Python应该要会一点吧

生信技能树

发布于 2023-02-27 21:34:49

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发布于 2023-02-27 21:34:49

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近期看了一下《Python编程从入门到实践》这本书，然后写了一些笔记，和大家分享一下。

Part1PyCharm 编辑器

https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows

一个好的编辑器能让编程变得更加简单、方便一点，我用的是PyCharm，感觉还挺好用的，Community版本可在上图网址中免费下载、使用。

Part2基础知识

本文内容主要针对于Python 3。

1起步

查看帮助文档

help(print) #如查看print函数的使用方法。
----------------------------
Help on built-in function print in module builtins:
print(...)
    print(value, ..., sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
    
    Prints the values to a stream, or to sys.stdout by default.
    Optional keyword arguments:
    file:  a file-like object (stream); defaults to the current sys.stdout.
    sep:   string inserted between values, default a space.
    end:   string appended after the last value, default a newline.
    flush: whether to forcibly flush the stream.

2变量和简单数据类型

变量的命名和使用

变量名只能包含字母、数字和下划线。
变量名不能包含空格，但可使用下划线来分隔其中的单词。
不要将Python关键字和函数名用作变量名。
变量名应既简短又具有描述性
慎用大写字母I和O，因为它们可能被人错看成数字1和0。

Python 关键字

Python 内置函数

使用变量时避免命名错误

hello_world.py #文件名
----------------------------
message = "Hello Python Crash Course reader!" 
print(mesage) #Python运行代码
----------------------------
Traceback (most recent call last): 
 File "hello_world.py", line 2, in <module> #文件“hello_world.py”中第二行有问题
  print(mesage) #报错代码
NameError: name 'mesage' is not defined #具体问题：名为“mesage”的对象未找到。

字符串

使用方法修改字符串的大小写

name = "Ada Lovelace" 
print(name.upper()) #将字符串改为全部大写
print(name.lower()) #将字符串改为全部小写
----------------------------
ADA LOVELACE #上述代码输出结果
ada lovelace

合并（拼接）字符串

first_name = "ada" 
last_name = "lovelace" 
full_name = first_name + " " + last_name #Python使用加号（+）来合并字符串，这种方法称为拼接。
print(full_name)
----------------------------
ada lovelace

转义字符对照表

转义字符	意义
\a	响铃(BEL)
\b	退格(BS)，将当前位置移到前一列
\f	换页(FF)，将当前位置移到下页开头
\n	换行(LF)，将当前位置移到下一行开头
\r	回车(CR)，将当前位置移到本行开头
\t	水平制表(HT)（跳到下一个TAB位置）
\v	垂直制表(VT)
\'	代表一个单引号
\"	代表一个双引号字符
\\	代表一个反斜线字符'\'
\0	空字符(NUL)
\ddd	1到3位八进制数所代表的任意字符
\xhh	十六进制所代表的任意字符

表格中的部分转义字符在Python中不适用。
https://www.cnblogs.com/tabkey9/p/15930390.html

print("Languages:\nPython\nC\nJavaScript")#举例说明
----------------------------
Languages: 
Python 
C 
JavaScript

删除空白

favorite_language = ' python '
favorite_language.rstrip() #删除末尾的空格
favorite_language.lstrip() #删除开头的空格
favorite_language.strip() #删除两端的空格
----------------------------
' python'
'python '
'python'

数字

#基本运算符号：加（+）减（-）乘（*）除（/）
#空格不影响Python计算表达式的方式。
0.2 + 0.1 #在处理部分浮点数会出现如下情况
3 * 0.1 
----------------------------
0.30000000000000004 #原因在与十进制到二进制的转换导致的精度问题
0.30000000000000004

round(0.2+0.1,2) #可用该函数解决此问题
----------------------------
0.3

函数 str()

age = 23 #数值型变量不能和字符型变量合并
type(age)
message = "Happy " + str(age) + "rd Birthday!" #需用str()将数值型变量转换为字符串
print(message)
#int() 将对象转换为整数
#float() 将对象转换为小数（浮点数）
----------------------------
<class 'int'>
Happy 23rd Birthday!

Python 之禅

import this #编写优秀Python代码的指导原则
----------------------------
The Zen of Python, by Tim Peters
Beautiful is better than ugly.
... #在此省略，完整内容可在Python中输入上述代码查看。
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.

