Python之路，Day01-Python基础知识

本节内容

1.Python介绍

2.了解IDLE窗口

3.函数+模块=标准库

4.anaconda介绍

5.变量、赋值、数据

6.项目1 

7.循环嵌套 练习if elif P18

8.for 循环 内置函数range()

9.random模块

10.项目及练习

 

 

一 python介绍

python的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）。1989年的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的脚本解释程序，做为ABC语言的一种继承。 

最新的TIOBE排行榜，Python赶超C++占据第3， Python崇尚优美、清晰、简单，是一个优秀并普遍使用的语言。

 

 

 

 

编程语言主要从如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，每一个分类表明什么意思呢，咱们一块儿来看一下。

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,这样运行时计算机能够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,因此运行速度是不如编译后的程序运行的快的. 

这是由于计算机不能直接认识并执行咱们写的语句,它只能认识机器语言(是二进制的形式)

 

1、低级语言与高级语言

最初的计算机程序都是用0和1的序列表示的，程序员直接使用的是机器指令，无需翻译，从纸带打孔输入便可执行获得结果。后来为了方便记忆，就将用0、1序列表示的机器指令都用符号助记，这些与机器指令一一对应的助记符就成了汇编指令，从而诞生了汇编语言。不管是机器指令仍是汇编指令都是面向机器的，统称为低级语言。由于是针对特定机器的机器指令的助记符，因此汇编语言是没法独立于机器(特定的CPU体系结构)的。但汇编语言也是要通过翻译成机器指令才能执行的，因此也有将运行在一种机器上的汇编语言翻译成运行在另外一种机器上的机器指令的方法，那就是交叉汇编技术。

高级语言是从人类的逻辑思惟角度出发的计算机语言，抽象程度大大提升，须要通过编译成特定机器上的目标代码才能执行，一条高级语言的语句每每须要若干条机器指令来完成。高级语言独立于机器的特性是靠编译器为不一样机器生成不一样的目标代码(或机器指令)来实现的。那具体的说，要将高级语言编译到什么程度呢，这又跟编译的技术有关了，既能够编译成直接可执行的目标代码，也能够编译成一种中间表示，而后拿到不一样的机器和系统上去执行，这种状况一般又须要支撑环境，好比解释器或虚拟机的支持，Java程序编译成bytecode，再由不一样平台上的虚拟机执行就是很好的例子。因此，说高级语言不依赖于机器，是指在不一样的机器或平台上高级语言的程序自己不变，而经过编译器编译获得的目标代码去适应不一样的机器。从这个意义上来讲，经过交叉汇编，一些汇编程序也能够得到不一样机器之间的可移植性，但这种途径得到的移植性远远不如高级语言来的方便和实用性大。

 

2、编译与解释

编译是将源程序翻译成可执行的目标代码，翻译与执行是分开的；而解释是对源程序的翻译与执行一次性完成，不生成可存储的目标代码。这只是表象，两者背后的最大区别是：对解释执行而言，程序运行时的控制权在解释器而不在用户程序；对编译执行而言，运行时的控制权在用户程序。

解释具备良好的动态特性和可移植性，好比在解释执行时能够动态改变变量的类型、对程序进行修改以及在程序中插入良好的调试诊断信息等，而将解释器移植到不一样的系统上，则程序不用改动就能够在移植了解释器的系统上运行。同时解释器也有很大的缺点，好比执行效率低，占用空间大，由于不只要给用户程序分配空间，解释器自己也占用了宝贵的系统资源。

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,这样运行时计算机能够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,因此运行速度是不如编译后的程序运行的快的.

