数转换
    • range(start, stop, step) start默认0 不包括stop step默认1
  • 循环语句： 满足条件→重复执行
    • for循环（循环次数确定，不用考虑终止条件）
      • for ... in ... 语句，变量、支持遍历的数据、循环体
      • 列表生成式：a = [ formula for x in b if c ] 表达式，for循环，条件判断
    • while循环（循环次数不确定，需循环条件）
      • 格式：while 循环条件（布尔值）： 循环体
    • 死循环：无法靠自身控制终止的程序，循环条件出错；shall：保证循环条件能变成False。检验：打印i值。终止：点击停止/Ctrl+C
    • 双重循环，A套B
  • break语句
    • 常和条件判断一起使用，在满足某个条件时终止整个循环
  • continue 语句
    • 常和 if 语句搭配使用，用于在特定条件下跳过当前循环体中的剩余语句，继续进行下一轮循环。
• 概念
  • 转义字符
    • 反斜杠(\)：{ \'（\")：无需解读； \n：换行； \\：反斜线 }
  • 缩进——从属关系
  • 注释：#不执行——TBD ： to be done
  • 变量：a = '...'（字符串变量）
    • 赋值-变量名 【(=)赋值 vs (==)等于】
    • rule：取最后一次赋值 name：1.英文字母、数字、下划线；2.不可数字开头；3.简单易懂（可读性）
  • 关键字：return、def、and
  • rule：圆括号 ()，方括号 [] 和花括号 {} 中的各个元素间都支持直接换行
  • . 表明了从属关系，表示某个模块里面的某个变量或函数。
• 模块
  • def：module，有规律存放代码、可以导入的文件， 如教学环境的main.py 作用：封装函数、变量等代码，提高代码利用率
  • 内置模块：
    • time模块，时间相关函数 time.sleep()，停止秒应用：防止程序执行过快，比如爬取数据时降低爬取速率防止被封等。 time.time()，获取当前时间的Unix时间戳，格林威治时间 1970 年 01 月 01 日 00 时 00 分 00 秒起 time.ctime()，输出周月日时分秒年
    • datetime模块：函数和类，均用于日期和时间的解析、格式化以及计算 datetime里有同名的datetime模块；from datetime import datetime datetime.now()，类似time.ctime()，无周 datetime.fromtimestamp()，转换Unix时间戳 timedelta(a, b, c...)，日期计算，关键参数days=5为5天；weeks, hours, minutes, seconds, mili~, micro~
    • random模块，生成伪随机数 random.random() ，生成 0-1 之间的随机小数，包括 0不包括 1 random.randint(m, n) ，生成一个随机整数x，m≥x≥n random.uniform(m, n) 生成随机小数，规则同上 random.choice() ，从一个非空序列中随机返回一个元素，常用于抽奖
    • math模块，C标准定义的数学函数 math.ceil()，向上取整 math.floor()，向下取整 math.sqrt()，取平方 math.pi()，数学常数π math.e()，数学常数e https://docs.python.org/zh-cn/3/library/math.html
  • 导入import
    • import example（as eg）；import a, b, c
      • eg.pi
      • pandas：pd， numpy：np
    • 部分模块：from a import b, c；b, c可直接使用
    • 使用：模块名.变量名 和 模块名.函数名()
  • 程序入口
    • def： 即直接运行的.py文件；通过入口文件使整个项目的代码串联运行 功能：指明模块中某一段代码在何时才会被运行
  • if __name__ == '__main__': 代码块 B 让 代码块 B 仅在 abc.py 作为程序入口时才能运行
    • __name__：特殊的内置变量，默认值：模块名 ~== '__main__' if abc.py为程序入口 else(导入): 'abc'
      • 意义：判断模块是以导入的方式使用， 还是作为程序入口文件直接运行
• 报错—debug
  • SyntaxError-语法错误
    • print（文字）
    • 定义函数时，括号和冒号写成中文字符
    • non-default argument follows default argument-非默认参数被放到默认参数后面
    • bad input，代码不符合格式，常多或少了必要的字母或者标点。
