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本篇概覽
- 欣宸是個Java程式設計師，最近正在學習Python，本文記錄了學習過程，以及一點自己的思考，主要用途是作為筆記來總結和溫習，另外如果您也是一位初學Python的Java程式設計師，希望本文能給您一些參考；
版本
作業系統：macOS Big Sur (11.6)
Anaconda3：2021.05
python：3.7.3
Jupyter Notebook：5.7.8
工具
- 編輯器用的是Jupyter Notebook，以下三個快捷鍵最常用到，尤其是第三個，執行當前行，並新增一行：
- 廢話不多說了，直接開始動手操作；
除法
- 一個斜槓的除法，結果是浮點型，兩個斜槓的觸發，結果是整形：
字串
- 格式化的時候，可以不指定引數索引，此時按照出現順序處理：
- 也可以在花括號中新增數字：
-
還可以在花括號中新增冒號，在冒號之後新增特定的輸出格式
-
保留小數點後三位，f表示浮點數：
- 帶符號保留小數點後三位，f表示浮點數：
- 不顯示小數：
列表
- 逗號分隔，方括號包裹：
-
列表各個元素的型別無需相同（這一點和Java陣列是不同的）
-
訪問列表中的元素，使用方括號+索引(從0開始)：
- 索引數值可以為負，負一表示倒數第一：
- 與字串的字元不同之處在於，列表的元素可以修改：
- 分片，下面程式碼表示從0開始，一直取到2-1位置（左閉右開）：
- 分片的時候，冒號左邊不填就表示從0開始，右邊不填表示直到最後一個元素：
- 分片可以接受第三個引數：步長，下面的表示每遍歷兩個元素才取一個
- 當步長等於負一的時候，相當於反轉了：
- 用加號實現兩個列表相連：
- 列表乘以數字N，表示生成一個新的列表，內容是原列表的N份複製：
- append：尾部追加元素
- insert：將元素插入在指定位置
- extend：將一個列表追加到另一個列表尾部
- 方法
id可以檢視物件的記憶體地址，如下圖，可見經歷了append、insert、extend等操作後，記憶體地址不變，也就是說這些都是原地操作(in place)：
列表的刪除操作
-
刪除列表元素有三種方式：pop、remove、clear
-
pop()會彈出最後一個元素：
- 也可以將索引作為入參傳入，這樣就能刪除指定元素：
- remove方法的入參是列表中的值，也就是找到列表中與入參相同的元素，將其刪掉，下圖可見，myList中有兩個'abc'，用remove會刪除第一個：
- clear方法會清空列表：
列表的記數和索引
- count方法統計指定元素在列表中的數量，從下圖可見1在列表中出現了兩次：
- index查詢指定元素出現的位置：
列表排序
- sort方法用來排序，預設是比較元素大小：
- 預設是升序，新增reverse=True表示降序：
- sort操作的是列表物件本身，還可以用全域性函式sorted來排序，該函式會生成一個新的副本，如下圖，newList是排序後的列表，而原有的myList保持不變：
與列表相關的常用全域性函式
-
除了sorted，還有一些常用的全域性函式和列表有關：
-
operator(取代原有的cmp)，用於比較大小以及是否相等：
- len：計算個數
- max：返回最大值
- min：返回最小值
- list：元組轉為列表
- zip：兩個列表中，同位置元素結合成一個元組，最終得到一個元組列表：
- enumerate：將指定列表的每個元素與其位置下表組成一個元組，最終得到一個元組列表（和上面的zip用法相似，不過簡單多了，range操作已經在enumerate內部實現）,如下圖：
元組
- 元組與列表相似，但是一旦建立就不能修改，建立使用的是圓括號（列表是方括號）
-
要注意的是，只有一個元素的元組也要帶逗號，例如(1,)，這很好理解，畢竟(1)就是個整數而已
-
沒有括號，只有逗號，也是元組：
- 下標操作和列表相同：
- 列表轉元組用tuple函式：
- tuple函式還能將字串直接轉為元組：
- 修改元組會失敗：
- 修改元組的思路是建立新的元組，如下圖，用三個元組拼接的方式生成了一個新的元組，相比舊的，新元組的第三個元素已經從2變為'a'，給人以修改過的感覺:
字典
- 字典和Java的map相似，由多個鍵值對構成，鍵和值之間用冒號分隔，多個鍵值之間用逗號分隔，外面用大括號包裹：
-
字典看起來很像json
-
items方法返回所有元素，keys返回所有鍵，values返回所有值：
- 可以用鍵查詢值，和Java的map一樣，不過語法是中括號：
- 也可以用get方法返回鍵對應的值，還能指定鍵不存在時的預設值：
- 直接用方括號，可以修改，如果鍵不存在就是新增：
- update方法的入參是另一個字典，該方法可以將入參字典的內容合併進自身：
- pop方法刪除指定元素，popitem方法刪除最後一個元素：
集合(Set)
-
