《Python大數(shù)據(jù)基礎與實戰(zhàn)》課件-Python大數(shù)據(jù)基礎與實戰(zhàn)（第2章 Python語言基礎）

第二章Python語言基礎2.5

表達式

2.4*

運算符2.2變量

2.6*

常用函數(shù)

2.3*

數(shù)據(jù)類型2.1標識符與關鍵字

2.7*Python程序結構

2.8*

基本輸入輸出2.1標識符和關鍵字2.1標識符與關鍵字1.

標識符標識符是編程語言中允許作為名字的有效字符串集合。在命名標識符的時候，要遵循如下命名規(guī)則：?標識符的第一個字符必須是字母或者下劃線_。?標識符可以由字母、下劃線_或數(shù)字組成。?標識符的語法基于UnicodestandardannexUAX-31，可以使用中文字符作為標識符。?標識符區(qū)分大小寫。?空格、跳格、換頁等字符被用來分隔標識符。標識符的長度不限。建議標識符不宜太長，否則不利于程序的編寫。禁止使用Python關鍵字（保留字）作為一般標識符。標識符可以被用作變量名、函數(shù)名、類名、模塊名等的命名。標識符建議使用有意義的名字，能夠體現(xiàn)其用途。注意：不建議使用系統(tǒng)內置的模塊名、類型名或函數(shù)名，以及已導入的模塊名及其成員名作為變量名。有效標識符名稱：i、_my_name、name_23、_、a1b2_c3、日期、年。無效標識符名稱：2things、thisisspacedout和$myname。2.1標識符與關鍵字2.1標識符與關鍵字2.關鍵字關鍵字是Python語言本身使用的標識符，被Python語言保留，每個關鍵字都有其特殊的意義。如果被用來作為標識符，會導致語法錯誤。表2-1Python中的關鍵字FalseTrueNoneandornotaswithfromimportwhileforincontinuebreaktryraisefinallyclassdefglobalnonlocaldelyieldexceptifelseelifpassreturnlambdaasyncassertawaitbreak2.2變量2.2變量1.對象和類型對象是Python語言中最基本的概念，在Python中處理的一切都是對象。對象是對數(shù)據(jù)的抽象，Python中所有的數(shù)據(jù)都被表示成對象，或者對象之間的關系，所有的數(shù)據(jù)以對象的形式存在。一串字符、一個數(shù)字或者一個集合都是對象，如："helloworld"、2、42.56、{1,2,3}等。Python中有許多內置對象可供編程者直接使用，如數(shù)字、字符串、列表、集合以及內置函數(shù)；非內置對象需要導入模塊后才能使用，如math模塊中的正弦函數(shù)sin()，random模塊中的隨機數(shù)產生函數(shù)random()等。2.2變量每個對象都有一個id、類型和值。通過內置函數(shù)type()來獲取對象的類型；id()函數(shù)獲取對象的id（內存地址）；示例：>>>type(2) #整型類型<class'int'> #class表示類別>>>type(43.56) #浮點型<class'float'>>>>hex(id(2))#對象2的內存地址'0x7feedece370'2.2變量2.變量的創(chuàng)建

對象通常存放在變量中，變量是指向某個對象的名稱，是對象的命名。Python中的變量不同于C、C++、Java等語言中的變量。

Python是一種強類型語言，不需要事先聲明變量的類型（指向對象的類型），直接賦值即可創(chuàng)建各種類型的變量，變量類型會根據(jù)所賦值的類型自動推斷。另外，Python是動態(tài)類型語言，變量的類型是可以隨時變化的。>>>a=2 #整型賦值>>>a="Python" #字符串賦值變量的理解：?變量在第1次賦值時被創(chuàng)建，再次出現(xiàn)時直接使用。?變量沒有數(shù)據(jù)類型的概念。數(shù)據(jù)類型屬于對象，類型決定了對象在內存中的存儲方式和能夠進行的操作。例如，int類型上可以進行四則運算。?變量引用了對象。當在表達式中使用變量時，變量被其引用的對象替代。?變量在使用前，必須賦初值。Python中各種變量存儲的不是值，而是值的引用。注意：為了增加程序的運行效率，Python3以后的解釋器中實現(xiàn)了小數(shù)字和字符串緩存的機制，小數(shù)字的緩沖范圍是[-5~256]。2.2變量3.變量的刪除Python具有自動內存管理功能，對于沒有指向值的變量，Python會自動將其刪除。Python會跟蹤所有的變量，并自動刪除不再有指向值的變量。因此，Python程序員一般情況下不需要太多考慮內存的管理問題。通過顯式使用del命令，可以刪除不需要的變量，或者顯式關閉不再需要訪問的資源。>>>a=10>>>dela #刪除變量a>>>print(a)NameError:name'a'isnotdefined2.2變量2.3數(shù)據(jù)類型2.3數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型不僅決定了對象在內存中的存儲方式，而且決定了可以在對象上附加的操作?；诓煌臄?shù)據(jù)類型，程序可以實現(xiàn)復雜的功能。