 

编译型和解释型
咱们先看看编译型，其实它和汇编语言是同样的：也是有一个负责翻译的程序来对咱们的源代码进行转换，生成相对应的可执行代码。这个过程说得专业一点，就称为编译（Compile），而负责编译的程序天然就称为编译器（Compiler）。若是咱们写的程序代码都包含在一个源文件中，那么一般编译以后就会直接生成一个可执行文件，咱们就能够直接运行了。但对于一个比较复杂的项目，为了方便管理，咱们一般把代码分散在各个源文件中，做为不一样的模块来组织。这时编译各个文件时就会生成目标文件（Object   file）而不是前面说的可执行文件。通常一个源文件的编译都会对应一个目标文件。这些目标文件里的内容基本上已是可执行代码了，但因为只是整个项目的一部分，因此咱们还不能直接运行。待全部的源文件的编译都大功告成，咱们就能够最后把这些半成品的目标文件“打包”成一个可执行文件了，这个工做由另外一个程序负责完成，因为此过程好像是把包含可执行代码的目标文件链接装配起来，因此又称为连接（Link），而负责连接的程序就叫……就叫连接程序（Linker）。连接程序除了连接目标文件外，可能还有各类资源，像图标文件啊、声音文件啊什么的，还要负责去除目标文件之间的冗余重复代码，等等，因此……也是挺累的。连接完成以后，通常就能够获得咱们想要的可执行文件了。 

上面咱们大概地介绍了编译型语言的特色，如今再看看解释型。噢，从字面上看，“编译”和“解释”的确都有“翻译”的意思，它们的区别则在于翻译的时机安排不大同样。打个比方：假如你打算阅读一本外文书，而你不知道这门外语，那么你能够找一名翻译，给他足够的时间让他从头至尾把整本书翻译好，而后把书的母语版交给你阅读；或者，你也马上让这名翻译辅助你阅读，让他一句一句给你翻译，若是你想往回看某个章节，他也得从新给你翻译。 

两种方式，前者就至关于咱们刚才所说的编译型：一次把全部的代码转换成机器语言，而后写成可执行文件；然后者就至关于咱们要说的解释型：在程序运行的前一刻，还只有源程序而没有可执行程序；而程序每执行到源程序的某一条指令，则会有一个称之为解释程序的外壳程序将源代码转换成二进制代码以供执行，总言之，就是不断地解释、执行、解释、执行……因此，解释型程序是离不开解释程序的。像早期的BASIC就是一门经典的解释型语言，要执行BASIC程序，就得进入BASIC环境，而后才能加载程序源文件、运行。解释型程序中，因为程序老是以源代码的形式出现，所以只要有相应的解释器，移植几乎不成问题。编译型程序虽然源代码也能够移植，但前提是必须针对不一样的系统分别进行编译，对于复杂的工程来讲，的确是一件不小的时间消耗，何况极可能一些细节的地方仍是要修改源代码。并且，解释型程序省却了编译的步骤，修改调试也很是方便，编辑完毕以后便可当即运行，没必要像编译型程序同样每次进行小小改动都要耐心等待漫长的Compiling…Linking…这样的编译连接过程。不过凡事有利有弊，因为解释型程序是将编译的过程放到执行过程当中，这就决定了解释型程序注定要比编译型慢上一大截，像几百倍的速度差距也是不足为奇的。 

编译型与解释型，二者各有利弊。前者因为程序执行速度快，同等条件下对系统要求较低，所以像开发操做系统、大型应用程序、数据库系统等时都采用它，像C/C++、Pascal/Object   Pascal（Delphi）、VB等基本均可视为编译语言，而一些网页脚本、服务器脚本及辅助开发接口这样的对速度要求不高、对不一样系统平台间的兼容性有必定要求的程序则一般使用解释性语言，如Java、JavaScript、VBScript、Perl、Python等等。 

但既然编译型与解释型各有优缺点又相互对立，因此一批新兴的语言都有把二者折衷起来的趋势，例如Java语言虽然比较接近解释型语言的特征，但在执行以前已经预先进行一次预编译，生成的代码是介于机器码和Java源代码之间的中介代码，运行的时候则由JVM（Java的虚拟机平台，可视为解释器）解释执行。它既保留了源代码的高抽象、可移植的特色，又已经完成了对源代码的大部分预编译工做，因此执行起来比“纯解释型”程序要快许多。而像VB6（或者之前版本）、C#这样的语言，虽然表面上看生成的是.exe可执行程序文件，但VB6编译以后实际生成的也是一种中介码，只不过编译器在前面安插了一段自动调用某个外部解释器的代码（该解释程序独立于用户编写的程序，存放于系统的某个DLL文件中，全部以VB6编译生成的可执行程序都要用到它），以解释执行实际的程序体。C#（以及其它.net的语言编译器）则是生成.net目标代码，实际执行时则由.net解释系统（就像JVM同样，也是一个虚拟机平台）进行执行。固然.net目标代码已经至关“低级”，比较接近机器语言了，因此仍将其视为编译语言，并且其可移植程度也没有Java号称的这么强大，Java号称是“一次编译，处处执行”，而.net则是“一次编码，处处编译”。呵呵，固然这些都是题外话了。总之，随着设计技术与硬件的不断发展，编译型与解释型两种方式的界限正在不断变得模糊。

