Python编程基础-Python essentials

李金的中文Python笔记[https://github.com/lijin-thu/notes-python]的学习笔记及摘要。

SCIentific PYthon 简介

Ipython 提供了一个很好的解释器界面。

Matplotlib 提供了一个类似 Matlab 的画图工具。

Numpy 提供了 ndarray 对象，可以进行快速的向量化计算。

Scipy 是 Python 中进行科学计算的一个第三方库，以 Numpy 为基础。

Pandas 是处理时间序列数据的第三方库，提供一个类似 R 语言的环境。

StatsModels 是一个统计库，着重于统计模型。

Scikits 以 Scipy 为基础，提供如 scikits-learn 机器学习和**scikits-image 图像处理**等高级用法。

分片

• 分片用来从序列中提取出想要的子序列，其用法为：
  var[lower:upper:step]
  其范围包括 lower ，但不包括 upper ，即 [lower, upper)， step 表示取值间隔大小，如果没有默认为1。

• 当step的值为负时，省略lower意味着从结尾开始分片，省略upper意味着一直分片到开头。

s = "hello world"
s[::-1]
> 'dlrow olleh'

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列表

向列表添加单个元素

l.append(ob) 将元素 ob 添加到列表 l 的最后。

a = [10, 11, 12]
a.append(11)

向列表添加序列

l.extend(lst) 将序列 lst 的元素依次添加到列表 l 的最后，作用相当于 l += lst。

a = [10, 11, 12, 11]
a.extend([1, 2])

排序

l.sort() 会将列表中的元素按照一定的规则排序：

a = [10, 1, 11, 13, 11, 2]
a.sort()
print a
> [1, 2, 10, 11, 11, 13]

如果不想改变原来列表中的值，可以使用 sorted 函数：

a = [10, 1, 11, 13, 11, 2]
b = sorted(a)
print a
print b
> [10, 1, 11, 13, 11, 2]
> [1, 2, 10, 11, 11, 13]

列表反向

l.reverse() 会将列表中的元素从后向前排列。

a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
a.reverse()
print a
> [6, 5, 4, 3, 2, 1]

如果不想改变原来列表中的值，可以使用这样的方法：

a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
b = a[::-1]
print a
print b
> [1, 2, 3, 4, 5, 6]
> [6, 5, 4, 3, 2, 1]

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字典

get方法，没有该键则返回默认值None

之前已经见过，用索引可以找到一个键对应的值，但是当字典中没有这个键的时候，Python会报错，这时候可以使用字典的 get 方法来处理这种情况，其用法如下：
d.get(key, default = None)
返回字典中键 key 对应的值，如果没有这个键，返回 default 指定的值（默认是 None ）。

pop 方法删除元素

pop 方法可以用来弹出字典中某个键对应的值，同时也可以指定默认参数：
d.pop(key, default = None)
删除并返回字典中键 key 对应的值，如果没有这个键，返回 default 指定的值（默认是 None ）。

update方法更新字典

之前已经知道，可以通过索引来插入、修改单个键值对，但是如果想对多个键值对进行操作，这种方法就显得比较麻烦，好在有 update 方法：
d.update(newd)
将字典newd中的内容更新到d中去。

keys 方法，values 方法和items 方法

d.keys()，返回一个由所有键组成的列表；
d.values()，返回一个由所有值组成的列表；
d.items() ，返回一个由所有键值对元组组成的列表；

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for 循环

range和xrange

• range(10000)会先生成一个长度为 100000 的临时列表
• 使用 xrange 来代替 range 函数，其效果与range函数相同，但是 xrange 并不会一次性的产生所有的数据

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列表推导式

循环可以用来生成列表：

values = [10, 21, 4, 7, 12]
squares = [x**2 for x in values]
print squares
> [100, 441, 16, 49, 144]

还可以在列表推导式中加入条件进行筛选。例如在上面的例子中，假如只想保留列表中不大于10的数的平方：

values = [10, 21, 4, 7, 12]
squares = [x**2 for x in values if x <= 10]
print squares
> [100, 16, 49]

也可以使用推导式生成集合和字典：

square_set = {x**2 for x in values if x <= 10}
print(square_set)
square_dict = {x: x**2 for x in values if x <= 10}
print(square_dict)
> set([16, 49, 100])
> {10: 100, 4: 16, 7: 49}

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函数

定义函数

def add(x, y):
    """Add two numbers"""
    a = x + y
    return a

函数通常有一下几个特征：

• 使用 def 关键词来定义一个函数。
• def 后面是函数的名称，括号中是函数的参数，不同的参数用 , 隔开， def foo(): 的形式是必须要有的，参数可以为空；
• 使用缩进来划分函数的内容；
• docstring 用 """ 包含的字符串，用来解释函数的用途，可省略；
• return 返回特定的值，如果省略，返回 None 。

接收不定参数

*args 和 **kwargs
*args 表示参数数目不定，可以看成一个元组，把第一个参数后面的参数当作元组中的元素

def add(x, *args):
    total = x
    for arg in args:
        total += arg
    return total
print add(1, 2, 3, 4)
print add(1, 2)
> 10
> 3

**kwargs 表示参数数目不定，相当于一个字典，关键词和值对应于键值对

def add(x, **kwargs):
   total = x
   for arg, value in kwargs.items():
       print "adding ", arg
       total += value
   return total
print add(10, y=11, z=12, w=13)

> adding  y
> adding  z
> adding  w
> 46

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包

假设我们有这样的一个文件夹：

foo/

• __init__.py
• bar.py (defines func)
• baz.py (defines zap)

这意味着 foo 是一个包，我们可以这样导入其中的内容：

from foo.bar import func
from foo.baz import zap

bar 和 baz 都是 foo 文件夹下的 .py 文件。

导入包要求：

• 文件夹 foo 在Python的搜索路径中
• __init__.py 表示 foo 是一个包，它可以是个空文件。

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异常处理

将except 的值改成 Exception 类，来捕获所有的异常。

import math

while True:
    try:
        text = raw_input('> ')
        if text[0] == 'q':
            break
        x = float(text)
        y = 1 / math.log10(x)
        print "1 / log10({0}) = {1}".format(x, y)
    except ValueError:
        print "the value must be greater than 0"
    except ZeroDivisionError:
        print "the value must not be 1"
    except Exception:
        print "unexpected error"