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Python 基础一两大特性和四大基本语法

时间：2019-02-22 11:52:30

Python 语言使用率越来越高，使用 Python 不仅可以做 GUI 开发、Web 开发，还能进行数据预处理、数据探索性分析（EDA），更是进行数据挖掘、机器学习、深度学习等的首选语言。

基于 Python 的包更是枝繁叶茂，遍地开花，“Tiobe 编程语言排行榜”最新统计显示 Python 是增长最快的语言。这得益于 Python 语言语法简单、开发效率高，集成系统非常方便。Python 相关的就业机会也是非常多，待遇也很优厚。因此，不管从易用性，还是工作机会和待遇来说，Python 都是 IT 从业者需要掌握的语言。

接下来，与大家，还有远在美国做 AI 博士后研究的 Alicia，一起开始我们的 60 天 Python 探索之旅吧。

开始前，先了解下这个专栏的基本使用说明，主要包括如下几点：

使用的是 Python 3。被讨论到的每个知识点都配备有小案例，辅助大家快速理解知识点，同时加深印象。为了学习方便，对于小的代码块，尽量使用 IPython 或 Jupyter Notebook 交互工具做演示。对于专栏涉及到的实战项目，相应的代码会按照软件工程和设计模式的思想，去拆分和组织。书写的语言尽量做到通俗易懂，不搞华丽辞藻。

所有的这些考虑，都是为了让大家在短时间内掌握 Python 技术栈，多一个生存的本领。拿到理想的 Offer 后，早日过上自己想要的生活。让我们开始吧。首先问大家一个问题，你知道 Python 是一门什么样的语言吗？

Python 语言两大特性：Python 是一门动态的、强类型语言。

什么是动态语言？

要了解什么是动态语言，要首先了解“类型检查”。

类型检查是验证类型约束的过程，编译器或解释器通常在编译阶段或运行阶段做类型检查。

类型检查就是查看“变量”和它们的”类型”，然后判断表达式是否合理。例如，不能拿一个 string 类型变量除以浮点数变量。

如果类型检查发生在程序运行阶段（run time），那么它便是“动态类型语言”（dynamically typed languages）。常见的动态语言包括：

PythonJavaScrpitPHP

类型检查发生在“编译阶段”（compile time）的是“静态类型语言”（statically typed languages）。常见的静态类型语言包括：

CC++JavaC#Scala

什么是强类型语言？

强类型语言是指：不管是在编译阶段还是运行阶段，一旦某种类型绑定到变量后，此变量便会持有此类型，并且不能同其他类型在计算表达式时，混合使用。

例如，在交互式工具 IPython 中输入如下两行代码：

In [1]: a = 5In [2]: a = a + 's'

程序会抛出 TypeError 异常：

unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

意思是不支持 int 变量和 str 变量相加。

常见的强类型语言有：

PythonJavaC#Scala

与之对应的是弱类型语言，弱类型语言容易与其他类型混合计算。弱类型语言代表 JavaScript。

支持如下操作：

var data = 5

data = data + ‘xiaoming’ //string 和 int 结合自动转化为 string

常见的弱类型语言有：

CC++PHPJavascript

如下，按照是否为静态/动态语言，弱类型/强类型两个维度，总结常用的语言分类。

四大基本语法

分别从变量命名规则、缩进原则、特殊关键字和特殊运算符四个方面，总结 Python 的基本语法。

命名规则

Python 的变量命名规则主要包括两条：

允许包括英文、数字以及下划线（_），不能以数字开头名称区分大小写

特别说明以“下划线”开头的变量是有特殊意义的：

类变量若以单下划线（_）开头，代表不能直接被访问，类似于 C# 的受保护型变量（protected），表示不能通过 import module_name 而导入。类变量若以双下划（__）开头，表示为类的私有成员，不能被导入和其他类变量访问。以双下划开头和双下划线结尾的变量是 Python 里的专用标识，有特殊的身份。

如 Python 自定义类中都包括init和add方法，如果不重写add去执行两个类加法操作，程序会抛 TypeError 异常。只有重写后，程序才能正常执行加法操作。

Python 变量命名习惯一般遵守蛇形命名法（snake case）：

一般变量命名，book_id、book_store_count；类名首字符为大写，如 Python 内置模块 collections.abc 中的 Iterable 类、我们自定义的 Book 类等；类方法名：get_store_count()；其他特殊变量，会全部大写，M_PI、MAX_VEHICLE_SPEED。

这与 Java 命名方法不同，Java 最典型的命名方法——驼峰命名法（camel case）。

缩进原则

Python 最具特色的地方就是用缩进代替 Java、C++ 中的 {}，缩进的层级结构表示代码的逻辑层次。

比如，自定义一个 Book 类，重写add方法计算两类书的库存量和。

Python 的缩进方法，一般为 4 个字符。

代码行 class Book(object) 与代码行 # 定义类的参数的缩进，此处为 4 个字符；代码行 def __add__(self,book): 与 return 所在行缩进也是 4 个字符。

通过这种层级结构，展现代码的逻辑层次。

下面代码，创建一个 Book 类：

class Book(object):# 定义类的参数def __init__(self,book_id, book_name, book_store_count):self.book_id = book_idself.book_name = book_nameself.book_store_count = book_store_count# 重写加法操作 def __add__(self,book):return self.book_store_count + book.book_store_count

创建两个 Book 类的实例：

python_intro_book = Book(1,'python入门书',100) ml_intro_book = Book(2,'机器学习入门书',200)

求两本书的总销量

sales_cnt = python_intro_book + ml_intro_bookprint(sales_cnt) # 300

缩进格式、行间空行数、变量和等号空格等 Python 编码规范参考PEP8。

autopep8 包遵循 PEP8 的所有规范，安装此包，做好相关配置，便可自动实现 PEP8 制定的编码规范。

特殊关键字

Python 有 35 个关键字：

Falseawaitelse importpassNone breakexceptin raiseTrue classfinally is returnand continue for lambdatryas def from nonlocal whileassertdel globalnot withasyncelif if or yield

自定义变量名不能与它们重复。

常用且不同于其他常用语言 C++ 和 Java 的关键字，如：

True 和 False 用于表示值的真假，在 Java 中是 true 和 false；逻辑反操作 Python 使用 not，Java 是 !；None 表示空值，Java 使用 null；Python 两个条件同时满足使用 and，Java 是 &&；两者满足其一，Python 使用 or，Java 使用 ||；Python 使用 elif， Java 是 else if。

其他比较特殊的关键字，如：

del 用于删除可迭代对象中某个元素；def 用于定义函数；带 yield 用于定义生成器（generator）函数；global 和 nonlocal 一种应用是 Python 函数式编程的闭包场景；pass 一种应用是定义接口，也是 Python 语言特有的一个关键字。

这些关键字的用法，会在后续文章，更为详细的介绍。在此，先构建一个整体上的认识即可。

特殊运算符

Python 的运算符包括：

**/ //%@ <<>>& | ^ ~ := < > <=>=== -

大部分运算符应该被熟知，重点介绍 3 个比较特殊的：//、**、:=。

// 用于两个数值相除且向下取整，与 Python 的 math 模块中 floor 功能相似：

In [1]: 5//2Out[1]: 2In [2]: 5//4.5Out[2]: 1.0

** 用于幂运算：

In [1]: 2**3Out[1]: 8复制

:= 是在年，Python 3.8 版本里，刚刚才被支持的运算符，被形象地称为“海象运算符”。