PYTHON从入门到精通.docx

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1、目录Python解释器5第一个 Python 程序6使用文本编辑器7输入和输出9Python基石出11数据类型和变量12字符串和编码18使用 list 和 tuple24条件判断和循环29使用 diet 和 set33函数38调用函数39定义函数41函数的参数44递归函数52高级特性55切片55迭代58列表生成式60生成器63函数式编程68高阶函数69匿名函数74装饰器75偏函数79模块81使用模块82安装第三方模块86使用_future_89面向对象编程91类和实例92访问限制96继承和多态99获取对象信息103面向对象高级编程110使用 _slots_112使用 property113多重

2、继承115定制类120使用元类129非数学公式，Python把它视为字符串，请自行解释上述打印结果。输入现在，你已经可以用print输出你想要的结果了。但是，如果要让用户从电脑输入一些字符 怎么办？ Python提供了一个raw_input,可以让用户输入字符串，并存放到一个变量里。比 如输入用户的名字： name = raw_input()Michael当你输入name二rawjnput。并按下回车后，Python交互式命令行就在等待你的输入了。这 时，你可以输入任意字符，然后按回车后完成输入。输入完成后，不会有任何提示，Python交互式命令行又回到”状态了。那我们刚才输入的 内容到哪去了

3、？答案是存放到name变量里了。可以直接输入name查看变量内容： nameMichael什么是变量？请回忆初中数学所学的代数基础知识：设正方形的边长为a,则正方形的面积为ax a。把边长a看做一个变量，我们就可以根据a 的值计算正方形的面积，比如：若a=2,则面积为axa = 2x2 = 4；若a=3.5,贝IJ面积为axa = 3.5x3.5 = 1225。在计算机程序中，变量不仅可以为整数或浮点数，还可以是字符串，因此，name作为一个 变量就是一个字符串。要打印出name变量的内容，除了直接写name然后按回车外，还可以用print语句： print nameMichael有了输入和输

4、出，我们就可以把上次打印hello, world的程序改成有点意义的程序了：name = raw_input()print hello/, name运行上面的程序，第一行代码会让用户输入任意字符作为自己的名字，然后存入name变量 中；第二行代码会根据用户的名字向用户说hello,比如输入Michael：C:Workspace python hello.pyMichaelhello, Michael但是程序运行的时候，没有任何提示信息告诉用户：“嘿，赶紧输入你的名字，这样显得很Animal is running.Animal is running.当然，也可以对子类增加一些方法，比如Dog类：

5、class Dog(Animal):def run(self):print Dog is running.,def eat(self):print Eating meat .,继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进。你看到了，无论是Dog还是Cat,它们run() 的时候，显示的都是Animal is running.,符合逻辑的做法是分别显示Dog is running. 和Cat is running.,因此，对Dog和Cat类改进如下：class Dog(Animal):def run(self):print Dog is running.class Cat(Animal):def r

6、un(self):print Cat is running.再次运行，结果如下：Dog is running.Cat is running.当子类和父类都存在相同的run。方法时，我们说，子类的run()覆盖了父类的run(),在代 码运行的时候，总是会调用子类的run()。这样，我们就获得了继承的另一个好处：多态。要理解什么是多态，我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候， 我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型，比如 str、list、diet没什么两样：a = list() # a 是 list 类型b = Animal()

7、 # b 是 Animal 类型c = Dog() # c 是 Dog 类型判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断： isinstance(a, list)True isinstance(b Animal)True isinstance(c? Dog)True看来a、b、c确实对应着list、AnimaK Dog这3种类型。但是等等，试试： isinstance(cJ Animal)True看来c不仅仅是Dog, c还是Animal!不过仔细想想，这是有道理的，因为Dog是从Animal继承下来的，当我们创建了一个Dog 的实例c时，我们认为c的数据类型是Dog没错，但c

8、同时也是Animal也没错，Dog本来 就是Animal的一种！所以，在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做 是父类。但是，反过来就不行： b = Animal() isinstance(bJ Dog)FalseDog可以看成Animal,但Animal不可以看成Dog。要理解多态的好处，我们还需要再编写一个函数，这个函数接受一个Animal类型的变量：def run_twice(animal):animal.run()animal.run()当我们传入Animal的实例时，run_twice()就打印出: run_twice(Animal()Animal

9、is running.Animal is running.当我们传入Dog的实例时，run_twice()就打印出： run_twice(Dog()Dog is running.Dog is running.当我们传入Cat的实例时,run_twice()就打印出： run_twice(Cat()Cat is running.Cat is running.看上去没啥意思，但是仔细想想，现在，如果我们再定义一个Tortoise类型，也从Animal 派生：class Tortoise(Animal):def run(self):print Tortoise is running slowly.1

