Python 入门篇（上）

站长

2023年07月27日 02:39 · 阅读数 13

背景

下载与安装

第一个Python程序

Python数据类型

基本操作

小结

1. 背景

1.1 最近动向

最近，由于工作需要，把多年之前看过一点点的 Python 拾起来重新系统学习一遍。并且还一直在做项目，所以更新就比较慢了。

其实相比 Java 和 Golang，Python 在数据分析和数据标注等场景下更为常用。并且，如今大模型如火如荼，当 OpenAI 发布 GPT3.5 之后，国内大厂和中小厂都纷纷入局，公众号里推广 GPT 星球的人也越来越多了。

都在探索！

做商业化的恨不得立马变现，做大模型的恨不得立马反超 GPT4，做公司的恨不得立马融资上市超过 BATMD。

如今 AIGC（AI generated content，生成式 AI）和 GPT 确实是人工智能领域的大方向，一如之前的元宇宙。不过，比元宇宙好得多，OpenAI 已经把 GPT 的大方向探索好了，现在就缺一些契机，如果谁能先找到商业化方向并抢占市场，谁就有可能是下一个“BAT”。

说了这么多，还得沉下心来学习，不能被这些概念和技术迷失了眼，毕竟：先保住饭碗，再寻求发展。 但是，2023 年的风口非人工智能（AI）莫属，而 AI 领域中最不可或缺的编程语言就是 Python，所以 Python 还得学。

1.2 Python简介

Python，是 Guido van Rossum 在 1989 年圣诞节为了打发无聊的时光，而编写的一门高级编程语言。同样滴，大家无聊的时候都干什么呢？笑 :)

Python 如今在市场占有率上，稳坐前 3 并隐隐有占据第一的势头。据市场研究报告，2022 年 10 月份，Python 在编程界的占有率为 15%+，已经超越了 C 语言和 Java。并且，在 2023 年 4 月的 TIOBE 编程语言排行榜中，Python 是最受欢迎的编程语言！紧随其后是 C、Java 等。

Python 可以做什么？

可以做定时任务，比如实现股票的自动化买入和卖出；可以做网站，很多著名的网站包括 YouTube（油管）就是 Python 语言写的；可以做 AI 相关的很多事情，比如 NLP 任务等等。

而且，Python 不仅可以编程做软件，还可以用在数据分析、数据可视化、数据标注等领域。

2. 下载与安装

Python 是一门跨平台的语言，可以运行在主流的任意操作系统上，比如：Windows、Mac 和 Linux/Unix 等。跨平台是指，你在 Windows 上写的 Python 程序，可以直接放到 Linux 环境上运行，完全 OK。

要入手 Python，你得先在电脑上安装一个 Python 解释器（负责翻译 Python 代码），以及命令行交互环境（现在，Windows 上都自带了 cmd 命令行工具，Mac 上更加方便，所以 mac 是学 Python 的最佳利器。如果你没有 mac，那也别慌，工具只是一个非必要条件，Windows 系统上学 Python 是一样的。

2.1 Python版本

目前，有 Python2 和 Python3 两种版本，自 2020 年 1 月 1 日以来，Python 官方已经停止了 Python2 的更新，所以我们采用 Python3 版本进行学习，下载地址：

Python下载地址：www.python.org/downloads/

Python文档下载地址：www.python.org/doc/

1）Windows安装

首先，根据你的 Windows 版本（64位还是32位）从 Python 的官方网站下载 Python 3.8 对应的64位安装程序或32位安装程序，然后，运行下载的 exe 安装包：

Python 入门篇（上）

注意，需要勾选上 Python3.8 to PATH 的选项，以保证安装完成后可以自动配置环境变量（图中显示是 Python3.5，不用理会）。

2）Mac安装

如果你正在使用 Mac，系统是 OS X>=10.9，那么系统自带的 Python 版本是2.7。要安装最新的 Python 3.8，有两个方法：

方法一：从 Python 官网下载 Python 3.8 的安装程序，下载后双击运行并安装；

方法二：如果安装了 Homebrew，直接通过命令brew install python3安装即可。

2.2 IDE 工具

Python 编码常用的工具有 PyCharm 和 VsCode：

PyCharm下载地址：www.jetbrains.com/pycharm/dow…

VsCode下载地址：code.visualstudio.com/download

由于之前写 Go 时用过 VsCode，所以我们之后的 Python 代码都用 VsCode 来编写。首先，安装 VsCode：

Python 入门篇（上）

安装完成后下载常用的插件：

1）chinese 中文简体语言包

Python 入门篇（上）

安装完成后重启即可。

2）编辑器主题

管理 -> 颜色主题 -> 选择自己喜欢的主题即可

Python 入门篇（上）

建议使用浅色系主题，对眼睛更友好！

** **

3. icon 显示代码文件图标

Python 入门篇（上）

设置主题：

Python 入门篇（上）

安装完成后，文件图标就出来了：

Python 入门篇（上）

其它插件可根据需要安装：如 open in brower，通过编辑器直接打开默认浏览器；Live Server，开启本地服务器；carbon-now-sh，将代码生成一张图片；prettier，化代码格式等等。

