大家好，我是老三，我最近在看一些人工智能相关的东西，大部分相关的框架，都是用Pyhon写的。

老三会用Python，但谈不上多熟练，最近准备拿Python作为自己的第二语言，那么这期我们来一起快速梳理一下Python基础。

起步

Python简介

Python是一门解释性编程语言，既年长又年轻的语言，它诞生于1989年，近些年，人工智能的复兴，给它注入了新的活力。

Python之父

“Python”的中文翻译“蟒蛇”，因为Python之父Guido van Rossum，就是这位头发浓密的大叔，喜欢蟒蛇。

Python的主流版本又分为2.X和3.X，2.X已经停止维护，目前Python已经发布到了3.11.2版本。

环境准备

我们来看一下在Windows环境下Python的安装。

从官网下载Python，版本我们选择3.9.6：https://www.python.org/ftp/python/3.9.6/python-3.9.6-amd64.exe

Python下载

下载完成之后就可以安装了，安装过程选择Add Pytyon 3.9 to PATH,这样就可以在任意路径使用Python了，同时也可以自定义一下Python的安装路径，我一般都是安装在D盘。
Win+R打开命令行界面，输入Python，会显示Python的版本号，至此Pytyon安装就已经完成，并且打开了Python Shell。

Python版本

我们还默认安装了一个重要的工具——pip，它是Python的包管理工具，类似Java的Maven、Node的npm，在命令行界面输入pip -V，可以看到pid的版本：

编辑器准备

Python提供了交互式运行工具Python Shell，直接输入一行代码：

 print('Hello World.')

万物之始：Hello World.

打印输出

当然，日常开发肯定不会使用这种交互式的方式，而是使用文件的方式，那么Python文件的编辑器一般使用什么呢？

Python因为是解释性语言，可选的编辑器有很多：Pycharm、Jupyter、Sbulime Text、VSCode……

功能最强大的肯定是Pycharm，但是因为占内存，最重要的是得花钱，所以我一般用VSCode。

VSCode的安装就不多说，直接下载安装就可以了
为了更好地利用VSCode开发Python，推荐安装一些插件：
1. Python：VS Code官方自带插件
2. LiveCode for python：可以实时显示每一个变量值
3. Sourcery：可以自动审查和改进代码
4. IntelliCode：官方提供的AI辅助开发插件，提供比较充分的代码提示
5. Python Indent：更好地进行Python代码的缩进
6. Python Test Explorer：可视化代码测试
7. Python Snippets：自动补全代码片段

还有其它的一些好用的插件，大家可以自行探索—— 如果有的选，建议Pycharm。

我们来简单体验一下VSCode编写Python代码：

创建文件夹python-demo

创建文件夹

使用VSCode打开文件夹，新建文件hello.py

hello.py

编写代码

print('Hello World.')

可以直接在右上角点击运行

至此，Python开发环境就已经准备好了，那么我们开始学习Python基础语法。

入门

基本命令

Python是一门非常简单的语言，我们前面的print就是非常简单的打印操作。

Python是一门解释性语言，有点类似shell，对缩进要求比较严格，以Tab键或者4个空格进行缩进。

例如，这一段代码就有语法错误：

语法错误

需要改成：

正确缩进

Python的注释，使用#：

在VSCode里可以使用快捷键Ctrl+/快速注释：

快速注释

数据类型

Python是一种面向对象的编程语言，所有的数据类型都是类，每个数据值都是类的“实例”，并且不需要显式声明变量的类型。

在Python中有6种主要的内置数据类型：数字（Number）、字符串（string）、列表（list）、元组（tuple）、集合（set）和字典（dict）。

数字（Number）

Python中常用的数字类型有两种：整数(int)、浮点(float)。

我们在Python Shell里进行一些数字的操作：

定义和输出

>>> num=1
>>> print(num)
1

+,-,*,/,%,//,

>>> 2+2
4
>>> 60+3*2
66
>>> 36/2
18.0
>>> 33%10
3   
>>> (66-30)*2/4
18.0
>>> 19//3
6

其中/会永远返回浮点数float，Python只支持双精度的浮点数float，返回int需要用//

int和float转换

>>> int_num=int(8.8)
>>> print(int_num)
8

Python 支持其他类型的数字，例如Decimal and Fraction。 Python 还内置了对复数（complex）的支持，当然，用的也不多。

字符串（string）

字符串是最常用的数据类型，它可以放在单引号''里，也可以放在双引号“”里。

>>> 'Good man'
'Good man'
>>> "Good man"
'Good man'

字符串连接可以直接使用+

>>> "Python is"+"good"
'Python isgood'

如果字符串本身包含单引号''或者双引号“”，可以使用转义符\

>>> "I say:\"Python is good\"."
'I say:"Python is good".'