10、当我们调用run_twice()时，传入Tortoise的实例： run_twice(Tortoise()Tortoise is running slowly.Tortoise is running slowly.你会发现，新增一个Animal的子类，不必对run_twice()做任何修改，实际上，任何依赖 Animal作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行，原因就在于多态。多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat、Tortoise时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat Tortoise都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由于Ani

11、mal类型有run()方法，因此，传入的任意类型，只要是Animal类 或者子类，就会自动调用实际类型的run()方法，这就是多态的意思： 对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放 心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise 对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：调用方只管调用，不管 细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保un()方法编写正确，不用管原来的 代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则：对扩展开放：允许新增Animal子类； 对修改封闭：

12、不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。继承还可以一级一级地继承下来，就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类, 最终都可以追溯到根类object,这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。比如如下的继承树:继承可以把父类的所有功能都直接拿过来，这样就不必重零做起，子类只需要新增自己特有 的方法，也可以把父类不适合的方法覆盖重写； 有了继承，才能有多态。在调用类实例方法的时候，尽量把变量视作父类类型，这样，所有 子类类型都可以正常被接收； 旧的方式定义Python类允许不从object类继承，但这种编程方式已经严重不推荐使用。任 何时候，如果没有合适的类可以继承，就继承

13、自。bject类。获取对象信息259次阅读当我们拿到一个对象的引用时，如何知道这个对象是什么类型、有哪些方法呢?使用type()首先，我们来判断对象类型，使用type。函数:基本类型都可以用type。判断： type(123) type(str*) type(None)如果一个变量指向函数或者类，也可以用type。判断： type(abs) type(a)但是type()函数返回的是什么类型呢？它返回type类型。如果我们要在if语句中判断，就 需要比较两个变量的type类型是否相同： type(123)=type(456)True type(abc)=type(123)True type(a

14、bc)=type(123)False但是这种写法太麻烦，Python把每种type类型都定义好了常量，放在types模块里，使用 之前，需要先导入： import types type(abc)=types.StringTypeTrue type(uabc)=types.UnicodeTypeTrue type()=types.ListTypeTrue type(str)=types.TypeTypeTrue最后注意到有一种类型就叫TypeType,所有类型本身的类型就是TypeType,比如： type(int)=type(str)=types.TypeTypeTrue使用 isinstan

15、ce()对于class的继承关系来说，使用type。就很不方便。我们要判断class的类型，可以使用 isinstance()函数。我们回顾上次的例子，如果继承关系是：object - Animal - Dog - Husky那么，isinstance。就可以告诉我们，一个对象是否是某种类型。先创建3种类型的对象: a = Animal() d = Dog() h = Husky()然后，判断： isinstance(hJ Husky)True没有问题，因为h变量指向的就是Husky对象。再判断： isinstance(hJ Dog)Trueh虽然自身是Husky类型，但由于Husky是从Do

16、g继承下来的，所以，h也还是Dog类型。 换句话说，isinstance()判断的是一个对象是否是该类型本身，或者位于该类型的父继承链 上。因此，我们可以确信，h还是Animal类型： isinstance(hJ Animal)True同理，实际类型是Dog的d也是Animal类型： isinstance(d? Dog) and isinstance(dJ Animal)True但是，d不是Husky类型： isinstance(d? Husky)False能用type。判断的基本类型也可以用isinstance。判断： isinstance(a, str)True isinstance(ua

17、unicode)True isinstance(a1, unicode)False并且还可以判断一个变量是否是某些类型中的一种，比如下面的代码就可以判断是否是str或者 unicode： isinstance(a , (str, unicode)True isinstance(u a (str, unicode)True由于str和unicode都是从basestring继承下来的，所以，还可以把上面的代码简化为： isinstance(uabasestring)True使用dir()如果要获得一个对象的所有属性和方法，可以使用dir()函数，它返回一个包含字符串的list, 比如，获得一个s

18、tr对象的所有属性和方法： dir(1 ABC) add class contains delattr doc eq form at_ge_getattribute_getitem_getnewargs_getslice_ ,- hash init le len It mod mu 1 ne new reduce reduce ex repr rmod ,rmul setattr sizeof str subclasshook : formatter fi eld_name_split, _formatter_parser, capitalize, centercount, decodeen

19、codeendswith, expandtabsfind, format1index, isalnumisalpha , i sdigit1, ,islower, isspace, istitle, isupper, join, ,ljust, 1 lower, Istr ip, partition replace rfincT, rindexrjustpartition, split rs trip, split1, plitlines, 1startswith, strip, ,swapcase, title, translate upper1, zfill类似_xxx_的属性和方法在Py

