物联网技术部培训——python基本语法

python - 冉冉升起的高级语言

终于来到激动人心的时刻辣！我们要开始进行对python的学习！
 
python应该是很多小会员的第二门程序设计语言。在开始今天的讲学之前，我们先来解决小会员们心中可能存在的疑惑：python是什么？为什么要学python？python和C/C++有什么区别？
 
对于python，大家应该并不陌生。很多人应该都在大大小小的各种三流网站上看到过“7天学会python“的扯淡广告，虽然这种捷径是不存在的，但至少说明了python的易学性和火热性。（据说，python的发明者因为不喜欢有大括号的编程，就”随手“编出了python）
 
python是当下非常常用且热门的编程语言之一，这张图是HelloGitHub最新的数据，我们可以看到python的使用率正在不断地飙升，已经逐渐超过了老牌强势语言C++，现在排列第三，前两位是Java和C

python语言在数据处理领域确实非常优秀，加上本身语言的简单性，使得python非常适合进行海量数据处理和进行人工智能方面的研究。
 
在详细介绍这门语言之前，我们还要明确一点：python是一门十分高级的语言。何为高级语言？事实上，我们现阶段学习的所有语言都是属于高级语言的范畴，但相较于C等，python还要更加高级一点。高级就体现在，程序员利用python去编程和实现程序十分的轻便和简单；同样，简单也给python带来了一个弊病：那就是其运行速度非常慢。具体有多慢呢？C语言1秒就能实现的程序，Java要2秒，而python需要整整十秒。换言之，人看得懂的东西，机器就不容易看懂。
而且，python的简单性仅仅体现在语法实现的简单性，高级的python语言并不是简单的！
 
那么，相较于我们已经学会的程序设计语言，python和他有什么区别呢？或者说，我们既然已经能够利用计算机编程了，为什么还要再去学习另外的 程序语言呢？
 
首先，python与C，C++等等其他所有语言之间并没有特别本质上的区别，都是通过程序设计，使得计算机在代码的控制下执行一定的指令。绝大多数C，C++能做的（这里的例外就比如操作系统只能用C来写，Android只能用Java来写等等），python一样可以做，而且可能会更加简便的实现。
 
当下python的使用非常的广泛，的确可以说是学了就不用担心没有地方用。很多著名网站比如YouTube就是用python写的，很多游戏后台也可以用python来写。
 
说了这么多，总之是希望能给大家一个python的轮廓，让大家觉得学习这门语言有点意思！这门语言之后还会陪伴很多学习机器学习的同学走很远，这一节课我们首先给大家简单讲解python语法基础。

python入门篇：基本语法

第一个程序：helloworld！

helloworld几乎是我们学习所有语言开始的第一个程序。python如何去实现输出helloworld呢？
 
首先我们打开IDLE。IDLE的主界面是一个简便的变量查看器，适用于我们简单的尝试几个函数，以及测试写好的程序的内容，我们一般不用它来编程。点击左上角的“file”，再点“new file”，我们就建立了一个python文件。按下CTRL+s，保存到指定的路径：没错，简单的语言就连编译器都如此简单（当然不是，我们之后会用到更高级的编译器…）
 
！！要注意，IDLE不是很聪明，写的时候一定要注意中英文输入法的切换，不然一不小心就调出帮助文档了…！！
！！关于字体的修改：点击“Options”，“Configure Idle”就可以调整了！我用的是comic Sans MS！！

下面就是见证奇迹的时刻！我们输入

print("helloworld")

不用printf！不用%s！不用分号！不用头文件！不用return 0 ！不用大括号！就是这么任性！
输入好之后，我们按下F5，就可以运行。在我们的shell里，已经打印出了我们的内容。
 

python语法 - 基本数据类型

 
既然已经尝试了输出，我们当然还希望操作python的数据。下面我们就开始基本数据类型的学习。

1.1 变量的定义

变量的定义不需要声明，使用的时候直接丢到程序里面就可以。比如那我们刚刚的程序，我们在helloworld的输出下面加一行

a = 4

然后我们对他进行输出（ 不需要%d，不需要分号都可以不需要）

print(a)

就可以看到，程序正确的输出了4。
此外，在输出界面，也就是我们的shell里面，我们直接输入a，shell会帮我们打印出a的内容。
 
python语言变量不需要提前声明，也就是说，python语言中变量的类型是没有规定的。上一秒a还是整形，下一秒可以直接用字符串来赋给他，a就变成了一个字符串类型。

print("helloworld")
a = 4
print(a)
a = "helloworld"
print(a)

输出为：
helloworld
4
helloworld

 
但是，这样方便的python同样有要求：那就是使用变量之前必须对该变量进行赋值。没有赋值直接使用是不被允许的。但是没有赋值，却用变量直接承接表达式是被允许的。

a = 4
b = 3
c = a + b
# 没有对c进行初始化的情况下直接进行c = a + b 是允许的
# 井字号是python的单行注释方法

此外，在今后使用一些库或者函数的时候，如果你要是用的变量是该库的特殊变量，则在使用之前也必须进行初始化。比如在tensorflow中，当a，b是张量变量时，不可以直接使用c = a + b

1.2 连续赋值

python可以接受同时多个变量的赋值：

x, y, z = 1, 2, 3
a = b = 123
# 都是python语言允许的定义

1.3 python的基本输入和输出

 
python的输出我们已经见识过了：print即可。
print函数可谓来者不拒，不论要输出整形浮点型双精度字符串列表集合等等等等，只要是变量，统统丢到函数当中即可。python的字符串表达也非常简单，但凡是用引号括起来的内容都是字符串，都可以随意输出。
 
python中，为了方便输入输出的内容带引号，字符串的定义有四种方式：

a = "i love python!"
a = 'really!'
a = '''learning python is good for my hair!''' 
a = """人生苦短，我学python"""