字符串可以和数字相互转化，字符串转数字可以用int()或float()，数字转字符串可以用str()

>>> int("666")
666
>>> float("66.6")
66.6
>>> str(888)
'888'

字符串支持下标访问，包括正向索引（正数），和反向索引（负数）

>>> str="The world is so greate."
>>> str[5]
'o'
>>> str[-2]
'e'

字符串使用find()查找，replace()替换，split()切割

>>> str="There is a hard people."
>>> str.find('hard')
11
>>> str.replace(' ','|')   
'There|is|a|hard|people.'
>>> str.split('|')
['There is a hard people.']

列表（list）

线性表这种数据结构我们都比较熟悉，Python中的实现是list，类似于Java中的ArrayList，list中可以放入任意类型的变量：

>>> list1=["Python","Good","Study"]
>>> list2=[1,2,3,4,5]
>>> list3=["Python",4,"is",12.3,"Good"]

元素可以直接通过下标访问：

>>> list1[2] 
'Study'

通过append()方法添加元素

>>> list1.append("World")
>>> print(list1)
['Python', 'Good', 'Study', 'World']

通过insert(i，x)方法在指定位置插入元素

>>> list1.insert(1,"Should")
>>> print(list1)
['Python', 'Should', 'Good', 'Study']

替换元素，可以直接list[i]=x

>>> list=[60,80,30,70] 
>>> list[2]=90
>>> print(list)
[60, 80, 90, 70]

删除元素，使用remove(x)方法

>>> list.remove(60)
>>> print(list)
[80, 90, 70]

元组（tuple）

列表（list）是一种可变的序列类型，元组（tuple）是一种不可变的序列类型，由多个用逗号隔开的值组成：

>>> t=1314,"love",3,666
>>> t[0]
1314
>>> t
(1314, 'love', 3, 666)

集合（set）

集合（set）是一种可迭代的、无序的、不能包含重复元素的容器类型的数据，类似于Java中的Set。

>>> set={50,50,60,90,70,60}
>>> print(set)
{50, 60, 90, 70}

集合的添加用add()，删除用remove()

>>> set.add(100)
>>> set.remove(50)
>>> print(set)
{100, 70, 90, 60}

字典（dict）

字典（dict）是一种key，value类型的数据结构，类似于Java中的Map。

>>> tel = {'jack': 4098, 'sape': 4139}
>>> print(tel)
{'jack': 4098, 'sape': 4139}

可以直接根据key找到value

>>> tel['jack']
4098

添加和更新元素都可以直接通过key

>>> tel['Tommy']=9876
>>> tel['sape']=5925 
>>> print(tel)
{'jack': 4098, 'sape': 5925, 'Tommy': 9876}

使用pop()删除元素

>>> tel.pop('Tommy')
9876
>>> print(tel)
{'jack': 4098, 'sape': 5925}

好了，基本的数据结构我们都盘点完了，还有一些api，这里没有给出，建议大家可以直接查看api doc。

doc

流程控制

每个语言里都有条件语句、循环语句等等流程控制语句，我们来看看Python中的条件语句和循环语句。

条件语句

if语句

# 从控制台获取输入
score=int(input("请输入你的分数："))

if score>=90:
    print("优秀")  
if score>=80 and score<90:
    print("良好") 
if score>=60 and score<80:
    print("及格")      
if score<60:
    print("不及格")

运行结果：

运行结果

在Python里，有三种逻辑运算符：

not：逻辑非
and：逻辑与
or：逻辑或

其中and和or都是短路运算。

if-else

# 从控制台获取输入
score=int(input("请输入你的分数："))

if score>=60:
    print('及格')
else:
    print("不及格")

if-elif-else

# 从控制台获取输入
score=int(input("请输入你的分数："))

if score>=90:
    print("优秀")  
elif score>=80:
    print("良好") 
elif score>=60:
    print("及格")      
else:
    print("不及格")

循环语句

Python支持两种循环语句：while和for。

while

i=0
sum=0

# 0到100的总和
while i<100:
  sum+=i
  i+=1
   
print(sum)

for

Python中的for比较特殊，只能迭代列表、字符串等任意序列，不能迭代算数递增值，或者定义结束条件。

names=['张三','李四','王五','赵六']

for name in names:
  print(name)

运行结果：

for

如果想对数字序列进行迭代呢？那就得用到range()函数：

for i in range(6):
  print(i)

如果想要跳出循环，或者跳过本次循环呢？

break/continue

break：break用于跳出 for 或 while 循环

for i in range(10):
    if i>3:
        #跳出循环
        break
    print(i)

continue：continue用于结束本次循环

for i in range(10):
    if i%2==0:
        #跳出本次循环
        continue
    print(i)