提到Set，Java程式設計師應該不陌生，就是我們們經常用來排重的那個Set，是個無序元素集
-
集合用逗號分隔，大括號包裹：
-
小結三種包裹方式：列表方括號，元組圓括號，字典和集合大括號（字典的元素是鍵值對，集合是單個元素），另外元組可以不包裹，有逗號就行
-
set方法可以將列表轉為集合：
-
集合的元素都是不可變型別的，如數值、字串、元組
-
可變型別不能作為集合的元素，如列表、字典、集合，至於其中原因，看看下圖紅框的錯誤資訊，如果您是個Java程式設計師，應該get到了：
- 可以用減號或者difference方法求兩個集合的差集：
程式邏輯控制
- if判斷，是用if、elif、else的組合，注意if、elif、else的行末尾都有冒號：
-
python不支援switch
-
if判斷的三元操作符，賦值的時候可用if else組合：
- 普通的for迴圈：
- 內建函式range可以建立整數列表，也能在for迴圈中遍歷：
- while迴圈的語法和java相似：
- 迴圈中的break和continue與Java類似，就不贅述了
推導式：列表
- 格式如下：
[生成表示式 for 變數 in 序列或迭代物件]
- 測試如下，a就是列表推導式生成的列表：
- 還可以通過if增加篩選條件，例如下面是隻保留偶數：
- 如果列表的元素也是列表，我們可以用列表推導將其解開，平鋪為一層，下圖的例子中，a_element是a的元素，a_element自身也是列表，還可以用推導將其展開：
推導式：字典
- 對字典用推導式，可以取得鍵和值的處理，下面是用推導式生成一個新的字典，剔除了鍵為age的鍵值對：
推導式：集合
- 下面使用推導式，利用列表生成一個新集合，裡面的值是原列表每個元素的平方，而且由於集合的不重複性，原列表中重複的元素已經被過濾為只剩一個：
匯入庫
- 語法：
import 模組名 [as 別名]
- 例如匯入math模組來計算正弦值：
- 如果覺得每次在程式碼中寫math太麻煩，還可以在匯入時設定別名：
- 如果覺得別名也麻煩，能不能把m.也去掉，可以用以下語法：
from 模組名 import 物件名
例如：
- 上述極簡的方式是不推薦使用的，因為缺少了namespace隔離，在API的正確性上就缺少了保障
關於自己的模組
- 假設有一個python檔案hello.py，內容如下，定義了名為doHello的方法，再執行一下試試：
def doHello():
print("hello world!")
doHello()
- 現在另一個檔案test.py，裡面會呼叫hello.py中的doHello的方法：
import hello
hello()
- 執行命令python test.py，結果如下，可見hello world!輸出了兩次：
will$ python test.py
hello world!
hello world!
-
上述結果顯然不是我們想要的，test.py只是想使用doHello方法，結果將hello.py中的doHello()也執行了，需要一種方式來避免test.py中的doHello()被執行
-
這時候內建變數name就派上用場了（注意前後都是兩個下劃線），將hello.py改成如下內容，如果執行python hello.py，內建變數name的值就是main，其他時候，例如hello.py被其他檔案import的時候，它的值就是模組名(這裡就是hello)：
def doHello():
print("hello world!")
if __name__=='__main__':
doHello()
- 再試試python test.py，這次只有一次輸出了：
will$ python test.py
hello world!
- 我們再試試python hello.py，也能按照預期輸出：
will$ python hello.py
hello world!
包
-
對於Java程式設計師來說，包很好理解，在python中也很相似，接下來我們們嘗試一下，建立名為test的包，裡面有兩個模組：test1和test2
-
加入包名為test，我們們建立名為test的資料夾
-
test資料夾下，新增檔案init.py，這是個空檔案
-
建立檔案test1.py：
def doTest1():
print("hello test1!")
- 再建立檔案tes2.py:
def doTest2():
print("hello test2!")
- 現在回到test2.py檔案的上一層目錄，建立檔案hello.py，用來驗證如何使用包，可見訪問方式是包名.模組名.方法名：
import test.test1 as test1
import test.test2 as test2
test1.doTest1()
test2.doTest2()
- 執行hello.py試試：
will$ python hello.py
hello test1!
hello test2!