3列表简介

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles) #在Python中，用方括号（[]）来表示列表，并用逗号来分隔其中的元素。
----------------------------
['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']

访问列表元素

bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[1]) #在Python中，第一个列表元素的索引为0，而不是1
print(bicycles[3])
print(bicycles[-1]) #通过将索引指定为-1，可让Python返回最后一个列表元素
----------------------------
cannondale 
specialized
specialized

修改列表元素

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki'] 
print(motorcycles) 
motorcycles[0] = 'ducati' 
print(motorcycles)
----------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki'] 
['ducati', 'yamaha', 'suzuki']

在列表中添加元素

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki'] 
print(motorcycles) 
motorcycles.append('ducati') #将元素附加到列表末尾
print(motorcycles)
motorcycles.insert(0, 'ducati') #在索引0处添加空间，并将值'ducati'存储到这个地方
print(motorcycles)
----------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki'] 
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
['ducati', 'honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']

从列表中删除元素

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki'] 
print(motorcycles)
del motorcycles[1] #删除索引为1的元素，删除后无法再次访问该元素。
print(motorcycles)
popped_motorcycle = motorcycles.pop(1) #删除索引为1的元素，并将该元素存储在新变量中
#pop()括号内默认参数为-1
print(motorcycles) 
print(popped_motorcycle) 
----------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki']
['honda', 'suzuki']
['honda']
suzuki

motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati', 'honda'] 
print(motorcycles) 
motorcycles.remove('honda') #根据值删除元素
print(motorcycles) #但是，方法remove()只删除第一个指定的值
----------------------------
['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati', 'honda']
['yamaha', 'suzuki', 'ducati', 'honda']

组织列表

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru'] 
cars.sort() #按字母顺序排列
print(cars)
cars.sort(reverse=True) #按与字母顺序相反的顺序排列
print(cars)
----------------------------
['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
['toyota', 'subaru', 'bmw', 'audi']

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru'] 
print(cars) 
cars.reverse() #反转列表元素的排列顺序
print(cars)
----------------------------
['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
['subaru', 'toyota', 'audi', 'bmw']

cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
len(cars) #确定列表的长度
----------------------------
4

4操作列表

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians: #for循环。注意，冒号不能遗漏
  print(magician) 
#从列表magicians中取出一个名字，并将其存储在变量magician中，并将其打印出来
print("Thank you, everyone. That was a great magic show!")
#for循环后面，缩进的代码才属于循环内容，会重复执行
----------------------------
alice 
david 
carolina
Thank you, everyone. That was a great magic show!

创建数值列表

numbers = list(range(1,6)) #创建数字1~5，并以list的格式储存在变量”numbers“中
print(numbers)
----------------------------
[1, 2, 3, 4, 5] #差一行为

even_numbers = list(range(2,11,2)) #从2开始数，然后不断地加2，直到达到或超过终值
print(even_numbers)
----------------------------
[2, 4, 6, 8, 10]

digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
print(min(digits)) #对数字列表执行简单的统计计算
print(max(digits))
print(sum(digits))
----------------------------
0
9
45

squares = [value**2 for value in range(1,11)] #列表解析
#指定一个左方括号，并定义一个表达式，本例中，表达式为value**2
#value**2，表示计算value的平方值
#接下来，编写一个for循环，用于给表达式提供值，再加上右方括号
#这里的for语句末尾没有冒号
print(squares)
----------------------------
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

使用列表的一部分

#处理列表的部分元素——Python称之为切片
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print(players[1:4]) #提取列表的第2~4个元素
print(players[:4]) #没有指定起始索引，Python将自动从列表开头开始
print(players[2:]) #提取从第3个元素到列表末尾的所有元素
print(players[-3:]) #提取最后3个元素
----------------------------
['martina', 'michael', 'florence']
['charles', 'martina', 'michael', 'florence']
['michael', 'florence', 'eli']
['michael', 'florence', 'eli']

复制列表

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
my_players = players[:] #正确做法

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake'] 
friend_foods = my_foods #错误做法
#这里将my_foods赋给friend_foods，而不是将my_foods的副本存储到friend_foods
my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream')
print(my_foods)
print(friend_foods)
#因此这两个变量都指向同一个列表
----------------------------
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']
['pizza', 'falafel', 'carrot cake', 'cannoli', 'ice cream']

元组

#Python将不能修改的值称为不可变的，而不可变的列表被称为元组
dimensions = (200, 50) #元组看起来犹如列表，但使用圆括号来标识
print(dimensions[0]) 
dimensions[0] = 250 #尝试修改元组dimensions中的一个元素
----------------------------
200
Traceback (most recent call last): #试图修改元组的操作是被禁止的
 File "dimensions.py", line 3, in <module> 
 dimensions[0] = 250 
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

修改元组变量

dimensions = (200, 50)
for dimension in dimensions: 
  print(dimension) 
dimensions = (400, 100) #重新定义整个元组
for dimension in dimensions: 
  print(dimension)
----------------------------
200
50
400
100

