大數(shù)據(jù)的Python基礎(chǔ)課件第1章-Python開發(fā)環(huán)境搭建與使用

第1章Python開發(fā)環(huán)境搭建與使用1本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解Python語言的特點了解Python語言的應(yīng)用領(lǐng)域熟練安裝和配置Python開發(fā)環(huán)境了解IDLE、JupyterNotebook、Spyder的簡單使用熟練安裝常用的Python擴(kuò)展庫了解Python代碼編寫規(guī)范熟練掌握導(dǎo)入和使用Python標(biāo)準(zhǔn)庫與擴(kuò)展庫對象的方法21.1Python語言概述Python是一門跨平臺、開源、免費的解釋型高級動態(tài)編程語言，是一種通用編程語言。Python目前已經(jīng)滲透到系統(tǒng)安全、數(shù)值計算、統(tǒng)計分析、科學(xué)計算可視化、逆向工程與軟件分析、圖形圖像處理、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、網(wǎng)站開發(fā)、數(shù)據(jù)爬取與大數(shù)據(jù)處理、密碼學(xué)、系統(tǒng)運維、音樂編程、影視特效制作、計算機(jī)輔助教育、醫(yī)藥輔助設(shè)計、天文信息處理、化學(xué)、生物信息處理、神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)、自然語言處理、電子電路設(shè)計、電子取證、游戲設(shè)計與策劃、移動終端開發(fā)、樹莓派開發(fā)等幾乎所有專業(yè)和領(lǐng)域，在大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域更是不可或缺的語言和技術(shù)。31.1Python語言概述除了可以解釋執(zhí)行，Python支持將源代碼偽編譯為字節(jié)碼來提高加載速度，還支持使用py2exe、pyinstaller、cx_Freeze、py2app或其他類似工具將Python程序及其所有依賴庫打包成為各種平臺上的可執(zhí)行文件。Python支持命令式編程和函數(shù)式編程兩種模式（推薦使用后者），完全支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，語法簡潔清晰，功能強(qiáng)大且易學(xué)易用，最重要的是擁有大量的幾乎支持所有領(lǐng)域應(yīng)用開發(fā)的成熟擴(kuò)展庫。41.2Python開發(fā)環(huán)境搭建常用的Python開發(fā)環(huán)境除了Python官方安裝包自帶的IDLE，還有Anaconda3、PyCharm、Eclipse、zwPython等。相對來說，Python安裝包自帶的IDLE環(huán)境稍微簡陋一些，雖然也提供了語法高亮（使用不同的顏色顯示不同的語法元素）、交互式運行、程序編寫與運行以及簡單的程序調(diào)試功能，但沒有項目管理與版本控制等功能，這在大型軟件開發(fā)中是非常重要的。其他Python開發(fā)環(huán)境對Python解釋器主程序進(jìn)行了不同程度的封裝和集成，使得代碼編寫和項目管理更加方便一些。51.2.1IDLE61.2.2Anaconda371.2.2Anaconda381.3安裝擴(kuò)展庫常用標(biāo)準(zhǔn)庫：math（數(shù)學(xué)模塊）、random（與隨機(jī)數(shù)以及隨機(jī)化有關(guān)的模塊）、datetime（日期時間模塊）、collections（包含更多擴(kuò)展版本序列的模塊）、functools（與函數(shù)以及函數(shù)式編程有關(guān)的模塊）、urllib（與網(wǎng)頁內(nèi)容讀取以及網(wǎng)頁地址解析有關(guān)的模塊）、itertools（與序列迭代有關(guān)的模塊）、re（正則表達(dá)式模塊）、os.path（與文件、文件夾有關(guān)的模塊）、pickle（二進(jìn)制文件序列化與反序列化模塊）、zlib（數(shù)據(jù)壓縮模塊）、hashlib（安全哈希與報文摘要模塊）、threading（多線程編程模塊）、socket（套接字編程模塊）、tkinter（GUI編程模塊）、sqlite3（操作SQLite數(shù)據(jù)庫的模塊）、csv（讀寫CSV文件的模塊）、json（讀寫JSON文件的模塊）。91.3安裝擴(kuò)展庫常用擴(kuò)展庫：openpyxl（用于讀寫Excel文件）、python-docx（用于讀寫Word文件）、pymssql（用于操作MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫）、numpy（用于數(shù)組計算與矩陣計算）、scipy（用于科學(xué)計算）、pandas（用于數(shù)據(jù)分析）、matplotlib（用于數(shù)據(jù)可視化或科學(xué)計算可視化）、scrapy（爬蟲框架）、sklearn（用于機(jī)器學(xué)習(xí)）、tensorflow（用于深度學(xué)習(xí)）。