Python3入門，看這篇就夠了

簡介

Python 是一種高層次的結合瞭解釋性、編譯性、互動性和麵向物件的指令碼語言。Python 由 Guido van Rossum 於 1989 年底在荷蘭國家數學和電腦科學研究所發明，第一個公開發行版發行於 1991 年。

特點

• 易於學習：Python 有相對較少的關鍵字，結構簡單，和一個明確定義的語法，學習起來更加簡單。
• 易於閱讀：Python 程式碼定義的更清晰。
• 易於維護：Python 的成功在於它的原始碼是相當容易維護的。
• 一個廣泛的標準庫：Python 的最大的優勢之一是豐富的庫，跨平臺的，在 UNIX，Windows 和 macOS 相容很好。
• 互動模式：互動模式的支援，您可以從終端輸入執行程式碼並獲得結果的語言，互動的測試和除錯程式碼片斷。
• 可移植：基於其開放原始碼的特性，Python 已經被移植（也就是使其工作）到許多平臺。
• 可擴充套件：如果你需要一段執行很快的關鍵程式碼，或者是想要編寫一些不願開放的演算法，你可以使用 C 或 C++ 完成那部分程式，然後從你的 Python 程式中呼叫。
• 資料庫：Python 提供所有主要的商業資料庫的介面。
• GUI 程式設計：Python 支援 GUI 可以建立和移植到許多系統呼叫。
• 可嵌入：你可以將 Python 嵌入到 C/C++ 程式，讓你的程式的使用者獲得”指令碼化”的能力。
• 物件導向：Python 是強物件導向的語言，程式中任何內容統稱為物件，包括數字、字串、函式等。

基礎語法

執行 Python

互動式直譯器

在命令列視窗執行python後，進入 Python 的互動式直譯器。exit() 或 Ctrl + D 組合鍵退出互動式直譯器。

命令列指令碼

在命令列視窗執行python script-file.py，以執行 Python 指令碼檔案。

指定直譯器

如果在 Python 指令碼檔案首行輸入#!/usr/bin/env python，那麼可以在命令列視窗中執行/path/to/script-file.py以執行該指令碼檔案。

注：該方法不支援 Windows 環境。

編碼

預設情況下，3.x 原始碼檔案都是 UTF-8 編碼，字串都是 Unicode 字元。也可以手動指定檔案編碼：

# -*- coding: utf-8 -*-

或者

# encoding: utf-8

注意: 該行標註必須位於檔案第一行

識別符號

• 第一個字元必須是英文字母或下劃線 _ 。
• 識別符號的其他的部分由字母、數字和下劃線組成。
• 識別符號對大小寫敏感。

注：從 3.x 開始，非 ASCII 識別符號也是允許的，但不建議。

保留字

保留字即關鍵字，我們不能把它們用作任何識別符號名稱。Python 的標準庫提供了一個 keyword 模組，可以輸出當前版本的所有關鍵字：

>>> import keyword
>>> keyword.kwlist
[`False`, `None`, `True`, `and`, `as`, `assert`, `break`, `class`, `continue`, `def`, `del`, `elif`, `else`, `except`, `finally`, `for`, `from`, `global`, `if`, `import`, `in`, `is`, `lambda`, `nonlocal`, `not`, `or`, `pass`, `raise`, `return`, `try`, `while`, `with`, `yield`]

註釋

單行註釋採用#，多行註釋採用```或"""。

# 這是單行註釋

```
這是多行註釋

這是多行註釋
```

"""
這也是多行註釋

這也是多行註釋
"""

行與縮排

Python 最具特色的就是使用縮排來表示程式碼塊，不需要使用大括號 {}。
縮排的空格數是可變的，但是同一個程式碼塊的語句必須包含相同的縮排空格數。縮排不一致，會導致執行錯誤。

多行語句

Python 通常是一行寫完一條語句，但如果語句很長，我們可以使用反斜槓來實現多行語句。

total = item_one + 
        item_two + 
        item_three

在 [], {}, 或 () 中的多行語句，不需要使用反斜槓。

空行

函式之間或類的方法之間用空行分隔，表示一段新的程式碼的開始。類和函式入口之間也用一行空行分隔，以突出函式入口的開始。

空行與程式碼縮排不同，空行並不是 Python 語法的一部分。書寫時不插入空行，Python 直譯器執行也不會出錯。但是空行的作用在於分隔兩段不同功能或含義的程式碼，便於日後程式碼的維護或重構。

記住：空行也是程式程式碼的一部分。

等待使用者輸入

input函式可以實現等待並接收命令列中的使用者輸入。

content = input("

請輸入點東西並按 Enter 鍵
")
print(content)

同一行寫多條語句

Python 可以在同一行中使用多條語句，語句之間使用分號;分割。

import sys; x = `hello world`; sys.stdout.write(x + `
`)

多個語句構成程式碼組

縮排相同的一組語句構成一個程式碼塊，我們稱之程式碼組。

像if、while、def和class這樣的複合語句，首行以關鍵字開始，以冒號:結束，該行之後的一行或多行程式碼構成程式碼組。

我們將首行及後面的程式碼組稱為一個子句(clause)。

print 輸出

print 預設輸出是換行的，如果要實現不換行需要在變數末尾加上end=""或別的非換行符字串：

print(`123`) # 預設換行
print(`123`, end = "") # 不換行

import 與 from…import

在 Python 用 import 或者 from...import 來匯入相應的模組。

將整個模組匯入，格式為：import module_name

從某個模組中匯入某個函式,格式為：from module_name import func1

從某個模組中匯入多個函式,格式為：from module_name import func1, func2, func3

將某個模組中的全部函式匯入，格式為：from module_name import *

運算子

算術運算子

運算子	描述
+	加
–	減
*	乘
/	除
%	取模
**	冪
//	取整除

比較運算子

運算子	描述
==	等於
!=	不等於
>	大於
<	小於
>=	大於等於
<=	小於等於

賦值運算子

運算子	描述
=	簡單的賦值運算子
+=	加法賦值運算子
-=	減法賦值運算子
*=	乘法賦值運算子
/=	除法賦值運算子
%=	取模賦值運算子
**=	冪賦值運算子
//=	取整除賦值運算子

位運算子

運算子	描述
&	按位與運算子：參與運算的兩個值,如果兩個相應位都為1，則該位的結果為1，否則為0
		按位或運算子：只要對應的二個二進位有一個為1時，結果位就為1
^	按位異或運算子：當兩對應的二進位相異時，結果為1
~	按位取反運算子：對資料的每個二進位制位取反，即把1變為0，把0變為1。~x 類似於 -x-1
<<	左移動運算子：運算數的各二進位全部左移若干位，由”<<“右邊的數指定移動的位數，高位丟棄，低位補0
>>	右移動運算子：把”>>”左邊的運算數的各二進位全部右移若干位，”>>”右邊的數指定移動的位數

邏輯運算子

運算子	邏輯表示式	描述
and	x and y	布林”與” – 如果 x 為 False，x and y 返回 False，否則它返回 y 的計算值
or	x or y	布林”或” – 如果 x 是 True，它返回 x 的值，否則它返回 y 的計算值
not	not x	布林”非” – 如果 x 為 True，返回 False 。如果 x 為 False，它返回 True

成員運算子

運算子	描述
in	如果在指定的序列中找到值返回 True，否則返回 False
not in	如果在指定的序列中沒有找到值返回 True，否則返回 False

身份運算子

運算子	描述	例項
is	is 是判斷兩個識別符號是不是引用自一個物件	x is y, 類似 id(x) == id(y) , 如果引用的是同一個物件則返回 True，否則返回 False
is not	is not 是判斷兩個識別符號是不是引用自不同物件	x is not y ， 類似 id(a) != id(b)。如果引用的不是同一個物件則返回結果 True，否則返回 False

運算子優先順序

運算子	描述
(expressions...), [expressions...], {key: value...}, {expressions...}	表示繫結或元組、表示列表、表示字典、表示集合
x[index], x[index:index], x(arguments...), x.attribute	下標、切片、呼叫、屬性引用
**	指數 (最高優先順序)
~ + -	按位翻轉, 一元加號和減號 (最後兩個的方法名為 +@ 和 -@)
* / % //	乘，除，取模和取整除
+ -	加法減法
>> <<	右移，左移運算子
&	位 `AND`
^ `	`	位運算子
<= < > >=	比較運算子
<> == !=	等於運算子
= %= /= //= -= += *= **=	賦值運算子
is is not	身份運算子
in not in	成員運算子
and or not	邏輯運算子
if - else	條件表示式
lambda	Lambda 表示式

具有相同優先順序的運算子將從左至右的方式依次進行。用小括號()可以改變運算順序。

變數

變數在使用前必須先”定義”（即賦予變數一個值），否則會報錯：

>>> name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name `name` is not defined

資料型別

布林(bool)

只有 True 和 False 兩個值，表示真或假。

數字(number)

整型(int)