动态语言和静态语言
一般咱们所说的动态语言、静态语言是指动态类型语言和静态类型语言。

（1）动态类型语言：动态类型语言是指在运行期间才去作数据类型检查的语言，也就是说，在用动态类型的语言编程时，永远也不用给任何变量指定数据类型，该语言会在你第一次赋值给变量时，在内部将数据类型记录下来。Python和Ruby就是一种典型的动态类型语言，其余的各类脚本语言如VBScript也多少属于动态类型语言。

（2）静态类型语言：静态类型语言与动态类型语言恰好相反，它的数据类型是在编译其间检查的，也就是说在写程序时要声明全部变量的数据类型，C/C++是静态类型语言的典型表明，其余的静态类型语言还有C#、JAVA等。

 

强类型定义语言和弱类型定义语言

（1）强类型定义语言：强制数据类型定义的语言。也就是说，一旦一个变量被指定了某个数据类型，若是不通过强制转换，那么它就永远是这个数据类型了。举个例子：若是你定义了一个整型变量a,那么程序根本不可能将a看成字符串类型处理。强类型定义语言是类型安全的语言。

（2）弱类型定义语言：数据类型能够被忽略的语言。它与强类型定义语言相反, 一个变量能够赋不一样数据类型的值。

强类型定义语言在速度上可能略逊色于弱类型定义语言，可是强类型定义语言带来的严谨性可以有效的避免许多错误。另外，“这门语言是否是动态语言”与“这门语言是否类型安全”之间是彻底没有联系的！
例如：Python是动态语言，是强类型定义语言（类型安全的语言）; VBScript是动态语言，是弱类型定义语言（类型不安全的语言）; JAVA是静态语言，是强类型定义语言（类型安全的语言）。

 

经过上面这些介绍，咱们能够得出，python是一门动态解释性的强类型定义语言。

 

3、python的优缺点

先看优势

1. Python的定位是“优雅”、“明确”、“简单”，因此Python程序看上去老是简单易懂，初学者学Python，不但入门容易，并且未来深刻下去，能够编写那些很是很是复杂的程序。
2. 开发效率很是高，Python有很是强大的第三方库，基本上你想经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，大大下降开发周期，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————因为它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（通过改动使它可以工 做在不一样平台上）。若是你当心地避免使用依赖于系统的特性，那么你的全部Python程序无需修改就几乎能够在市场上全部的系统平台上运行
5. 可扩展性————若是你须要你的一段关键代码运行得更快或者但愿某些算法不公开，你能够把你的部分程序用C或C++编写，而后在你的Python程序中使用它们。
6. 可嵌入性————你能够把Python嵌入你的C/C++程序，从而向你的程序用户提供脚本功能。

python

1 print("hello world")

View Code

c++

1 #include <iostream>
2 int main(void)
3 {
4 std::cout<<"Hello world";
5 }

View Code

c

1 #include <stdio.h>
2 int main(void)
3 {
4 printf("\nhello world!");
5 return 0;
6 }

View Code

java

1 public class HelloWorld{
2   // 程序的入口
3   public static void main(String args[]){
4     // 向控制台输出信息
5     System.out.println("Hello World!");
6   }
7 }

View Code

php

1 <?php  
2             echo "hello world!";  
3 ?> 

View Code

ruby

puts "Hello world." 