內建模組：collections
-
Java程式設計師對collections包不會陌生，這裡面都是一些和容器相關的類，為我們們的開發提供了極大便利，接下來看看該模組常用的幾個類
-
namedtuple：可以用名字訪問內容的元組子類，從下面的程式碼可見，namedtuple可以方便的定義一個物件，很像java中的bean：
from collections import namedtuple
# 自定義元組物件
Student = namedtuple('Student', ['name', 'age'])
# 例項化Student
student = Student('Tom', 11)
# 看一下student的型別
print(type(student))
# 使用name欄位
print(student.name)
# 使用age欄位
print(student.age)
- 執行結果如下，可見student的name和age欄位都能方便的訪問到，而student例項的型別是class：
will$ python test.py
<class '__main__.Student'>
Tom
11
內建模組：deque
- deque是雙向佇列，在增加和刪除資料的時候比列表的效能更好（列表的讀效能更好），基本操作如下所示：
from collections import deque
# 例項化deque
dq = deque([1,2,3])
# 佇列右側增加元素
dq.append(4)
print('1. {}'.format(dq))
# 佇列左側增加元素
dq.appendleft(5)
print('2. {}'.format(dq))
# 指定位置增加元素
dq.insert(1, 6)
print('3. {}'.format(dq))
# 最右側元素彈出（刪除）
dq.pop()
print('4. {}'.format(dq))
# 最左側元素彈出
dq.popleft()
print('5. {}'.format(dq))
# 刪除元素，注意2是值，不是位置
dq.remove(2)
print('6. {}'.format(dq))
# 倒排
dq.reverse()
print('7. {}'.format(dq))
- 執行結果如下：
will$ python deque.py
1. deque([1, 2, 3, 4])
2. deque([5, 1, 2, 3, 4])
3. deque([5, 6, 1, 2, 3, 4])
4. deque([5, 6, 1, 2, 3])
5. deque([6, 1, 2, 3])
6. deque([6, 1, 3])
7. deque([3, 1, 6])
內建模組：OrderedDict
- OrderedDict是有順序的字典，如果您瞭解LFU（Least frequently used）演算法，那麼就很容易理解有序的字典了，OrderedDict中的順序是元素被新增的先後順序，普通用法如下：
from collections import OrderedDict
# 例項化
od = OrderedDict()
# 新增
od['a'] = 1
od['c'] = 2
od['b'] = 3
# 順序是新增的先後順序
print("1. {}".format(od))
# 列印所有的鍵
print(od.keys())
# 把一個字典合併進來
od.update({'e':'4'})
# 順序是新增的先後順序
print("2. {}".format(od))
# 根據鍵刪除鍵值對
od.pop('a')
print("3. {}".format(od))
# 把指定鍵的鍵值對移到末尾
od.move_to_end('c')
print("4. {}".format(od))
- 輸出如下：
will$ python ordered.py
1. OrderedDict([('a', 1), ('c', 2), ('b', 3)])
odict_keys(['a', 'c', 'b'])
2. OrderedDict([('a', 1), ('c', 2), ('b', 3), ('e', '4')])
3. OrderedDict([('c', 2), ('b', 3), ('e', '4')])
4. OrderedDict([('b', 3), ('e', '4'), ('c', 2)])
內建模組：defaultdict
- defaultdict容易理解：帶有預設值的字典，用法如下所示，要注意的是defaultdict例項化的入參是lambda表示式，至於這個lambda，相信java程式設計師並不陌生：
from collections import defaultdict
dd = defaultdict(lambda: 'ABC')
dd['a'] = 1
# 列印一個存在的鍵值
print(dd['a'])
# 列印一個不存在的鍵值
print(dd['b'])
- 輸出如下：
will$ python defaultdict.py
1
ABC
內建模組：Counter
- Counter提供了計數器功能，下面的demo演示了用Counter將列表轉為了每個元素的統計結果，要注意的是most_common方法，相當於排序和列表的功能，該方法的返回值是列表，裡面的元素是元組：
from collections import Counter
# 一個普通列表
colors = ['aa', 'bb', 'cc', 'aa']
# 將列表傳給Counter進行統計
result = Counter(colors)
# 列印result型別
print(type(result))
# 列印result內容
print(result)
# 用內建函式dict將Counter例項轉為字典
print(dict(result))
# 取統計值最高的前兩個元素
most = result.most_common(2)
# 檢查most_common返回值的型別
print("most_common's type {}".format(type(most)))
