第一章 python基础

1.1 编程语言介绍

1.1编程语言介绍

什么是编程？为什么要编程？

答：编程是个动词，编程==写代码，写代码为了什么? 为了让计算机干你想要干的事情，比如，马化腾想跟别人聊天，于是写了个聊天软件，这个软件就是一堆代码的集合，这些代码是什么？这些代码是计算机能理解的语言。

有哪些编程语言？

答：编程语言总体分以为机器语言、汇编语言、高级语言。

总结

机器语言

优点是最底层，速度最快，缺点是最复杂，开发效率最低

汇编语言

优点是比较底层，速度最快，缺点是复杂，开发效率最低

高级语言

编译型语言执行速度快，不依赖语言环境运行，跨平台差

解释型跨平台好，一份代码，到处使用，缺点是执行速度慢，依赖解释器运行

主流语言介绍

*2017年5月数据(https://www.tiobe.com/tiobe-index/ )

长期语言排名

下面介绍下几个主流的编程语言：

C语言:

C语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie于1972年推出，1978年后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上，它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。

C++：

C++是C语言的继承的扩展，它既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计，还可以进行以继承和多态为特点的面向对象的程序设计。C++擅长面向对象程序设计的同时，还可以进行基于过程的程序设计，因而C++就适应的问题规模而论，大小由之。

C++不仅拥有计算机高效运行的实用性特征，同时还致力于提高大规模程序的编程质量与程序设计语言的问题描述能力。

JAVA:

Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台（即JavaSE, JavaEE, JavaME）的总称。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于个人PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java更具备了显著优势和广阔前景。

PHP:

PHP（外文名:PHP: Hypertext Preprocessor，中文名：“超文本预处理器”）是一种通用开源脚本语言。语法吸收了C语言、Java和Perl的特点，利于学习，使用广泛，主要适用于Web开发领域

Ruby:

Ruby 是开源的，在Web 上免费提供，但需要一个许可证。[4]

Ruby 是一种通用的、解释的编程语言。

Ruby 是一种真正的面向对象编程语言。

Ruby 是一种类似于 Python 和 Perl 的服务器端脚本语言。

Ruby 可以用来编写通用网关接口（CGI）脚本。

Ruby 可以被嵌入到超文本标记语言（HTML）。

Ruby 语法简单，这使得新的开发人员能够快速轻松地学习 Ruby

GO:

Go 是一个开源的编程语言，它能让构造简单、可靠且高效的软件变得容易。

Go是从2007年末由Robert Griesemer, Rob Pike, Ken Thompson主持开发，后来还加入了Ian Lance Taylor, Russ Cox等人，并最终于2009年11月开源，在2012年早些时候发布了Go 1稳定版本。现在Go的开发已经是完全开放的，并且拥有一个活跃的社区。

由其擅长并发编程

Python:

Python是一门优秀的综合语言， Python的宗旨是简明、优雅、强大，在人工智能、云计算、金融分析、大数据开发、WEB开发、自动化运维、测试等方向应用广泛，已是全球第4大最流行的语言。

1.2 Python介绍

主要应用领域：

WEB开发——最火的Python web框架Django, 支持异步高并发的Tornado框架，短小精悍的flask,bottle, Django官方的标语把Django定义为the framework for perfectionist with deadlines(大意是一个为完全主义者开发的高效率web框架)
网络编程——支持高并发的Twisted网络框架， py3引入的asyncio使异步编程变的非常简单
爬虫——爬虫领域，Python几乎是霸主地位，Scrapy\Request\BeautifuSoap\urllib等，想爬啥就爬啥
云计算——目前最火最知名的云计算框架就是OpenStack,Python现在的火，很大一部分就是因为云计算
人工智能——谁会成为AI 和大数据时代的第一开发语言？这本已是一个不需要争论的问题。如果说三年前，Matlab、Scala、R、Java 和 Python还各有机会，局面尚且不清楚，那么三年之后，趋势已经非常明确了，特别是前两天 Facebook 开源了 PyTorch 之后，Python 作为 AI 时代头牌语言的位置基本确立，未来的悬念仅仅是谁能坐稳第二把交椅。
自动化运维——问问中国的每个运维人员，运维人员必须会的语言是什么？10个人相信会给你一个相同的答案，它的名字叫Python
金融分析——我个人之前在金融行业，10年的时候，我们公司写的好多分析程序、高频交易软件就是用的Python,到目前,Python是金融分析、量化交易领域里用的最多的语言
科学运算—— 你知道么,97年开始，NASA就在大量使用Python在进行各种复杂的科学运算，随着NumPy, SciPy, Matplotlib, Enthought librarys等众多程序库的开发，使的Python越来越适合于做科学计算、绘制高质量的2D和3D图像。和科学计算领域最流行的商业软件Matlab相比，Python是一门通用的程序设计语言，比Matlab所采用的脚本语言的应用范围更广泛
游戏开发——在网络游戏开发中Python也有很多应用。相比Lua or C++,Python 比 Lua 有更高阶的抽象能力，可以用更少的代码描述游戏业务逻辑，与 Lua 相比，Python 更适合作为一种 Host 语言，即程序的入口点是在 Python 那一端会比较好，然后用 C/C++ 在非常必要的时候写一些扩展。Python 非常适合编写 1 万行以上的项目，而且能够很好地把网游项目的规模控制在 10 万行代码以内。另外据我所知，知名的游戏<文明>就是用Python写的

