[Python知识库]零基础入门Python，快速掌握 Python基础知识（二）

四、条件判断

每条 if 语句的核心都是一个值为 True 或 False 的表达式，这种表达式被称为条件测试。

• 检查是否相等，用 ==
• 检查是否不相等，用 !=
• 数字比较 >、 <、 >=、 <=
• 多个条件与 and
• 多个条件或 or
• 判断列表是否包含某元素 in

  >>> names
  ['aa', 'bb', 'cc', 'dd', 'ee']
  >>> 'bb' in names
  True
  

• 判断列表是否不包含某元素

  >>> names
  ['aa', 'bb', 'cc', 'dd', 'ee']
  >>> 'ff' not in names
  True
  

if 语句

简单的 if-else

>>> a = 10
>>> if a > 10:
...     print('hello')
... else:
...     print('bye')
...
bye

if-elif-else

>>> if a<5:
...     print(a<5)
... elif 5<a<10:
...     print('5<a<10')
... else:
...     print('a>10')
...
a>10

五、字典

在Python中，字典是一系列键-值对。每个键都与一个值相关联，你可以使用键来访问与之相关联的值。与键相关联的值可以是数字、字符串、列表乃至字典。事实上，可将任何Python对象用作字典中的值。

（1）字典的增删改查

使用字典

在Python中，字典用放在花括号{}中的一系列键-值对表示。

>>> user = {'name':'bob', 'sex':'male', 'age':20}
>>> user
{'name': 'bob', 'sex': 'male', 'age': 20}

访问字典中的值

要获取与键相关联的值，可依次指定字典名和放在方括号内的键。

>>> user
{'name': 'bob', 'sex': 'male', 'age': 20}
>>> user['name']
'bob'
>>> user['age']
20

添加键值对

字典是一种动态结构，可随时在其中添加键—值对。

>>> user['city']='beijing'
>>> user
{'name': 'bob', 'sex': 'male', 'age': 20, 'city': 'beijing'}

修改字典中的值

要修改字典中的值，可依次指定字典名、用方括号括起的键以及与该键相关联的新值。

>>> cat = {}
>>> cat['color'] = 'white'
>>> cat['age'] = 4
>>> cat
{'color': 'white', 'age': 4}
>>> cat['age'] = 6
>>> cat
{'color': 'white', 'age': 6}

删除键值对

对于字典中不再需要的信息，可使用del语句将相应的键—值对彻底删除。使用del语句时，必须指定字典名和要删除的键。

>>> del cat['color']
>>> cat
{'age': 6}

（2）遍历字典

字典可用于以各种方式存储信息，因此有多种遍历字典的方式:可遍历字典的所有键—值对、键或值。

遍历所有键值对 items()

>>> cat
{'age': 6, 'color': 'white', 'city': 'beijing'}
>>> for k,v in cat.items():
...     print(k + '-' + str(v))
...
age-6
color-white
city-beijing

通过 for k,v in cat.items() 的方式遍历所有的键值对，k 代表键，v 代表值。

注意：即便遍历字典时，键—值对的返回顺序也与存储顺序不同。Python不关心键—值对的存储顺序，而只跟踪键和值之间的关联关系。

遍历所有键 keys()

如果不需要用值，可以用 keys() 遍历出所有的键。

>>> cat
{'age': 6, 'color': 'white', 'city': 'beijing'}
>>> for k in cat.keys():
...     print(k.title())
...
Age
Color
City

上面的例子打印出了 cat 的所有键，用字符串的 title() 方法使每个单词的首字母大写。

遍历字典时会默认遍历所有的键，for k in cat.keys() 和 for k in cat 的效果一样。

按顺序遍历所有键，可用 sorted() 排序，这让Python列出字典中的所有键，并在遍历前对这个列表进行排序。

>>> for k in sorted(cat.keys()):
...     print(k.title())
...
Age
City
Color

遍历所有值 values()

>>> for value in cat.values():
...     print(str(value))
...
6
white
beijing

如果需要剔除重复项，可以使用 set()

>>> cat
{'age': 6, 'color': 'white', 'city': 'beijing', 'city2': 'beijing'}
>>> for value in cat.values():
...     print(str(value))
...
6
white
beijing
beijing
>>> for value in set(cat.values()):
...     print(str(value))
...
beijing
white
6

（3）嵌套

可以在列表中嵌套字典、在字典中嵌套列表以及在字典中嵌套字典。这里就不演示了。

六、用户输入和 while 循环

（1）用户输入

函数 input() 让程序暂停运行，等待用户输入一些文本。获取用户输入后，Python将其存储在一个变量中，以方便你使用。

>>> msg = input('Please input your name: ')
Please input your name: solo
>>> msg
'solo'

