Python科学计算与数据处理

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1、Python基础2本节目录o Python语言数据类型、运算符和表达式 o Python的数据结构 o Python的流程控制 o Python函数 o Python模块 o Python的输入、输出 o 异常处理3Python语言数据类型 、运算符和表达式Python基础4Python语法基础o 文件类型 o Python程序基本概念 o Python运算符和表达式文件类型o 在交互模式下，想输入多少Python命令， 就输入多少；每个命令在输入回车后都立即 运行。 o 只要不重新开启新的解释器，我们都在同一 个会话中运行，因此，前面定义的变量，后 面的语句都可以使用。 o 一旦关闭解释器，

2、会话中的所有变量和敲入 的语句将不复存在。5文件类型o 为了能够永久保存程序，并且能够被重复执 行，我们必须要将代码保存在文件中，因此 ，就需要用编辑器来进行代码的编写，和其 他编程语言一样，不同的Python的源代码 可以直接执行而不需要像编译型语言一样编 译成二进制代码。o Python源代码文件就是普通的文本文件， 只要是能编辑文本文件的编辑器都可以用来 编写Python程序，如notepad/word等。67文件类型Python的文件类型分为三种：源代码 、字节代码、优化代码。 o 源代码Python源代码文件，即py脚本文件 ，由 python.exe 解释，可在控制台下运 行。py

3、w脚本文件是图形用户接口 (Graphical user interface) 的源文件，专门 用来开发图形界面，由 pythonw.exe 解释运 行。8文件类型o 字节代码Python源文件经过编译后生成的pyc 文件，即字节文件。它与平台无关，所以可 以移植到其他系统上。下面这段脚本可以把example.py 编译为 example.pyc#compile py to pyc import py_compile py_pile(example.py) 运行此脚本即可得到example.pyc 文件类型不能在python的交互界面中运行。只能够 在DOS屏幕上运行：python examp

4、le.pyc 在程序中调用可以用：os.system (“python example.pyc “) o 优化代码经过优化的源文件生成扩展名为pyo的 文件，即优化文件。下面步骤可以把example.py 编译为 example.pyo n 启动命令行窗口，进入example.py所在目录： D： cd D:pathexamples9文件类型n 在命令行中输入python -O -m py_compile example.py 参数 -O 表示生成优化代码 参数 -m 表示导入的 py_compile 模块作为脚 本运行。编译 example.pyo 需要调用py_compile 模块中的 c

5、ompile() 方法 参数 example.py 是待编译的文件名。能够在DOS屏幕上运行：python example.pyo10文件类型o 当程序比较大的时候，可以将程序划分成多 个模块编写，每个模块用一个文件保存。 o 模块之间可以通过导入互相调用（import ）。 o 模块也可以导入库中的其他模块。Python是以模块进行重用的，模块中 可以包括类、函数、变量等。11编码风格o 以“#”号开头的内容为注释，python解释器 会忽略该行内容。 o 在Python中是以缩进(indent)来区分程序 功能块的，缩进的长度不受限制，但就一个 功能块来讲，最好保持一致的缩进量。 n 可以

6、使用空格、Tab键等，但是最好保持一致o 如果一行中有多条语句，语句间要以分号（ ;）分隔。12Python程序基本概念o 常量 n 一个字面意义上的常量的例子是如同5、1.23、 9.25e-3这样的 数，或者如同This is a string、“Its a string!”这样的字符串。n 它们被称作字面意义上的，因为它们具备 字面 的意义按照它们的字面意义使用它们的值 。数2总是代表它自己，而不会是别的什么东西 它是一个常量，因为不能改变它的值。因 此，所有这些都被称为字面意义上的常量。 13Python程序基本概念o 数在Python中有4种类型的数整数 、长整数、浮点数和复数。 n

7、 2是一个整数的例子。 n 长整数不过是大一些的整数。 n 3.23和52.3E-4是浮点数的例子。E标记表示 10的幂。在这里，52.3E-4表 示52.3 * 10-4 。 n (-5+4j)和(2.3-4.6j)是复数的例子14Python程序基本概念o 字符串字符串是 字符的序列 。 C语言中用字符 数组表示，如char str20 = “hello”.Python中的字符串可以如下表示： n 使用单引号（）：可以用单引号指示字符串 ，就如同 Hello world 这样。所有的空白 ，即空格和制表符都照原样保留。 n 使用双引号（“）：在双引号中的字符串与 单引号中的字符串的使用完全

8、相同，例如 ”Whats your name?“。15Python程序基本概念n 使用三引号（或“”“）：利用三引号，可 以指示一个多行的字符串，可以在三引号中 自由的使用单引号和双引号，如：16这是一个多行的字符串，你可以写入任意字符，甚至是单引号和双引号“Python程序基本概念n 转义符 o 假设想要在一个字符串中包含一个单引号 （），那么该怎么指示这个字符串？例如 ，这个字符串是Whats your name?。o 肯定不能用Whats your name?来指示 它，因为Python会弄不明白这个字符串 从何处开始，何处结束。 所以，需要指 明单引号而不是字符串的结尾。可以通过 转义

