一種可以優(yōu)雅編程的語言Python知識點匯總

第一個問題，什么是 Python ？根據(jù) Python 之父 Guido van Rossum 的話，Python 是：

一種高級程序語言，其核心設(shè)計哲學(xué)是代碼可讀性和語法，能夠讓程序員用很少的代碼來表達自己的想法。

對于我來說，學(xué)習(xí) Python 的首要原因是，Python 是一種可以優(yōu)雅編程的語言。它能夠簡單自然地寫出代碼和實現(xiàn)我的想法。

另一個原因是我們可以將 Python 用在很多地方：數(shù)據(jù)科學(xué)、Web 開發(fā)和機器學(xué)習(xí)等都可以使用 Python 來開發(fā)。Quora、Pinterest 和 Spotify 都使用 Python 來進行他們的后端 Web 開發(fā)。那么讓我們來學(xué)習(xí)一下 Python 吧。

Python 基礎(chǔ)

1. 變量

你可以把變量想象成一個用來存儲值的單詞。我們看個例子。

Python 中定義一個變量并為它賦值是很容易的。假如你想存儲數(shù)字 1 到變量 “one” ，讓我們試試看：

one = 1

超級簡單吧？你只需要把值 1 分配給變量 “one” 。

two = 2

some_number = 10000

只要你想，你可以把任意的值賦給任何其他的變量。正如你從上面看到的那樣，變量 “two” 存儲整型變量2 ，變量 “some_number” 存儲 10000 。

除了整型，我們還可以使用布爾值（True/Flase）、字符串、浮點型和其他數(shù)據(jù)類型。

# booleanstrue_boolean = Truefalse_boolean = False# stringmy_name = "Leandro Tk"# floatbook_price = 15.80

2. 控制流程：條件語句

“If” 使用一個表達式來判斷一個語句是 True 還是 False ，如果是 True ，那么執(zhí)行 if 內(nèi)的代碼，例子如下：

if True:

print("Hello Python If")

if 2 > 1:

print("2 is greater than 1")

2比1大，所以print代碼被執(zhí)行。

當“if”里面的表達式是false時，“else” 語句將會執(zhí)行。

if 1 > 2:

print("1 is greater than 2")

else:

print("1 is not greater than 2")

1比2小，所以 “else” 里面的代碼會執(zhí)行。

你也可以使用 “elif” 語句：

if 1 > 2:

print("1 is greater than 2")elif 2 > 1:

print("1 is not greater than 2")else:

print("1 is equal to 2")

3. 循環(huán)和迭代

在 Python 中，我們可以用不同的形式進行迭代。我會說下while和for。

While循環(huán)：當語句是 True 時，while 內(nèi)部的代碼塊會執(zhí)行。所以下面這段代碼會打印出1到10 。

num = 1

while num <= 10:

print(num)

num += 1

while循環(huán)需要循環(huán)條件，如果條件一直是 True ，它將會一直迭代，當 num 的值為 11 時，循環(huán)條件為 false 。

另一段代碼可以幫你更好的理解 while 語句的用法：

loop_condition = Truewhile loop_condition:

print("Loop Condition keeps: %s" %(loop_condition))

loop_condition = False

循環(huán)條件是 True 所以會一直迭代，直到為 False 。

For 循環(huán)：你可以在代碼塊上應(yīng)用變量 “num” ，而 “for” 語句將為你迭代它。此代碼將打印與while中相同的代碼：從 1 到 10 。

for i in range(1, 11):

print(i)

瞧見沒？這太簡單了。i 的范圍從 1 開始一直到第 11 個元素（10是第十個元素）

List：集合 | 數(shù)組 | 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

假如你想要在一個變量里存儲整數(shù) 1 ，但是你也要存儲 2 和 3 , 4 , 5 ...

