180分钟的python学习之旅

最近在很多地方都可以看到Python的身影，尤其在人工智能等科学领域，其丰富的科学计算等方面类库无比强大。很多身边的哥们也提到Python非常的简洁方便，比如用Django搭建一个见得网站只需要半天时间即可，因此也吸引了我不小的兴趣。之前相亲认识过一个姑娘是做绿色环保建筑设计行业的，提过她们的建筑物的建模也是使用Python，虽然被女神给拒绝了，但学习还是势在必行的，加油。

这部分只涉及python比较基础的知识，如复杂的面向对象、多线程、通信等知识会放在之后的深入学习中介绍，因此整个学习过程也将非常的快速，3-5个小时完全足够了。

Python是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言，由Guido van Rossum于1989年发明，第一个公开发行版发行于1991年。是纯粹的自由软件，源代码和解释器CPython遵循GPL协议。其设计哲学是优雅、明确、简单，最NX的是其专用的科学计算扩展库，NumPy、SciPy和matplotlib等，可以很大程度的替代MATLAB的作用。作为一种解释性语言，其源码通过虚拟机编译为字节码文件，通常为.pyc格式。其通常版本包括2.x和3.x，前者仍然是主流，后者正在不断发展中，本部分的学习将使用2.x版本。此外，比较有意思的一点是，Python是强制缩进的语言，如果换行后不缩进，会报错。

Python版本选用2.7.11，下载地址：https://www.python.org/downloads/

集成开发环境使用：Sublime，下载地址：http://www.sublimetext.com/。相关环境搭建请见：Sublime快速上手。

• 变量

基本数据类型	存储内容	示例
integer(int)	整数	1,6,-3
float	浮点数	3.14
long	非常大的整数	100000004
string	字符串	"Hello World"
list	列表	[1,2,3]
tuple	元组，广义表	（"hello", 5）
dictionary	字典	{'name':'xionger','grade':2}

常见的运算符包括：+,-,*,/,%;特殊的有：//,Floor除法;-,取反;abs()，绝对值;**,求幂等。

常见的比较运算包括：==,!=,>,<,>=,<=。

字符串常见操作

函数	功能
.upper()/lower()	把所有字母转化为大写/小写
.capitalize()	把字符串首字母答谢，其他小写
.title()	把首字母和每个空格或标点符号后的字母大写，其他小写
=, +, *	字符串的赋值，拼接，重复
==	字符串的比较
\n, \\	转义字符
.strip(),.rstrip(),.lstrip()	去除字符串两端空格，或指定字母
.()	字符串长度
.find()	查找子串，返回第一个满足的位置索引
.replace("a", "b")	字符串替代

Tip:一个关于utf-8的问题，添加之后注释即可：#! usr/bin/python #coding=utf-8

• 逻辑结构

逻辑结构	示例
判断	if a > 5: print("great") else: print("equal or less")
异常处理	try: 5/0 except: print("Please don't do that")
循环	for i in range(5): if i == 0:    continue if i == 3:    break while not age.isdigit() Print 'sorry' While True

• 集合对象

列表相关操作

操作	解释或示例
创建列表	fruit=['apple', 'strawberry', 'pear', 'papaya']
.len(), .count()	列表总项数；统计某一项的总数量
.index()	返回某项在列表中第一次出现的位置
'pink' in color_list	判断该项是否在列表中
.append(),.extend()	添加新项到列表；扩展列表，附加后一个列表到前一个列表
Fruits[0]	根据索引获得指定项
.remove(xx),.insert(index, xx)	根据索引删除指定项；插入某项到指定位置
+, *	合并列表和复制列表成员
.reverse(), .sort()	反转列表；按字母排序列表
==, !=	列表比较
range（7），range(-5,5,2)	生成数字列表，参数分别为：初始值，结束值，步长

字典相关操作

操作	解释或示例
创建字典	person = {'xionger':'2b', 'xiongda':'god'}
person['xionger']	根据key获取字典中的值
.pop()	弹出某项并从字典中删除
.has_key(), in	判断该key是否存在
.keys(), .values()	通过列表，显示所有的key/value

