Python科学计算与数据处理第一章ppt课件.ppt
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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,会话中的所有变量和敲入的语句将
2、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。 pyw脚本文件是图形用户接口(Graphical u
3、ser 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 pycimport py_compilepy_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 example.pyc 在程序中调用可以用: os.system (p
4、ython 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.pyon 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 compile() 方法参数 example.py 是待编译的文件名。
5、 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(;
6、)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 数数 在Python中有4种类型的数整数、长整数、浮点数和复数。n 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
7、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 字符串是 字符的序列字符的序列 。 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(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(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相同,例如”Whats your name?“。15Pyth
8、on程序基本概念n 使用三引号(使用三引号(或或“”“):利用三引号,可):利用三引号,可以指示一个以指示一个多行多行的字符串,可以在三引号中的字符串,可以在三引号中自由的使用单引号和双引号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
9、的结尾。可以通过 转义符 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 f
10、irst sentence. This is the second sentence. Python程序基本概念19n 自然字符串自然字符串 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rNewlines are indicated by n“o 比较下面两句话的区别:print Newlines are indicated by nhello print rNewlines are indicated by nhelloPython程序基本概念20n Unicode字符串字符串o Unicode是书
11、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,uThis 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 级连字符串级连字符串 如果把两个字符串按字面意义相邻放着,他
12、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。 22Python程序基本概念o 标识
13、符的命名标识符的命名 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2things、this is spaced out和my
14、-name。24Python程序基本概念o 标识符的命名标识符的命名- -关键字关键字25anddelfromnotwhileaselifglobalorwithassertelseifpassyieldbreakexceptimportprintclassexecinraisecontinuefinallyisreturndefforlambdatryPython程序基本概念o 标识符的命名标识符的命名-类保留类保留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o 数据类
15、型数据类型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.pyi = 5print ii = i + 1print is = This is a multi-line string.This is the seco
16、nd line.print s Python程序基本概念o 逻辑行与物理行逻辑行与物理行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 强烈建议强烈建议坚持在每个物理行只写一句逻辑行在每个物理行只写一句逻辑行。n 仅仅当逻辑行太
17、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明确的行连接。 30s = This is a string. This continues the string.print s This is a string. This continues the string. Python程序基本概念n 有一种暗示的假设,可以不需要使用反斜杠。这种情况出现在逻辑行中使用了圆括号、方括号或波形括号的时候。这被称为暗示的行连接暗示的行连接.。 31a = 100, 200print aPyth
18、on程序基本概念o 缩进缩进n 空白在Python中是重要的。事实上行首的行首的空白是重要的空白是重要的。它称为缩进缩进。在逻辑行 首的空白(空格和制表符)用来决定逻辑行的缩进层次,从而用来决定语句的分组。n 这意味着同一层次的语句必须必须有相同的缩进。每一组这样的语句称为一个块块。错误的缩进会引发错误 n 不同于C/C+、Java用的是32i = 5 print Value is, i # Error! Notice a single space at the start of the lineprint I repeat, the value is, i Python程序基本概念n 如何缩
19、进 不要不要混合使用制表符和空格来缩进,因为这在跨越不同的平台的时候,无法正常工作。强烈建议 在每个缩进层次使用 单个制表符 或 两个或四个空格 。选择这三种缩进风格之一。更加重要的是,选择一种风格,然后一贯地一贯地使用它,即 只 使用这一种风格。33Python程序基本概念n Python迫使程序员写成统一、整齐并且具有可读性程序的主要方式之一,这就意味着必须根据程序的逻辑结构,以垂直对齐的方式来组织程序代码,结果就是让程序更一致,并具有可读性,因而具备了重用性和可维护性,对自己和他人都是如此。 34if (x) if (y) statements;else statements;if x:
20、 if y: statementselse: statementsPython程序基本概念o Python程序结构1. 程序由模块构成2. 模块包含语句3. 语句包含表达式4. 表达式建立并处理对象 Python语法实质上是有语句和表达式组成的。表达式处理对象并嵌套在语句中。语句编程实现程序操作中更大的逻辑关系。此外,语句还是对象生成的地方,有些语句会生成新的对象类型(函数、类等)。语句总是存在于模块中,而模块本身则又是由语句来管理的。35Python程序基本概念o Python语法n Python增加了什么 新的语法成分冒号(:)。所有的复合语句(语句中嵌套了语句)都有相同的一般形式,就是首
21、行以冒号结尾,首行下一行嵌套的代码往往按缩进的格式书写。n Python删除了什么o 括号是可选的o 终止行就是终止语句(分号)o 缩进的结束就是代码块的结束()36if (x y) x = 1; y = 2;if x y: x = 1 y = 2运算符与表达式o 编写的大多数语句(逻辑行)都包含表达表达式式。一个简单的表达式例子如2 + 3。一 个表达式可以分解为运算符和操作数。o运算符 的功能是完成某件事,它们由如+这样的符号或者其他特定的关键字表示。运算符需要数据来进行运算,这样的数据被称为 操作数 。在这个例子中,2和3是操作数。o 在Python中,表达式可以作为语句,但表达式结果不
22、会存储。37运算符及其用法 38运算符运算符名称名称说明说明例子例子+加两个对象相加3 + 5得到8。a + b得到ab。-减得到负数或是一个数减去另一个数-5.2得到一个负数。50 - 24得到26。*乘两个数相乘或是返回一个被重复若干次的字符串2 * 3得到6。la * 3得到lalala。*幂返回x的y次幂3 * 4得到81(即3 * 3 * 3 * 3)/除x除以y4/3得到1(整数的除法得到整数结果)。4.0/3或4/3.0得到1.3333333333333333/取整除返回商的整数部分4 / 3.0得到1.0%取模返回除法的余数8%3得到2。-25.5%2.25得到1.5左移把一个
23、数的比特向左移一定数目(每个数在内存中都表示为比特或二进制数字,即0和1)2 右移把一个数的比特向右移一定数目11 1得到5。11按比特表示为1011,向右移动1比特后得到101,即十进制的5。运算符及其用法39运算符运算符名称名称说明说明例子例子&按位与数的按位与5 & 3得到1。|按位或数的按位或5 | 3得到7。按位异或数的按位异或 5 3得到6按位翻转x的按位翻转是-(x+1)5得到6。运算符及其用法40运算符运算符名称名称说明说明例子例子小于返回x是否小于y。所有比较运算符返回1表示真,返回0表示假。这分别与特殊的变量True和False等价。注意,这些变量名的大写。5 3返回0(即
24、False)而3 5返回1(即True)。比较可以被任意连接:3 5 大于返回x是否大于y5 3返回True。如果两个操作数都是数字,它们首先被转换为一个共同的类型。否则,它总是返回False。=小于等于返回x是否小于等于yx = 3; y = 6; x =大于等于返回x是否大于等于yx = 4; y = 3; x = y返回True。=等于比较对象是否相等x = 2; y = 2; x = y返回True。x = str; y = stR; x = y返回False。x = str; y = str; x = y返回True。!=不等于比较两个对象是否不相等x = 2; y = 3; x !
25、= y返回True。运算符及其用法41运算符运算符名称名称说明说明例子例子not布尔“非”如果x为True,返回False。如果x为False,它返回True。x = True; not y返回False。and布尔“与”如果x为False,x and y返回False,否则它返回y的计算值。x = False; y = True; x and y,由于x是False,返回False。在这里,Python不会计算y,因为它知道这个表达式的值肯定是False(因为x是False)。这个现象 称为短路计算。or布尔“或”如果x是True,它返回True,否则它返回y的计算值。x = True; y
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