不是用成百上千個變量，我有別的方法存儲這些我想要存儲的整數(shù)嗎？你已經(jīng)猜到了，確實有別的存儲它們的方法。

列表是一個集合，它能夠存儲一列值（就像你想要存儲的這些），那么讓我們來用一下它：

my_integers = [1, 2, 3, 4, 5]

這真的很簡單。我們創(chuàng)建了一個叫做 my_integer 的數(shù)組并且把數(shù)據(jù)存到了里面。

也許你會問：“我要怎樣獲取數(shù)組里的值？”

問得好。列表有一個叫做索引的概念。第一個元素的下表是索引0（0）。第二個的索引是1，以此類推，你應(yīng)該明白的。

為了使它更加簡潔，我們可以用它的索引代表數(shù)組元素。我畫了出來：

用Python 的語法，也很好去理解：

my_integers = [5, 7, 1, 3, 4]

print(my_integers[0]) # 5print(my_integers[1]) # 7print(my_integers[4]) # 4

假如你不想存整數(shù)。你只想去存一些字符串，像你親戚名字的列表。我的看起來是類似這樣的：

relatives_names = [ "Toshiaki", "Juliana", "Yuji", "Bruno", "Kaio"]

print(relatives_names[4]) # Kaio

它的原理跟存整數(shù)一樣，很友好。

我們只學(xué)習(xí)了列表的索引是如何工作的，我還需要告訴你如何向列表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加一個元素（向列表中添加一個項目）。

最常用的向列表中添加新數(shù)據(jù)的方法是拼接。我們來看一下它是如何使用的：

bookshelf = []

bookshelf.append("The Effective Engineer")

bookshelf.append("The 4 Hour Work Week")

print(bookshelf[0]) # The Effective Engineerprint(bookshelf[1]) # The 4 Hour Work W

拼接超級簡單，你僅需要把一個元素（比如“有效的機器”）作為拼接參數(shù)。

好了，關(guān)于列表的知識這些就夠了，讓我們來看一下其它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

字典：Key-Value 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在我們知道 List 是有索引的整型數(shù)字集合。但如果我們不像使用整型數(shù)字作為索引呢？我們可以用其他的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如數(shù)字、字符串或者其他類型的索引。

讓我們學(xué)習(xí)下字典這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。字典是一個鍵值對的集合。字典差不多長這樣：

dictionary_example = {

"key1": "value1",

"key2": "value2",

"key3": "value3"

}

Key是指向value的索引。我們?nèi)绾卧L問字典中的value呢？你應(yīng)該猜到了，那就是使用key 。我們試一下：

dictionary_tk = {

"name": "Leandro",

"nickname": "Tk",

"nationality": "Brazilian"

}

print("My name is %s" %(dictionary_tk["name"])) # My name is Leandro

print("But you can call me %s" %(dictionary_tk["nickname"])) # But you can call me Tk

print("And by the way I'm %s" %(dictionary_tk["nationality"])) # And by the way I'm Brazilian

我們有個key(age)value(24），使用字符串作為key整型作為value。

我創(chuàng)建了一個關(guān)于我的字典，其中包含我的名字、昵稱和國籍。這些屬性是字典中的key 。

就像我們學(xué)過的使用索引訪問 list 一樣，我們同樣使用索引（在字典中 key 就是索引）來訪問存儲在字典中的value。

正如我們使用 list 那樣，讓我們學(xué)習(xí)下如何向字典中添加元素。字典中主要是指向 value 的 key 。當我們添加元素的時候同樣如此：

dictionary_tk = {

"name": "Leandro",

"nickname": "Tk",

"nationality": "Brazilian",

"age": 24

}

print("My name is %s" %(dictionary_tk["name"])) # My name is Leandro

print("But you can call me %s" %(dictionary_tk["nickname"])) # But you can call me Tk

print("And by the way I'm %i and %s" %(dictionary_tk["age"], dictionary_tk["nationality"])) # And by the way I'm Brazilian

我們只需要將一個字典中的一個key指向一個value。沒什么難的，對吧？

迭代：通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行循環(huán)

跟我們在 Python 基礎(chǔ)中學(xué)習(xí)的一樣，List 迭代十分簡單。我們 Python 開發(fā)者通常使用 For 循環(huán)。我們試試看：

bookshelf = [

"The Effective Engineer",

"The 4 hours work week",

"Zero to One",

"Lean Startup",

"Hooked"

]

for book in bookshelf:

print(book)

對于在書架上的每本書，我們打?。梢宰鋈魏尾僮鳎┑娇刂婆_上。超級簡單和直觀吧。這就是 Python 的美妙之處。

對于哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們同樣可以使用 for 循環(huán)，不過我們需要使用 key 來進行。

dictionary = { "some_key": "some_value" }

for key in dictionary:

print("%s --> %s" %(key, dictionary[key])) # some_key --> some_value

上面是如何在字典中使用 For 循環(huán)的例子。對于字典中的每個 key ，我們打印出 key 和 key 所對應(yīng)的 value 。

另一種方式是使用 iteritems 方法。

dictionary = { "some_key": "some_value" }

for key, value in dictionary.items():

print("%s --> %s" %(key, value))# some_key --> some_value

我們命名兩個參數(shù)為 key 和 value ，但是這不是必要的。我們可以隨意命名。我們看下：

dictionary_tk = {

"name": "Leandro",

"nickname": "Tk",

"nationality": "Brazilian",

"age": 24

}

for attribute, value in dictionary_tk.items():

print("My %s is %s" %(attribute, value))