• 函数、类与对象（继承）

一个简单的函数示例如下：

 def get_seat_total(seat=1):
 total=0
 for dish in seat:
 total = total + dish
 return total

一个简单的类和对象使用示例（封装）如下所示：

 class Student(object):
 def __init__(self, name, grade, distinct):
 self.name =name
 self.grade=grade
 self.distinct=distinct
 def printName(self):
 print self.name

 def main():
 student01 = Student("xionger", 2, "SH")
 student01.printName()

 if __name__=="__main__":
 main()

类中常见可重写方法（多态）列表

可重写方法	解释
__init__(self):	构造函数，__new__也可以
__eq__/__ne__(self, other):	比较相等与不等
__gt[e]__/__lt[e]__():	比较大小
__str__:	Print输出，类似ToString()

类继承的简单示例如下：

 class Book(InventoryItem):
 def __init__(self, title, price):
 super(Book, self).__init__(title=title)
 self.price=price

Tip:由此可以看到，python完全符合面向对象的思想，实现了OO的封装、继承、多态三大特性。

• 输入输出与文件I/O

函数	功能
Input()	收集输入信息
Raw_Input()	收集任何非数字的信息
Float(), int()	转化为浮点数或整型
Getpass()	获取密码，需要导包 from getpass import getpass
print "Hello {word}".format(word="World")	格式化输出

文件和目录相关IO操作（包括json）的示例如下所示：

操作	示例
从文件读取数据	f=open('car.json') car = f.readlines() f.close()
把数据写入文件	f=open('car.json', 'r+w') #需要注意'w'会擦除所有数据，r+w会覆盖数据 f.write('test') f.close()
添加数据到文件	f=open('car.json', 'a') #使用a表示append不会擦除数据，而是会添加到末尾 f.write('test')
创建文件	f=open('car.json', 'w+')
文件列表	current_dir=os.getcwd(), os.listdir(current_dir)
在目录间移动	class_dirs=os.walk('.') print class_dirs.next()
创建目录	os.makedir(), os.makedirs()
获取文件信息	print os.stat('car.json')
读取json文件	import json f=open('car.json') car = json.load(f) print type(car)
打印json	print json.dumps(car, indent=2)
把对象保存为json	json.dump(vars(stu), f, indent=2)，注意dump与dumps的区别
嵌套的对象转化为json	def get_JSON_dict(self): d=vars(self) student_list=[] for student in self.students: student_list.append(vars(student)) d['students']=student_list return d

• 模块和文档

模块导入方式： import module; from module import class; from module import function;from module import *。

常见模块包括：random，生成随机数；os，用于与操作系统交互；json，用于生成和读取JavaScript Object Notation(JSON)；sqlite3，用于创建、编辑和读取sqlite3数据库；datetime，用于操作时间和日期；getpass，用于获取用户敏感信息的包。之后通过一个列表了解最常见的类库方法。

函数	解释或示例
randint(a,b)/random(x) /uniform(a, b)	随机整数、随机浮点数（不包含0和1） 特定区间浮点数
Choice(list)	从列表中获取随机对象
time()	Lunch=time(11,30),lunch.hour/mintue/second
datetime()	datetime.datetime(year=2016,day=14,month=4) datetime.timedelta(days=14) datetime.now()，当前时间

文档结构：其中__init__.py是空的，用于告诉python，需要使用这部分代码。

myproject/

-main.py

-classes/

-__init__.py

-monsters.py

readme.txt

install.txt

比如，需要main.py中使用from classes.monsters import Monster。

docstring:通常用三引号、单引号括起来，可以在shell中通过help(xxx)来查看文档，此外，还可以通过组件Sphinx来生成文档。

• 数据库（sqlite）

Sqlite是一种超轻型的关系型数据库，支持ACID操作，常用语移动设备和浏览器中。其安装非常简单，地址：https://www.sqlite.org/download.html，下载windows下的sqlite-tools即可，之后可以通过firefox的sqliteManager插件直接管理。