    • invalid character，Python 语法中不支持的字符（汉字和中文标点）
  • TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects-不能将字符串和整数相联结（相加）
  • IndentationError: 缩进错误
    • expected an indented block-忘记在函数体前统一加缩进
    • unindent does not match any outer indentation ，“unindent”：“减少或取消缩进”
  • NameError: name '???' is not defined（命名错误：??? 名称没有被定义）
  • AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'reverse'（属性错误：NoneType 对象没有 reverse 属性。）
    • sort() reverse() 方法只对原列表操作，不生成新列表，没有返回值/返回None
  • IndexError: list index out of range（索引错误：超出列表范围）
  • list indices must be integers or slices, not float（类型错误：列表分片必须用数字，而不是浮点数）
  • KeyError，字典的键错误（不存在）

中心主题

• 数据类型
  • 数字
    • integer（int）整型
      • 运算：(+)(-)(*)(/)(%)(//)(**)取余，除法取整，乘方
        • A += B 等价于 A = A + B（-=）
    • float 浮点数
      • 运算误差：十进制→二进制→计算→十进制
      • (/)返回的都是浮点数
  • 布尔类型
    • 布尔值：True(条件为真)，False(条件为假)
      • 布尔变量：用 True 和 False 直接创建/条件表达式来定义
    • 布尔类型转换：用 bool() 函数转换为布尔值，”有“即True；“无”即False（0，0.0，空字符串etc） 直接应用：if data: ，用于数据检查
    • 布尔运算：比较运算（6），逻辑运算（3）与或非，and, or, not。rule:有假假，有真真，反真假
  • 序列：有序元素的集合， 支持len()和索引
    • 字符串：表示文本
      • 引号
        • ''、"；'''：无需考虑引号、换行(\n)
      • 运算：加法乘法（拼接）
      • 格式化输出：' % % %' % (a, b, c)，占位符，运算符，元组 %d 整数，%f 浮点数，%s 字符串，%x 十六进制整数
      • 索引，len()，分片，不可变性
      • 语法
        • 大小写： upper() lower() capitalize() title() swapcase()
        • 分割：split(a, b)，分隔符，默认空格符（空格/\n/\t）；最大分割次数，默认-1 连接：'a'join(b)，连接符；序列 移除：strip(a)，字符串开头和结尾指定的字符（默认为空字符）或字符序列 当传入一个字符串时，会将传入字符串中每个字符依次移除
        • 统计：count('a', 1, 4)，字符串，开始/结束索引 定位：find(a)，返回第一次出现索引值/-1 替换：repllace('a', 'b', 1)，被替换字符串；替换~，次数默认∞
        • 格式化输出：'{}{}{}'.format('a', 'b', 12)，占位符，格式化方法，参数 可编号{1}{2}{2}{0}；可命名{a}{b}，b=?, a=?
    • 元组(tuple)
      • 特点：不可以“增删改”
      • a = (x, y, z)；(x,)；(x)：int/float)
      • 查询（index)、分片、列表运算符(+*)可用
      • 修改：list(a) →b→tuple(b)
      • 元素获取：用逗号 , 分隔开的多个变量，可以 按顺序 一次性获取 序列 中的元素
        • a, b, c = (x, y, z)
    • 列表
      • 特点：支持任意数据类型；元素有先后顺序；可变更
      • 基本语法
        • a = [ x, y, z ]；[x]
        • 位置获取元素：索引：从0开始，列表[索引]；反向索引：列表[-x]，从-1开始
        • index() 方法：列表.index(元素内容)，获取索引值