對象類型名稱實例對象類型名稱實例數(shù)字int、float、complex123，3.1415，3+4j集合set{"a","b","c"}字符串str＂hello＂，'12'，'''語言'''元組tuple(1,2,3)字節(jié)串bytesb'\xd6\xd0\xb9\xfa'文件

fn=open("name.txt",'r')列表list[1,2,3]，['a','b',['c','d']]布爾型boolTrue、False字典dict{1:'a',2:'b'}空類型NoneTypeNone2.3數(shù)據(jù)類型

數(shù)字（包括布爾型）、字符串和空類型稱為原子（標量）類型，它每次只能存儲單個對象類型。列表、元組、字典和集合是Python中的內置容器類型，容器是用來存放基本對象或者其它容器對象的一種類型，它可以容納多個對象類型。不同容器類型之間的最主要區(qū)別是單個元素的訪問方式以及運算符定義方式的不同。Python提供了對多種數(shù)據(jù)類型的強大支持，其中數(shù)字、字符串、列表、元組、字典、集合等稱為標準數(shù)據(jù)類型，其它的類型稱為內建類型。2.3數(shù)據(jù)類型Python支持四種基本數(shù)字類型，分別是整型、布爾型、浮點型、復數(shù)型，其中前兩種是整型類型。Python中的數(shù)字是無符號的，所有的數(shù)字不包括符號“-”，符號“-”被看做一元運算符“-”。浮點數(shù)由于表示方式的限制，在進行運算時很少返回精確的預期結果。

數(shù)字屬于Python的不可變對象，修改整型變量值的時候并不是真正修改變量的值，而是修改變量使其指向新值所在的內存地址。

為了增強數(shù)字的可讀性，可以在數(shù)字中間位置使用單個下劃線作為分隔。在Python中，數(shù)字類型變量所表示的范圍可以是無窮大，只要內存空間足夠。和其它語言一樣，Python也可以對數(shù)據(jù)類型進行等價轉換。2.3數(shù)據(jù)類型>>>a=-100 #注意-為一元運算符>>>b=8888_888_888_888_888_888 #使用_提高可讀性>>>c=b**5>>>print(c)55492895730664363466978272282341783947699029619468576944016528645701027959857718166268692103168

>>>isinstance(True,int) #測試True是否為int的實例True True等價于整數(shù)1，F(xiàn)alse等價于整數(shù)02.3數(shù)據(jù)類型>>>int('11',8) #八進制轉換成十進制9>>>bin(8) #內置函數(shù)bin()將整數(shù)轉換為對應的二進制字符串'0b1000'>>>oct(8) #內置函數(shù)oct()將整數(shù)轉換為對應的八進制字符串'0o10'>>>0.4-0.3 #浮點數(shù)運算時，由于舍入誤差而會略微偏離0.100000000000000032.4運算符2.4運算符

運算符是對操作數(shù)進行運算的符號。

Python中的運算符按照功能劃分為算術運算符、關系運算符、邏輯運算符、位運算符、身份測試運算符、成員測試運算符、矩陣相乘運算符和賦值運算符，按照操作數(shù)的個數(shù)分為單目運算符和雙目運算符。

2.4運算符1.

算術運算符算術運算符用于對操作數(shù)進行算術運算。運算符含義舉例運算符含義舉例+、-加法、減法（集合差集）2+3,10-5**冪運算2**3-相反數(shù)-6/除法（真除法）4/3*乘法2*3//求整商（向下取整）4//3%求余數(shù)、指定字符串格式5%22.4運算符>>>3.0/50.6>>>3//50>>>3.1%21.1>>>6.3%2.12.0999999999999996 #浮點數(shù)按照IEEE754規(guī)范存儲，有一定精度注意：Python不支持C語言中的自增（++）和自減（--）。2.4運算符不同數(shù)據(jù)類型在一起進行算術運算時，按照下面原則進行隱式類型轉換：?當有一個操作數(shù)的類型是復數(shù)時，其它數(shù)據(jù)都自動轉換成復數(shù)類型。?當有一個操作數(shù)的類型是小數(shù)時，其它數(shù)據(jù)都自動轉換成小數(shù)類型。?不支持數(shù)字和字符之間的隱式轉換。還可以使用內置函數(shù)進行顯式轉換，轉換時要保證類型要兼容，顯式轉換要丟失原數(shù)的精度。>>>a=3>>>d=10+20j>>>a=a+2.4

>>>int(d)>>>type(a)>>>float('98.6')<class'float'>98.62.4運算符2.邏輯運算符邏輯運算符用來對布爾值進行與、或、非等邏輯運算，運算最終結果是布爾值True和False。其中，“非”是單目運算符，布爾“與”和“或”為雙目運算符。邏輯運算符的操作數(shù)都應該是布爾值，如果是其它類型的值，應該能夠轉換為布爾值才能進行運算。

and：邏輯與；or：邏輯或；not：邏輯非。3.