容器类型循环

一些集合类型的循环，比如列表、字典，还是非常常用的。

列表循环

for循环列表

nums=[1,3,5,7,9]

for i in nums:
    print(i)

while循环，根据下标循环list，和string遍历基本一样

nums=[1,3,5,7,9]

len=len(nums)
i=0

while i<len:
    print(nums[i])
    i=i+1;

用enumerate() 函数可以同时取出位置索引和对应的值：

persons=['张三','李四','王五']

for i,v in enumerate(persons):
    print(i,v)

字典遍历

字典是<key,value>类型的结构，遍历和序列结构有一些不一样

items()遍历：可以同时取出键和对应的值

person_dict={'张三':26,'李四':22,'王五':33}

# 遍历字典中的元素
for k,v in person_dict.items():
    print(k,v)

遍历keys：可以用keys()函数，当然不用也可以

person_dict={'张三':26,'李四':22,'王五':33}

# 遍历keys
for k in person_dict.keys():
   print(k,person_dict[k]) 

# 不用keys()也可以   
for k in person_dict:
   print(k,person_dict[k])

遍历values：用values()函数可以直接遍历values

person_dict={'张三':26,'李四':22,'王五':33}

# 遍历values
for v in person_dict.values():
   print(v)

函数

我们在写代码的过程中，有很多重复的逻辑，这时候就应该考虑复用这些逻辑，那么就应该定义一些函数（Functions）。

比如下面一段代码，创建一个函数，计算长方形的面积：

# 定义函数，计算长方形面积
def get_area(height,width):
    area=height*width
    return area

# 调用函数：实参顺序和形参一致
area=get_area(12,8)
print(area)

# 调用函数：直接指定形参，顺序无限制
area=get_area(width=9,height=15)
print(area)

在这个简单的函数里：

def: Python中用def关键字定义函数
get_area：函数名
height,width:函数的形参
area=height*width：函数体
return area：函数的返回值

在调用的时候，如果不直接指定形参，那么实参的顺序要和形参一致。

模块

上面我们学习了Python的函数，通过函数我们可以实现很多代码的复用，但是问题来了，所有的函数我们也不能都写在一个文件里，那到后面这个文件就膨胀地不像话了，必须拆分文件。

那么文件拆分后，里面的函数怎么调用呢？这就得用到Python的模块了。

写一个calculate.py，很简单，里面定义一个简单的函数add，这时候calculate.py就可以理解为一个模块
```
# 加法
def add(a,b):
    return a+b;
```

再写一个main.py，导入模块，调用函数

main.py

# 导入模块
import calculate

# 使用模块名调用函数
print(calculate.add(5,6))

如果模块名太长了，也可以给模块设置别名：

# 导入模块
import calculate as cal

# 使用模块名调用函数
print(cal.add(5,6))

假如模块里定义的函数太多了，而我们只需要用某一个函数，或者某几个函数，怎么办？可以只导入模块中的函数：

# 导入模块中的函数
from calculate import add

#使用模块名调用函数
print(add(5,6))

Python中也内置了很多模块，常用的有math、datetime、os等等。

例如，利用datetime获取当前年月：

#导入日期模块
import datetime

# 获取当前年、月
def get_year_and_month():
    now = datetime.datetime.now()
    year=now.year
    month=now.month
    return year,month

year,month=get_year_and_month();
print(f'{year}:{month}')

更多的标准库，可以直接查看官方的api文档。

面向对象

Python是一门面向对象的语言，面向对象是为了更好地复用代码，接下里，我们看看面向对象的三大特征：封装、继承、多态在Python里是怎么实现的。

类和对象

所谓类就是某个类型，比如人类，所谓对象，就是类的实例，比如张三。

class Person:
    
def say_hello(n):
    print('你好')

zhansan=Person()
zhansan.say_hello()

这段代码里定义了一个类Person，类里定义了一个方法say_hello，实例化了一个对象zhangsan，调用了方法。

类里可以有这些成员：

类的成员

class Person:
    # 类变量
    planet='地球'
    
    # 构造方法，初始化成员变量
    def __init__(self,name,sex,age):
        # 成员变量：姓名，性别，年龄
        self.name=name
        self.sex=sex
        self.age=age
    
    # 实例方法，使用成员变量     
    def say_hello(self):
       print(f'{self.name}:你好')
       
    #类方法
    @classmethod
    def breath(cls):
        print('人需要呼吸')  

# 使用构造方法实例化对象并赋值        
zhansan=Person(name='张三',sex='男',age=22)
# 调用实例方法
zhansan.say_hello()   
# 调用类方法
Person.breath()