        • 编辑：修改~列表[索引] = 新值 添加~List.append() 插入~list.insert（索引，新值） 删除~list.pop(索引)，返回列表指定位置的元素，并删除这个元素；默认最后一个 del 列表[索引]，删除列表中指定索引（正反）的元素 列表.remove(值)，通过值来找到元素再删除 count() 方法：统计元素出现的次数 sort()方法；排序；字符串：首字母顺序；数值：从小到大 reverse() 方法：将列表顺序反转 copy() 方法：复制一个同样的列表 clear() 方法：清空列表
        • 分片 功能，列表[起始索引:结束索引]，来获取列表在某个范围内的元素；范围末尾的元素索引+1；list[:end]；list[start:]
        • 基本运算： 1.元素 in 列表，布尔表达式 2. list1 + list2， 先后顺序 3.列表 * n，乘法
        • zip(a,b)函数：将两个长度相同的列表合并起来，相同位置的元素一一组对，返回一个元组
        • enumerate(a, 1) 函数:“枚举、数数”,默认返回(索引，元素)，元组
        • 二维列表
          • 两步索引，格式：列表[行数-1][列数-1]
        • 列表生成式
    • 产生序列：range()函数，生成数字序列
    • 能转换成序列的数据
      • list(zip(a, b))
        • for循环遍历
  • 字典dictionary
    • traits
      • 组织具有对应关系的数据
      • {a, b, c}，元素：键值对，key: value 键唯一，重复取后者；值任意；无顺序
      • 取值：字典名[键] = 值；键必须在字典中，or报错。用in判断
    • 语法
      • 修改/添加：字典名[键] = 值； 删除：del ~
      • keys()，获取所有的键 values()，获取所有的值 items()，获取所有的键+值元组 （同：获取有序序列） get(a, b)，知键求值，不存在时返回None；不存在时的默认返回值
      • 嵌套：字典的值为字典； 访问：dic[a1][a2][a3]
• 类与对象面向编程
  • 类
    • def：类，相似个体的集合，个体即实例
    • 字符串类、整数类、浮点数类等（数据类型） 验证：type()
    • 创建： class 类名： 属性（attribute），a = b 方法（method），def 方法名（self)，具体执行过程
      • self：实例本身 创建类的方法时第一个参数为self 类外访问类的属性：实例名.属性，self.a 类内访问：self.属性名/方法名()
      • 初始化方法：def __init__(self): traits: 1.每当进行类的实例化时会自动被执行 2.可以接收其他参数，进行自定义的属性初始值设置; 在实例化的时候要传入对应的值 神奇方法，特点：被双下划线所包裹 __str__()方法： def __str__(self): return m 直接打印实例的结果为其返回值 作用：描述一个类
      • pass 是空语句，表示跳过，什么都不做
      • 父子类
        • 继承：共享一些方法和属性，降低代码重复 class 子类名(父类名):，让子类拥有父类所有A和M 多层继承：b(a), c(b), d(c) 多重继承：class 类 A(类 B, 类 C, 类 D): {实例方法属性调用：第一个的 if 第一个有 elif 从左向右逐个查找 else 报错}
        • 定制：1. 新增 2. 重写
    • 调用： 1.类的实例化，实例名=类名()，a = A() print(A)，<__main__.A object> 表明这是一个A类的实例对象（object） print(type(A))，<class '__main__.A'> 表明它属于A这个类。 使实例a有A类的属性和方法 2.实例名.属性/方法名
  • 面向对象编程
    • 面向对象与面向过程思维：
  • 编程思维（Computational Thinking）
    • 问题分解
      • eg：计算文章难度
        • 1. 1.统计文章中的单词数 2.统计所有单词中生词的数 3.根据生词数计算难度分
    • 模式识别
      • 循环、判断和求和的组合运用。
    • 抽象思维
      • 数据类型保存、将代码封装成函数： 花名册——列表； 姓名和学号一一对应——字典； 姓名和学号加性别——列表和字典组合；
    • 算法设计
      • 想法→代码 1.split() 方法：文章拆分成单词；replace() 方法：去除标点；得到单词列表 2.单词和次数一一对应，用字典存储；定义空字典；循环遍历单词列表，如果字典有该单词，对应次数 +1，否则对应次数设为 1； lower() 方法统一大小写；次数计算 3.生词出现次数→难度分数：循环遍历字典计算
• 实战
  • 绘图
    • turtle（海龟绘图） https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html