101.3安裝擴(kuò)展庫11pip命令示例說明pipfreeze[>packages.txt]列出已安裝模塊及其版本號，可以使用重定向符>把擴(kuò)展庫信息保存到文件packages.txt中pipinstallSomePackage[==version]在線安裝SomePackage模塊，可以使用方括號內(nèi)的形式指定擴(kuò)展庫版本pipinstallSomePackage.whl通過whl文件離線安裝擴(kuò)展庫pipinstall-rpackages.txt讀取文件packages.txt中的擴(kuò)展庫信息，并安裝這些擴(kuò)展庫pipinstall--upgradeSomePackage升級SomePackage模塊pipuninstallSomePackage[==version]卸載SomePackage模塊1.3安裝擴(kuò)展庫12鏡像地址所屬單位/simple/清華大學(xué)/pypi/simple/阿里云/simple/豆瓣網(wǎng)/simple/中國科技大學(xué)/華中理工大學(xué)/山東理工大學(xué)1.4標(biāo)準(zhǔn)庫與擴(kuò)展庫對象的導(dǎo)入與使用Python內(nèi)置對象可以直接使用，但標(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)展庫中的對象必須先導(dǎo)入才能使用。131.4.1import模塊名[as別名]>>>importmath#導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫math>>>math.factorial(6)#計算6的階乘720>>>math.gcd(48,39)#返回兩個整數(shù)的最大公約數(shù)3>>>importnumpyasnp#導(dǎo)入擴(kuò)展庫numpy，設(shè)置別名為np>>>np.sin([0,np.pi/4,np.pi/2,np.pi])#計算多個角度的正弦值array([0.00000000e+00,7.07106781e-01,1.00000000e+00,1.22464680e-16])>>>importos.pathaspath#導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫os.path，設(shè)置別名為path>>>path.isfile(r'C:\Windows\notepad.exe')#檢查指定的路徑是否為文件#字符串前面加字母r表示原始字符串#不對其中的任何字符進(jìn)行轉(zhuǎn)義True141.4.2from模塊名import對象名[as別名]>>>fromrandomimportchoice,randint>>>choice('abcdefg')#從字符串中隨機(jī)選擇一個字符'f'>>>randint(1,100)#在1到100之間生成一個隨機(jī)數(shù)55>>>fromos.pathimportgetsize>>>getsize(r'C:\Windows\notepad.exe')#查看文件大小，單位為字節(jié)179712>>>frommathimportpiasPI#導(dǎo)入圓周率常量，設(shè)置別名為PI>>>print(PI)3.141592653589793151.4.3from模塊名import*>>>fromrandomimport*#導(dǎo)入random模塊中的所有對象>>>x=[1,2,3,4,5,6]>>>shuffle(x)#隨機(jī)打亂順序>>>x[1,6,4,5,2,3]>>>choice(x)#隨機(jī)選擇一個元素5>>>sample(x,3)#隨機(jī)選擇3個不重復(fù)的元素[1,2,4]>>>choices('abcd',k=8)#從字符串'abcd'中隨機(jī)選擇8個字符['d','b','d','d','a','d','a','c']>>>random()#返回介于[0,1)區(qū)間的隨機(jī)數(shù)0.338414031817863161.5Python代碼布局規(guī)范（1）嚴(yán)格使用縮進(jìn)來體現(xiàn)代碼的邏輯從屬關(guān)系。Python對代碼縮進(jìn)是硬性要求，這一點必須時刻注意。在函數(shù)定義、類定義、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、異常處理結(jié)構(gòu)和with語句等結(jié)構(gòu)中，對應(yīng)的函數(shù)體或語句塊都必須有相應(yīng)的縮進(jìn)。一般以4個空格為一個縮進(jìn)單位，并且相同級別的代碼塊應(yīng)具有相同的縮進(jìn)量。（2）在每個類、函數(shù)定義或一段完整的功能代碼之后增加一個空行，在運算符兩側(cè)各增加一個空格，逗號后面增加一個空格，讓代碼適當(dāng)松散一點，不要過于密集。（3）盡量不要寫過長的語句。如果語句確實太長而超過屏幕寬度，最