# My name is Leandro

# My nickname is Tk

# My nationality is Brazilian

# My age is 24

可以看到我們使用了 attribute 作為字典中 key 的參數(shù)，這與使用 key 命名具有同樣的效果。真是太棒了！

類&對象

一些理論：

對象是對現(xiàn)實世界實體的表示，如汽車、狗或自行車。 這些對象有兩個共同的主要特征：數(shù)據(jù)和行為。

汽車有數(shù)據(jù)，如車輪的數(shù)量，車門的數(shù)量和座位的空間，并且它們可以表現(xiàn)出其行為：它們可以加速，停止，顯示剩余多少燃料，以及許多其他的事情。

我們將數(shù)據(jù)看作是面向?qū)ο缶幊讨械膶傩院托袨椤?又表示為：

數(shù)據(jù)→ 屬性和行為 → 方法

而類是創(chuàng)建單個對象的藍圖。 在現(xiàn)實世界中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)許多相同類型的對象。 比如說汽車。 所有的汽車都有相同的構(gòu)造和模型（都有一個引擎，輪子，門等）。每輛車都是由同一套藍圖構(gòu)造成的，并具有相同的組件。

Python 面向?qū)ο缶幊棠Ｊ剑篛N

Python，作為一種面向?qū)ο缶幊陶Z言，存在這樣的概念：類和對象。

一個類是一個藍圖，是對象的模型。

那么，一個類是一個模型，或者是一種定義屬性和行為的方法（正如我們在理論部分討論的那樣）。舉例來說，一個車輛類有它自己的屬性來定義這個對象是個什么樣的車輛。一輛車的屬性有輪子數(shù)量，能源類型，座位容量和最大時速這些。

考慮到這一點，讓我們來看看 Python 的類的語法：

class Vehicle:

pass

上邊的代碼，我們使用class 語句來定義一個類。是不是很容易？

對象是一個類的實例化，我們可以通過類名來進行實例化。

car = Vehicle()

print(car) # <__main__.Vehicle instance at 0x7fb1de6c2638>

在這里，car 是類 Vehicle 的對象（或者實例化）。

記得車輛類有四個屬性：輪子的數(shù)量，油箱類型，座位容量和最大時速。當我們新建一個車輛對象時要設(shè)置所有的屬性。所以在這里，我們定義一個類在它初始化的時候接受參數(shù)：

class Vehicle:

def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):

self.number_of_wheels = number_of_wheels

self.type_of_tank = type_of_tank

self.seating_capacity = seating_capacity

self.maximum_velocity = maximum_velocity

這個 init方法。我們稱之為構(gòu)造函數(shù)。因此當我們在創(chuàng)建一個車輛對象時，可以定義這些屬性。想象一下，我們喜歡 Tesla Model S ，所以我們想創(chuàng)建一個這種類型的對象。它有四個輪子，使用電能源，五座并且最大時時速是250千米（155英里）。我們開始創(chuàng)建這樣一個對象：

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)

四輪+電能源+五座+最大時速250千米。

所有的屬性已經(jīng)設(shè)置了。但我們該如何訪問這些屬性值呢？我們給對象發(fā)送消息以向其請求該值。我們稱之為方法。它是對象的行為。讓我們實現(xiàn)它：

class Vehicle:

def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):

self.number_of_wheels = number_of_wheels

self.type_of_tank = type_of_tank

self.seating_capacity = seating_capacity

self.maximum_velocity = maximum_velocity def number_of_wheels(self):

return self.number_of_wheels def set_number_of_wheels(self, number):

self.number_of_wheels = number

這是兩個方法number_of_wheels和set_number_of_wheels的實現(xiàn)。我們將其稱為getter&setter。因為第一個函數(shù)是獲取屬性值，第二個函數(shù)是給屬性設(shè)置新的值。