      • 画笔， 形状：默认小箭头，支持传入 turtle.shape('turtle')设成小海龟； 'arrow'，'circle'，'square'，'triangle'， 'classic' 位置：默认状态下落在画板正中间，以此为原点形成一个坐标系，单位是像素。根据“上北下南左西右东”的惯例标注四个方向 移动画笔：turtle.goto(-50, 20) 画笔抬起：turtle.penup() 不画线；画笔落下：turtle.pendown() 朝向：默认朝东 变向：turtle.left()； turtle.right(90)；参数是角度； turtle.setheading() 直接设置朝向，参数角度：东为0，逆时针增加 隐藏小海龟：turtle.hideturtle()；加快绘图速度，成图无画笔图案 显示小海龟：turtle.showturtle()
      • 线条， 移动：turtle.forward(3)；turtle.backward(3)，留下像素线（画笔默认落下） 速度：turtle.speed(0) 参数 0-10 的整数，1-10 数字越大速度越快，默认6；0 没有动画效果 颜色：默认黑色，可使用 turtle.color('red') 改成红色；'yellow'；'pink'；16 进制的 RGB 色值，如 #000000黑色，#FFFFFF白色，#FF0000红色； turtle.fillcolor() 填充颜色，turtle.pencolor() 画笔颜色。 上色：画之前 turtle.begin_fill() ，画之后 turtle.end_fill() 写字：turtle.write() ，参数为要写的内容 设置字的字体、大小等：turtle.write('By 黄帮主', font = ('SimHei', 12, 'bold'))；font 参数是元组，1st字体，2nd字体大小，3rd字重。（黑体、12 像素、加粗）
      • #常用循环
  • 电影票预定系统
    • 指导思想：先找到系统的核心功能，作为编程入手点，满足最基本需求；再逐步迭代优化，让程序更智能更完整。
    • 1.0 选座功能，面向对象编程方式 需求： 展示座位预订状态； 根据输入号预订。 抽象成类：SeatBooking，方法check_bookings() 展示，book_seat() 预订。 ①展示预订状态： 1.座位表抽象成二维列表。6行8列的二维列表~6排8列座位；用两个不同的字符（'●'，'○'）表示预订状态； 2.check_bookings() 方法：接收参数 seats（二维列表），for循环逐行打印；join() 方法把每一排的座位列表都拼接成字符串 ②预订指定座位 1.input() 获取，转换成行索引row和列索引column 2.book_seat() 方法接收seats为参数，判断座位号对应元素（seats[row][column] 的值）是否为 '○'；是 '○' ：座位可选，预订成功（改列表，打印座位号）；否则预订失败。 ③优化输出效果：打印提示信息和座位表后暂停一小会；作用：让输出结果看起来更有交互感，方便用户阅读。 time 模块的 sleep() 函数 before：从电影信息汇总中提取座位表 1.字典结构存储；多个键值对保存电影的名称、座位表和宣传时用的字符画；字典整合到列表infos里 2.访问某座位表：infos[0]['seats']
    • 2.0 自动检查输入，提醒重新输入； 如座位无法预订，就重新选座，直至成功。 ①获取行列索引， 1.列表生成式保存符合要求的用户输入到列表valid_row 2.定义方法 get_row()，保存输入行号为 input_row，如input_row不在valid_row里，提醒重新输入；返回符合要求的行索引；get_col() 方法 3.优化book_seat() 方法，直接调用 get_row() 方法和 get_col() 方法获取行列索引 ②重新选择座位， while True: 写“死循环”，让用户重复输入行列号，仅成功后用 break 语句跳出循环
    • 3.0 电影选择系统，控制系统 ①电影选择系统 需求：展示可选项：序号表示选择电影，x 表示退出系统； 获取选择。 1.创建文件 film_selector.py，定义 FilmSelector 类：display_options() ，get_choice() 2.定义display_films()，接受参数films列表， 遍历&通过 'name' 键取出名称并打印 3.验证：创建列表valid_choice，保存符合要求的输入：列表生成式生成代表每部电影的序号；append()单独添加选项 'x'；len()获取列表films长度，range() 确定循环次数 ②控制系统，初始化方法__init__()自动执行类 需求：储存电影信息； 控制整体流程，先选择，再预订。 1.main.py 里定义Controller类为控制系统，导入必要库，赋值属性 self.films。 2.流程：打印欢迎语； 调用电影选择系统；如不选'x'，调用选座系统；打印结束语