在类中：

成员变量也被称为数据成员，类变量属于类，实例变量属于实例。
构造方法用于初始化类的成员变量。
成员方法是在类中定义的函数，包含类方法和实例方法。

我们接下来，看看面向对象的三大特征在Python里是怎么实现的。

封装/继承/多态

封装

封装就是隐藏对象的内部细节，外部只管调用就行了。

Python中的变量默认是公开的，可以在外部的类中访问它们，如果想让它们变为私有变量，在变量前加上双双下画线（__）就行了，变量的获取和设置可以通过get()、set()方法。

class Programer:
    
    # 构造方法，初始化成员变量
    def __init__(self,name):
        # 创建初始化实例变量：姓名
        self.name=name
        # 创建和初始化私有实例变量：_level
        self._level=''
    
    # 实例方法  
    def write_bug(self):
        print(self._level+self.name+'正在写bug中。。')
        
    # get方法
    def get_level(self):
        return self._level
    
    # get方法
    def set_level(self,level):
        self._level=level
      
# 实例化
programer =Programer('张三') 
# 设置私有变量
programer.set_level('高级工程师') 
# 调用成员方法  
programer.write_bug() 
# 使用get方法获取私有变量  
print(programer.get_level())

继承

我们现在让Programer继承Person，继承语法很简单，在类后()里指定继承的类就行了，可以一个，也可以多个。

from Person import Person


# 继承Person
class Programer(Person):
    
    # 构造方法，初始化成员变量
    def __init__(self,name):
        # 创建初始化实例变量：姓名
        self.name=name
        # 创建和初始化私有实例变量：_level
        self._level=''
    
    # 实例方法  
    def write_bug(self):
        print(self._level+self.name+'正在写bug中。。')
        
    # get方法
    def get_level(self):
        return self._level
    
    # get方法
    def set_level(self,level):
        self._level=level
      
# 实例化
programer =Programer('张三') 
# 设置私有变量
programer.set_level('高级工程师') 
# 调用成员方法  
programer.write_bug() 
# 使用get方法获取私有变量  
print(programer.get_level())    

# 调用父类方法
programer. say_hello()

多态

Python同样支持多态，对于继承，实现多态的方式，就是重写父类的方法：

from Person import Person


# 继承Person
class Programer(Person):
    
    # 构造方法，初始化成员变量
    def __init__(self,name):
        # 创建初始化实例变量：姓名
        self.name=name
        # 创建和初始化私有实例变量：_level
        self._level=''
    
    # 实例方法  
    def write_bug(self):
        print(self._level+self.name+'正在写bug中。。')
        
    # get方法
    def get_level(self):
        return self._level
    
    # get方法
    def set_level(self,level):
        self._level=level
        
    # 重写父类方法
    def say_hello(self):
        print(f"一介开发{self.name}向您问好！")   

      
# 实例化
programer =Programer('张三') 
# 设置私有变量
programer.set_level('高级工程师') 
# 调用成员方法  
programer.write_bug() 
# 使用get方法获取私有变量  
print(programer.get_level())    

# 调用重写了的父类方法
programer. say_hello()

异常处理

对于开发工程师而言，日常最苦恼的事情大概就是写bug和找bug了。

有些时候，我们不希望因为某些错误，导致整个程序停止，那么我们就可以利用try/except语句来捕获异常。

比如下面的代码，用5/0：

num=5/0

结果就发生了异常：

ZeroDivisionError: division by zero

我们可以捕获这个异常：

try:
    num=5/0
except Exception as e:
    print(e)

在这段代码里，我们捕获了异常，并把它打印了出来，我们也可以用pass空语句，不对异常做任何处理：

try:
    num=5/0
except Exception as e:
    pass

我们还可以使用finally子句，定义所有情况下都必须执行的操作：

try:
    num=5/0
except Exception as e:
    print(e)
finally:
    print('end')

小结

这一篇几千字的小文章到此就结束了，在这篇文章里，我们快速过了一遍Python环境的搭建，以及各种基础语法，包括数据类型、流程控制语句、函数、模块、面向对象、异常处理。

大家可以看到，Python是一门相对比较好上手的语言，我有个同事这么说——“Python有什么好学的，看看不就会了”。虽然他有吹的成分，但也可以看到，如果有一些编程语言基础，Python上手还是比较简单的。

我们可以先掌握Python基础，把它用起来，用的过程中，再通过文档、搜索引擎、ChatGPT等等，不断加深对细节的掌握。

参考：

[1]. 《Python网络爬虫从入门到实践》

[2].https://docs.python.org/3/

[3].https://www.jkxuexi.com/resources/191.html

[4].《看漫画学Python》

Python快速入门，看这一篇就够了

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