Python发展前景：知乎上的一篇文章：https://www.zhihu.com/question/22112542/answer/166053516

Python的种类：

CPython

当我们从Python官方网站下载并安装好Python 2.7后，我们就直接获得了一个官方版本的解释器：CPython。这个解释器是用C语言开发的，所以叫CPython。在命令行下运行python就是启动CPython解释器。

CPython是使用最广且被的Python解释器。教程的所有代码也都在CPython下执行。

IPython

IPython是基于CPython之上的一个交互式解释器，也就是说，IPython只是在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和CPython是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。

CPython用>>>作为提示符，而IPython用In [序号]:作为提示符。

PyPy

PyPy是另一个Python解释器，它的目标是执行速度。PyPy采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高Python代码的执行速度。

绝大部分Python代码都可以在PyPy下运行，但是PyPy和CPython有一些是不同的，这就导致相同的Python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到PyPy下执行，就需要了解PyPy和CPython的不同点。

Jython

Jython是运行在Java平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成Java字节码执行。

IronPython

IronPython和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。

1.3 Python的安装

打开官网 https://www.python.org/downloads/windows/ 下载中心

测试安装是否成功

windows --> 运行 --> 输入cmd ，然后回车，弹出cmd程序，输入python,如果能进入交互环境，代表安装成功。

1.4 第一个Python程序

文件执行

用notepad++创建一个文件，输入以下代码

print("Hello World!")
print("Python好简单呀，我要学好挣大钱！")

保存为HelloWorld.py , 注意要强调.py后缀名的作用
进入cmd命令行，执行python HelloWorld.py, 看结果（注意要解释文件名前面加python 的原因是要把代码交给python解释器去解释执行）

交互器执行

演示在python交互器下，输出hello world ！

要强调python交互器是主要用来对代码进行调试用的

精通各种语言的Hello World

C++

#include <iostream>
 int main(void) { std::cout<<"Hello world"; }

#include <stdio.h>
int main(void) { printf("\nhello world!"); return 0; }

JAVA

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

PHP

<?php  
             echo "hello world!";  
?>

Ruby

日本人开发的，敏感时期容易挨K

 puts "Hello world."

package main

import "fmt"

func main(){ fmt.Printf("Hello World!\n God Bless You!"); }

1.5 变量

变量是什么？

答：把程序运算的中间结果临时存到内存里，以备后面的代码继续调用，这几个名字的学名就叫做“变量”

变量的作用：Variables are used to store information to be referenced and manipulated in a computer program. They also provide a way of labeling data with a descriptive name, so our programs can be understood more clearly by the reader and ourselves. It is helpful to think of variables as containers that hold information. Their sole purpose is to label and store data in memory. This data can then be used throughout your program.

声明变量：

变量定义规则

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
以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']

常量

常量即指不变的量，如pai 3.141592653..., 或在程序运行过程中不会改变的量

举例，假如老男孩老师的年龄会变，那这就是个变量，但在一些情况下，他的年龄不会变了，那就是常量。在Python中没有一个专门的语法代表常量，程序员约定俗成用变量名全部大写代表常量

1.6 程序的交互

注释：代码注释分单行和多行注释，单行注释用#，多行注释可以用三对双引号""" """

代码注释原则:

不用全部加注释，只需要在自己觉得重要或不好理解的部分加注释即可
注释可以用中文或英文，但绝对不要拼音噢（一旦用拼音，证明已经凉透了！）

1.7 基本数据类型

现在只说：数字、字符串、布尔类型（别的我也不会啊！）

数字：整型，长整型（注意：在Python3里不再有long类型了，全都是int）

字符串：在Python中,加了引号的字符都被认为是字符串！

多引号什么作用呢？作用就是多行字符串必须用多引号

字符串的拼接：能进行"相加"和"相乘"运算。注意，字符串的拼接只能是双方都是字符串，不能跟数字或其它类型拼接。

布尔型（bool）：尔类型很简单，就两个值，一个True(真)，一个False(假), 主要用记逻辑判断

1.7 基本数据类型

1.int整型、lomg长整型

注意：在Python3里不再有long类型了，全都是int.

2.字符串：在Python中,加了引号的字符都被认为是字符串！（多引号什么作用呢？作用就是多行字符串必须用多引号）。

字符串的拼接：只能进行“相加”和“相乘”（注意，字符串的拼接只能是双方都是字符串，不能跟数字或其它类型拼接）。

布尔型：布尔类型很简单，就两个值，一个True(真)，一个False(假), 主要用记逻辑判断。

计算机为什么要描述这种条件呢？因为接下来就可以根据条件结果来干不同的事情啦呀！比如

if a > b 
   print(a is bigger than b )

else 
   print(a is smaller than b )


1.8格式化输出　　
格式化输出：

%s就是代表字符串占位符，除此之外，还有%d,是数字占位符，如果把上面的age后面的换成%d，就代表你必须只能输入数字啦。

input接收的所有输入默认都是字符串格式！

要想程序不出错，那怎么办呢？简单，你可以把str转成int

age = int(  input("Age:")  )
print(type(age))

肯定没问题了。相反，能不能把数字转成字符串呢？必然可以。

1.9 基本运算符

算数运算：

比较运算：

赋值运算

逻辑运算：