在 Python 中，我們可以使用@property(修飾符)來定義getters和setters。讓我們看看實際代碼：

class Vehicle:

def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):

self.number_of_wheels = number_of_wheels

self.type_of_tank = type_of_tank

self.seating_capacity = seating_capacity

self.maximum_velocity = maximum_velocity @property

def number_of_wheels(self):

return self.number_of_wheels @number_of_wheels.setter

def number_of_wheels(self, number):

self.number_of_wheels = number

并且我們可以將這些方法作為屬性使用：

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)

print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 4tesla_model_s.number_of_wheels = 2 # setting number of wheels to 2print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 2

這和方法定義有輕微的不同。這里的方法是按照屬性執(zhí)行的。例如當我們設(shè)置新的輪胎數(shù)目時，我們并不將這兩個看做參數(shù)，而是將數(shù)值2設(shè)置給number_of_wheels。這是編寫python風(fēng)格的getter和setter代碼的一種方式。

但我們也可以將該方法用于其他事項，例如“make_noise”方法。讓我們看看：

class Vehicle:

def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):

self.number_of_wheels = number_of_wheels

self.type_of_tank = type_of_tank

self.seating_capacity = seating_capacity

self.maximum_velocity = maximum_velocity def make_noise(self):

print('VRUUUUUUUM')

當我們調(diào)用此方法時，它僅僅返回一個字符串“VRRRRUUUUM.”

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)

tesla_model_s.make_noise() # VRUUUUUUUM

封裝: 隱藏信息

封裝是一種限制直接訪問對象數(shù)據(jù)和方法的機制。但與此同時，它使得在數(shù)據(jù)上操作更簡單（對象的方法）。

“封裝可被用于隱藏數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。按照這個定義，封裝意味著對象的內(nèi)部表示一般在對象定義的外部視圖中隱藏?！?—?Wikipedia

對象的所有內(nèi)部表示都對外部隱藏了。只有對象本身可以與其內(nèi)部數(shù)據(jù)交互。

首先，我們需要理解公開的、非公開的實例變量和方法的工作原理。

公共實例變量

對于 Python 類，我們可以在我們的構(gòu)造函數(shù)方法中初始化一個公共實例變量。讓我們看看這個：

在這個構(gòu)造方法中:

class Person:

def __init__(self, first_name):

self.first_name = first_name

在這里，我們將 first_name 值作為參數(shù)應(yīng)用于公共實例變量。

tk = Person('TK')

print(tk.first_name) # => TK

在類中:

class Person:

first_name = 'TK'

在這里，我們不需要將 first_name 作為參數(shù)，所有的實例對象都有一個用 TK 初始化的類屬性。

tk = Person()

print(tk.first_name) # => TK

太酷了，現(xiàn)在我們已經(jīng)了解到，我們可以使用公共實例變量和類屬性。關(guān)于公共部分的另一個有趣的事情是我們可以管理變量值。我的意思是什么呢？我們的對象可以管理它的變量值：Get 和 Set 變量值。

還是在 Person 類中，我們想為它的 first_name 變量設(shè)置另一個值：

tk = Person('TK')

tk.first_name = 'Kaio'print(tk.first_name) # => Kaio

這就可以了，我們只是為 first_name 實例變量設(shè)置另一個值（kaio），并更新了值。就這么簡單。因為這是一個公共變量，我們是可以這么做的。

Non-public 實例變量

這里我們并沒有使用術(shù)語“private”，因為在Python中所有屬性都不是真的私有的（沒有通常不必要的工作量）。?—?PEP8

作為public instance variable（公共實例變量），我們可以在構(gòu)造方法或類內(nèi)部定義non-public instance variable（非公共實例變量）。語法上的區(qū)別是：對于non-public instance variables（非公共實例變量），在變量名前使用下劃線(_)。

“除了從對象內(nèi)部外無法被訪問的‘Private’實例變量在Python中并不存在。然而，這里有一個多數(shù)Python代碼都會遵守的慣例：使用下劃線作為前綴的命名(例如 _spam)應(yīng)該被認為是API的非公開部分（不管是函數(shù)、方法還是數(shù)據(jù)成員）”?—?Python軟件基礎(chǔ)