整數值，可正數亦可複數，無小數。
3.x 整型是沒有限制大小的，可以當作 Long 型別使用，所以 3.x 沒有 2.x 的 Long 型別。

浮點型(float)

浮點型由整數部分與小數部分組成，浮點型也可以使用科學計數法表示（2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250）

複數(complex)

複數由實數部分和虛數部分構成，可以用a + bj，或者complex(a,b)表示，複數的實部 a 和虛部 b 都是浮點型。

數字運算

• 不同型別的數字混合運算時會將整數轉換為浮點數
• 在不同的機器上浮點運算的結果可能會不一樣
• 在整數除法中，除法 / 總是返回一個浮點數，如果只想得到整數的結果，丟棄可能的分數部分，可以使用運算子 //。
• // 得到的並不一定是整數型別的數，它與分母分子的資料型別有關係
• 在互動模式中，最後被輸出的表示式結果被賦值給變數 _，_ 是個只讀變數

數學函式

注：以下函式的使用，需先匯入 math 包。

函式	描述
abs(x)	返回數字的整型絕對值，如 abs(-10) 返回 10
ceil(x)	返回數字的上入整數，如 math.ceil(4.1) 返回 5
cmp(x, y)	如果 x < y 返回 -1，如果 x == y 返回 0，如果 x > y 返回 1。Python 3 已廢棄 。使用 使用 (x>y)-(x<y) 替換。
exp(x)	返回 e 的 x 次冪(ex)，如 math.exp(1) 返回2.718281828459045
fabs(x)	返回數字的浮點數絕對值，如 math.fabs(-10) 返回10.0
floor(x)	返回數字的下舍整數，如 math.floor(4.9) 返回 4
log(x)	如 math.log(math.e) 返回 1.0，math.log(100,10) 返回 2.0
log10(x)	返回以 10 為基數的 x 的對數，如 math.log10(100) 返回 2.0
max(x1, x2,…)	返回給定引數的最大值，引數可以為序列
min(x1, x2,…)	返回給定引數的最小值，引數可以為序列
modf(x)	返回 x 的整數部分與小數部分，兩部分的數值符號與 x 相同，整數部分以浮點型表示
pow(x, y)	冪等函式， x**y 運算後的值
round(x [,n])	返回浮點數 x 的四捨五入值，如給出 n 值，則代表舍入到小數點後的位數
sqrt(x)	返回數字 x 的平方根

隨機數函式

注：以下函式的使用，需先匯入 random 包。

函式	描述
choice(seq)	從序列的元素中隨機挑選一個元素，比如random.choice(range(10))，從0到9中隨機挑選一個整數
randrange ([start,] stop [,step])	從指定範圍內，按指定基數遞增的集合中獲取一個隨機數，基數預設值為1
random()	隨機生成下一個實數，它在[0,1)範圍內
seed([x])	改變隨機數生成器的種子seed。如果你不瞭解其原理，你不必特別去設定seed，Python會幫你選擇seed
shuffle(lst)	將序列的所有元素隨機排序
uniform(x, y)	隨機生成下一個實數，它在[x,y]範圍內

三角函式

注：以下函式的使用，需先匯入 math 包。

函式	描述
acos(x)	返回 x 的反餘弦弧度值
asin(x)	返回 x 的反正弦弧度值
atan(x)	返回 x 的反正切弧度值
atan2(y, x)	返回給定的 X 及 Y 座標值的反正切值
cos(x)	返回 x 的弧度的餘弦值
hypot(x, y)	返回歐幾里德範數 sqrt(x*x + y*y)
sin(x)	返回的 x 弧度的正弦值
tan(x)	返回 x 弧度的正切值
degrees(x)	將弧度轉換為角度，如 degrees(math.pi/2) 返回 90.0
radians(x)	將角度轉換為弧度

數學常量

常量	描述
pi	數學常量 pi（圓周率，一般以π來表示）
e	數學常量 e，e 即自然常數（自然常數）

字串(string)

• 單引號和雙引號使用完全相同
• 使用三引號(```或""")可以指定一個多行字串
• 轉義符(反斜槓)可以用來轉義，使用r可以讓反斜槓不發生轉義，如r"this is a line with
"，則
會顯示，並不是換行
• 按字面意義級聯字串，如"this " "is " "string"會被自動轉換為this is string
• 字串可以用 + 運算子連線在一起，用 * 運算子重複
• 字串有兩種索引方式，從左往右以 0 開始，從右往左以 -1 開始
• 字串不能改變
• 沒有單獨的字元型別，一個字元就是長度為 1 的字串
• 字串的擷取的語法格式如下：變數[頭下標:尾下標]

轉義字元

轉義字元	描述
	在行尾時，續行符
\	反斜槓符號
`	單引號
“	雙引號
a	響鈴
b	退格(Backspace)
e	轉義
000	空
n	換行
v	縱向製表符
t	橫向製表符
r	回車
f	換頁
oyy	八進位制數，yy代表字元，例如：o12代表換行
xyy	十六進位制數，yy代表字元，例如：x0a代表換行
other	其它的字元以普通格式輸出

字串運算子

操作符	描述	例項
+	字串連線	`Hello` + `Python` 輸出結果：`HelloPython`
*	重複輸出字串	`Hello` * 2 輸出結果：`HelloHello`
[]	通過索引獲取字串中字元	`Hello`[1] 輸出結果 e
[ : ]	擷取字串中的一部分	`Hello`[1:4] 輸出結果 ell
in	成員運算子，如果字串中包含給定的字元返回 True	`H` in `Hello` 輸出結果 True
not in	成員運算子，如果字串中不包含給定的字元返回 True	`M` not in `Hello` 輸出結果 True
r/R	原始字串，所有的字串都是直接按照字面的意思來使用，沒有轉義特殊或不能列印的字元。 原始字串除在字串的第一個引號前加上字母 r（可以大小寫）以外，與普通字串有著幾乎完全相同的語法	print(r` `) 或 print(R` `)
%	格式化字串

字串格式化

在 Python 中，字串格式化不是 sprintf 函式，而是用 % 符號。例如：

print("我叫%s， 今年 %d 歲！" % (`小明`, 10))

// 輸出:
我叫小明， 今年 10 歲！

格式化符號:

符號	描述
%c	格式化字元及其 ASCII 碼
%s	格式化字串
%d	格式化整數
%u	格式化無符號整型
%o	格式化無符號八進位制數
%x	格式化無符號十六進位制數
%X	格式化無符號十六進位制數（大寫）
%f	格式化浮點數字，可指定小數點後的精度
%e	用科學計數法格式化浮點數
%E	作用同 %e，用科學計數法格式化浮點數
%g	%f 和 %e 的簡寫
%G	%f 和 %E 的簡寫
%p	用十六進位制數格式化變數的地址

輔助指令:

指令	描述
*	定義寬度或者小數點精度
–	用做左對齊
+	在正數前面顯示加號
	在正數前面顯示空格
#	在八進位制數前面顯示零(`0`)，在十六進位制前面顯示`0x`或者`0X`(取決於用的是`x`還是`X`)
0	顯示的數字前面填充`0`而不是預設的空格
%	`%%`輸出一個單一的`%`
(var)	對映變數(字典引數)
m.n.	m 是顯示的最小總寬度，n 是小數點後的位數(如果可用的話)

Python 2.6 開始，新增了一種格式化字串的函式 str.format()，它增強了字串格式化的功能。

多行字串

• 用三引號(``` 或 """)包裹字串內容
• 多行字串內容支援轉義符，用法與單雙引號一樣
• 三引號包裹的內容，有變數接收或操作即字串，否則就是多行註釋

例項：

string = ```
print(	math.fabs(-10))