设置代码格式

PEP 8(Python Enhancement Proposal 8)向Python程序员提供了代码格式设置指南，一般编辑器里都有相关的设置，如Pycharm，一个TAB等于4个空格（可以在设置里修改）（tab：向右缩进）（shift + tab：向左缩进）、行长一般不超过80字符（上图的那条竖线）、还有一些其他问题Pycharm也在代码检查的时候给标记了出来（只要不是红色，代码就没有语法问题）。

5if语句

cars = ['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota'] 
for car in cars: 
  if car == 'bmw': 
    print(car.upper()) 
  else: 
    print(car.title())
#检查当前的汽车名是否是'bmw'。如果是，就以全大写的方式打印它；
#否则就以首字母大写的方式打印
----------------------------
Audi 
BMW 
Subaru 
Toyota

条件语句中的逻辑符：
== 是否等于   != 是否不等于
< 是否小于   > 是否大于 
<= 是否小于等于   >=是否大于等于
布尔表达式：结果要么为True，要么为False

检查多个条件

age_0 = 22 
age_1 = 18 
age_0 >= 21 and age_1 >= 21
age_0 >= 21 or age_1 >= 21
----------------------------
False
True

检查特定值是否包含在列表中

requested_toppings = ['mushrooms', 'onions', 'pineapple'] 
'mushrooms' in requested_toppings #是否包含
'mushrooms' not in requested_toppings #是否不包含
----------------------------
True
False

if-elif-else 结构

age = 12 
if age < 4: #年龄小于4岁免门票
  price = 0 
elif age < 18: #4-18岁半价
  price = 5 
elif age < 65: #18-65岁全票
  price = 10 
else: #其他年龄组半价
  price = 5 
print("Your admission cost is $" + str(price) + ".")
----------------------------
Your admission cost is $5.

省略 else 代码块

age = 12 
if age < 4: 
 price = 0 
elif age < 18: 
 price = 5 
elif age < 65: 
 price = 10 
elif age >= 65: 
 price = 5 
print("Your admission cost is $" + str(price) + ".")
----------------------------
Your admission cost is $5.
#else是一条包罗万象的语句，只要不满足任何if或elif中的条件测试，
#其中的代码就会执行，这可能会引入无效甚至恶意的数据
#如果知道最终要测试的条件，应考虑使用一个elif代码块来代替else代码块

确定列表不是空的

requested_toppings = [] #创建空列表
if requested_toppings: #如果requested_toppings不为空，则运行以下代码
  for requested_topping in requested_toppings: 
    print("Adding " + requested_topping + ".") 
  print("\nFinished making your pizza!") 
else: #否则运行以下代码
  print("Are you sure you want a plain pizza?")
----------------------------
Are you sure you want a plain pizza?

6字典

#在Python中，字典是一系列键—值对
#每个键都与一个值相关联，你可以使用键来访问与之相关联的值
#事实上，可将任何Python对象用作字典中的值
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5} 
print(alien_0['color']) #访问字典中的值
print(alien_0['points'])
alien_0['x_position'] = 0 #添加键—值对
print(alien_0)
----------------------------
green
5
{'color': 'green', 'points': 5, 'x_position': 0}

alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5} 
alien_0['color'] = 'yellow' #修改字典中的值
print(alien_0)
del alien_0['points'] #删除键—值对
print(alien_0)
----------------------------
{'color': 'yellow', 'points': 5}
{'color': 'yellow'}

遍历字典

user_0 = { 
 'username': 'efermi', 
 'first': 'enrico', 
 'last': 'fermi', 
 } 
#使用for循环，声明两个变量，用于存储键—值对中的键和值
for key, value in user_0.items(): #items()返回一个键—值对列表
  print("\nKey: " + key) 
  print("Value: " + value)
----------------------------

Key: username
Value: efermi

Key: first
Value: enrico

Key: last
Value: fermi

favorite_languages = { 
 'jen': 'python', 
 'sarah': 'c', 
 'edward': 'ruby', 
 'phil': 'python', 
 }
for name in favorite_languages.keys(): #keys()提取字典中的所有键
  print(name.title())
#省略keys()，输出结果不变
for language in favorite_languages.values(): #values()提取字典中的所有值
  print(language.title())
----------------------------
Jen
Sarah
Edward
Phil
Python
C
Ruby
Python

favorite_languages = { 
 'jen': 'python', 
 'sarah': 'c', 
 'edward': 'ruby', 
 'phil': 'python', 
 } 
for language in set(favorite_languages.values()): #剔除重复项
  print(language.title())
#集合（set）类似于列表，但每个元素都必须是独一无二的
----------------------------
Python
Ruby
C

