Python數(shù)據(jù)分析與可視化（微課版） 課件 ch02 Python語言編程基礎(chǔ)

第2章Python語言編程基礎(chǔ)Python數(shù)據(jù)分析與可視化學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉Python語言的基本語法規(guī)則；熟悉Python基本數(shù)據(jù)類型；掌握數(shù)據(jù)格式化操作方法；掌握Python組合數(shù)據(jù)類型；熟練掌握Python推導(dǎo)式；掌握函數(shù)定義及匿名函數(shù)的基本使用方法。

任務(wù)二：Python應(yīng)用基礎(chǔ)2.1Python基本語法2.2基本數(shù)據(jù)類型2.3組合數(shù)據(jù)類型2.4Python推導(dǎo)式2.5函數(shù)目錄CONTENTS2.1Python基本語法Python最具編程特色就是采用嚴(yán)格的“縮進(jìn)”格式來表示程序邏輯和代碼塊，縮進(jìn)的空格數(shù)是可變的，但是一個(gè)代碼塊的語句必須包含相同的縮進(jìn)空格數(shù)。編程中，代碼縮進(jìn)除了可用多個(gè)空格實(shí)現(xiàn)（建議用4個(gè)空格方式書寫代碼），也可以用Tab鍵實(shí)現(xiàn)，但要注意Tab鍵和空格不可混和使用。

一般來說，在編寫代碼時(shí)盡量不要使用過長的語句，盡量保證一行代碼不超過屏幕寬度，超出部分使用續(xù)行符“\”（反斜杠）表示，使用續(xù)行符后要注意“\”后不能再有空格且必須直接換行。另外，Python代碼中有兩種常用的注釋形式，即“#”號(hào)和三引號(hào)。使用“#”進(jìn)行單行注釋，連續(xù)使用多個(gè)“#”可實(shí)現(xiàn)多行注釋；如果是大段多行說明性文本，則常使用三引號(hào)注釋。2.1Python基本語法1.變量與賦值

變量是保存和表示數(shù)據(jù)值的一種語法元素，在程序中十分常見。顧名思義，變量的值是可以改變的，能夠通過賦值（使用等號(hào)=表達(dá)）方式被修改。

賦值語句并不會(huì)復(fù)制指向的值，而只是標(biāo)記和重新標(biāo)記既有值。因此，無論變量指向的對(duì)象有多大，多復(fù)雜，賦值語句的效率都非常高。2.1Python基本語法2.命名

給變量或其他程序元素關(guān)聯(lián)名稱或標(biāo)識(shí)符的過程稱為命名。一般地，函數(shù)命名用小寫字母，類命名用駝峰命名法。其命名規(guī)則如下：

（1）變量名的長度不受限制，但其中的字符必須是字母、數(shù)字、下劃線(_)和漢字等字符及其組合給變量命名，而不能使用空格、連字符、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、引號(hào)或其他字符。

（2）變量名的第一個(gè)字符不能是數(shù)字，而必須是字母或下劃線。

（3）Python區(qū)分大小寫，例如，python和Python是兩個(gè)不同的名字。

（4）標(biāo)識(shí)符名字不能與Python保留字相同。2.1Python基本語法3.保留字

保留字，也稱為關(guān)鍵字，指被編程語言內(nèi)部定義并保留使用的標(biāo)識(shí)符。程序員編寫程序不能定義與保留字相同的標(biāo)識(shí)符。每種程序設(shè)計(jì)語言都有一套保留字，保留字一般用來構(gòu)成程序整體框架、表達(dá)關(guān)鍵值和具有結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜語義等。表2-1Python的36個(gè)保留字列表2.2基本數(shù)據(jù)類型Python中有六種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型，分別為數(shù)字（Number）、字符串（String）、列表（List）、元組（Tuple）、集合（Set）和字典（Dictionary）。其中，數(shù)字、字符串和元組為不可變數(shù)據(jù)類型；列表、集合和字典為可變數(shù)據(jù)類型。1.數(shù)字類型

表示數(shù)字或數(shù)值的數(shù)據(jù)類型稱為數(shù)字類型，Python語言提供3種數(shù)字類型：整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和復(fù)數(shù)，分別對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)中的整數(shù)、實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)。