print(
random.choice(li))
```

print(string)

輸出：

print(  math.fabs(-10))

print(
random.choice(li))

Unicode

在 2.x 中，普通字串是以 8 位 ASCII 碼進行儲存的，而 Unicode 字串則儲存為 16 位 Unicode 字串，這樣能夠表示更多的字符集。使用的語法是在字串前面加上字首 u。

在 3.x 中，所有的字串都是 Unicode 字串。

字串函式

方法名	描述
str.capitalize()	首字母大寫，其餘字元小寫
str.center(width[, fillchar])	返回一個指定的寬度 width 居中的字串，fillchar 為填充的字元，預設為空格
str.count(sub, start= 0,end=len(string))	統計子字串在字串中出現的次數
str.encode(encoding=`UTF-8`,errors=`strict`)	以指定的編碼格式編碼字串，返回 bytes 物件
bytes.decode(encoding=”utf-8″, errors=”strict”)	以指定的編碼格式解碼 bytes 物件，返回字串
str.endswith(suffix[, start[, end]])	判斷字串是否以指定字尾結尾
str.expandtabs(tabsize=8)	把字串中的 tab 符號( )轉為空格
str.find(str, beg=0, end=len(string))	如果包含子字串返回開始的索引值，否則返回-1
str.index(str, beg=0, end=len(string))	如果包含子字串返回開始的索引值，否則丟擲異常
str.isalnum()	檢測字串是否只由字母和數字組成
str.isalpha()	檢測字串是否只由字母組成
str.isdigit()	檢測字串是否只由數字組成
str.islower()	如果字串中包含至少一個區分大小寫的字元，並且所有這些(區分大小寫的)字元都是小寫，則返回 True，否則返回 False
str.isupper()	檢測字串中所有的字母是否都為大寫
str.isspace()	如果字串中只包含空格，則返回 True，否則返回 False
str.istitle()	檢測字串中所有的單詞拼寫首字母是否為大寫，且其他字母為小寫
str.join(sequence)	將序列的元素以指定的字元連線生成一個新的字串
len(s)	返回物件（字串、列表、元組等）長度或專案個數
str.ljust(width[, fillchar])	返回一個原字串左對齊,並使用空格填充至指定長度的新字串。如果指定的長度小於原字串的長度則返回原字串
str.lower()	轉換字串中所有大寫字元為小寫
str.upper()	轉換字串中所有小寫字元為大寫
str.strip([chars])	移除字串頭尾指定的字元（預設為空格）或字元序列
str.maketrans(intab, outtab)	用於建立字元對映的轉換表，對於接受兩個引數的最簡單的呼叫方式，第一個引數是字串，表示需要轉換的字元，第二個引數也是字串表示轉換的目標。兩個字串的長度必須相同，為一一對應的關係。
str.translate(table)	根據引數table給出的錶轉換字串的字元
max(str)	返回字串中最大的字元
min(str)	返回字串中最小的字元
str.replace(old, new[, max])	把字串中的 old（舊字串） 替換成 new(新字串)，如果指定第三個引數max，則替換不超過 max 次
str.split(str=””, num=string.count(str))	通過指定分隔符對字串進行切片，如果引數 num 有指定值，則僅分隔 num 個子字串
str.splitlines([keepends])	按照行(`r`, `rn`, n`)分隔，返回一個包含各行作為元素的列表，如果引數 keepends 為 False，不包含換行符，如果為 True，則保留換行符
str.startswith(str, beg=0,end=len(string))	檢查字串是否是以指定子字串開頭
str.swapcase()	對字串的大小寫字母進行互換
str.title()	返回”標題化”的字串，即所有單詞都是以大寫開始，其餘字母均為小寫
str.zfill(width)	返回指定長度的字串，原字串右對齊，前面填充0
str.isdecimal()	檢查字串是否只包含十進位制字元，只適用於 Unicode 物件

位元組(bytes)

在 3.x 中，字串和二進位制資料完全區分開。文字總是 Unicode，由 str 型別表示，二進位制資料則由 bytes 型別表示。Python 3 不會以任意隱式的方式混用 str 和 bytes，你不能拼接字串和位元組流，也無法在位元組流裡搜尋字串（反之亦然），也不能將字串傳入引數為位元組流的函式（反之亦然）。

• bytes 型別與 str 型別，二者的方法僅有 encode() 和 decode() 不同。
• bytes 型別資料需在常規的 str 型別前加個 b 以示區分，例如 b`abc`。
• 只有在需要將 str 編碼(encode)成 bytes 的時候，比如：通過網路傳輸資料；或者需要將 bytes 解碼(decode)成 str 的時候，我們才會關注 str 和 bytes 的區別。

bytes 轉 str：

b`abc`.decode()
str(b`abc`)
str(b`abc`, encoding=`utf-8`)

str 轉 bytes：

`中國`.encode()

bytes(`中國`, encoding=`utf-8`)

列表(list)

• 列表是一種無序的、可重複的資料序列，可以隨時新增、刪除其中的元素。
• 列表頁的每個元素都分配一個數字索引，從 0 開始
• 列表使用方括號建立，使用逗號分隔元素
• 列表元素值可以是任意型別，包括變數
• 使用方括號對列表進行元素訪問、切片、修改、刪除等操作，開閉合區間為[)形式
• 列表的元素訪問可以巢狀
• 方括號內可以是任意表示式

建立列表

hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, `a`], (1, 3), hello]

訪問元素

li = [1, "2", [3, `a`], (1, 3)]
print(li[3])        # (1, 3)
print(li[-2])       # [3, `a`]

切片訪問

格式: list_name[begin:end:step]
begin 表示起始位置(預設為0)，end 表示結束位置(預設為最後一個元素)，step 表示步長(預設為1)

hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, `a`], (1, 3), hello]

print(li)           # [1, `2`, [3, `a`], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:2])      # [`2`]
print(li[:2])       # [1, `2`]
print(li[:])        # [1, `2`, [3, `a`], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[2:])       # [[3, `a`], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:-1:2])   # [`2`, (1, 3)]

訪問內嵌 list 的元素：

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, [`a`, `b`, `c`]]

print(li[1:-1:2][1:3])      # (3, 5)
print(li[-1][1:3])          # [`b`, `c`]
print(li[-1][1])            # b

修改列表

通過使用方括號，可以非常靈活的對列表的元素進行修改、替換、刪除等操作。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

li[len(li) - 2] = 22    # 修改 [0, 1, 2, 22, 4, 5]
li[3] = 33              # 修改 [0, 1, 2, 33, 4, 5]
li[1:-1] = [9, 9]       # 替換 [0, 9, 9, 5]
li[1:-1] = []           # 刪除 [0, 5]

刪除元素

可以用 del 語句來刪除列表的指定範圍的元素。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

del li[3]       # [0, 1, 2, 4, 5]
del li[2:-1]    # [0, 1, 5]

列表操作符

• + 用於合併列表
• * 用於重複列表元素
• in 用於判斷元素是否存在於列表中
• for ... in ... 用於遍歷列表元素

[1, 2, 3] + [3, 4, 5]           # [1, 2, 3, 3, 4, 5]
[1, 2, 3] * 2                   # [1, 2, 3, 1, 2, 3]
3 in [1, 2, 3]                  # True
for x in [1, 2, 3]: print(x)    # 1 2 3

列表函式

• len(list) 列表元素個數
• max(list) 列表元素中的最大值
• min(list) 列表元素中的最小值
• list(seq) 將元組轉換為列表

li = [0, 1, 5]

max(li)     # 5
len(li)     # 3

注: 對列表使用 max/min 函式，2.x 中對元素值型別無要求，3.x 則要求元素值型別必須一致。

列表方法

• list.append(obj)

  
  在列表末尾新增新的物件
  

• list.count(obj)

  
  返回元素在列表中出現的次數
  

• list.extend(seq)

  
  在列表末尾一次性追加另一個序列中的多個值
  

• list.index(obj)

  
  返回查詢物件的索引位置，如果沒有找到物件則丟擲異常
  

• list.insert(index, obj)

  
  將指定物件插入列表的指定位置
  

• list.pop([index=-1]])

  
  移除列表中的一個元素（預設最後一個元素），並且返回該元素的值
  

• list.remove(obj)

  
  移除列表中某個值的第一個匹配項
  

• list.reverse()

  
  反向排序列表的元素
  

• list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)

  
  對原列表進行排序，如果指定引數，則使用比較函式指定的比較函式
  

• list.clear()

  
  清空列表
  還可以使用 `del list[:]`、`li = []` 等方式實現
  

• list.copy()

  
  複製列表
  預設使用等號賦值給另一個變數，實際上是引用列表變數。如果要實現
  

列表推導式

列表推導式提供了從序列建立列表的簡單途徑。通常應用程式將一些操作應用於某個序列的每個元素，用其獲得的結果作為生成新列表的元素，或者根據確定的判定條件建立子序列。

每個列表推導式都在 for 之後跟一個表示式，然後有零到多個 for 或 if 子句。返回結果是一個根據表達從其後的 for 和 if 上下文環境中生成出來的列表。如果希望表示式推匯出一個元組，就必須使用括號。

將列表中每個數值乘三，獲得一個新的列表：

vec = [2, 4, 6]
[(x, x**2) for x in vec]