其数据类型很简单，包括：Null；nteger，整型；Real，浮点数；Text，字符串；Blob，一个文件，如图片、歌曲等。

操作	解释或示例
建表	import sqlite3 conn=sqlite3.connect('mytest.sqlite') cursor=conn.cursor() sql='''create table students( name text, username text, id int)''' cursor.execute(sql) cursor.close()
插入操作	sql='''insert into students(name, username, id) values(:st_name, :st_username, :id_num)''' cursor.execute(sql, {'st_name':'xionger', 'st_username':'x2', 'id_num':1322}) conn.commit()·
查询操作	sql="select * from students" results=cursor.execute(sql) all_students=results.fetchall()

• Debug

通过TraceBack栈轨迹来查找错误，比如TypeError信息。还可以使用pdb调试器来查找错误，语句为:python –m pdb xxx.py，相关的pdb命令为：args,传输参数；break，增加断点；cont,继续知道下一个断点；clear，清除所有断点；list，显示当前所在位置附近的代码；next，执行代码的当前行；step，执行代码当前行，如果进入函数则停止。

这部分想说的是，在intelli IDE(pycharm)中调试非常方便，不过sublime中的调试还没弄清楚，之后补上。

• Flask的Web开发

这儿将介绍python最吸引人的部分，开源库的使用了，这部分主要介绍最为常见的Web框架Flask的相关知识，首先是安装步骤。

步骤1：安装setuptools,通过在https://pypi.python.org/pypi/setuptools下载ex_setup.py文件，之后运行即可。

步骤2：安装pip,首先设置好之前下载的工具的环境变量，然后可以直接使用命令easy_install pip。

步骤3：pip install flask，此外么，其他很多的python组件都可以通过该方式安装。

接下来就让我们通过一个简单的例子来看看flask构建一个动态网站有多简单吧。

 from flask import Flask
 from flask import render_template
 app=Flask(__name__)

 @app.route('/')
 def hellp_world():
 return 'Hello World!'

 @app.route('/lucky/<number>/')
 def lucky(number):
 return render_template('lucky.html', lucky_num=number)

 if __name__=='__main__':
 app.run()

Tip:里面用到jinja的视图模板，平时也可以用它来做代码生成工具，非常快速小巧，主要注意{{}}方式和angularJS一样，混用需要调整。

Python常见的组件介绍

组件名	解释或示例
PyGame	游戏和动画开发
Django	Web框架，功能强大且灵活，比flask更复杂
Jinja2	页面模板，也可以用作代码生成工具，很棒
Plone	功能完备的内容管理系统，直接可以使用
Tkinter,Pyjs,PyGUI	桌面应用库
Kivy	iOS和Android应用
NumPy,SymPy,SciPy Library,Matplotlib,pandas	科学计算

Django的整个使用过程完全可以参考官方文档，https://docs.djangoproject.com/en/1.9/intro/tutorial01/，接下来跟着官方文档一起来创建一个最简单的应用。

步骤	代码
创建项目(站点)	django-admin startproject mysite #项目的目录如下所示 manage.py：命令行工具 mysite/settings.py:配置文件 mysite/urls.py:url路由设置文件 mysql/wsgi.py:部署文件
查看项目（空）	python manage.py runserver
创建指定应用	python manage.py startapp polls
写第一个页面	polls/views.py from django.http import HttpResponse def index(request): return HttpResponse("Hello, world. You're at the polls index.") polls/urls.py from django.conf.urls import url from . import views urlpatterns = [ url(r'^$', views.index, name='index'), ] mysite/urls.py from django.conf.urls import include, url from django.contrib import admin urlpatterns = [ url(r'^polls/', include('polls.urls')), url(r'^admin/', admin.site.urls), ] #注意粗体的include不要忘记
查看项目polls应用	运行server，http://localhost:8000/polls/
数据库设置(只介绍sqlite)	python manage.py migrate

这部分内容就介绍到这儿为止，之后都是具体的模块建立了，这部分官方的导学文档非常丰富，包括页面模板，ORM，自动化测试等内容，灰常的棒。

此外Jinja学习：官网http://jinja.pocoo.org/，中文站http://docs.jinkan.org/docs/jinja2/

预祝大家有一段预约的python学习之旅，共勉之！

逆水行舟用力撑，一篙松劲退千寻，古云今日足可惜，吾辈更应惜秒阴。--董必武

参考资料：

1. Katie Cunningham. Python入门经典[M]. 北京:人民邮电出版社, 2014.