如果你使用的是 Python 2.7，应使用函数 raw_input() 来提示用户输入。这个函数与 Python 3 中的 input() 一样，也将输入解读为字符串。

Python 2.7 也包含函数 input()，但它将用户输入解读为Python代码，并尝试运行它们。如果你使用的是Python 2.7，请使用raw_input()而不是input()来获取输入。

如果想将输入的内容转换为数字，可以用 int() 来转换。

（2）while 循环

for 循环用于针对集合中的每个元素都一个代码块，而while循环不断地运行，直到指定的条件不满足为止。

>>> num = 1
>>> while num <= 5:
...     print(str(num))
...     num += 1
...
1
2
3
4
5

break

要立即退出while循环，不再运行循环中余下的代码，也不管条件测试的结果如何，可使用break语句。break语句用于控制程序流程，可使用它来控制哪些代码行将执行，哪些代码行不执行，从而让程序按你的要求执行你要执行的代码。

continue

要返回到循环开头，并根据条件测试结果决定是否继续执行循环，可使用continue语句，它不像 break 语句那样不再执行余下的代码并退出整个循环。

七、函数

Python 用关键字 def 来定义函数，函数名以冒号 : 结尾，冒号之后的缩进里的内容都是函数体。

>>> def greet():
...     print('Hello World!')
...
>>> greet()
Hello World!

（1）函数参数

可以向函数传递参数。下面的例子向函数 greet() 传递了个参数 name。其中 name 是形参，solo 是实参。

>>> def greet(name):
...     print('Hello,' + name)
...
>>> greet('solo')
Hello,solo

向函数传递实参的方式很多，可使用位置实参，这要求实参的顺序与形参的顺序相同;也可使用关键字实参，其 中每个实参都由变量名和值组成;还可使用列表和字典。

位置实参

你调用函数时，Python 必须将函数调用中的每个实参都关联到函数定义中的一个形参。为此，最简单的关联方式是基于实参的顺序。这种关联方式被称为位置实参。

>>> def student(name, age):
...     print('Hello, My name is ' + name + ', I am ' + str(age) + ' years old')
...
>>> student('solo', 18)
Hello, My name is solo, I am 18 years old

按照形参定义的顺序传递的实参就称为位置实参。

关键字实参

关键字实参是传递给函数的名称—值对。关键字实参让你无需考虑函数调用中的实参顺序，还清楚地指出了函数调用中各个值的用途。

>>> student(age=18, name='solo')
Hello, My name is solo, I am 18 years old

接着位置实参中的例子，student(name, age) 方法第一个参数是 name，第二个参数是 age 。我们用关键字实参指明传递的是哪一个，即使顺序写乱了得到的结果也不会乱。

默认值

编写函数时，可给每个形参指定默认值。在调用函数中给形参提供了实参时，Python 将使用指定的实参值;否则，将使用形参的默认值。因此，给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参。使用默认值可简化函数调用，还可清楚地指出函数的典型用法。

>>> def student(name, age=18):
...     print('Hello, My name is ' + name + ', I am ' + str(age) + ' years old')
...
>>> student('bob')
Hello, My name is bob, I am 18 years old
>>> student('nicole')
Hello, My name is nicole, I am 18 years old
>>> student('bob', 20)
Hello, My name is bob, I am 20 years old

如上，给 student() 函数定义的第二个参数 age 设置了默认值 18，如果调用时只传一个参数，无论传的是什么 age 都是 18。当传两个参数时，传递的实参就会覆盖掉默认值。

注意：使用默认值时，在形参列表中必须先列出没有默认值的形参，再列出有默认值的实参。这让Python依然能够正确地解读位置实参。

（2）返回值

函数并非总是直接显示输出，相反，它可以处理一些数据，并返回一个或一组值。函数返回 的值被称为返回值。在函数中，可使用return语句将值返回到调用函数的代码行。返回值让你能够将程序的大部分繁重工作移到函数中去完成，从而简化主程序。

>>> def student(name):
...     return name
...
>>> name = student('solo')
>>> name
'solo'

返回字典

函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较复杂的数据结构。例如，下面的函数接受姓名和年龄，并返回一个表示人的字典:

>>> def build_person(name,age):
...     person = {'name':name, 'age':age}
...     return person
...
>>> p = build_person('solo',18)
>>> p
{'name': 'solo', 'age': 18}

（3）传递任意数量的实参

有时候，你预先不知道函数需要接受多少个实参，好在Python允许函数从调用语句中收集任意数量的实参。

>>> def person(*args):
...     print(args)
...
>>> person('name','age','address')
('name', 'age', 'address')