# [(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

對序列裡每一個元素逐個呼叫某方法：

freshfruit = [`  banana`, `  loganberry `, `passion fruit  `]
[weapon.strip() for weapon in freshfruit]

# [`banana`, `loganberry`, `passion fruit`]

用 if 子句作為過濾器：

vec = [2, 4, 6]
[3*x for x in vec if x > 3]

# [12, 18]

vec1 = [2, 4, 6]
vec2 = [4, 3, -9]

[x*y for x in vec1 for y in vec2]
# [8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]

[vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
# [8, 12, -54]

列表巢狀解析：

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9],
]

new_matrix = [[row[i] for row in matrix] for i in range(len(matrix[0]))]
print(new_matrix)

# [[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]]

元組(tuple)

• 元組與列表類似，不同之處在於元組的元素不能修改
• 元組使用小括號，列表使用方括號
• 元組建立很簡單，只需要在括號中新增元素，並使用逗號隔開即可
• 沒有 append()，insert() 這樣進行修改的方法，其他方法都與列表一樣
• 字典中的鍵必須是唯一的同時不可變的，值則沒有限制
• 元組中只包含一個元素時，需要在元素後面新增逗號，否則括號會被當作運算子使用

訪問元組

訪問元組的方式與列表是一致的。
元組的元素可以直接賦值給多個變數，但變數數必須與元素數量一致。

a, b, c = (1, 2, 3)
print(a, b, c)

組合元組

元組中的元素值是不允許修改的，但我們可以對元組進行連線組合

tup1 = (12, 34.56);
tup2 = (`abc`, `xyz`)
tup3 = tup1 + tup2;
print (tup3)

# (12, 34.56, `abc`, `xyz`)

刪除元組

元組中的元素值是不允許刪除的，但我們可以使用 del 語句來刪除整個元組

元組函式

• len(tuple) 元組元素個數
• max(tuple) 元組元素中的最大值
• min(tuple) 元組元素中的最小值
• tuple(tuple) 將列表轉換為元組

元組推導式

t = 1, 2, 3
print(t)
# (1, 2, 3)

u = t, (3, 4, 5)
print(u)
# ((1, 2, 3), (3, 4, 5))

字典(dict)

• 字典是另一種可變容器模型，可儲存任意型別物件
• 字典的每個鍵值(key=>value)對用冒號(:)分割，每個對之間用逗號(,)分割，整個字典包括在花括號({})中
• 鍵必須是唯一的，但值則不必
• 值可以是任意資料型別
• 鍵必須是不可變的，例如：數字、字串、元組可以，但列表就不行
• 如果用字典裡沒有的鍵訪問資料，會報錯
• 字典的元素沒有順序，不能通過下標引用元素，通過鍵來引用
• 字典內部存放的順序和 key 放入的順序是沒有關係的

格式如下:

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

訪問字典

dis = {`a`: 1, `b`: [1, 2, 3]}

print(dis[`b`][2])

修改字典

dis = {`a`: 1, `b`: [1, 2, 3], 9: {`name`: `hello`}}

dis[9][`name`] = 999
print(dis)

# {`a`: 1, 9: {`name`: 999}, `b`: [1, 2, 3]}

刪除字典

用 del 語句刪除字典或字典的元素。

dis = {`a`: 1, `b`: [1, 2, 3], 9: {`name`: `hello`}}

del dis[9][`name`]
print(dis)

del dis         # 刪除字典

# {`a`: 1, 9: {}, `b`: [1, 2, 3]}

字典函式

• len(dict) 計算字典元素個數，即鍵的總數
• str(dict) 輸出字典，以可列印的字串表示
• type(variable) 返回輸入的變數型別，如果變數是字典就返回字典型別
• key in dict 判斷鍵是否存在於字典中

字典方法

• dict.clear()

  刪除字典內所有元素

• dict.copy()

  返回一個字典的淺複製

• dict.fromkeys(seq[, value])

  建立一個新字典，以序列 seq 中元素做字典的鍵，value 為字典所有鍵對應的初始值

• dict.get(key, default=None)

  返回指定鍵的值，如果值不在字典中返回預設值

• dict.items()

  以列表形式返回可遍歷的(鍵, 值)元組陣列

• dict.keys()

  以列表返回一個字典所有的鍵

• dict.values()

  以列表返回字典中的所有值

• dict.setdefault(key, default=None)

  如果 key 在字典中，返回對應的值。如果不在字典中，則插入 key 及設定的預設值 default，並返回 default ，default 預設值為 None。

• dict.update(dict2)

  把字典引數 dict2 的鍵/值對更新到字典 dict 裡

  dic1 = {`a`: `a`}
  dic2 = {9: 9, `a`: `b`}
  dic1.update(dic2)
  print(dic1)
  
  # {`a`: `b`, 9: 9}

• dict.pop(key[,default])

  刪除字典給定鍵 key 所對應的值，返回值為被刪除的值。key 值必須給出，否則返回 default 值。

• dict.popitem()

  隨機返回並刪除字典中的一對鍵和值(一般刪除末尾對)

字典推導式

建構函式 dict() 直接從鍵值對元組列表中構建字典。如果有固定的模式，列表推導式指定特定的鍵值對：

>>> dict([(`sape`, 4139), (`guido`, 4127), (`jack`, 4098)])
{`sape`: 4139, `jack`: 4098, `guido`: 4127}

此外，字典推導可以用來建立任意鍵和值的表示式詞典：

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

如果關鍵字只是簡單的字串，使用關鍵字引數指定鍵值對有時候更方便：

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{`sape`: 4139, `jack`: 4098, `guido`: 4127}

集合(set)

集合是一個無序不重複元素的序列

建立集合

• 可以使用大括號 {} 或者 set() 函式建立集合
• 建立一個空集合必須用 set() 而不是 {}，因為 {} 是用來建立一個空字典
• set(value) 方式建立集合，value 可以是字串、列表、元組、字典等序列型別
• 建立、新增、修改等操作，集合會自動去重

{1, 2, 1, 3}            # {} {1, 2, 3}
set(`12345`)            # 字串 {`3`, `5`, `4`, `2`, `1`}
set([1, `a`, 23.4])     # 列表 {1, `a`, 23.4}
set((1, `a`, 23.4))     # 元組 {1, `a`, 23.4}
set({1:1, `b`: 9})      # 字典 {1, `b`}

新增元素

將元素 val 新增到集合 set 中，如果元素已存在，則不進行任何操作：

set.add(val)

也可以用 update 方法批量新增元素，引數可以是列表，元組，字典等：

set.update(list1, list2,...)

移除元素

如果存在元素 val 則移除，不存在就報錯：

set.remove(val)

如果存在元素 val 則移除，不存在也不會報錯：

set.discard(val)

隨機移除一個元素：

set.pop()

元素個數

與其他序列一樣，可以用 len(set) 獲取集合的元素個數。

清空集合

set.clear()

set = set()

判斷元素是否存在

val in set

其他方法

• set.copy()

  
  複製集合
  

• set.difference(set2)

  
  求差集，在 set 中卻不在 set2 中
  

• set.intersection(set2)

  
  求交集，同時存在於 set 和 set2 中
  

• set.union(set2)

  
  求並集，所有 set 和 set2 的元素
  

• set.symmetric_difference(set2)

  
  求對稱差集，不同時出現在兩個集合中的元素
  

• set.isdisjoint(set2)

  
  如果兩個集合沒有相同的元素，返回 True
  

• set.issubset(set2)

  
  如果 set 是 set2 的一個子集，返回 True
  

• set.issuperset(set2)

  
  如果 set 是 set2 的一個超集，返回 True
  

集合計算

a = set(`abracadabra`)
b = set(`alacazam`)

print(a)                                  # a 中唯一的字母
# {`a`, `r`, `b`, `c`, `d`}

print(a - b)                              # 在 a 中的字母，但不在 b 中
# {`r`, `d`, `b`}

print(a | b)                              # 在 a 或 b 中的字母
# {`a`, `c`, `r`, `d`, `b`, `m`, `z`, `l`}

print(a & b)                              # 在 a 和 b 中都有的字母
# {`a`, `c`}
print(a ^ b)                              # 在 a 或 b 中的字母，但不同時在 a 和 b 中
# {`r`, `d`, `b`, `m`, `z`, `l`}

集合推導式

a = {x for x in `abracadabra` if x not in `abc`}
print(a)
# {`d`, `r`}

流程控制

if 控制

if 表示式1:
    語句
    if 表示式2:
        語句
    elif 表示式3:
        語句
    else:
        語句
elif 表示式4:
    語句
else:
    語句

1、每個條件後面要使用冒號 :，表示接下來是滿足條件後要執行的語句塊。
2、使用縮排來劃分語句塊，相同縮排數的語句在一起組成一個語句塊。
3、在 Python 中沒有 switch – case 語句。

三元運算子：

<表示式1> if <條件> else <表示式2>

編寫條件語句時，應該儘量避免使用巢狀語句。巢狀語句不便於閱讀，而且可能會忽略一些可能性。

for 遍歷

for <迴圈變數> in <迴圈物件>：