嵌套

#将一系列字典存储在列表中，或将列表作为值存储在字典中，这称为嵌套
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5} 
alien_1 = {'color': 'yellow', 'points': 10} 
alien_2 = {'color': 'red', 'points': 15} 
aliens = [alien_0, alien_1, alien_2] #将字典储存在列表中
for alien in aliens: 
  print(alien)
----------------------------
{'color': 'green', 'points': 5} 
{'color': 'yellow', 'points': 10} 
{'color': 'red', 'points': 15}

favorite_languages = { #将列表储存在字典中
 'jen': ['python', 'ruby'], #一个键关联到多个值
 'sarah': ['c'], 
 'edward': ['ruby', 'go'], 
 'phil': ['python', 'haskell'], 
 }
for name, languages in favorite_languages.items(): 
  print("\n" + name.title() + "'s favorite languages are:")
  for language in languages: 
    print("\t" + language.title())
#在遍历该字典的for循环中，再使用一个for循环来遍历与被调查者相关联的语言列表
#列表和字典的嵌套层级不应太多。
#如果嵌套层级比前面的示例多得多，很可能有更简单的解决问题的方案
----------------------------

Jen's favorite languages are:
 Python
 Ruby
  
Sarah's favorite languages are:
 C
  
Edward's favorite languages are:
 Ruby
 Go
  
Phil's favorite languages are:
 Python
 Haskell

users = { #在字典中储存字典
 'aeinstein': { 
 'first': 'albert', 
 'last': 'einstein', 
 'location': 'princeton', 
 }, 
 'mcurie': { 
 'first': 'marie', 
 'last': 'curie', 
 'location': 'paris', 
 }, 
 }

7用户输入和while循环

函数input()的工作原理

#input()让程序暂停运行，等待用户输入一些文本。
#获取用户输入后，Python将其存储在一个变量中，以方便你使用
prompt = "If you tell us who you are, we can personalize the messages you see." 
prompt += "\nWhat is your first name? " 
name = input(prompt) 
print("\nHello, " + name + "!")
#运算符+=在存储在prompt中的字符串末尾附加一个字符串
----------------------------
If you tell us who you are, we can personalize the messages you see.
What is your first name? >? fanchen

Hello, fanchen!

age = input("How old are you? ") #input()会将用户输入解读为字符串
type(age) #查看age类型
age = int(age) #将字符串转换为整型
age >= 18
----------------------------
How old are you? >? 21
<class 'int'>
True

求模运算符

number = input("Enter a number, and I'll tell you if it's even or odd: ") 
number = int(number) 
if number % 2 == 0: #它将两个数相除并返回余数
 print("\nThe number " + str(number) + " is even.") 
else: 
 print("\nThe number " + str(number) + " is odd.")
#如果一个数可被另一个数整除，余数就为0，因此求模运算符将返回0
#你可利用这一点来判断一个数是奇数还是偶数
----------------------------
Enter a number, and I'll tell you if it's even or odd: >? 42
The number 42 is even.

while 循环简介

current_number = 1 
while current_number <= 5: #只要current_number小于或等于5，就接着运行这个循环
  print(current_number) 
  current_number += 1
----------------------------
1
2
3
4
5

prompt = "\nTell me something, and I will repeat it back to you:" 
prompt += "\nEnter 'quit' to end the program. "
active = True #这个变量被称为标志，用于判断整个程序是否处于活动状态
while active: 
  message = input(prompt) 
  if message == 'quit': 
    active = False #当标志的值为False时，程序停止运行
  else: 
    print(message)

使用 break 退出循环

prompt = "\nPlease enter the name of a city you have visited:" 
prompt += "\n(Enter 'quit' when you are finished.) " 
while True: 
  city = input(prompt) 
  if city == 'quit': 
    break #执行break语句，使Python退出循环
  else: 
    print("I'd love to go to " + city.title() + "!")

在循环中使用 continue

current_number = 0 
while current_number < 10: 
  current_number += 1 
  if current_number % 2 == 0: 
    continue #不再执行余下的代码，并返回到循环开头
  print(current_number)
----------------------------
1
3
5
7
9

避免无限循环

# 这个循环将没完没了地运行！
x = 1 
while x <= 5: 
 print(x)
----------------------------
#按Ctrl + C，终止进程
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 3, in <module>
KeyboardInterrupt
#也可关闭显示程序输出的控制台(Console)来解决此问题
#关闭整个Python来解决该问题当然也是可以的。
#不过，第三种方法不太好用，毕竟重新打开Python花费的时间比前两种方法多

8函数

def greet_user(): #用关键字def来定义一个函数
  """显示简单的问候语""" #文档字符串（docstring）的注释
  print("Hello!") #def后的所有缩进行构成了函数体
greet_user() #函数调用
----------------------------
Hello!

向函数传递信息

def greet_user(username): #通过添加username，就可让函数接受你给username指定的任何值
  """显示简单的问候语"""
  print("Hello, " + username.title() + "!") 
greet_user('jesse')
#变量username是一个形参——函数完成其工作所需的一项信息。
#值'jesse'是一个实参——调用函数时传递给函数的信息。
----------------------------
Hello, Jesse!