上面定义了一个函数 person() ，只有一个形参 *args 。形参名 *args 中的星号让 Python 创建一个名为 args 的空元组，并将收到的所有值都封装到这个元组中。

结合使用位置实参和任意数量实参

如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python 先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都收集到最后一个形参中。

>>> def person(city, *args):
...     print('city: ' + city + ', other args:')
...     for value in args:
...             print(value)
...
>>> person('beijing', 'name', 'age', 'tel')
city: beijing, other args:
name
age
tel

函数 person() 有两个形参，第一个 city 是普通的位置实参，第二个 *args 是可变参数。

使用任意数量的关键字实参

有时候，需要接受任意数量的实参，但预先不知道传递给函数的会是什么样的信息。在这种情况下，可将函数编写成能够接受任意数量的键—值对——调用语句提供了多少就接受多少。一个这样的示例是创建用户简介:你知道你将收到有关用户的信息，但不确定会是什么样的信息。

def build_profile(first, last, **user_info):
	profile = {}
	profile['first_name'] = first
	profile['last_name'] = last

	for key,value in user_info.items():
		profile[key] = value

	return profile

user = build_profile('steven', 'bob', city='beijing', age=18)

print(user)

执行代码，输出结果是：

{'first_name': 'steven', 'last_name': 'bob', 'city': 'beijing', 'age': 18}

（4）导入导出

可以将函数存储在被称为模块的独立文件中，再将模块导入到主程序中。import语句允许在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。

导入整个模块

模块是扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的代码。

cat.py

def eat(food):
    print('I am cat, I eat ' + food)

animal.py

import cat
cat.eat('fish')

控制台输出

I am cat, I eat fish

导入特定的函数

你还可以导入模块中的特定函数，这种导入方法的语法如下:

from module_name import function_name 

通过用逗号分隔函数名，可根据需要从模块中导入任意数量的函数:

from module_name import function_0, function_1, function_2 

上面的例子只导入 cat.py 中的 eat() 方法

from cat import eat
eat('fish')

得到相同的结果。

使用 as 给函数指定别名

如果要导入的函数的名称可能与程序中现有的名称冲突，或者函数的名称太长，可指定简短而独一无二的别名——函数的另一个名称，类似于外号。要给函数指定这种特殊外号，需要在导入它时这样做。

from cat import eat as cat_eat
cat_eat('fish')

将 cat.py 中的 eat() 方法导入并指定了别名 cat_eat，使用时可以直接用别名使用。

使用 as 给模块指定别名

你还可以给模块指定别名。通过给模块指定简短的别名，让你 能够更轻松地调用模块中的函数。

通用语法：import module_name as mn

import cat as c
c.eat('fish')

导入模块中的所有函数

使用星号(*)运算符可让Python导入模块中的所有函数:

cat.py

def eat(food):
    print('I am cat, I eat ' + food)

def run():
    print('cat run')

animal.py

from cat import *

eat('fish')
run()

输出结果

I am cat, I eat fish
cat run

由于导入 了每个函数，可通过名称来调用每个函数，而无需使用句点表示法。然而，使用并非自己编写的 大型模块时，最好不要采用这种导入方法:：如果模块中有函数的名称与你的项目中使用的名称相 同，可能导致意想不到的结果: Python 可能遇到多个名称相同的函数或变量，进而覆盖函数，而 不是分别导入所有的函数。

最佳的做法是，要么只导入你需要使用的函数，要么导入整个模块并使用句点表示法。这能 让代码更清晰，更容易阅读和理解。

（5）函数编写指南

• 应给函数指定描述性名称

• 函数名应只包含小写字母和下划线

• 每个函数都应包含简要地阐述其功能的注释，该注释应紧跟在函数定义后面，并采用文档字符串格式。

• 给形参指定默认值时，等号两边不要有空格:

  def function_name(parameter_0, parameter_1='default value')
  

  对于函数调用中的关键字实参，也应遵循这种约定:

  function_name(value_0, parameter_1='value')
  

• 如果程序或模块包含多个函数，可使用两个空行将相邻的函数分开，这样将更容易知道前一个函数在什么地方结束，下一个函数从什么地方开始。

• 所有的 import 语句都应放在文件开头，唯一例外的情形是，在文件开头使用了注释来描述整个程序。

八、类

（1）创建和使用类

class Cat():
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color

    def eat(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now eat')

    def run(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now run')

my_cat = Cat('Spring', 'white')
print(my_cat.name)
print(my_cat.color)
my_cat.eat()
my_cat.run()