    <語句1>
else:
    <語句2>

else 語句中的語句2只有迴圈正常退出（遍歷完所有遍歷物件中的值）時執行。

在字典中遍歷時，關鍵字和對應的值可以使用 items() 方法同時解讀出來：

knights = {`gallahad`: `the pure`, `robin`: `the brave`}
for k, v in knights.items():
    print(k, v)

在序列中遍歷時，索引位置和對應值可以使用 enumerate() 函式同時得到：

for i, v in enumerate([`tic`, `tac`, `toe`]):
    print(i, v)

同時遍歷兩個或更多的序列，可以使用 zip() 組合：

questions = [`name`, `quest`, `favorite color`]
answers = [`lancelot`, `the holy grail`, `blue`]
for q, a in zip(questions, answers):
    print(`What is your {0}?  It is {1}.`.format(q, a))

要反向遍歷一個序列，首先指定這個序列，然後呼叫 reversed() 函式：

for i in reversed(range(1, 10, 2)):
    print(i)

要按順序遍歷一個序列，使用 sorted() 函式返回一個已排序的序列，並不修改原值：

basket = [`apple`, `orange`, `apple`, `pear`, `orange`, `banana`]
for f in sorted(set(basket)):
    print(f)

while 迴圈

while<條件>：
    <語句1>
else：
    <語句2>

break、continue、pass

break 語句用在 while 和 for 迴圈中，break 語句用來終止迴圈語句，即迴圈條件沒有 False 條件或者序列還沒被完全遞迴完，也會停止執行迴圈語句。
　　
continue 語句用在 while 和 for 迴圈中，continue 語句用來告訴 Python 跳過當前迴圈的剩餘語句，然後繼續進行下一輪迴圈。 continue 語句跳出本次迴圈，而 break 跳出整個迴圈。

pass 是空語句，是為了保持程式結構的完整性。pass 不做任何事情，一般用做佔位語句。

迭代器

• 迭代器是一個可以記住遍歷的位置的物件。
• 迭代器物件從集合的第一個元素開始訪問，直到所有的元素被訪問完結束。迭代器只能往前不會後退。
• 迭代器有兩個基本的方法：iter() 和 next()。
• 字串，列表或元組物件都可用於建立迭代器。

迭代器可以被 for 迴圈進行遍歷：

li = [1, 2, 3]
it = iter(li)
for val in it:
    print(val)

迭代器也可以用 next() 函式訪問下一個元素值：

import sys
 
li = [1,2,3,4]
it = iter(li)
 
while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:
        sys.exit()

生成器

• 在 Python 中，使用了 yield 的函式被稱為生成器（generator）。
• 跟普通函式不同的是，生成器是一個返回迭代器的函式，只能用於迭代操作，更簡單點理解生成器就是一個迭代器。
• 在呼叫生成器執行的過程中，每次遇到 yield 時函式會暫停並儲存當前所有的執行資訊，返回 yield 的值, 並在下一次執行 next() 方法時從當前位置繼續執行。
• 呼叫一個生成器函式，返回的是一個迭代器物件。

import sys
 
def fibonacci(n): # 生成器函式 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1

f = fibonacci(10) # f 是一個迭代器，由生成器返回生成
 
while True:
    try:
        print(next(f))
    except StopIteration:
        sys.exit()

函式

自定義函式

函式（Functions）是指可重複使用的程式片段。它們允許你為某個程式碼塊賦予名字，允許你通過這一特殊的名字在你的程式任何地方來執行程式碼塊，並可重複任何次數。這就是所謂的呼叫（Calling）函式。

• 函式程式碼塊以 def 關鍵詞開頭，後接函式識別符號名稱和圓括號 ()。
• 任何傳入引數和自變數必須放在圓括號中間，圓括號之間可以用於定義引數。
• 函式的第一行語句可以選擇性地使用文件字串—用於存放函式說明。
• 函式內容以冒號起始，並且縮排。
• return [表示式] 結束函式，選擇性地返回一個值給呼叫方。不帶表示式的 return 相當於返回 None。
• return 可以返回多個值，此時返回的資料未元組型別。
• 定義引數時，帶預設值的引數必須在無預設值引數的後面。

def 函式名（引數列表）:
    函式體

引數傳遞

在 Python 中，型別屬於物件，變數是沒有型別的：

a = [1,2,3]

a = "Runoob"

以上程式碼中，[1,2,3] 是 List 型別，”Runoob” 是 String 型別，而變數 a 是沒有型別，她僅僅是一個物件的引用（一個指標），可以是指向 List 型別物件，也可以是指向 String 型別物件。

可更改與不可更改物件

在 Python 中，字串，數字和元組是不可更改的物件，而列表、字典等則是可以修改的物件。

• 不可變型別：變數賦值 a=5 後再賦值 a=10，這裡實際是新生成一個 int 值物件 10，再讓 a 指向它，而 5 被丟棄，不是改變a的值，相當於新生成了a。
• 可變型別：變數賦值 la=[1,2,3,4] 後再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個元素值更改，本身la沒有動，只是其內部的一部分值被修改了。

Python 函式的引數傳遞：

• 不可變型別：類似 c++ 的值傳遞，如 整數、字串、元組。如fun（a），傳遞的只是a的值，沒有影響a物件本身。比如在 fun（a）內部修改 a 的值，只是修改另一個複製的物件，不會影響 a 本身。
• 可變型別：類似 c++ 的引用傳遞，如 列表，字典。如 fun（la），則是將 la 真正的傳過去，修改後fun外部的la也會受影響

Python 中一切都是物件，嚴格意義我們不能說值傳遞還是引用傳遞，我們應該說傳不可變物件和傳可變物件。

引數

必需引數

必需引數須以正確的順序傳入函式。呼叫時的數量必須和宣告時的一樣。

關鍵字引數

關鍵字引數和函式呼叫關係緊密，函式呼叫使用關鍵字引數來確定傳入的引數值。
使用關鍵字引數允許函式呼叫時引數的順序與宣告時不一致，因為 Python 直譯器能夠用引數名匹配引數值。

def print_info(name, age):
    "列印任何傳入的字串"
    print("名字: ", name)
    print("年齡: ", age)
    return

print_info(age=50, name="john")

預設引數

呼叫函式時，如果沒有傳遞引數，則會使用預設引數。

def print_info(name, age=35):
    print ("名字: ", name)
    print ("年齡: ", age)
    return

print_info(age=50, name="john")
print("------------------------")
print_info(name="john")

不定長引數

• 加了星號 * 的引數會以元組的形式匯入，存放所有未命名的變數引數。
• 如果在函式呼叫時沒有指定引數，它就是一個空元組。我們也可以不向函式傳遞未命名的變數。

def print_info(arg1, *vartuple):
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    for var in vartuple:
        print (var)
    return

print_info(10)
print_info(70, 60, 50)

• 加了兩個星號 ** 的引數會以字典的形式匯入。變數名為鍵，變數值為字典元素值。

def print_info(arg1, **vardict):
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    print(vardict)

print_info(1, a=2, b=3)

匿名函式

Python 使用 lambda 來建立匿名函式。

所謂匿名，意即不再使用 def 語句這樣標準的形式定義一個函式。

lambda 只是一個表示式，函式體比 def 簡單很多。
lambda 的主體是一個表示式，而不是一個程式碼塊。僅僅能在 lambda 表示式中封裝有限的邏輯進去。
lambda 函式擁有自己的名稱空間，且不能訪問自己引數列表之外或全域性名稱空間裡的引數。
雖然 lambda 函式看起來只能寫一行，卻不等同於 C 或 C++ 的行內函數，後者的目的是呼叫小函式時不佔用棧記憶體從而增加執行效率。

# 語法格式
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

變數作用域

• L （Local） 區域性作用域
• E （Enclosing） 閉包函式外的函式中
• G （Global） 全域性作用域
• B （Built-in） 內建作用域

以 L –> E –> G –> B 的規則查詢，即：在區域性找不到，便會去區域性外的區域性找（例如閉包），再找不到就會去全域性找，再者去內建中找。

Python 中只有模組（module），類（class）以及函式（def、lambda）才會引入新的作用域，其它的程式碼塊（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不會引入新的作用域的，也就是說這些語句內定義的變數，外部也可以訪問。

定義在函式內部的變數擁有一個區域性作用域，定義在函式外的擁有全域性作用域。

區域性變數只能在其被宣告的函式內部訪問，而全域性變數可以在整個程式範圍內訪問。呼叫函式時，所有在函式內宣告的變數名稱都將被加入到作用域中。

當內部作用域想修改外部作用域的變數時，就要用到global和nonlocal關鍵字。

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字宣告
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()

如果要修改巢狀作用域（enclosing 作用域，外層非全域性作用域）中的變數則需要 nonlocal 關鍵字。

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal關鍵字宣告
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

模組

編寫模組有很多種方法，其中最簡單的一種便是建立一個包含函式與變數、以 .py 為字尾的檔案。

另一種方法是使用撰寫 Python 直譯器本身的本地語言來編寫模組。舉例來說，你可以使用 C 語言來撰寫 Python 模組，並且在編譯後，你可以通過標準 Python 直譯器在你的 Python 程式碼中使用它們。

模組是一個包含所有你定義的函式和變數的檔案，其字尾名是.py。模組可以被別的程式引入，以使用該模組中的函式等功能。這也是使用 Python 標準庫的方法。

當直譯器遇到 import 語句，如果模組在當前的搜尋路徑就會被匯入。

搜尋路徑是一個直譯器會先進行搜尋的所有目錄的列表。如想要匯入模組，需要把命令放在指令碼的頂端。

一個模組只會被匯入一次，這樣可以防止匯入模組被一遍又一遍地執行。