传递实参

#调用函数时，基于实参顺序的关联方式被称为位置实参
def describe_pet(animal_type, pet_name): 
  """显示宠物的信息""" 
  print("\nI have a " + animal_type + ".") 
  print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".") 
describe_pet('hamster', 'harry')
#实参'hamster'存储在形参animal_type中，
#实参'harry'存储在形参pet_name中
----------------------------
I have a hamster. 
My hamster's name is Harry.

关键字实参

def describe_pet(animal_type, pet_name): 
  """显示宠物的信息""" 
  print("\nI have a " + animal_type + ".") 
  print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".") 
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')
#传递给函数的名称—值对，无需考虑函数调用中的实参顺序

默认值

#在调用函数中给形参提供了实参时，Python将使用指定的实参值；
#否则，将使用形参的默认值
def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'): 
  """显示宠物的信息""" 
  print("\nI have a " + animal_type + ".") 
  print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet(pet_name='willie')
#Python依然将这个实参视为位置实参
#所以在函数定义时，没有默认值的参数应放在设置了默认值的参数之前
----------------------------
I have a dog. 
My dog's name is Willie.

返回简单值

def get_formatted_name(first_name, last_name): 
  """返回整洁的姓名""" 
  full_name = first_name + ' ' + last_name 
  return full_name.title() #return将结果返回到函数调用行
musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix') 
print(musician)
----------------------------
Jimi Hendrix

让实参变成可选的

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''): 
  """返回整洁的姓名""" 
#检查是否提供了中间名
  if middle_name: #Python将非空字符串解读为True
    full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name 
  else: 
    full_name = first_name + ' ' + last_name 
  return full_name.title() 
musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix') 
print(musician) 
musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee') 
print(musician)
----------------------------
Jimi Hendrix 
John Lee Hooker

每个函数都应只负责一项具体的工作；在一个函数中可以调用另一个函数，这有助于将复杂的任务划分成一系列的步骤。

可以用切片表示法[:]创建列表的副本，虽然向函数传递列表的副本可保留原始列表的内容，但除非有充分的理由需要传递副本，否则还是应该将原始列表传递给函数，因为让函数使用现成列表可避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表时尤其如此。

传递任意数量的实参

#形参名*toppings中的星号让Python创建一个名为toppings的空元组，
#并将收到的所有值都封装到这个元组中
def make_pizza(*toppings): 
  """打印顾客点的所有配料""" 
  print(toppings) 
make_pizza('pepperoni') 
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
----------------------------
('pepperoni',) 
('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

结合使用位置实参和任意数量实参

def make_pizza(size, *toppings):
  """概述要制作的比萨"""
  print("\nMaking a " + str(size) +
        "-inch pizza with the following toppings:")
  for topping in toppings:
      print("- " + topping)
make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
#如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。
#Python先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都收集到最后一个形参中
----------------------------

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

使用任意数量的关键字实参

#形参**user_info中的两个星号让Python创建一个名为user_info的空字典，
#并将收到的所有名称—值对都封装到这个字典中
def build_profile(first, last, **user_info): 
  """创建一个字典，其中包含我们知道的有关用户的一切""" 
  profile = {} 
  profile['first_name'] = first 
  profile['last_name'] = last 
  for key, value in user_info.items():
    profile[key] = value 
  return profile 
user_profile = build_profile('albert', 'einstein', 
                              location='princeton', 
                              field='physics') 
print(user_profile)
----------------------------
{'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein', 'location': 'princeton', 'field': 'physics'}

将函数存储在模块中

要让函数是可导入的，得先创建模块。模块是扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的代码。

pizza.py #文件名
----------------------------
def make_pizza(size, *toppings): 
  """概述要制作的比萨""" 
  print("\nMaking a " + str(size) + 
        "-inch pizza with the following toppings:") 
  for topping in toppings: 
    print("- " + topping)

接下来，我们就可以在pizza.py所在的目录中创建另一个文件，导入刚创建的模块，再调用make_pizza()：

import pizza 
pizza.make_pizza(16, 'pepperoni')
----------------------------

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

导入特定的函数

from module_name import function_name #导入模块中的特定函数
from module_name import function_0, function_1, function_2
#从模块中导入任意数量的函数

使用 as 给函数指定别名

#关键字as将函数重命名为你提供的别名
from pizza import make_pizza as mp 
mp(16, 'pepperoni')

使用 as 给模块指定别名

import pizza as p #给模块指定别名
p.make_pizza(16, 'pepperoni')

导入模块中的所有函数

from pizza import * 
make_pizza(16, 'pepperoni')
#这样可能遇到多个名称相同的函数或变量，进而覆盖函数
#这种导入方法不建议使用