（1）整數(shù)：一個(gè)整數(shù)值可以表示為十進(jìn)制、十六進(jìn)制、八進(jìn)制和二進(jìn)制等不同進(jìn)制形式。

（2）浮點(diǎn)數(shù)：一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)可以表示為帶有小數(shù)點(diǎn)的一般形式，也可以采用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。

（3）復(fù)數(shù)：復(fù)數(shù)類型與數(shù)學(xué)中的復(fù)數(shù)相一致，采用a+bj的形式表示，存在實(shí)部和虛部。2.2基本數(shù)據(jù)類型2.字符串類型

字符串被定義為引號(hào)之間的字符集合。在Python語言中，字符串采用一對(duì)單引號(hào)（'）、雙引號(hào)（"）或三引號(hào)（'''）括起來。其中，單引號(hào)和雙引號(hào)作用相同，用于單行字符串；而多行字符串則使用三引號(hào)作為邊界來表示。

作為字符序列，字符串可以對(duì)其中單個(gè)字符或字符片段進(jìn)行索引。字符串包括兩種序號(hào)體序：正向遞增序號(hào)和反向遞減序號(hào)，如圖2-1所示。圖2-1Python字符串的兩種序號(hào)體序2.2基本數(shù)據(jù)類型

當(dāng)Python字符串中出現(xiàn)反斜杠（轉(zhuǎn)義符）時(shí)，我們要注意其語義的變化，一般表示一個(gè)轉(zhuǎn)義序列的開始，是指那些字符串中存在有特殊含義的字符。表2-2列出了常用的五種轉(zhuǎn)義字符。表2-2常用的五種轉(zhuǎn)義字符和說明轉(zhuǎn)義字符描述\n換行\(zhòng)r回車\\反斜杠符號(hào)\"雙引號(hào)\t制表符注意：Python允許使用r""的方式表示引號(hào)內(nèi)部的字符串，默認(rèn)不轉(zhuǎn)義。2.2基本數(shù)據(jù)類型

（1）字符串格式化

在字符串中整合變量時(shí)需要使用字符串的格式化方法，用于解決字符串和變量同時(shí)輸出時(shí)的格式安排問題。Python語言推薦使用.format()格式化方法。

格式如下：<模板字符串>.format(<逗號(hào)分隔的參數(shù)>)

模板字符串是一個(gè)由字符串和槽（用｛｝表示）組成的字符串，用來控制字符串和變量的顯示結(jié)果。2.2基本數(shù)據(jù)類型方法一：In[1]:SWIT="ShanWeiInstituteofTechnology"print('汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是{}'.format(SWIT))Out[1]:汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是ShanWeiInstituteofTechnology方法二：In[2]:SWIT="ShanWeiInstituteofTechnology"print('汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是%s'%SWIT)Out[2]:汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是ShanWeiInstituteofTechnology方法三：In[3]:SWIT="ShanWeiInstituteofTechnology"print(f'汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是{SWIT}')Out[3]:汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是ShanWeiInstituteofTechnology2.2基本數(shù)據(jù)類型

當(dāng)有多個(gè)參數(shù)時(shí)，同樣也可用上述方法呈現(xiàn)，這里我們使用Python推薦的格式化方法，f格式化或format格式化。In[4]:SW="汕尾"SWIT="ShanWeiInstituteofTechnology"print(f'{SW}職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是{SWIT}')print('{}職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是{}'.format(SW,SWIT))Out[4]:汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是ShanWeiInstituteofTechnology

汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是ShanWeiInstituteofTechnologyIn[5]:print('{1}職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是{0}'.format(SWIT,SW))Out[5]:汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院的英文是ShanWeiInstituteofTechnology2.2基本數(shù)據(jù)類型（2）format()方法的格式控制。format()方法的槽除了包括參數(shù)序號(hào)，還包括了格式控制信息，格式如下：{<參數(shù)序號(hào)>:<格式控制標(biāo)記>}格式控制標(biāo)記用來控制參數(shù)顯示時(shí)的格式，格式如表2-3所列。表2-3槽中格式控制標(biāo)記的字段2.2基本數(shù)據(jù)類型（3）字符串操作。針對(duì)字符串，Python語言提供了3種基本操作符，如表2-4所示。表2-4操作符及描述2.2基本數(shù)據(jù)類型