搜尋路徑被儲存在 sys 模組中的 path 變數。當前目錄指的是程式啟動的目錄。

匯入模組

匯入模組：

import module1[, module2[,... moduleN]

從模組中匯入一個指定的部分到當前名稱空間中：

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

把一個模組的所有內容全都匯入到當前的名稱空間：

from modname import *

_name_ 屬性

每個模組都有一個 __name__ 屬性，當其值是 `__main__` 時，表明該模組自身在執行，否則是被引入。

一個模組被另一個程式第一次引入時，其主程式將執行。如果我們想在模組被引入時，模組中的某一程式塊不執行，我們可以用 __name__ 屬性來使該程式塊僅在該模組自身執行時執行。

if __name__ == `__main__`:
    print(`程式自身在執行`)
else:
    print(`我來自另一模組`)

dir 函式

內建的函式 dir() 可以找到模組內定義的所有名稱。以一個字串列表的形式返回。

如果沒有給定引數，那麼 dir() 函式會羅列出當前定義的所有名稱。

在 Python 中萬物皆物件，int、str、float、list、tuple等內建資料型別其實也是類，也可以用 dir(int) 檢視 int 包含的所有方法。也可以使用 help(int) 檢視 int 類的幫助資訊。

包

包是一種管理 Python 模組名稱空間的形式，採用”點模組名稱”。

比如一個模組的名稱是 A.B， 那麼他表示一個包 A中的子模組 B 。

就好像使用模組的時候，你不用擔心不同模組之間的全域性變數相互影響一樣，採用點模組名稱這種形式也不用擔心不同庫之間的模組重名的情況。

在匯入一個包的時候，Python 會根據 sys.path 中的目錄來尋找這個包中包含的子目錄。

目錄只有包含一個叫做 __init__.py 的檔案才會被認作是一個包，主要是為了避免一些濫俗的名字（比如叫做 string）不小心的影響搜尋路徑中的有效模組。

最簡單的情況，放一個空的 __init__.py 檔案就可以了。當然這個檔案中也可以包含一些初始化程式碼或者為 __all__ 變數賦值。

第三方模組

• easy_install 和 pip 都是用來下載安裝 Python 一個公共資源庫 PyPI 的相關資源包的，pip 是 easy_install 的改進版，提供更好的提示資訊，刪除 package 等功能。老版本的 python 中只有 easy_install，沒有pip。
• easy_install 打包和釋出 Python 包，pip 是包管理。

easy_install 的用法：

• 安裝一個包

  easy_install 包名
  easy_install "包名 == 包的版本號"

• 升級一個包

  easy_install -U "包名 >= 包的版本號"

pip 的用法：

• 安裝一個包

  pip install 包名
  
  pip install 包名 == 包的版本號

• 升級一個包
  （如果不提供version號，升級到最新版本）

  pip install --upgrade 包名 >= 包的版本號

• 刪除一個包

  pip uninstall 包名

• 已安裝包列表

  pip list

物件導向

類與物件是物件導向程式設計的兩個主要方面。一個類（Class）能夠建立一種新的型別（Type），其中物件（Object）就是類的例項（Instance）。可以這樣來類比：你可以擁有型別 int 的變數，也就是說儲存整數的變數是 int 類的例項（物件）。

• 類(Class)：用來描述具有相同的屬性和方法的物件的集合。它定義了該集合中每個物件所共有的屬性和方法。物件是類的例項。
• 方法：類中定義的函式。
• 類變數：類變數在整個例項化的物件中是公用的。類變數定義在類中且在函式體之外。類變數通常不作為例項變數使用。
• 資料成員：類變數或者例項變數用於處理類及其例項物件的相關的資料。
• 方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。
• 例項變數：定義在方法中的變數，只作用於當前例項的類。
• 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的欄位和方法。繼承也允許把一個派生類的物件作為一個基類物件對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog型別的物件派生自Animal類，這是模擬”是一個（is-a）”關係（例圖，Dog是一個Animal）。
• 例項化：建立一個類的例項，類的具體物件。
• 物件：通過類定義的資料結構例項。物件包括兩個資料成員（類變數和例項變數）和方法。

Python 中的類提供了物件導向程式設計的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以呼叫基類中的同名方法。

物件可以包含任意數量和型別的資料。

self

self 表示的是當前例項，代表當前物件的地址。類由 self.__class__ 表示。

self 不是關鍵字，其他名稱也可以替代，但 self 是個通用的標準名稱。

類

類由 class 關鍵字來建立。
類例項化後，可以使用其屬性，實際上，建立一個類之後，可以通過類名訪問其屬性。

物件方法

方法由 def 關鍵字定義，與函式不同的是，方法必須包含引數 self, 且為第一個引數，self 代表的是本類的例項。

類方法

裝飾器 @classmethod 可以將方法標識為類方法。類方法的第一個引數必須為 cls，而不再是 self。

靜態方法

裝飾器 @staticmethod 可以將方法標識為靜態方法。靜態方法的第一個引數不再指定，也就不需要 self 或 cls。

__init__ 方法

__init__ 方法即構造方法，會在類的物件被例項化時先執行，可以將初始化的操作放置到該方法中。

如果重寫了 __init__，例項化子類就不會呼叫父類已經定義的 __init__。

變數

類變數（Class Variable）是共享的（Shared）——它們可以被屬於該類的所有例項訪問。該類變數只擁有一個副本，當任何一個物件對類變數作出改變時，發生的變動將在其它所有例項中都會得到體現。

物件變數（Object variable）由類的每一個獨立的物件或例項所擁有。在這種情況下，每個物件都擁有屬於它自己的欄位的副本，也就是說，它們不會被共享，也不會以任何方式與其它不同例項中的相同名稱的欄位產生關聯。

在 Python 中，變數名類似 __xxx__ 的，也就是以雙下劃線開頭，並且以雙下劃線結尾的，是特殊變數，特殊變數是可以直接訪問的，不是 private 變數，所以，不能用 __name__、__score__ 這樣的變數名。

訪問控制

• 私有屬性

  
  `__private_attr`：兩個下劃線開頭，宣告該屬性為私有，不能在類地外部被使用或直接訪問。
  

• 私有方法

  
  `__private_method`：兩個下劃線開頭，宣告該方法為私有方法，只能在類的內部呼叫，不能在類地外部呼叫。
  

我們還認為約定，一個下劃線開頭的屬性或方法為受保護的。比如，_protected_attr、_protected_method。

繼承

類可以繼承，並且支援繼承多個父類。在定義類時，類名後的括號中指定要繼承的父類，多個父類之間用逗號分隔。

子類的例項可以完全訪問所繼承所有父類的非私有屬性和方法。

若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，Python 從左至右搜尋，即方法在子類中未找到時，從左到右查詢父類中是否包含方法。

方法重寫

子類的方法可以重寫父類的方法。重寫的方法引數不強制要求保持一致，不過合理的設計都應該保持一致。

super() 函式可以呼叫父類的一個方法，以多繼承問題。

類的專有方法：

• __init__: 建構函式，在生成物件時呼叫
• __del__: 解構函式，釋放物件時使用
• __repr__: 列印，轉換
• __setitem__: 按照索引賦值
• __getitem__: 按照索引獲取值
• __len__: 獲得長度
• __cmp__: 比較運算
• __call__: 函式呼叫
• __add__: 加運算
• __sub__: 減運算
• __mul__: 乘運算
• __div__: 除運算
• __mod__: 求餘運算
• __pow__: 乘方

類的專有方法也支援過載。

例項

class Person:
    """人員資訊"""

    # 姓名(共有屬性)
    name = ``

    # 年齡(共有屬性)
    age = 0

    def __init__(self, name=``, age=0):
        self.name = name
        self.age = age

    # 過載專有方法: __str__
    def __str__(self):
        return "這裡過載了 __str__ 專有方法, " + str({`name`: self.name, `age`: self.age})

    def set_age(self, age):
        self.age = age


class Account:
    """賬戶資訊"""

    # 賬戶餘額(私有屬性)
    __balance = 0

    # 所有賬戶總額
    __total_balance = 0

    # 獲取賬戶餘額
    # self 必須是方法的第一個引數
    def balance(self):
        return self.__balance

    # 增加賬戶餘額
    def balance_add(self, cost):
        # self 訪問的是本例項
        self.__balance += cost
        # self.__class__ 可以訪問類
        self.__class__.__total_balance += cost

    # 類方法(用 @classmethod 標識，第一個引數為 cls)
    @classmethod
    def total_balance(cls):
        return cls.__total_balance

    # 靜態方法(用 @staticmethod 標識，不需要類引數或例項引數)
    @staticmethod
    def exchange(a, b):
        return b, a


class Teacher(Person, Account):
    """教師"""

    # 班級名稱
    _class_name = ``

    def __init__(self, name):
        # 第一種過載父類__init__()構造方法
        # super(子類，self).__init__(引數1，引數2，....)
        super(Teacher, self).__init__(name)

    def get_info(self):
        # 以字典的形式返回個人資訊
        return {
            `name`: self.name,  # 此處訪問的是父類Person的屬性值
            `age`: self.age,
            `class_name`: self._class_name,
            `balance`: self.balance(),  # 此處呼叫的是子類過載過的方法
        }

    # 方法過載
    def balance(self):
        # Account.__balance 為私有屬性，子類無法訪問，所以父類提供方法進行訪問