函数编写指南

应给函数指定描述性名称，且只在其中使用小写字母和下划线。
给形参指定默认值时，等号两边不要有空格:def function_name(parameter_0, parameter_1='default value')。对于函数调用中的关键字实参，也应遵循这种约定。
建议代码行的长度不要超过79字符，这样方便查看。
如果程序或模块包含多个函数，可使用两个空行将相邻的函数分开，这样将更容易知道前一个函数在什么地方结束，下一个函数从什么地方开始。
所有的import语句都应放在文件开头，唯一例外的情形是，在文件开头使用了注释来描述整个程序。

在使用编辑器编写代码的时候，大部分编辑器都会给出相应的建议提示。

9类

编写类时，你定义一大类对象都有的通用行为。基于类创建对象时，每个对象都自动具备这种通用行为，然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。根据类来创建对象被称为实例化，这让你能够使用类的实例。

创建和使用类

class Dog(): #创建 Dog 类
  """一次模拟小狗的简单尝试""" #类中的函数称为方法
#__init__()是一个特殊的方法，每当你根据Dog类创建新实例时，Python都会自动运行它
  def __init__(self, name, age): #self会自动传递，我们不需要传递它
    """初始化属性name和age""" 
    self.name = name 
    self.age = age 
  def sit(self): 
    """模拟小狗被命令时蹲下""" 
    print(self.name.title() + " is now sitting.") 
  def roll_over(self): 
    """模拟小狗被命令时打滚""" 
    print(self.name.title() + " rolled over!")
#以self为前缀的变量都可供类中的所有方法使用
----------------------------

根据类创建实例

#使用前一个示例中编写的Dog类
my_dog = Dog('willie', 6) #创建实例
my_dog.name #使用句点表示法访问实例的属性
my_dog.sit() #调用方法
#可按需求根据一个类创建任意数量的实例，
#条件是将每个实例都存储在不同的变量中，或占用列表或字典的不同位置
----------------------------
'willie'
Willie is now sitting.

继承

class Car():
  """一次模拟汽车的简单尝试"""
  def __init__(self, make, model, year): #初始化
    self.make = make
    self.model = model
    self.year = year
    self.odometer_reading = 0 #设置里程表默认值
  def get_descriptive_name(self): #描述车的基本信息
    long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
    return long_name.title()
  def read_odometer(self): #获取车的里程表
    print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
  def update_odometer(self, mileage): #更新里程表
    if mileage >= self.odometer_reading:
      self.odometer_reading = mileage
    else: #设置里程表不能往下调
      print("You can't roll back an odometer!")
  def increment_odometer(self, miles): #将里程表读数增加指定的量
    self.odometer_reading += miles

class ElectricCar(Car): 
  """电动汽车的独特之处""" 
  def __init__(self, make, model, year): 
    """初始化父类的属性，再初始化电动汽车特有的属性""" 
#特殊函数super()帮助Python将父类和子类关联起来
    super().__init__(make, model, year) 
#这行代码让Python调用ElectricCar的父类的方法__init__()，
#让ElectricCar实例包含父类的所有属性。
#父类也称为超类（superclass），名称super因此而得名
    self.battery_size = 70 #创建电动汽车特有的属性
  def describe_battery(self): 
    """打印一条描述电瓶容量的消息""" 
    print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
    
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016) 
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.describe_battery()
----------------------------
2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.

tip：

在PyCharm里（这个技巧应该是通用的），如果觉得代码太长，不想看某一段可以按Ctrl+减号(-)进行代码收缩。若想将代码展开可用鼠标点击代码收缩处或按Ctrl+加号(+)。效果如下：

class Car():... #此处为收缩内容

重写父类的方法

对于父类的方法，只要它不符合子类模拟的实物的行为，都可对其进行重写。为此，可在子类中定义一个这样的方法，即它与要重写的父类方法同名。这样，Python将不会考虑这个父类方法，而只关注你在子类中定义的相应方法。

导入类

导入类的方法与前文导入函数的方法基本一致。

Python 标准库

Python标准库是一组模块，安装的Python都包含它。无需额外安装此库，只需在程序开头包含一条简单的import语句便可使用。

类编码风格

类名应采用驼峰命名法，即将类名中的每个单词的首字母都大写，而不使用下划线。实例名和模块名都采用小写格式，并在单词之间加上下划线。
对于每个类，都应紧跟在类定义后面包含一个简要地描述类的功能的文档字符串。每个模块也都应包含一个文档字符串，对其中的类可用于做什么进行描述。
在类中，可使用一个空行来分隔方法；而在模块中，可使用两个空行来分隔类。
需要同时导入标准库中的模块和你编写的模块时，先编写导入标准库模块的import语句，再添加一个空行，然后编写导入你自己编写的模块的import语句。