關系運算符關系運算符包括:

值比較符（<、<=、>、>=、!=、==）;身份比較符（is、isnot）和成員測試符（in、notin）。

值比較符比較兩個操作數(shù)的大小并返回一個布爾值（True、False），操作數(shù)可以是數(shù)字和字符串。

身份比較符用于比較兩個對象的內存位置是否相同,使用id()函數(shù)來確定。

成員測試符用于查找對象是否在列表、元組、字符串、集合和字典等序列數(shù)據(jù)中。2.4運算符2.4運算符>>>i=100>>>'5'notin'12345'>>>j=100False>>>iisjTruePython語言支持鏈式關系表達式，相當于多個表達式之間邏輯與的關系。>>>1<2<3 #等價于1<2and2<3True>>>2>=1>10 #等價于2>=1and1>10False2.4運算符4.位運算符位運算符將數(shù)字轉換成二進制數(shù)來進行運算，位運算符只能用于整型或字符串型數(shù)據(jù)，不能用于浮點型數(shù)據(jù)。運算符含義舉例運算符含義舉例&按位與、集合交集2&3|按位或、集合并集2&6^按位異或、對稱差集2&6~按位取反~10<<按位左移3<<2>>按位右移3>>25.矩陣相乘運算符矩陣相乘運算符@用于矩陣的乘法運算，舉例如下：>>>importnumpyasnp #導入numpy庫>>>x=np.array([1,2,3]) #創(chuàng)建數(shù)組>>>y=np.array([[4,5,6],[7,8,9],[10,11,12]])>>>z=x@y #矩陣相乘>>>zarray([48,54,60])2.4運算符6.

賦值運算符賦值運算符分為簡單賦值運算符和增量賦值運算符。簡單賦值運算符是指“=”，而增量賦值運算符是指算術運算符、邏輯運算符、位運算符中的雙目運算符后面再加上“=”。

+=、-=、/=、//=、*=、**=、%=、<<=、>>=、&=、|=、^=；

=a+=10---->a=a+10

2.4運算符2.5表達式2.5表達式

表達式是變量、數(shù)字、運算符、函數(shù)、括號等構成的有意義組合體，表達式的返回值是一個單一的數(shù)字。在一個表達式中，Python會根據(jù)運算符的優(yōu)先級從低到高進行運算。

生成式>函數(shù)調用、下標、切片>算術運算符>位運算符>關系運算符>邏輯運算符>lambda表達式2.6常用函數(shù)2.6常用函數(shù)Python中的函數(shù)分為內置函數(shù)和模塊函數(shù)。1.內置函數(shù)內置函數(shù)（BIF，built-infunctions）是Python內置對象類型之一，不需要導入任何模塊即可使用一類函數(shù)。執(zhí)行dir(__builtins__)可以列出所有的內置函數(shù);使用help(函數(shù)名)可以查看某個函數(shù)的用法;abs(x):返回數(shù)字x的絕對值或復數(shù)x的模;bin(x)、oct(x)、hex(x):把整數(shù)x轉換為二進制、八進制、十六進制的表示形式bytes(x)：把指定對象x轉換為字節(jié)串表示形式float(x)：把整數(shù)或字符串x轉換為浮點數(shù)；int(x[,d])：返回實數(shù)（float）、分數(shù)（Fraction）或高精度實數(shù)（Decimal）x的整數(shù)部分，或把d進制的字符串x轉換為十進制并返回，d默認為十進制；chr(x)：返回Unicode編碼為x的字符；ord(x)：返回1個字符x的Unicode編碼；isinstance(obj,type)：測試對象obj是否屬于指定類型type；type(obj)：返回對象obj的類型；max(x)、min(x)：返回可迭代對象x中的最大值、最小值；len(obj)：返回對象obj包含的元素個數(shù)；2.6常用函數(shù)id(obj)：返回對象obj的標識（內存地址）；divmod(x,y)：返回包含整商和余數(shù)的元組；enumerate(iterable[,start])：返回包含元素形式為(0,iterable[0]),(1,iterable[1])...的迭代器對象；eval(s)：計算并返回字符串s中表達式的值；range([start,]end[,step])：返回range對象，其中包含左閉右開區(qū)間[start,end)內以step為步長的整數(shù)，[start,end-1]map(func,*iterables):返回包含若干函數(shù)值的map對象，函數(shù)func的參數(shù)分別來自于iterables指定的每個迭代對象;2.6常用函數(shù)reversed(seq):返回seq中所有元素逆序后的迭代器對象;sorted(iterable,key=None,reverse=False):返回排序后的列表，其中iterable表示要排序的序列或迭代對象，key用來指定排序規(guī)則或依據(jù)，reverse用來指定升序或降序，默認為升序。該函數(shù)不改變iterable內任何元素的順序；sum(x,start=0)：返回序列x中所有元素之和；exit()：退出當前解釋器環(huán)境；2.6常用函數(shù)2.