上面创建了类 Cat ，并实例化了 my_cat，然后调用了类的方法 eat() 和 run()。输出结果：

Spring
white
cat Spring color white, now eat
cat Spring color white, now run

类中的函数称为方法。__init__() 是函数的构造方法，每档创建新实例时 Python 都会自动运行它。注意构造方法名字必须是这个，是规定好的。

上面的例子中__init__(self, name, color) 有三个形参，第一个形参 self 必不可少，还必须位于其他形参的前面。其他的形参可以根据需要调整。self 是一个指向实例本身的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。

还可以通过实例直接访问属性：my_cat.name。但在其他语言中并不建议这样做。

在 Python 2.7 中创建类

在 Python 2.7 中创建类时，需要做细微的修改——在括号内包含单词object:

class ClassName(object):

（2）类的属性

给属性设置默认值

类中的每个属性都必须有初始值，哪怕这个值是0或空字符串。在有些情况下，如设置默认值时，在方法 __init__() 内指定这种初始值是可行的;如果你对某个属性这样做了，就无需包含为它提供初始值的形参。

重新定义 Cat ，在构造方法中给属性 age 设置默认值。

class Cat():
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color
        self.age = 3

    def eat(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now eat')

    def run(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now run')

    def print_age(self):
        print('cat`s age is ' + str(self.age))

修改属性的值

可以以三种不同的方式修改属性的值：直接通过实例进行修改，通过方法进行设置。

1. 直接修改属性的值

要修改属性的值，最简单的方式是通过实例直接访问它。

class Cat():
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color
        self.age = 3

    def eat(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now eat')

    def run(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now run')

    def print_age(self):
        print('cat`s age is ' + str(self.age))

my_cat = Cat('Spring', 'white')

my_cat.print_age()
my_cat.age = 4
my_cat.print_age()

输出结果为

cat`s age is 3
cat`s age is 4

上例直接通过 my_cat.age = 4 修改了 age 属性的值。

2. 通过方法修改属性的值

再来更新代码，加入 update_age() 方法来修改 age 的属性。

class Cat():
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color
        self.age = 3

    def eat(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now eat')

    def run(self):
        print('cat ' + self.name + ' color ' + self.color + ', now run')

    def print_age(self):
        print('cat`s age is ' + str(self.age))

    def update_age(self, age):
        self.age = age

my_cat = Cat('Spring', 'white')
my_cat.print_age()
my_cat.update_age(10)
my_cat.print_age()

运行代码输出：

cat`s age is 3
cat`s age is 10

（3）继承

一个类继承另一个类时，它将自动获得另一个类的所有属性和方法；原有的类称为父类，而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

class Animal():
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def run(self):
        print('Animal ' + self.name + ' run')

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, age):
        super().__init__(name, age)

cat = Cat('Tony', 2)
cat.run()

运行程序，输出：

Animal Tony run

先定义了类 Animal，又定义了 Cat 继承自 Animal。 Animal称为父类， Cat 称为子类。通过输出可以验证，子类继承了父类的方法。

在子类的构造方法中要先实现父类的构造方法：super().__init__(name, age)。

还可以给子类定义自己的方法，或者重写父类的方法。

class Animal():
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def run(self):
        print('Animal ' + self.name + ' run')

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, age):
        super().__init__(name, age)

    def play(self):
        print('Cat ' + self.name + ' play')

    def run(self):
        print('Cat ' + self.name + ' run')

cat = Cat('Tony', 2)
cat.run()
cat.play()

我们来修改下程序，Animal 类不变，Cat 类还是继承了 Animal ，但定义了自己的方法 play() 并重写了父类方法 run() 。运行程序，得到输出：

Cat Tony run
Cat Tony play

Python2.7 中的继承

在 Python 2.7 中，继承语法稍有不同，ElectricCar 类的定义类似于下面这样:

class Car(object):
	def __init__(self, make, model, year):
    	--snip--

class ElectricCar(Car):
	def __init__(self, make, model, year):
		super(ElectricCar, self).__init__(make, model, year)
		--snip--

函数 super() 需要两个实参:子类名和对象self。为帮助Python将父类和子类关联起来，这些实参必不可少。另外，在Python 2.7中使用继承时，务必在定义父类时在括号内指定object。