10文件和异常

从文件中读取数据

pi_digits.txt 
----------------------------
3.1415926535 
 8979323846 
 2643383279

with open('pi_digits.txt') as file_object: #确保和该文件在同一路径下
  contents = file_object.read() #读取文件
  print(contents)
#用完文件可以调用close()来关闭文件，防止在某些情况下会产生一些错误。
#当然，如果未写close()语句，Python会在合适的时候自动将其关闭。
----------------------------
3.1415926535
  8979323846
  2643383279

文件路径

#如果想打开的文件和运行的程序不在同一路径下，
#可使用绝对路径读取文件
file_path = 'C:/Users/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt' 
with open(file_path) as file_object:
#建议使用斜杠（/）而不是反斜杠（\）来查找文件（包括windows系统）

#还有一种方法，修改当前的工作路径，使之与要打开的文件保持一致
import os #导入os库
print(os.getcwd()) #查看当前工作路径
os.chdir('C:/Users/ASUS/Desktop/venv') #修改工作路径

逐行读取

filename = 'pi_digits.txt' 
with open(filename) as file_object: 
  for line in file_object: #使用for循环以每次一行的方式检查文件
    print(line)
----------------------------
3.1415926535

  8979323846

  2643383279
#可使用print(line.rstrip())将每行末尾的换行符(\n)去掉

#另一种逐行读取文件的方法
filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
  lines = file_object.readlines() #创建一个包含文件各行内容的列表
for line in lines:
  print(line.rstrip())
#读取文本文件时，Python将其中的所有文本都解读为字符串

写入文件

filename = 'programming.txt' 
with open(filename, 'w') as file_object: 
#第二个实参（'w'）告诉Python，我们要以写入模式打开这个文件
  file_object.write("I love programming.\n") 
  file_object.write("I love creating new games.\n") #写入多行

help(open)
#查看open()的帮助文档
----------------------------
Help on built-in function open in module io:
open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
    Open file and return a stream.  Raise OSError upon failure.
...
    ========= ===============================================================
    Character Meaning
    --------- ---------------------------------------------------------------
    'r'       open for reading (default)
    'w'       open for writing, truncating the file first
    'x'       create a new file and open it for writing
    'a'       open for writing, appending to the end of the file if it exists
    'b'       binary mode
    't'       text mode (default)
    '+'       open a disk file for updating (reading and writing)
    'U'       universal newline mode (deprecated)
    ========= ===============================================================
...

异常

使用 try-except 代码块

try: 
  print(5/0) #错误代码
except ZeroDivisionError: #ZeroDivisionError是一个异常对象
  print("You can't divide by zero!")
#如果try代码块中的代码运行起来没有问题，Python将跳过except代码块；
#如果try代码块中的代码导致了错误，Python将查找这样的except代码块，
#并运行其中的代码，即其中指定的错误与引发的错误相同。
----------------------------
You can't divide by zero!

分析文本

filename = 'alice.txt' 
try: 
  with open(filename) as f_obj: 
    contents = f_obj.read() 
except FileNotFoundError: 
  msg = "Sorry, the file " + filename + " does not exist." 
  print(msg) 
else: 
  #计算文件大致包含多少个单词 
  words = contents.split() #根据一个字符串创建一个单词列表
  num_words = len(words) #确定列表的长度
  print("The file " + filename + " has about " + str(num_words) + " words.")

存储数据

用户关闭程序时，你几乎总是要保存他们提供的信息；一种简单的方式是使用模块json来存储数据。

JSON（JavaScript Object Notation）格式最初是为JavaScript开发的，但随后成了一种常见格式，被包括Python在内的众多语言采用。

#存储数据
import json #导入模块json
numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13] 
filename = 'numbers.json' 
with open(filename, 'w') as f_obj: #以写入模式打开文件
  json.dump(numbers, f_obj) #将numbers存储到numbers.json中

#读取数据
mport json 
filename = 'numbers.json' 
with open(filename) as f_obj: #默认参数为读取模式
numbers = json.load(f_obj) #读取文件

11测试代码

编写函数或类时，还可为其编写测试。通过测试，可确定代码面对各种输入都能够按要求的那样工作。在程序中添加新代码时，你也可以对其进行测试，确认它们不会破坏程序既有的行为。

Python标准库中的模块unittest提供了代码测试工具。单元测试用于核实函数的某个方面没有问题；测试用例是一组单元测试，这些单元测试一起核实函数在各种情形下的行为都符合要求。

良好的测试用例考虑到了函数可能收到的各种输入，包含针对所有这些情形的测试。全覆盖式测试用例包含一整套单元测试，涵盖了各种可能的函数使用方式。对于大型项目，要实现全覆盖可能很难。通常，最初只要针对代码的重要行为编写测试即可，等项目被广泛使用时再考虑全覆盖。