字符串子串還可以用分離操作符（[]或[:]或[::]）選取，對(duì)子串或區(qū)間的檢索稱為切片。切片的格式如下：

<字符串或字符串變量>[N:M:S]

切片獲取字符串從N到M（不包含M）的子串，其中，N和M為字符串的索引序號(hào)，可以混合使用正向遞增和反向遞減序號(hào)。如果N缺失，則默認(rèn)為0；如果M缺失，則默認(rèn)到字符串結(jié)尾。S為步長，表示隔多少個(gè)元素取一次。步長是正數(shù)，從左往右??；步長是負(fù)數(shù)，從右往左取。如果S缺失，則默認(rèn)為1。2.3組合數(shù)據(jù)類型Python語言中最常用的組合數(shù)據(jù)類型有3大類，分別是序列類型、集合類型和映射類型。序列類型是一個(gè)元素向量，元素之間存在先后關(guān)系，通過序號(hào)訪問，元素之間不排他。序列類型的典型代表是字符串類型和列表類型。集合類型是一個(gè)元素集合，元素之間無序，相同元素在集合中唯一存在。映射類型是“鍵-值”數(shù)據(jù)項(xiàng)的組合，每個(gè)元素是一個(gè)鍵值對(duì)，表示為(key,value)。映射類型的典型代表是字典類型。Python組合數(shù)據(jù)類型如圖2-2所示。2.3.1列表

列表是包含0個(gè)或多個(gè)元組組成的有序序列，屬于序列類型。列表可以對(duì)元素進(jìn)行增加、刪除、替換、查找等操作。列表和字符串不同之處在于，列表具有可變長度、異構(gòu)以及任意嵌套列表的特點(diǎn)。

列表類型用中括號(hào)（[]）表示，也可以通過list(x)函數(shù)將集合或字符串類型轉(zhuǎn)換成列表類型。列表是可變對(duì)象，支持在原處修改。2.3.2元組Python的元組與列表類似，下標(biāo)索引從0開始，可以進(jìn)行截取，組合等。不同之處在于元組的元素不能修改，元組使用小括號(hào)()，列表使用方括號(hào)[]。元組創(chuàng)建很簡單，只需要在括號(hào)中添加元素，并使用逗號(hào)隔開即可。元組用途很多，例如坐標(biāo)系（x,y,z）以及存放于數(shù)據(jù)庫中不可修改的記錄等等。

此外，如果元組中只包含一個(gè)元素時(shí)，需要在元素后面添加逗號(hào)，否則括號(hào)會(huì)被當(dāng)作運(yùn)算符使用。2.3.3字典

字典是另一種可變?nèi)萜髂Ｐ?，且可存?chǔ)任意類型對(duì)象。字典又叫“鍵值對(duì)”，鍵值對(duì)是組織數(shù)據(jù)的一種重要方式，廣泛應(yīng)用在Web系統(tǒng)中。鍵值對(duì)的基本思想是將“值”信息關(guān)聯(lián)一個(gè)“鍵”信息，進(jìn)而通過鍵信息查找對(duì)應(yīng)值信息，這個(gè)過程叫映射。Python語言中通過字典類型實(shí)現(xiàn)映射。

字典的每個(gè)鍵值對(duì)(k,v)用冒號(hào)(:)隔開，每個(gè)對(duì)之間用逗號(hào)(,)分割，整個(gè)字典置于花括號(hào){}中。鍵必須獨(dú)一無二，值可以取任何數(shù)據(jù)類型，但必須是不可變的，如字符串，數(shù)或元組。

格式為：d={key1:value1,key2:value2,key3:value3}2.3.3字典

字典類型和集合類似，即鍵值對(duì)之間沒有順序且不能重復(fù)。此外，由于dict作為Python的關(guān)鍵字和內(nèi)置函數(shù)，不建議使用dict作為變量名。表2-5中列出了字典類型的一些常用操作方法，使用d代表字典變量。表2-5字典的一些常用操作方法及描述2.3.4集合

集合是一個(gè)無序的且不重復(fù)的元素序列?？梢允褂么罄ㄌ?hào){}或者set()函數(shù)創(chuàng)建集合，注意：創(chuàng)建一個(gè)空集合必須用set()而不是{}，因?yàn)閧}是用來創(chuàng)建一個(gè)空字典。集合支持用in和notin操作符檢查成員，由len()內(nèi)建函數(shù)得到集合的基數(shù)(大小)，用for循環(huán)迭代集合的成員。但是因?yàn)榧媳旧硎菬o序的，不可以為集合創(chuàng)建索引或執(zhí)行切片操作。