View Code

再看缺点：

1. 速度慢，Python 的运行速度相比C语言确实慢不少，跟JAVA相比也要慢一些，所以这也是不少所谓的大牛不屑于使用Python的主要缘由，但其实这里所指的运行速度慢在大多数状况下用户是没法直接感知到的，必须借助测试工具才能体现出来，好比你用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,算是很是夸张了，可是你是没法直接经过肉眼感知的，由于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。其实在大多数状况下Python已经彻底能够知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，这种状况下，固然仍是建议你用C去实现的。
2. 代码不能加密，由于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，若是你的项目要求源代码必须是加密的，那你一开始就不该该用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，使得任什么时候刻仅有一个线程在执行，Python的线程是操做系统的原生线程。在Linux上为pthread，在Windows上为Win thread，彻底由操做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。即便在多核CPU平台上，因为GIL的存在，因此禁止多线程的并行执行。关于这个问题的折衷解决方法，咱们在之后线程和进程章节里再进行详细探讨。

 

二 了解IDLE窗口

 

回顾解释型。什么是IDE？Python还有哪些IDE？ 

 

三 函数+模块=标准库 

 一、 python模块类型

a.标准库

b.开源模块（github等）

c.自定义模块

 二、观察标准库

1 import sys
2 sys.platform

1 print(sys.version)

1 import os
2 os.getcwd()

1 os.environ

1 import datetime
2 datetime.date.today()

1 import datetime
2 datetime.date.today().day
3 datetime.date.today().month
4 datetime.date.today().year

 

1 datetime.date.isoformat(datetime.date.today())

1 import time
2 time.strftime("%H:%M")

#%y 两位数的年份表示（00-99）
#%Y 四位数的年份表示（000-9999）
#%m 月份（01-12）
#%d 月内中的一天（0-31）
#%H 24小时制小时数（0-23）
#%I 12小时制小时数（01-12）
#%M 分钟数（00=59）
#%S 秒（00-59）
#%a 本地简化星期名称
#%A 本地完整星期名称
#%b 本地简化的月份名称
#%B 本地完整的月份名称
#%c 本地相应的日期表示和时间表示
#%j 年内的一天（001-366）
#%p 本地A.M.或P.M.的等价符
#%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始
#%w 星期（0-6），星期天为星期的开始
#%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始
#%x 本地相应的日期表示
#%X 本地相应的时间表示
#%Z 当前时区的名称
#%% %号自己

View Code

 

1 import html
2 html.escape("This HTML fragment contains a <script>script</script> tag.")
3 html.unescape("I &hearts; Python's &lt;standard library&gt;.")

 

 

问：怎么知道标准库的某个特定的模块作什么？

答：Python文档给出了标准库的全部答案：https://docs.python.org/3/library/index.html

 

标准库

1.时间模块：time与datetime

在Python中，一般有这几种方式来表示时间：

1）时间戳 指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒（北京时间1970年01月01日08时00分00秒）到如今等秒数（UNIX诞生元年）。

1 import time
2 time.time()

2）格式化的时间字符串

按照本身等格式定义的字符串例如：（2019-08-25 08:30:56）等

3）元组（struct_time）共九个元素。因为Python的time模块实现主要调用C库，因此各个平台可能有所不一样。

UTC（Coordinated Universal Time，世界协调时）亦即格林威治天文时间，世界标准时间。在中国为UTC+8。DST（Daylight Saving Time）即夏令时。

 

 *help的使用

1 import time
2 help(time)

1 import time
2 time.localtime()

1 import time
2 time.sleep(2)

1 import time
2 #转换成UTC
3 help(time.gmtime)
4 time.gmtime()

 

四 anaconda介绍（python的正确姿式）

python的通常安装方法：

　　windows:

　　一、 https://www.python.org/downloads/ 选择适合本身电脑的最新版本 （30M）

　　二、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:\python37，切记前面有分号

　　

　　 mac、linux自带。

 

管理工具为：pip  例：

1 pip install request

 

anaconda介绍及安装：

　　Anaconda 是Python的一个开源发行版本，主要面向科学计算（数据分析、数据挖掘等）。（500-700M）

　　预装了很是多标准库，例如numpy（矩阵计算）、PIL（图像处理）、pandas（数据分析）等。

　　anaconda安装：

　　一、https://www.anaconda.com/distribution/

　　二、选择自动配置环境变量，不须要手动配置。

　　三、手动配置：（默认C:\ProgramData）

　　　　C:\ProgramData\Anaconda3;
　　　　C:\ProgramData\Anaconda3\Library\mingw-w64\bin;
　　　　C:\ProgramData\Anaconda3\Library\usr\bin;
　　　　C:\ProgramData\Anaconda3\Library\bin;
　　　　C:\ProgramData\Anaconda3\Scripts;