# 檢查most_common返回值的型別
print("most_common's value : {}".format(most))
- 輸出結果如下：
will$ python Counter.py
<class 'collections.Counter'>
Counter({'aa': 2, 'bb': 1, 'cc': 1})
{'aa': 2, 'bb': 1, 'cc': 1}
most_common's type <class 'list'>
most_common's value : [('aa', 2), ('bb', 1)]
內建模組：datetime
- 名為datetime的模組中，有個名為datetime的類
- 還可以例項化datetime物件：
- datetime物件的年月日時分秒等欄位：
- 轉時間戳：
- 還可以通過strptime方法將指定格式的字串轉為datetime物件：
- datetime物件轉字串也是常見操作，用的是strftime方法：
- 時間的計算，例如一天前，一小時後等操作，可以使用datetime包的timedelta類完成：
- datetime物件可以用減法結算時間差：
- 減法特性在計算日期間隔的時候很有用：
JSON處理
- 利用json進行物件和字串之間的序列化、反序列化轉換：
- 還可以用dump和load方法通過檔案進行序列化反序列化操作
內建模組：random
- 生成隨機數也是常見操作：
- 還可以產生整形隨機數，設定內容範圍和遞增單位：
- 在一堆內容中做隨機選擇：
- 用choices方法（注意不是choice），可以隨機選擇指定數量的結果：
- choices得到的結果可能重複，如果想不重複可以用sample方法：
- 將原有集合資料的順序打亂，相當於洗牌的效果：
函式
- 基本函式語法：
def 函式名([引數列表]):
函式體
- 和Java不同的是，函式的入參型別並不固定：
- 使用關鍵字pass，可以定義一個空方法：
def test():
pass
- 一個函式可以返回多個值（本質上是個元組），呼叫的時候用多個變數來接收即可：
- 還可以給函式增加說明文件，然後用help命令檢視：
- 呼叫引數的時候可以用引數名=xxx的形式傳入引數，此時引數引數的先後順序可以隨意，無所有誰先誰後：
- 可變引數和Java的方法也相似，先看一個星號的可變引數，可以理解為元組：
- 再看兩個星號的可變引數，可以理解為字典：
- 對於固定引數的函式，還可以直接將字典作為入參，不過要加兩個星號：
- 還可以設定預設引數：
lambda表示式
- java程式設計師對lambda表示式很熟悉，這裡也差不多，來看看如何定義和使用：
-
再來看看幾個支援lambda的內建函式，熟悉lambda的使用
-
filter：過濾器，下面是個過濾奇偶數的例子，第一個引數是判斷是否過濾的邏輯，True保留，第二個引數是列表，最終奇數全部被剔除，只留下偶數：
- map：逐一轉換，下面是將奇數轉為False，偶數轉為True的例子：
- reduce：大名鼎鼎的map reduce，您應該有所耳聞，reduce會將集合中的資料逐個取出來和前面一輪的結果做同樣的處理，最典型的當屬累加：
- sort：排序，先來看看最簡單的：
- sorted可以接受排序處理函式作為引數，例如按照絕對值進行排序，內建函式是abs，被作為引數傳給sorted：
- sorted方法會生成一個新的列表，如果想直接改變原列表就不適合用sorted方法了，此時用列表的sort方法即可，如下圖，還用了reverse引數試試倒排序的功能：
物件導向
- 身為Java程式設計師，天天和物件打交道，下面的程式碼您應該很容易看懂：
- 如果變數名是由兩個下劃線開始的，就表示改變數是私有成員變數，不能在外部訪問：
-
與Java不同的是，建立物件不需要關鍵字new
-
繼承：
class 派生類名 (父類名):
語句...
- 下面是個繼承的例子，Student是父類，Pupil是子類：
# 父類
class Student:
# 成員變數
name = '未知'
age = 11
__addr= 'ShangHai'
# 構造方法
def __init__(self, name, age, addr):
print('執行構造方法')
self.name = name
self.age = age
self.__addr = addr
def myInfo(self):
print('學生姓名[{}]，年齡[{}，地址[{}]]'.format(self.name, self.age, self.__addr))
class Pupil(Student):
#成員變數
grade = 1
# 構造方法
def __init__(self, name, age, addr, grade):
# 顯式呼叫父類構造方法
Student.__init__(self, name, age, grade)
print('執行構造方法（子類）')
self.grade = grade
# 子類自己的方法
def myGrade(self):
print('學生年級[{}]'.format(self.grade))
- 執行效果如下，符合預期：
生成器
- 先回顧一下列表推導，下面的程式碼會生成一個列表：
a = [x*2 for x in range(10)]
- 如果列表很大就會很佔用記憶體空間，此時我們還有另一個選擇：生成器，簡單的說就是將上述程式碼的方括號改成圓括號，這樣a就不是列表了，而是生成器，這是種特殊的迭代器：
異常處理
- 習慣了java的try-catch-finally，對python的異常處理就容易理解了，捕獲和處理如下：
try:
x = 1/0
print('不可能列印這一句')
except ZeroDivisionError as err:
print('發生異常', err)
finally:
print('執行finally')
- 輸出如下圖：
- 關鍵字raise可以主動丟擲異常：
- 以上就是欣宸在自學Python過程中的簡化版筆記，希望能幫助您在初期抓住重點，快速入門；
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