集合和字典一樣，只是沒有value，相當(dāng)于字典的key集合。由于集合具有不重復(fù)性，常用于做數(shù)據(jù)去重任務(wù)；此外，集合元素為不可變對(duì)象，因此，列表和字典是不能作為集合的元素的。表2-6為集合常用的內(nèi)置方法。表2-6集合常用內(nèi)置方法2.4Python推導(dǎo)式Python推導(dǎo)式是一種獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理方式，可以從一個(gè)數(shù)據(jù)序列構(gòu)建另一個(gè)新的數(shù)據(jù)序列的結(jié)構(gòu)體。Python支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的推導(dǎo)式，主要有：列表推導(dǎo)式元組推導(dǎo)式字典推導(dǎo)式集合推導(dǎo)式2.4.1列表推導(dǎo)式

列表推導(dǎo)式又稱列表解析式，提供了一種簡明扼要的方法來創(chuàng)建列表。它的結(jié)構(gòu)是在一個(gè)方括號(hào)[]里包含一個(gè)表達(dá)式，然后是一個(gè)for語句，某些情況下還有if語句。列表推導(dǎo)式的基本語法格式如下：

[表達(dá)式for變量in列表]

或者

[表達(dá)式for變量in列表if條件]

其中，表達(dá)式：列表生成元素表達(dá)式，可以是有返回值的函數(shù)。for變量in列表：迭代列表將變量傳到輸出的表達(dá)式中。if條件：條件語句，可以過濾列表中不符合條件的值。2.4.2元組推導(dǎo)式

元組推導(dǎo)式和列表推導(dǎo)式的用法也完全相同，只是元組推導(dǎo)式是用小括號(hào)()將各部分括起來，而列表推導(dǎo)式用的是方括號(hào)[]，另外元組推導(dǎo)式返回的結(jié)果是一個(gè)生成器對(duì)象。

元組推導(dǎo)式的基本語法格式如下：

（表達(dá)式for變量in序列）

或者

（表達(dá)式for變量in序列if條件）2.4.3字典推導(dǎo)式

字典推導(dǎo)式可以針對(duì)字典執(zhí)行一個(gè)for循環(huán)，對(duì)每個(gè)元素執(zhí)行某些操作（例如變換或者過濾），然后返回一個(gè)新的字典。與for循環(huán)不同，字典推導(dǎo)式提供了一個(gè)更具表達(dá)能力和簡潔性的語法。

字典推導(dǎo)式的基本語法格式如下：

{key:valuefor(key,value)indict.items()}

或者

{key:valuefor(key,value)indict.items()ifcondition}2.4.4集合推導(dǎo)式

集合推導(dǎo)式跟列表推導(dǎo)式類似，唯一不同之處在于集合使用大括號(hào){}。集合推導(dǎo)式的基本語法格式如下：

{表達(dá)式for變量in序列}

或者

{表達(dá)式for變量in序列if條件}2.5函數(shù)

函數(shù)是一段具有特定功能的、可重用的語句組，通過函數(shù)名來表示和調(diào)用。經(jīng)過定義，一組語句等價(jià)于一個(gè)函數(shù)，在需要使用這組語句的地方，直接調(diào)用函數(shù)名稱即可。因此，函數(shù)的使用包括兩部分：函數(shù)的定義和函數(shù)的使用。

函數(shù)可以在一個(gè)程序中多個(gè)位置使用，也可以用于多個(gè)程序，當(dāng)需要對(duì)代碼進(jìn)行修改時(shí)，只需要在函數(shù)中修改一次即可，所有調(diào)用位置的功能都會(huì)隨之更新。因此，編程時(shí)使用函數(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是增強(qiáng)了代碼的復(fù)用性和可讀性，同時(shí)，還降低了代碼后期的維護(hù)難度。Python本身不僅提供了大量可直接調(diào)用的內(nèi)置函數(shù)，還可以靈活的創(chuàng)建自定義函數(shù)。2.5.1函數(shù)的定義Python使用def保留字來定義函數(shù)，基本語法格式如下：def函數(shù)名(參數(shù)列表):