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Day 1:Python 两大特性和四大基本语法

Python 语言使用率越来越高,使用 Python 不仅可以做 GUI 开发,Web 开发,还能进行数据处理,数据探索性分析(EDA),更是进行数据挖掘,机器学习和深度学习等的首选语言。

基于 Python 的包更是枝繁叶茂,遍地开花,tiobe 编程语言排行榜最新统计显示 Python 是增长最快的语言。

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这得益于 Python 语言语法简单,开发效率高,集成系统非常方便。

Python 相关的就业机会也是非常多,并且待遇优厚。

因此,不管从易用性,还是工作机会和待遇来说,Python 都是 IT 从业者需要掌握的语言,接下来我们开始 Python 之旅。

Python 语言两大特性

Python 是一门动态的、强类型语言。

什么是动态语言?

要了解什么是动态语言,要首先了解类型检查。类型检查是验证类型约束的过程,编译器或解释器通常在编译阶段或运行阶段做类型检查。

类型检查就是查看变量和它们的类型,然后判断表达式是否合理。例如,不能拿一个string 类型变量除以浮点数变量。

类型检查发生在程序运行阶段(run time)的是动态类型语言(dynamically typed languages). 常见的动态语言包括:Python, Javascrpit, PHP

类型检查发生在编译阶段(compile time)的是静态类型语言(statically typed languages). 常见的静态类型语言包括:C, C++, Java, C#, Scala

什么是强类型语言?

强类型语言是指:不管是在编译阶段还是运行阶段,一旦某种类型绑定到变量后,此变量便会持有此类型,并且不能同其他类型在计算表达式时混合使用。

例如,在交互式工具IPython中输入如下两行代码:

In [1]: a = 5
In [2]: a = a + 's'

程序会抛出TypeError异常:unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str', 不支持 int变量和 str变量相加。

常见的强类型语言有:Python, Java, C#, Scala.

与之对应的是弱类型语言,弱类型语言容易与其他类型混合计算。弱类型语言代表 Javascript支持如下操作:

var data = 5
data = data + 'xiaoming' //string和int结合自动转化为string

常见的弱类型语言有:C, C++, PHP, Javascript.

按照是否为静态/动态语言,弱类型/强类型两个维度总结常用的语言分类。

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四大基本语法

主要从变量命名基本规则,等方面总结 Python 的基本语法规则

命名规则

Python 的变量命名规则主要包括两条:

  • 允许包括英文、数字以及下划线(_),不能以数字开头
  • 名称区分大小写

特别说明以下划线开头的变量是有特殊意义的:

  • 类变量若以单下划线(_)开头,代表不能直接被访问,类似于C#的受保护型变量(protected),表示不能通过import module_name而导入。
  • 类变量若以双下划(__)开头,表示为类的私有成员,不能被导入和其他类变量访问。
  • 以双下划开头和双下划线结尾的变量是 Python 里的专用标识,有特殊的身份。 如 Python 自定义类中都包括__init____add__方法,如果不重写__add__去执行两个类加法操作,程序会抛TypeError异常。只有重写后,才能正常执行加法操作。

Python 变量命名习惯一般遵守蛇形命名法(snake case):

  • 一般变量命名,book_idbook_store_count
  • 类名首字符为大写,如Python内置模块collections.abc中的Iterable类,我们自定义的Book类等;
  • 类方法名:get_store_count();
  • 其他特殊变量,全部大写M_PI,MAX_VEHICLE_SPEED

这与Java命名方法不同,Java最典型的命名方法是驼峰命名法(camel case).

缩进原则

python 最具特色的地方就是用缩进代替Java, C++中的{},缩进的层级结构表示代码的逻辑层次。

比如,自定义一个Book类,重写__add__方法计算两类书的库存量和。Python 的缩进方法,一般为4个字符。

代码行class Book(object) 与代码行# 定义类的参数的缩进,此处为 4 个字符;代码行def __add__(self,book):return所在行缩进也是 4 个字符;通过这种层级结构展现出代码的逻辑层次。

class Book(object):
    # 定义类的参数
    def __init__(self,book_id, book_name, book_store_count):
        self.book_id = book_id
        self.book_name = book_name
        self.book_store_count = book_store_count
    # 重写加法操作    
    def __add__(self,book):
        return self.book_store_count + book.book_store_count

store_count = Book(1,'python入门书',100) + Book(2,'机器学习入门书',200)
print(store_count) # 300

缩进格式,行间空行数,变量和等号空格等 Python编码规范参考PEP8. autopep8包遵循PEP8的所有规范,安装此包后可自动实现遵循编码规范,推荐使用。

特殊关键字

Python 有 35 个关键字:

False      await      else       import     pass
None       break      except     in         raise
True       class      finally    is         return
and        continue   for        lambda     try
as         def        from       nonlocal   while
assert     del        global     not        with
async      elif       if         or         yield

自定义变量名不能与它们重复。

常用且不同于其他常用语言 c++和 Java 的关键字,如:

  • TrueFalse 用于表示值的真假,在Javatrueflase;
  • 逻辑反操作 Python 使用not而 Java 是!
  • None表示空值,如数据库的字段取值为空,Javanull
  • Python 两个条件同时满足使用 and而 Java 是&&
  • 两者满足其一,Python 使用orJava使用||
  • Python 使用elif而 Java 是else if;

其他比较特殊的关键字,如:

  • del用于删除可迭代对象中某个元素;
  • def用于定义函数;
  • yield用于定义生成器(generator)函数;
  • globalnonlocal一种应用是 Python 函数式编程的闭包场景;
  • pass一种应用是 Python 中接口定义,也是 Python 语言特有的一个关键字。

这些关键字的用法会在后续文章中更为详细的介绍,在此先只要对它们形成一个整体上的认识就行。

特殊运算符

Python 的运算符包括:

+       -       *       **      /       //      %      @
<<      >>      &       |       ^       ~       :=
<       >       <=      >=      ==      !=

大部分运算符应该被熟知,重点介绍 3 个比较特殊的://, **, :=

  • //用于两个数值相除且向下取整,与 Python 的math模块中floor功能一致:
In [1]: 5//2
Out[1]: 2
In [2]: 5//4.5
Out[2]: 1.0
  • **用于幂运算:
In [1]: 2**3
Out[1]: 8
  • :=是 2019 年 Python3.8 版本里刚刚才支持的运算符,形象的称为海象运算符.
n = len(a)
if n > 10:
    print(f"{n}大于10")

如果使用海象运算符,写法上更为精简:

if (n := len(a)) > 10:
    print(f"{n}大于10")
  • Python 比较运算符还支持链式比较,应用起来非常方便,比如:
i = 3
print(1< i < 3) # False
print(1 < i <= 3) # True
  • 另外,运算符 @ 用于装饰器功能,下面会介绍一种使用场景。

小结

Python 学习第一天,首先认识 Python 两大特征,动态语言、强类型,动态指代码运行时才被编译器一行一行翻译执行,强类型指被绑定一个类型后便不能修改,不能与其他类型混用。

四大基本语法,总结了 Python 的命名规则,缩进原则,特殊关键字,特殊运算符,为后面的学习打下基础。

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