9、符 来完成这个任务。用来指示单引 号 注意这个反斜杠。现在可以把字 符串表示为Whats your name?。17Python程序基本概念18o 另一个表示这个特别的字符串的方法是 “Whats your name?”，即用双引号。 类似地，要在双引号字符串中 使用双引 号本身的时候，也可以借助于转义符。另 外，可以用转义符来指示反斜杠本身。o 值得注意的一件事是，在一个字符串中， 行末的单独一个反斜杠表示字符串在下一 行继续，而不是开始一个新的行.“This is the first sentence. This is the second sentence.“ “This is the

10、first sentence. This is the second sentence.“ Python程序基本概念19n 自然字符串 o 如果你想要指示某些不需要如转义符那样 的特别处理的字符串，那么你需要指定一 个自然字符串。自然字符串通过给字符串 加上前缀r或R来指定。例如r“Newlines are indicated by n“o 比较下面两句话的区别：print “Newlines are indicated by nhello “print r“Newlines are indicated by nhello“Python程序基本概念20n Unicode字符串 o Unicod

11、e是书写国际文本的标准方法。如 果想要用中文、日文、韩文等写文本，那 么需要有一个支持Unicode的编辑器。类 似地，Python允许处理Unicode文本 只需要在字符串前加上前缀u或U。例 如，u“This is a Unicode string.“。o 在处理文本文件的时候尽量使用Unicode 编码，特别是文件中含有用非英语的语言 写的文本。Python程序基本概念21n 字符串是不可变的 这意味着一旦创造了一个字符串，就不 能再改变它了。虽然这看起来像是一件坏事 ，但实际上它不是。我们将会在后面的程序 中看到为什么说它不是一个缺点。 n 级连字符串 如果把两个字符串按字面意义相邻放

12、着 ，他们会被Python自动级连。例如， Whats your name?会 被自动转为 “Whats your name?“Whats your name?“Whats your name?“Whats“ + “your name? “Python程序基本概念o 变量 n 仅仅使用字面意义上的常量很快就会不能满 足我们的需求我们需要一种既可以储存 信息又可以对它们进行操作（改变它的内容 ）的方法。这是为什么要引入 变量 。 n 变量的值可以变化，即可以使用变量存储任 何东西。变量只是计算机中存储信息的一部 分内存。与字面意义上的常量不同，需要一 些能够访问这些变量的方法，因此要给变量 命名

13、。 22Python程序基本概念o 标识符的命名变量是标识符的例子。 标识符 是用 来标识 某样东西 的名字。在命名标识符 的时候，要遵循这些规则： n 标识符的第一个字符必须是字母表中的字母 （大写或小写）或者一个下划线（ _ ）。 n 标识符名称的其他部分可以由字母（大写或 小写）、下划线（ _ ）或数字（0-9）组 成。23Python程序基本概念n 标识符名称是对大小写敏感的。例如， myname和myName不是一个标识符。注 意前者中的小写n和后者中的大写N。n 有效 标识符名称的例子有i、_my_name 、name_23和a1b2_c3。n 无效 标识符名称的例子有2thing

14、s、this is spaced out和my-name。24Python程序基本概念 o 标识符的命名-关键字25anddelfromnotwhileaselifglobalorwithassertelseifpassyieldbreakexceptimportprintclassexecinraisecontinuefinallyisreturndefforlambdatryPython程序基本概念o 标识符的命名-类保留n _*：from module import *将不被导出。 交互环境最后表达式的值。n _*_：系统定义的名字n _*：类的私有变量或方法26Python程序基本概念

15、o 数据类型 n 每个变量都有自己的类型，可以处理不同类 型的值，称为数据类型。 n 基本的类型是数和字符串，我们已经讨论过 它们了。在后面的章节里面，我们会研究怎 么用类创造我们自己的类型。 n Python中一切都是对象，包括字符串和数 。27Python程序基本概念o 对象Python把在程序中用到的任何东西都 称为 对象。Python是完全面向对象的语言 ，任何变量都是对象，甚至包括执行的代码 ：函数。28# Filename : var.py i = 5 print i i = i + 1 print is = This is a multi-line string. This is

16、 the second line. print s Python程序基本概念o 逻辑行与物理行 n 物理行是在编写程序时所 看见 的。逻辑行是 Python 看见 的单个语句。Python假定每个 物 理行 对应一个 逻辑行 n Python希望每行都只使用一个语句，这样使得 代码更加易读 n 如果想要在一个物理行中使用多于一个逻辑行 ，那么需要使用分号（;）来特别地标明这种用 法。分号表示一个逻辑行/语句的结束。例如： 29i=5print ii=5;print i;i=5;print iPython程序基本概念n 强烈建议坚持在每个物理行只写一句逻辑行 。 n 仅仅当逻辑行太长的时候，在多于一个物理 行写一个逻辑行。这些都是为了尽可能避免 使用分号，从而让代码更加易读。 n 下面是一个在多个物理行中写一个逻辑行的 例子。它被称为明确的行连接。 30s