三种定义方式都是允许的。其中，三个连续单引号的定义方式一般用于当作多行注释

'''那是因为三个连续引号可以装入回车，而其本身是没有任何意义的变量，程序不会做处理
'''

 
python的输入同样非常简单，只需要input即可。不论输入符号，数字，字母，都是允许的。

x = input()

但是要特别注意：这里input的所有内容都是字符串类型。

print(type(x)) # 输出x的类型。结果为：<class 'str'>

如果我们想进行“输入x，计算x的平方”的程序应该怎么做呢？

这里提供两种方法：

# 1.对x进行强制转换 ： 
x = input()
x = int(x) * int(x)
print(x)

# 2.对输入的内容进行去引号处理
x = input()
x = eval(x) * eval(x)
print(x)
# 其中，去引号函数在把引号去掉赋给变量之前，还会自动的根据括号的内容对变量的类型进行分配
print(type(eval(x)))
# 如果输入 5，则会输出 int；如果输入 5.5， 则会输出  float；如果输入[1， 2， 3]，就会输出 list，等等
# 然而eval并不能拆字符串

两种方法都可以使用，但是我们平时使用eval函数更多一点

1.3.1 输入输出语句格式拓展

1. python允许在input括号内通过加字符串的格式来对输入内容进行描述

x = input("please input a integer:")
print(x)

2. python的print输出函数自动计入回车。取消回车的方式是：

print("I don't want an enter",end='')
# 实际上，end=做的事情是将等号后面的字符串加到每一次输出的末尾，默认为回车。

3. 此下，给出了其他可用的输出格式，大家课后自己学习

print("{} is a sb,{} is niubi".format("mcx","zyc"))  # 这样输出时，大括号的顺序和format顺序一一对应
print("{1} is a sb,{0} is niubi".format("zyc","mcx"))  # 这样输出时，大括号顺序按照填写内容进行对应#1.填充对齐宽度
print("{0:~^20}".format(bstring))
#print("{0:           =        ^      20}".format("bstring"))      ^居中，>右对齐，<左对齐#      |           |         |      |       |      |#     引导符     填充物      居中   宽度    格式化  目标字符串
print("{0:*>20}".format("bit"))
print("{:20}".format("aa"))  # 将aa放于左边，自动补齐剩余空格
# 2.逗号(千分符，用于财务记账)   点精度(浮点数小数精度或字符串最大输出长度，{:.2f})
#   类型
print("{:,.2f}".format(12345.6789))    # 1 .整数部分放置千分符分割；2.精度补为两位print("{0:b},{0:c},{0:d},{0:o},{0:x},{0:X}".format(425))  # 用二进制，Unicode编码，十进制，八进制，大小写十六进制表示括号内的数值print("{0:e},{0:E},{0:f},{0:%}".format(3.14))  # 用小写大写的科学记数法表示，用通常的浮点数表示，用百分数表示

python语法 - 分支语句，循环语句

2.1 分支语句

在进行python程序的编写时，应该格外注意格式的书写。因为python是没有大括号的语言，所以能够判断python语段范围的只有缩进。python的分支表达式为：

if <语句段>:# 必须缩进，否则会报错。而且只能缩进一次<语句段>

我们来小小的实践一下：

a = eval(input())
if a % 2 == 0 :print('ok!')
elif a % 2 == 1:print('no!')
# 或者也可以直接else：

2.2 循环语句

与分支语句相同，循环语句中的缩进同样非常重要。python的循环表达式为：

for <循环判断>:# 必须缩进，否则会报错。而且只能缩进一次<语句段>

其中，循环判断的格式为：

	i in <范围>

这个范围可以是一个列表：

list = [1, 2, 3]
for i in list:print(i)# 则i会遍历整个列表

也可以是一个整数：

for i in range(45):print(i,end='  ')# 则i会分别被赋值为0， 1， ...， 44

总之，只要是能够进行循环遍历操作的，都用 i in … 来修饰即可
 
 

python语法 - 组合数据类型

 
python的组合数据类型大家完全可以类比C语言中的各种数组。python中，没有严格的数组概念，而是用其他组合数据类型代替。

3.1 集合

python的集合概念与数学概念上的集合非常相像，就是一群有相同意义的数据的集合,在python中常用于数据去重。python的语法表达中，集合的表达形式为：

b = 2
a = {1, 'python', b}
# 集合来者不拒，大多数数据类型都可以直接包含到集合当中

同数学的集合相似，集合中不能有相同的元素.如果出现相同的元素，集合会直接将相同的其他项删除，只保留一项。而且，当集合中包含变量时，集合会直接判断变量的内容是否与集合内容重复。
 
另外，集合在用户进行输入之后会直接自动的对其中所有元素进行排序，但是排序的方法，在不同的操作系统，甚至不同的时刻都有可能不是完全相同。集合的顺序本身就是开发者为了方便查找遍历和使用的，我们程序员不要利用这个顺序。但是基本保持：相同数据类型会被排布在一起，相同数据类型之间会根据大小（或者字符串长短也有可能）来从小到大排序
 
以下给出集合的操作，同学们课后掌握

#-------------------------集合操作符-------------------------#
c = {1,2,3,4,5} ; d = {4,5,6,7,8<