        return Account.balance(self) * 1.1


class Student(Person, Account):
    """學生"""

    _teacher_name = ``

    def __init__(self, name, age=18):
        # 第二種過載父類__init__()構造方法
        # 父類名稱.__init__(self,引數1，引數2，...)
        Person.__init__(self, name, age)

    def get_info(self):
        # 以字典的形式返回個人資訊
        return {
            `name`: self.name,  # 此處訪問的是父類Person的屬性值
            `age`: self.age,
            `teacher_name`: self._teacher_name,
            `balance`: self.balance(),
        }


# 教師 John
john = Teacher(`John`)
john.balance_add(20)
john.set_age(36)  # 子類的例項可以直接呼叫父類的方法
print("John`s info:", john.get_info())

# 學生 Mary
mary = Student(`Mary`, 18)
mary.balance_add(18)
print("Mary`s info:", mary.get_info())

# 學生 Fake
fake = Student(`Fake`)
fake.balance_add(30)
print("Fake`s info", fake.get_info())

# 三種不同的方式呼叫靜態方法
print("john.exchange(`a`, `b`):", john.exchange(`a`, `b`))
print(`Teacher.exchange(1, 2)`, Teacher.exchange(1, 2))
print(`Account.exchange(10, 20):`, Account.exchange(10, 20))

# 類方法、類屬性
print(`Account.total_balance():`, Account.total_balance())
print(`Teacher.total_balance():`, Teacher.total_balance())
print(`Student.total_balance():`, Student.total_balance())

# 過載專有方法
print(fake)

輸出：

John`s info: {`name`: `John`, `age`: 36, `class_name`: ``, `balance`: 22.0}
Mary`s info: {`name`: `Mary`, `age`: 18, `teacher_name`: ``, `balance`: 18}
Fake`s info {`name`: `Fake`, `age`: 18, `teacher_name`: ``, `balance`: 30}
john.exchange(`a`, `b`): (`b`, `a`)
Teacher.exchange(1, 2) (2, 1)
Account.exchange(10, 20): (20, 10)
Account.total_balance(): 0
Teacher.total_balance(): 20
Student.total_balance(): 48
這裡過載了 __str__ 專有方法, {`name`: `Fake`, `age`: 18}

錯誤和異常

語法錯誤

SyntaxError 類表示語法錯誤，當直譯器發現程式碼無法通過語法檢查時會觸發的錯誤。語法錯誤是無法用 try...except...捕獲的。

>>> print:
  File "<stdin>", line 1
    print:
         ^
SyntaxError: invalid syntax

異常

即便程式的語法是正確的，在執行它的時候，也有可能發生錯誤。執行時發生的錯誤被稱為異常。
錯誤資訊的前面部分顯示了異常發生的上下文，並以呼叫棧的形式顯示具體資訊。

>>> 1 + `0`
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: `int` and `str`

異常處理

Python 提供了 try ... except ... 的語法結構來捕獲和處理異常。

try 語句執行流程大致如下：

st=>start: try 子句
cond_has_error=>condition: 是否有異常
cond_has_else=>condition: 是否有 else 子句
cond_has_finally=>condition: 是否有 finally 子句
io=>inputoutput: verification
op_except=>operation: except 子句處理異常
op_else=>operation: 執行 else 子句
op_finally=>operation: 執行 finally 子句
e=>end: 結束

st->cond_has_error
cond_has_error(yes, right)->op_except->cond_has_else
cond_has_error(no)->cond_has_else
cond_has_else(yes, right)->op_else->cond_has_finally
cond_has_else(no)->cond_has_finally
cond_has_finally(yes, right)->op_finally->e
cond_has_finally(no)->e

• 首先，執行 try 子句（在關鍵字 try 和關鍵字 except 之間的語句）
• 如果沒有異常發生，忽略 except 子句，try 子句執行後結束。
• 如果在執行 try 子句的過程中發生了異常，那麼 try 子句餘下的部分將被忽略。如果異常的型別和 except 之後的名稱相符，那麼對應的 except 子句將被執行。最後執行 try 語句之後的程式碼。
• 如果一個異常沒有與任何的 except 匹配，那麼這個異常將會傳遞給上層的 try 中。
• 一個 try 語句可能包含多個 except 子句，分別來處理不同的特定的異常。
• 最多隻有一個 except 子句會被執行。
• 處理程式將只針對對應的 try 子句中的異常進行處理，而不是其他的 try 的處理程式中的異常。
• 一個 except 子句可以同時處理多個異常，這些異常將被放在一個括號裡成為一個元組。
• 最後一個 except 子句可以忽略異常的名稱，它將被當作萬用字元使用。可以使用這種方法列印一個錯誤資訊，然後再次把異常丟擲。
• try except 語句還有一個可選的 else 子句，如果使用這個子句，那麼必須放在所有的 except 子句之後。這個子句將在 try 子句沒有發生任何異常的時候執行。
• 異常處理並不僅僅處理那些直接發生在 try 子句中的異常，而且還能處理子句中呼叫的函式（甚至間接呼叫的函式）裡丟擲的異常。
• 不管 try 子句裡面有沒有發生異常，finally 子句都會執行。
• 如果一個異常在 try 子句裡（或者在 except 和 else 子句裡）被丟擲，而又沒有任何的 except 把它截住，那麼這個異常會在 finally 子句執行後再次被丟擲。

丟擲異常

使用 raise 語句丟擲一個指定的異常。

raise 唯一的一個引數指定了要被丟擲的異常。它必須是一個異常的例項或者是異常的類（也就是 Exception 的子類）。

如果你只想知道這是否丟擲了一個異常，並不想去處理它，那麼一個簡單的 raise 語句就可以再次把它丟擲。

自定義異常

可以通過建立一個新的異常類來擁有自己的異常。異常類繼承自 Exception 類，可以直接繼承，或者間接繼承。

當建立一個模組有可能丟擲多種不同的異常時，一種通常的做法是為這個包建立一個基礎異常類，然後基於這個基礎類為不同的錯誤情況建立不同的子類。

大多數的異常的名字都以”Error”結尾，就跟標準的異常命名一樣。

例項

import sys


class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass


# 自定義異常
class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.

    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """

    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message


try:
    print(`code start running...`)

    raise InputError(`input()`, `input error`)

    # ValueError
    int(`a`)

    # TypeError
    s = 1 + `a`

    dit = {`name`: `john`}
    # KeyError
    print(dit[`1`])
except InputError as ex:
    print("InputError:", ex.message)
except TypeError as ex:
    print(`TypeError:`, ex.args)
    pass
except (KeyError, IndexError) as ex:
    """支援同時處理多個異常, 用括號放到元組裡"""
    print(sys.exc_info())
except:
    """捕獲其他未指定的異常"""
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    # raise 用於丟擲異常
    raise RuntimeError(`RuntimeError`)
else:
    """當無任何異常時, 會執行 else 子句"""
    print(`"else" 子句...`)
finally:
    """無論有無異常, 均會執行 finally"""
    print(`finally, ending`)

檔案操作

開啟檔案

open() 函式用於開啟/建立一個檔案，並返回一個 file 物件：

open(filename, mode)

• filename：包含了你要訪問的檔名稱的字串值
• mode：決定了開啟檔案的模式：只讀，寫入，追加等

檔案開啟模式：

模式	描述
r	以只讀方式開啟檔案。檔案的指標將會放在檔案的開頭。這是預設模式。
rb	以二進位制格式開啟一個檔案用於只讀。檔案指標將會放在檔案的開頭。
r+	開啟一個檔案用於讀寫。檔案指標將會放在檔案的開頭。
rb+	以二進位制格式開啟一個檔案用於讀寫。檔案指標將會放在檔案的開頭。
w	開啟一個檔案只用於寫入。如果該檔案已存在則開啟檔案，並從開頭開始編輯，即原有內容會被刪除。如果該檔案不存在，建立新檔案。
wb	以二進位制格式開啟一個檔案只用於寫入。如果該檔案已存在則開啟檔案，並從開頭開始編輯，即原有內容會被刪除。如果該檔案不存在，建立新檔案。
w+	開啟一個檔案用於讀寫。如果該檔案已存在則開啟檔案，並從開頭開始編輯，即原有內容會被刪除。如果該檔案不存在，建立新檔案。
wb+	以二進位制格式開啟一個檔案用於讀寫。如果該檔案已存在則開啟檔案，並從開頭開始編輯，即原有內容會被刪除。如果該檔案不存在，建立新檔案。
a	開啟一個檔案用於追加。如果該檔案已存在，檔案指標將會放在檔案的結尾。也就是說，新的內容將會被寫入到已有內容之後。如果該檔案不存在，建立新檔案進行寫入。