模塊函數(shù)1）math模塊math模塊提供了眾多功能強大的數(shù)學函數(shù)，可以有效提高編程效率，使用這些函數(shù)時，需要使用importmath導入math模塊。importmathmath.sin(math.pi)math.gcd(8,4)math.trunc(13.9)math.pow(2,3)math.floor(-13.9)2.6常用函數(shù)2.6常用函數(shù)2).random模塊在編寫程序時，經(jīng)常需要提供一些隨機數(shù)據(jù)。大多數(shù)編程語言提供了生成偽隨機數(shù)的函數(shù)，在Python中這類函數(shù)被封裝在random模塊中。函數(shù)名說明舉例random.random()返回[0.0,1.0]區(qū)間內的一個隨機小數(shù)random.random()返回0.9523521796999529random.uniform(a,b)返回[a,b]區(qū)間內的一個隨機小數(shù)random.uniform(1,3)返回2.3403540401554146random.randint(a,b)返回[a,b]區(qū)間內的一個隨機整數(shù)random.randint(1,3)返回2random.randrange([start],end,[step])返回[start,end)區(qū)間內的一個整數(shù)，start和step默認都是1random.randrange(1,10)返回5random.choice()隨機返回給定序列中的一個元素random.choice(['a','b','c'])返回'c'random.shuffle(x,[random])將可變序列的所有元素隨機排列random.shuffle([1,2,3,4])返回[1,4,3,2]2.7Python程序基本結構2.7

程序基本結構Python程序由模塊構成，模塊中包含若干條語句，語句包含表達式。

1.物理行和邏輯行Python程序由若干邏輯行組成。物理行是在編寫程序時所看見的，而邏輯行是Python看見的單條語句，一個邏輯行可以包含多個物理行。Python中語句不能跨邏輯行，在遇到較長的語句時，可以使用語句續(xù)行符號，將一條語句寫在多行之中。Python中有兩種續(xù)行方式，一種是使用“\”符號，另外一種特殊的續(xù)行方式是在使用括號（包括圓括號()、方括號[]和大括號{}）。2.語句分隔通常建議每行只寫一條語句，這樣代碼更加易讀。如果想要在一個物理行中使用多于一條邏輯語句，那么需要使用分號“;”來特別地標明這種用法，分號表示一個邏輯語句的結束。3.縮進在Python中行首的空白稱為縮進，邏輯行首的空白（空格或制表符）用來決定邏輯行的縮進層次，從而用來決定語句的分組。要求同一層次的語句必須有相同的縮進，每一組這樣的語句稱為一個代碼塊，錯誤的縮進會引發(fā)錯誤。2.7

程序基本結構4.注釋注釋用于為程序添加說明性的文字。Python解釋器在運行程序時，會忽略被注釋的內容。Python的注釋有單行注釋和多行注釋。

單行注釋以“#”開始，表示本行#之后的內容為注釋。單行注釋可以單獨占一行，也可以放在語句末尾。

多行注釋可以跨行，包含在一對三引號'''...'''或"""..."""之間且不屬于任何語句的內容將被解釋器認為是注釋。2.7

程序基本結構2.8基本輸入輸出

用Python進行程序設計，輸入是通過input()函數(shù)來實現(xiàn)的，輸出是通過print()函數(shù)來完成的。1.input函數(shù)input()的一般格式為：x=input(['提示'])該函數(shù)返回輸入的對象?？奢斎霐?shù)字、字符串和其它任意類型的對象。input()函數(shù)用來接收用戶從鍵盤上的輸入，不論用戶輸入數(shù)據(jù)時使用什么界定符，input()函數(shù)的返回結果都是字符串，實際使用時需要將其轉換為相應的類型再進行處理。>>>x=input('Pleaseinput:')Pleaseinput:1y=int(x)*10>>>