這里是示例代碼:

class Person:

def __init__(self, first_name, email):

self.first_name = first_name

self._email = email

你看到了email變量了嗎？這就是我們?nèi)绾味x非公共變量的方法：

tk = Person('TK', 'tk@mail.com')

print(tk._email) # tk@mail.com

我們可以訪問并更新它。非公共變量僅僅是一個慣用法，并且應(yīng)該被當做API的非公共部分。

所以我們使用一個在類定義內(nèi)部的方法來實現(xiàn)該功能。讓我們實現(xiàn)兩個方法(email 和update_email)以加深理解：

class Person:

def __init__(self, first_name, email):

self.first_name = first_name

self._email = email def update_email(self, new_email):

self._email = new_email def email(self):

return self._email

現(xiàn)在我們可以使用這兩個方法來更新及訪問非公開變量了。示例如下：

tk = Person('TK', 'tk@mail.com')

print(tk.email()) # => tk@mail.comtk._email = 'new_tk@mail.com'print(tk.email()) # => tk@mail.comtk.update_email('new_tk@mail.com')

print(tk.email()) # => new_tk@mail.com

我們使用first_nameTK和emailtk@mail.com初始化了一個新對象

使用方法訪問非公開變量email并輸出它

嘗試在類外部設(shè)置一個新的email

我們需要將非公開變量視為API的非公開部分

使用我們的實例方法來更新非公開變量

成功！我們使用輔助方法在類內(nèi)部更新了它。

公共方法

對于公共方法，我們也可以在類中使用它們：

class Person:

def __init__(self, first_name, age):

self.first_name = first_name

self._age = age def show_age(self):

return self._age

讓我們來測試一下:

tk = Person('TK', 25)

print(tk.show_age()) # => 25

很好 - 我們在類中使用它沒有任何問題。

非公共方法

但是用非公開的方法，我們無法做到這一點。 如果我們想實現(xiàn)相同的 Person 類，現(xiàn)在使用有下劃線（_）的 show_age 非公共方法。

class Person:

def __init__(self, first_name, age):

self.first_name = first_name

self._age = age def _show_age(self):

return self._age

現(xiàn)在，我們將嘗試用我們的對象來調(diào)用這個非公共的方法：

tk = Person('TK', 25)

print(tk._show_age()) # => 25

我們可以訪問和更新它。 非公共的方法只是一個慣例，應(yīng)該被視為API的非公開部分。

以下是我們?nèi)绾问褂盟囊粋€例子：

class Person:

def __init__(self, first_name, age):

self.first_name = first_name

self._age = age def show_age(self):

return self._get_age() def _get_age(self):

return self._age

tk = Person('TK', 25)

print(tk.show_age()) # => 25

這里有一個 _get_age 非公共方法和一個 show_age 公共方法。 show_age 可以被我們的對象（不在我們的類中）使用，而 _get_age 只用在我們的類定義里面使用（在 show_age 方法里面）。 但是同樣的，這樣的做法通常是慣例。

封裝小結(jié)

通過封裝，我們可以確保對象的內(nèi)部表示是對外部隱藏的。

繼承：行為和特征

某些物體有一些共同之處：它們的行為和特征。

例如，我繼承了我父親的一些特征和行為。我繼承了他的眼睛和頭發(fā)的特征，以及他的急躁和內(nèi)向的行為。

在面向?qū)ο缶幊讨?，類可以繼承另一個類的共同特征（數(shù)據(jù)）和行為（方法）。

我們來看另一個例子，并用 Python 實現(xiàn)它。

想象一下汽車。車輪數(shù)量，座位容量和最大速度都是一輛車的屬性。我們可以說ElectricCar類從普通的Car類繼承了這些相同的屬性。

class Car:

def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity):

self.number_of_wheels = number_of_wheels

self.seating_capacity = seating_capacity

self.maximum_velocity = maximum_velocity

我們Car類的實現(xiàn):

my_car = Car(4, 5, 250)

print(my_car.number_of_wheels)

print(my_car.seating_capacity)

print(my_car.maximum_velocity)

一旦初始化，我們就可以使用所有創(chuàng)建的實例變量。太棒了。

在 Python 中，我們將父類作為子的參數(shù)來進行繼承。 ElectricCar 類可以繼承我們的 Car 類。

class ElectricCar(Car):

def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity):

Car.__init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity)

就這么簡單。我們不需要實現(xiàn)任何其他方法，因為這個類已經(jīng)完成了父類的繼承（繼承自 Car 類）。我們來證明一下：

my_electric_car = ElectricCar(4, 5, 250)

print(my_electric_car.number_of_wheels) # => 4

print(my_electric_car.seating_capacity) # => 5

print(my_electric_car.maximum_velocity) # => 250

干的漂亮。

就到這吧！