（4）导入类

当一个文件过长时，可以将其中一部分代码抽离出去，然后导入到主文件中。

导入方式有多种：

• 导入单个类
  假如 car.py 里定义了类 Car

  from car import Car
  

• 从一个模块中导入多个类
  假如 car.py 包含了三个类 Car ， Battery 和 ElectricCar 。
  只导入一个类：

  from car import ElectricCar
  

  导入多个类，中间用逗号隔开：

  from car import Car, ElectricCar
  

• 导入整个模块
  还可以导入整个模块，再使用句点表示法访问需要的类。这种导入方法很简单，代码也易于阅读。由于创建类实例的代码都包含模块名，因此不会与当前文件使用的任何名称发生冲突。

  import car
  my_car = car.Car()
  

• 导入模块中的所有类
  要导入模块中的每个类，可使用下面的语法:

  from module_name import *
  

不推荐使用这种导入方式，其原因有二。

首先，如果只要看一下文件开头的 import 语句，就能清楚地知道程序使用了哪些类，将大有裨益;但这种导入方式没有明确地指出你使用了模块中 的哪些类。这种导入方式还可能引发名称方面的困惑。如果你不小心导入了一个与程序文件中其 他东西同名的类，将引发难以诊断的错误。这里之所以介绍这种导入方式，是因为虽然不推荐使 用这种方式，但你可能会在别人编写的代码中见到它。

需要从一个模块中导入很多类时，最好导入整个模块，并使用 module_name.class_name 语法 来访问类。这样做时，虽然文件开头并没有列出用到的所有类，但你清楚地知道在程序的哪些地 方使用了导入的模块;你还避免了导入模块中的每个类可能引发的名称冲突。

九、文件和异常

（1）从文件中读取数据

要使用文本文件中的信息，首先需要将信息读取到内存中。为此，你可以一次性读取文件的全部内容，也可以以每次一行的方式逐步读取。

读取整个文件

with open('test.txt') as file_obj:
    contents = file_obj.read()
    print(contents)

open() 用于打开一个文件，参数为文件的路径。

关键字 with 在不再需要访问文件后将其关闭。有了 with 你只管打开文件，并在需要时使用它，Python自会 在合适的时候自动将其关闭。

相比于原始文件，该输出唯一不同的地方是末尾多了一个空行。为何会多出这个空行呢?因为 read() 到达文件末尾时返回一个空字符串，而将这个空字符串显示出来时就是一个空行。要删除多出来的空行，可在print语句中使用 rstrip()。

文件路径可以是相对路径，也可以是绝对路径。

逐行读取

with open('test.txt') as file_obj:
    for line in file_obj:
        print(line.rstrip())

要以每次一行的方式检查文件，可对文件对象使用for循环。

（2）写入文件

with open('test.txt', 'w') as file_obj:
    file_obj.write("I love python")

在这个示例中，调用 open() 时提供了两个实参，第一个实参也是要打开的文件的名称；第二个实参(‘w’)告诉Python，我们要以写入模式打开这个文件。

可选模式：

• r ：只读。
• w : 只写。如果文件不存在则创建，如果文件存在则先清空，再写入。
• a ：附加模式，写入的内容追加到原始文件后面。如果文件不存在则创建。
• r+ ：可读可写。

如果你省略了模式实参，Python 将以默认的只读模式打开文件。

（3）异常

异常是使用try-except代码块处理的。try-except代码块让Python执行指定的操作，同时告诉Python发生异常时怎么办。

try:
    print(5/0)
except ZeroDivisionError:
    print("You can't divide by zero!")

else 代码块

try:
    print(5/0)
except ZeroDivisionError:
    print("You can't divide by zero!")
else:
	print("no exception")

如果 try 中的代码运行成功，没有出现异常，则执行 else 代码块中的代码。

（4）用 json 存储数据

Python 中使用 json.dump() 和 json.load() 来存储和读取 json 文件。

import json

userInfo = {'username': 'jack', 'age': 18}

with open('test.txt', 'w') as obj:
    json.dump(userInfo, obj)

with open('test.txt') as obj:
    content = json.load(obj)
    print(content)

上例中用 json.dump() 把数据存入到了 test.txt 中，又用 json.load() 把数据从文件中取出并打印。

注意使用前先导入 json 模块。

Python 资料分享

Python 学习路线图：

《Python编程：从入门到实践》内容分为基础篇和实战篇两部分，基础篇介绍基本的编程概念，并指导小白编写简洁且易于理解的代码。实战篇介绍如何利用新学到的知识开发功能丰富的项目：外星人入侵、数据可视化、Web应用程序。

第一部分：基础知识

• 起步（安装，搭建编程环境）
• 变量和简单数据类型
• 列表简介
• 操作列表
• if 语句

• 字典
• 用户输入和while循环
• 函数
• 类
• 文件和异常
• 测试代码

第二部分：项目

• 武装飞船
• 外星人
• 记分

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