测试函数

test_name_ function.py 
----------------------------
#运行test_name_function.py时，所有以test_打头的方法都将自动运行
import unittest 
from name_function import get_formatted_name 
class NamesTestCase(unittest.TestCase): 
#创建了名为NamesTestCase的类，用来继承unittest.TestCase类
  """测试name_function.py""" 
  def test_first_last_name(self): 
    """能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？""" 
    formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin') 
    self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin') 
#self.assertEqual():是一种断言方法，用来核实得到的结果是否与期望的结果一致
#本行代码意思：将formatted_name的值同字符串'Janis Joplin'进行比较，判断是否相等
unittest.main()
#不能用console窗口执行parse_args方法，一旦执行，就会导致console报错
================================ 
#如果测试通过，则会出现如下的类似结果。
. 
-----------------------------------------------------------
Ran 1 tests in 0.000s
OK
Process finished with exit code 0
#运行测试用例时，每完成一个单元测试，Python都打印一个字符：
#测试通过时打印一个句点；测试引发错误时打印一个E；
#测试导致断言失败时打印一个F。

测试类

各种断言方法

unittest Module中的断言方法

方法 setUp()

import unittest
from survey import AnonymousSurvey
#相关代码及文件可在文末获取
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
  """针对AnonymousSurvey类的测试"""
  def setUp(self): #Python会先运行setUp()，再运行各个以test_打头的方法
    """创建一个调查对象和一组答案，供使用的测试方法使用"""
    question = "What language did you first learn to speak?"
    self.my_survey = AnonymousSurvey(question)
    self.responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']
#在setUp()方法中创建一系列实例并设置它们的属性，再在测试方法中直接使用这些实例
  def test_store_three_responses(self):
    """Test that three individual responses are stored properly."""
    for response in self.responses:
        self.my_survey.store_response(response)
    for response in self.responses:
        self.assertIn(response, self.my_survey.responses)
unittest.main()

Part3项目

Python的基础知识已经介绍完了，本书的第二部分是具体项实战，这一部分要求我们在个人实践中学习更多Python知识。大家的背景不同，所做的项目不同，接下来的部分，我也会主要写我感兴趣的部分。

我用的是windows 系统。

12项目1 外星人入侵

安装外部包

以conda为例，在PyCharm里有一种比较直观的方法，如图所示：

另一种方法是使用命令提示符(cmd)安装，也可以在PyCharm里的Terminal输入安装命令进行安装，我建议使用后者，前者可能会遇到路径相关的问题吧：

安装conda的时候，它还报错了，原因是未安装auxlib。

13项目2 数据可视化

最流行的工具之一是matplotlib，它是一个数学绘图库，一些基本的画图方法和代码可参考：

https://www.runoob.com/w3cnote/matplotlib-tutorial.html

https://matplotlib.org/stable/plot_types/index.html

14项目3 Web应用程序

建立虚拟环境

拟环境是系统的一个位置，你可以在其中安装包，并将其与其他Python包隔离。

Terminal #在终端输入下述代码
----------------------------
#(venv) 'C:\Users\ASUS\Desktop' 是当前路径，
#'>'之后才是输入的命令
(venv) C:\Users\ASUS\Desktop> pip install virtualenv #安装virtualenv
(venv) C:\Users\ASUS\Desktop> virtualenv ll_env #创建名为'll_env'的文件夹
(venv) C:\Users\ASUS\Desktop> ll_env\Scripts\activate #激活虚拟环境
(ll_env) C:\Users\ASUS\Desktop> deactivate #停止使用虚拟环境

Terminal 小技巧：

PyCharm里可以使用Ctrl+C和Ctrl+V的快捷键来完成复制粘贴操作。
按↑即可查看上一条命令，按↓可查看下一条命令
在写命令的时候无论光标在哪，按backspace都会从最右边开始删除命令。按↓+backspace则可从光标所在位置向左开始删除命令。

正则表达式

正则表达式通常被称为regex，几乎每种编程语言都使用它。参考：

https://www.runoob.com/regexp/regexp-syntax.html

关于正则表达式还有相关的Python第三方包，如regex：

#先自己安装一下这个包，然后再运行如下代码查看帮助文档
import regex
help(regex.regex)
help(regex.Regex)

Part4写在文末

受文本限制，笔记里的代码写的紧凑了些。这本书挺适合Python初学者的，然后我在阅读的时候也发现了书上的一些小错误（可能是因为时间关系所产生的），不过大部分都能在网络上找到对应的解决方法。

参考资料

Python编程：从入门到实践线/（美）埃里克·马瑟斯（Eric Matthes）著；袁国忠译.--北京：人民邮电出版社，2016.7

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