管理工具：conda

1 conda install pandas

 

五  变量、赋值、数据

 变量用于存储要在计算机程序中引用和操做的信息。它们还提供了一种用描述性名称标记数据的方法，以便读者和咱们本身可以更清楚地理解咱们的程序。将变量看做包含信息的容器是有帮助的。它们的惟一目的是在内存中标记和存储数据。而后能够在整个程序中使用这些数据。

 

声明变量

1 #_*_coding:utf-8_*_
2 
3 name ="Zhichao Xu"

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

 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
• 如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']

变量的命名（补充）：

正确的姿式：

1 wait_time = 26
2 gf_of_liu = "Lucy" #_类型，比较经常使用的类型
3 GFOfLiu = "Lucy" #首字母大写 

View Code

错误的一些例子：

1 2age = 18
2 and = "true"
3 $name ="James"
4 gender is = "male"

View Code

 

 

变量的赋值：

1 name = "Zhichao"
2 
3 name2 = name
4 print(name,name2)
5 
6 name = "Han-Teng"
7 
8 print("What is the value of name2 now?")

 

 

 

六 项目1

 1 from datetime import datetime
 2 
 3 odds = [  1, 3,  5,  7,  9, 11,13,15,17,19
 4              21,23,25,27,29,31,33,35,37,39
 5              41,43,45,47,49,51,53,55,57,59]    
 6 
 7 right_this_minute = datetime.today().minute
 8 
 9 if right_this_minute in odds:
10     print("This minute seems a little odd.")
11 else:
12     print("Not an odd minute.")

View Code

 注：if语句

   if 条件:
      if-语句块
   
   if 条件:
      if-语句块
   else:
      else-语句块
   
   if 条件：
      if-语句块
   elif 条件:
      elif-语句块
   ...
   else:
      else-语句块
   能够进行嵌套。 不要超过3层， 最多5层

七 循环嵌套 练习if elif P18

1 if today == "Saturday":
2     print("Party!")
3 elif today == "Sunday":
4     if condition == "Headache":
5         print("Recover, then rest.")
6     else:
7         print("Rest.")
8 else:
9     print("Work, work, work.")

View Code

 

八 for 循环 内置函数range()

用例1 循环迭代数字变量

1 for i in [1,2,3]:
2     print(i)

用例2 循环迭代字符串变量

1 for ch in "Hi!":
2     print(ch)

用例3 迭代指定的次数

1 for num in range(5):
2     print('Head First Rocks!')

 range 实验：

 1 range(5)
 2 
 3 list(range(5))
 4 
 5 list(range(5,10))
 6 
 7 list(range(0,10,2))
 8 
 9 list(range(10,0,-2))
10 
11 list(range(10,0,2))
12 
13 list(range(99,0,-1))

View Code

 

九 random模块

1 import random
2 print(random.random())
3 #random.random()用于生成一个0到1的随机符点数: 0 <= n < 1.0

1 print (random.randint(1,7)) 
2 #random.randint()的函数原型为：random.randint(a, b)，用于生成一个指定范围内的整数。
3 # 其中参数a是下限，参数b是上限，生成的随机数n: a <= n <= b

 大脑 P35测试 （改）：

 1 from datetime import datetime
 2 
 3 import random
 4 import time
 5 
 6 odds = [1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,37,39,41,43,45,47,49,51,53,55,57,59]
 7 
 8 for i in range(5):
 9     right_this_second = datetime.today().second
10     if right_this_second in odds:
11         print("This second seems a little odd.")
12     else:
13         print("Not an odd second.")
14     wait_time = random.randint(1,5)
15     time.sleep(wait_time)

View Code

 

十 练习

题目1:暂停一秒输出

题目2:输入某年某月某日，判断该日是这一年的第几天？

题目3:暂停一秒输出，并格式化当前的时间

附加题：一、有四个数字：一、2、3、4，能组成多少个互不相同且无重复数字的三位数？各是多少？

　　       二、尝试输出9*9乘法表