3. 第一个Python程序

环境：Windows10、Python3.8、VsCode

3.1 Python 交互模式

首先，我们通过 win+R 快捷键打开运行窗口，在窗口里输入 cmd 命令进入命令行模式。然后在命令行模式中输入 python，进入 Python 的交互模式下：

Python 入门篇（上）

在交互模式的提示符 >>> 下，直接输入代码，按回车键，就可以得到代码的执行结果了。现在，我们试试输入第一个程序：

>>> print('hello, world')

执行结果：

Python 入门篇（上）

3.2 IDE 模式

打开 VsCode，新建一个名为 hello.py 的文件，输入：

Python 入门篇（上）

文件内容是 print(100+200)，即计算 100+200 的结果，打印出来。点击运行 Python 文件，即在控制台打印出结果为 300.

3.3 直接运行.py文件

在 Mac 或 Linux 上可以直接运行 .py 文件，但需要先在 .py 文件第一行加注释：

#!/usr/bin/env python3

print('hello, world')

然后，通过命令给hello.py以执行权限：

$ chmod a+x hello.py

就可以直接运行hello.py了，比如在Mac下运行：

Python 入门篇（上）

Python 在代码编写时，没有大括号约定代码块的边界，而是用缩进来组织，默认为 4 个空格，比如以下 Go 语言的代码：

if a>0 {
    print("a>0")
}

而在 Python 里面，是没有大括号的，但需要前面缩进 4 个空格表示代码块：

if a>0:
     print('a>0')

4. Python数据类型

4.1 整数、浮点数

Python 的整数和浮点数与其它语言比较类似，都是通过正常数字表达。

但 Python 允许我们在数字中加下划线 _ 分隔很大的数，比如：十进制 10_000_000_000，十六进制也可以 0xa5b3_c3d。

并且，Python 的整数和浮点数都没有大小限制，但是超过一定范围后（比如：计算机的位数不足以表示这个数）就直接表示为 inf（无限大）。

4.2 字符串

Python 中的字符串用两个单引号 '' 表示，比如 'Hello World'。

当字符串内部既包含 ' 又包含 " 时，可以用转义字符 `` 来标识引号，比如：

'I'm"OK"!', 即：I'm "OK"!

Python 还用了 r'' 表示 '' 内部的字符串默认不转义：

>>> print('\t\') #转义时
\    \
>>> print(r'\\t\') #不转义时
\\t\

如果字符串内部有很多换行，用 \n 写在一行不好阅读，可以用 '''...''' 的格式表示多行内容：

>>> print('''line1
...line2
...line3''')
line1
line2
line3

多行字符串 '''...''' 还可以在前面加上 r 使用，转义符会失效，但 '''...''' 生效了：

>>> print(r'''hello,\n
...world''')
hello,\n
world

4.3 布尔值与空值

布尔值

Python 用 True/False 来表示布尔：

>>> True
True
>>> False
False
>>> 3 > 1
True
>>> 3 > 4
False

布尔值可以用与、或和非（and、or和not表示）运算：

>>> True and True
True
>>> True and False
False

>>> True or True
True
>>> True or False
True

>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True

空值

和 Java 中的 null、Go 语言中的 nil 一样，Python 用 None 来表示空值。空值没有数据类型，判断空值：

print(False==None)

结果为 False。

4.4 变量与常量

变量不仅可以是数字，还可以是任意数据类型。变量在程序中用变量名表示，变量名必须是大小写英文、数字和 _ 的组合，且不能用数字开头，比如：

a = 1
t_007 = 'T007'
Ans = True

注意：和其它固定类型不同，Python 中的变量名可以反复赋值，而且可以是不同数据类型的变量：

a = 123
print(a)
a = 'ABC'

像 Python 这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。例如 Go 就是静态语言，赋值语句如下（// 表示注释）：

a := 100 // a被定义为整数类型变量
a = "abc" // 报错：不能把字符串赋给整型变量

与 Go、Java 等静态语言相比，Python 作为动态语言更灵活，就是这个原因。

4.5 list 和 tuple

list

和大多数语言一样，list 作为一个列表，表示多个元素组合：

books = ['Chinese', 'Math', 'English']

Python 作为动态语言，一个 list 中的元素可以是不同类型，比如：

l2 = ['Chinese', True, 123]