ab	以二進位制格式開啟一個檔案用於追加。如果該檔案已存在，檔案指標將會放在檔案的結尾。也就是說，新的內容將會被寫入到已有內容之後。如果該檔案不存在，建立新檔案進行寫入。
a+	開啟一個檔案用於讀寫。如果該檔案已存在，檔案指標將會放在檔案的結尾。檔案開啟時會是追加模式。如果該檔案不存在，建立新檔案用於讀寫。
ab+	以二進位制格式開啟一個檔案用於追加。如果該檔案已存在，檔案指標將會放在檔案的結尾。如果該檔案不存在，建立新檔案用於讀寫。

檔案物件方法

• fileObject.close()

  close() 方法用於關閉一個已開啟的檔案。關閉後的檔案不能再進行讀寫操作，否則會觸發 ValueError 錯誤。 close() 方法允許呼叫多次。

  當 file 物件，被引用到操作另外一個檔案時，Python 會自動關閉之前的 file 物件。 使用 close() 方法關閉檔案是一個好的習慣。

• fileObject.flush()

  flush() 方法是用來重新整理緩衝區的，即將緩衝區中的資料立刻寫入檔案，同時清空緩衝區，不需要是被動的等待輸出緩衝區寫入。

  一般情況下，檔案關閉後會自動重新整理緩衝區，但有時你需要在關閉前重新整理它，這時就可以使用 flush() 方法。

• fileObject.fileno()

  fileno() 方法返回一個整型的檔案描述符(file descriptor FD 整型)，可用於底層作業系統的 I/O 操作。

• fileObject.isatty()

  isatty() 方法檢測檔案是否連線到一個終端裝置，如果是返回 True，否則返回 False。

• next(iterator[,default])

  Python 3 中的 File 物件不支援 next() 方法。 Python 3 的內建函式 next() 通過迭代器呼叫 __next__() 方法返回下一項。在迴圈中，next() 函式會在每次迴圈中呼叫，該方法返回檔案的下一行，如果到達結尾(EOF)，則觸發 StopIteration。

• fileObject.read()

  read() 方法用於從檔案讀取指定的位元組數，如果未給定或為負則讀取所有。

• fileObject.readline()

  readline() 方法用於從檔案讀取整行，包括 “n” 字元。如果指定了一個非負數的引數，則返回指定大小的位元組數，包括 “n” 字元。

• fileObject.readlines()

  readlines() 方法用於讀取所有行(直到結束符 EOF)並返回列表，該列表可以由 Python 的 for... in ... 結構進行處理。如果碰到結束符 EOF，則返回空字串。

• fileObject.seek(offset[, whence])

  seek() 方法用於移動檔案讀取指標到指定位置。

  whence 的值, 如果是 0 表示開頭, 如果是 1 表示當前位置, 2 表示檔案的結尾。whence 值為預設為0，即檔案開頭。例如：

  seek(x, 0)：從起始位置即檔案首行首字元開始移動 x 個字元

  seek(x, 1)：表示從當前位置往後移動 x 個字元

  seek(-x, 2)：表示從檔案的結尾往前移動 x 個字元

• fileObject.tell(offset[, whence])

  tell() 方法返回檔案的當前位置，即檔案指標當前位置。

• fileObject.truncate([size])

  truncate() 方法用於從檔案的首行首字元開始截斷，截斷檔案為 size 個字元，無 size 表示從當前位置截斷；截斷之後 V 後面的所有字元被刪除，其中 Widnows 系統下的換行代表2個字元大小。

• fileObject.write([str])

  write() 方法用於向檔案中寫入指定字串。

  在檔案關閉前或緩衝區重新整理前，字串內容儲存在緩衝區中，這時你在檔案中是看不到寫入的內容的。

  如果檔案開啟模式帶 b，那寫入檔案內容時，str (引數)要用 encode 方法轉為 bytes 形式，否則報錯：TypeError: a bytes-like object is required, not `str`。

• fileObject.writelines([str])

  writelines() 方法用於向檔案中寫入一序列的字串。這一序列字串可以是由迭代物件產生的，如一個字串列表。換行需要指定換行符
。

例項

filename = `data.log`

# 開啟檔案(a+ 追加讀寫模式)
# 用 with 關鍵字的方式開啟檔案，會自動關閉檔案資源
with open(filename, `w+`, encoding=`utf-8`) as file:
    print(`檔名稱: {}`.format(file.name))
    print(`檔案編碼: {}`.format(file.encoding))
    print(`檔案開啟模式: {}`.format(file.mode))
    print(`檔案是否可讀: {}`.format(file.readable()))
    print(`檔案是否可寫: {}`.format(file.writable()))

    print(`此時檔案指標位置為: {}`.format(file.tell()))

    # 寫入內容
    num = file.write("第一行內容
")
    print(`寫入檔案 {} 個字元`.format(num))

    # 檔案指標在檔案尾部，故無內容
    print(file.readline(), file.tell())

    # 改變檔案指標到檔案頭部
    file.seek(0)

    # 改變檔案指標後，讀取到第一行內容
    print(file.readline(), file.tell())

    # 但檔案指標的改變，卻不會影響到寫入的位置
    file.write(`第二次寫入的內容
`)

    # 檔案指標又回到了檔案尾
    print(file.readline(), file.tell())

    # file.read() 從當前檔案指標位置讀取指定長度的字元
    file.seek(0)
    print(file.read(9))

    # 按行分割檔案，返回字串列表
    file.seek(0)
    print(file.readlines())

    # 迭代檔案物件，一行一個元素
    file.seek(0)
    for line in file:
        print(line, end=``)

# 關閉檔案資源
if not file.closed:
    file.close()

輸出：

檔名稱: data.log
檔案編碼: utf-8
檔案開啟模式: w+
檔案是否可讀: True
檔案是否可寫: True
此時檔案指標位置為: 0
寫入檔案 6 個字元
 16
第一行內容
 16
 41
第一行內容
第二次
[`第一行內容
`, `第二次寫入的內容
`]
第一行內容
第二次寫入的內容

序列化

在 Python 中 pickle 模組實現對資料的序列化和反序列化。pickle 支援任何資料型別，包括內建資料型別、函式、類、物件等。

方法

dump

將資料物件序列化後寫入檔案

pickle.dump(obj, file, protocol=None, fix_imports=True)

必填引數 obj 表示將要封裝的物件。
必填引數 file 表示 obj 要寫入的檔案物件，file 必須以二進位制可寫模式開啟，即wb。
可選引數 protocol 表示告知 pickle 使用的協議，支援的協議有 0,1,2,3，預設的協議是新增在 Python 3 中的協議3。

load

從檔案中讀取內容並反序列化

pickle.load(file, fix_imports=True, encoding=`ASCII`, errors=`strict`)

必填引數 file 必須以二進位制可讀模式開啟，即rb，其他都為可選引數。

dumps

以位元組物件形式返回封裝的物件，不需要寫入檔案中

pickle.dumps(obj, protocol=None, fix_imports=True)

loads

從位元組物件中讀取被封裝的物件，並返回

pickle.loads(bytes_object, fix_imports=True, encoding=`ASCII`, errors=`strict`)

例項

import pickle

data = [1, 2, 3]

# 序列化資料並以位元組物件返回
dumps_obj = pickle.dumps(data)
print(`pickle.dumps():`, dumps_obj)

# 從位元組物件中反序列化資料
loads_data = pickle.loads(dumps_obj)
print(`pickle.loads():`, loads_data)

filename = `data.log`

# 序列化資料到檔案中
with open(filename, `wb`) as file:
    pickle.dump(data, file)

# 從檔案中載入並反序列化
with open(filename, `rb`) as file:
    load_data = pickle.load(file)
    print(`pickle.load():`, load_data)

輸出：

pickle.dumps(): b`x80x03]qx00(Kx01Kx02Kx03e.`
pickle.loads(): [1, 2, 3]
pickle.load(): [1, 2, 3]

命名規範

Python 之父 Guido 推薦的規範

Type	Public	Internal
Modules	lower_with_under	_lower_with_under
Packages	lower_with_under
Classes	CapWords	_CapWords
Exceptions	CapWords
Functions	lower_with_under()	_lower_with_under()
Global/Class Constants	CAPS_WITH_UNDER	_CAPS_WITH_UNDER
Global/Class Variables	lower_with_under	_lower_with_under
Instance Variables	lower_with_under	_lower_with_under (protected) or __lower_with_under (private)
Method Names	lower_with_under()	_lower_with_under() (protected) or __lower_with_under() (private)
Function/Method Parameters	lower_with_under
Local Variables	lower_with_under

一份來自谷歌的 Python 風格規範：

http://zh-google-styleguide.readthedocs.io/en/latest/google-python-styleguide/python_style_rules/

參考資料

• 簡明 Python 教程
• Python 3 教程 | 菜鳥教程
• Python資料型別之“序列概述與基本序列型別(Basic Sequences)”
• Python基本資料型別——元組和集合
• python基礎—-特性（property）、靜態方法（staticmethod）、類方法（classmethod）、__str__的用法

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原文地址: https://shockerli.net/post/python-study-note/