Python 提供了很多数组相关的函数，可以直接使用，如：

len()，获取列表的元素个数；
append，插入元素到列表的尾端；
insert，插入元素到数组指定位置；
pop，删除指定下标的元素，默认删除尾端元素。

tuple

tuple 元组是 Python 中独有的数据结构，表示一组不可变的元素：

classmate = ('zhangs', 'lis', 'wangw')

tuple 没有 append、insert、pop 这样的方法，也没有赋值操作。

不可变的元组 tuple 的意义是：代码更安全。

Python官方说明：如果可能，能用 tuple 代替 list 就尽量用 tuple。

4.6 dict 和 set

dict

字典（dict）也叫 map，是存储键值对（key-value，简称 k-v）的数据结构，采用 hash 算法存储数据，具有极快的查找速度。

定义一个 dict，赋值：

d = {} # 存储名字和年龄的映射
d["zhangsan"] = 18
d["lisi"] = 19

或者：

d = {"zhangsan": 18, "lisi": 19}

当获取 dict 中的 value 值时，可以用 get() 方法：

d.get("zhangsan")
18

或者直接用：

d['zhangsan']
18

删除 key 时，用 pop(key) 方法。

Python 中使用 dict 需要注意的两点：

如果 key 不存在，d[key] 会报错；
dict 中的 key 必须是不可变对象，如字符串、整型数等等，list 是可变的，所以不能作为 dict 的 key；

set

set 和 dict 类似，也是无序的数据结构，且重复元素会被自动过滤。

s = set([1, 2, 3, 1, 2])
print(s) # {1,2,3}

set 可以理解为 dict 中的 value 为空的数据结构，在其它语言里，比如 Go 语言里是不存在 set 类型的，要定义一组不重复的元素，只能用 dict 来做。

set 提供了很多操作元素的方法：

add(key)，添加元素；
remove(key)，删除元素；

和 dict 一样，set 内部不允许放入可变对象，如 list。

5. 基本操作

5.1 条件判断

和大多数编程语言一样，在Python 中，采用 if-else 来作为条件控制：

age = 3
if age >= 18:
     print('adult')
elif age >= 6:
     print('teenager')
else:
     print('kid')

和其它语言相比，Python 需要注意三点：

判断语句的冒号不能省略；
Python 的条件判断代码块不用大括号 {} 装起来，而是以缩进代码块来判断（VsCode 中可以采用 tab 键和 shift+tab 键调节缩进）；
新增 elif 代替 else if 语句。

5.2 循环

Python 有两种循环 for 和 while。

for 循环

循环打印列表里的元素：

names = ['b', 'a', 'c']
for name in names:
     print(name)

打印出 1+2+...+100 的和：

sum = 0
for x in range(101):
   sum = sum+x
print(sum) #5050

Python 中自带的 range(n) 方法，可以生成列表 [1, 2, ..., n-1]

while 循环

只有条件满足，就不断循环，只到不满足条件时退出。比如计算 100 以内的所有奇数之和：

sum = 0
num = 99
while num>0:
     sum = sum+num
     num = num-2
print(sum)

break 和 continue

和其它语言的循环类似，Python 也提供了 break 和 continue 关键字用来控制循环：

d = ["zhangsan", "lisi", "wangwu"]
for name in d:
     if name == "lisi"":
      print(name)
     break # 找到对应的元素就退出循环

打印结果：

lisi

和 break 不同，continue 只是跳过当前循环：

d = ["zhangsan", "lisi", "wangwu"]
for name in d:
     if name == "lisi"":
         continue
     print(name)

打印结果：

zhangsan

wangwu

利用循环开发一个猜数字游戏

游戏说明：随机生成一个 0-100 的数，参与者最多可以猜 5 次，看能否猜出随机数是多少。

参考代码：

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

import random
num = random.randint(0,100)
x = 0
n1 = 0 #记录猜的最近数
n2 = 100 #记录猜的最近数的距离

while x<5:
   x = x+1
   n = int(input('随机输入一个数：'))
   if n == num:
         print('你真聪明，只用了%d次就猜对了，答案是%d'%(x, num))
         break
   elif n>num:
         print('太大了！')
         if n-num<n2:
             n2 = n-num
             n1 = n
   else:
         print('太小了！')
         if num-n<n2:
             n2 = num-n
             n1 = n        
print('都猜错了！答案是%d，你猜的数%d很接近了，下次努力！'%(num,n1))

6. 小结

Python 为我们提供了非常完善的系统库，我们写程序时可以随取随用，让代码十分精简。比如，完成一个简单的定时任务，C 语言要写 1000 行代码，Go 需要 100 行，而 Python 可能只用 20 行就能实现。

所以 Python 是一种相当高级的语言。理论上来说，越高级的语言，我们入门的成本越低，上手也比较快。

这时，聪明的同学可能就开始问了：那既然 Python 这么好，为什么还需要其它语言呢？

是的，Python 也有它不会的地方，也有它的局限性。比如写操作系统，这个只能用低级语言写；写手机 App，只能用 Swift/Objective-C（iPhone）或 Java（Android）；写终端控制器，最好用 C 或 C++。

而且 Python 的运行时间比 C/C++ 等语言都要慢，在性能敏感的程序上，Python 显然不是一个很好的选择。

那么，这门如今最受欢迎的语言之一，究竟有哪些魔力，让大家宁愿舍弃一部分性能，也要选择它呢？敬请期待《Python 入门篇（中）》