20、thon中都是有特殊用途的，比如_len_方法返回长度。在 Python中，如果你调用len()函数试图获取一个对象的长度，实际上，在len()函数内部， 它自动去调用该对象的_len_()方法，所以，下面的代码是等价的： lenCABC)我们自己写的类，如果也想用len(myObj)的话，就自己写一个_len_()方法: class MyObject(object): def _len_(self):return 100 obj = MyObject() len(obj)100剩下的都是普通属性或方法，比如lower。返回小写的字符串: ABC.lower()abc仅仅把属性和方法列出来是不

21、够的,配合getattr()、setattr()以及hasattr。,我们可以 直接操作一个对象的状态： class MyObject(object): def _init_(self): ,self.x = 9def power(self): return self.x * self.x obj = MyObject()紧接着，可以测试该对象的属性: hasattr(obj x) # 有属性x吗？True obj.x 9 hasattr(obj, y) False setattr(obj, y, hasattr(obj, y) True#有属性吗？19) #设置一个属性y#有属性y吗？ ge

22、tattr(obj, y) # 获取属性,y19 obj .y #获取属性，y19如果试图获取不存在的属性，会抛出AttributeError的错误: getattr(obj, z) # 获取属性,z1Traceback (most recent call last):File ”, line 1, in AttributeError: MyObject object has no attribute z可以传入一个default参数，如果属性不存在，就返回默认值： getattr(obj, z, 404) #获取属性z如果不存在，返回默认值404 404也可以获得对象的方法： hasattr

23、(obj, power) # 有属性power吗？ True getattr(obj power) # 获取属性powerbound method MyObject.power of fn = getattr(obj, power) # 获取属性power并赋值到变量 fn fn # fn 指向 obj . powerbound method MyObject.power of fn() #调用fn()与调用obj.power()是一样的 81小结通过内置的一系列函数，我们可以对任意一个Python对象进行剖析，拿到其内部的数据。 要注意的是，只有在不知道对象信息的时候，我们才会去获取对象信息

24、。如果可以直接写: sum = obj.x + obj.y就不要写：sum = getattr(objx) + getattr(objy)一个正确的用法的例子如下：def readlmage(fp):if hasattr(fpJ read): return readData(fp) return None假设我们希望从文件流fp中读取图像，我们首先要判断该fp对象是否存在read方法，如 果存在，则该对象是一个流，如果不存在，则无法读取。hasattr。就派上了用场。不友好。幸好，raw_input可以让你显示一个字符串来提示用户，于是我们把代码改成:name = raw_input(plea

25、se enter your name:) print hello/, name再次运行这个程序，你会发现,程序一运行，会首先打印出please enter your name:,这样, 用户就可以根据提示，输入名字后，得到hello, xxx的输出：C:Workspace python hello.pyplease enter your name: Michaelhello, Michael每次运行该程序，根据用户输入的不同，输出结果也会不同。在命令行下，输入和输出就是这么简单。小结任何计算机程序都是为了执行一个特定的任务，有了输入，用户才能告诉计算机程序所需的 信息，有了输出，程序运行后才能

26、告诉用户任务的结果。输入是Input,输出是Output,因此,我们把输入输出统称为Input/Output,或者简写为10。rawjnput和print是在命令行下面最基本的输入和输出，但是，用户也可以通过其他更高级 的图形界面完成输入和输出，比如，在网页上的一个文本框输入自己的名字，点击“确定 后在网页上看到输出信息。Python基础2112次阅读Python是一种计算机编程语言。计算机编程语言和我们日常使用的自然语言有所不同，最 大的区别就是，自然语言在不同的语境下有不同的理解，而计算机要根据编程语言执行任务, 就必须保证编程语言写出的程序决不能有歧义，所以，任何一种编程语言都有自己的一

27、套语 法，编译器或者解释器就是负责把符合语法的程序代码转换成CPU能够执行的机器码，然 后执行。Python也不例外。Python的语法比较简单，采用缩进方式，写出来的代码就像下面的样子： # print absolute value of an integer: a = 100if a = 0:请注意，在Python这类动态语言中，有read。方法，不代表该fp对象就是一个文件流，它 也可能是网络流，也可能是内存中的一个字节流，但只要read。方法返回的是有效的图像 数据，就不影响读取图像的功能。面向对象高级编程394次阅读数据封装、继承和多态只是面向对象程序设计中最基础的3个概念。在Pyt

28、hon中，面向对 象还有很多高级特性，允许我们写出非常强大的功能。我们会讨论多重继承、定制类、元类等概念。使用Slots501次阅读正常情况下，当我们定义了一个class,创建了一个class的实例后，我们可以给该实例绑 定任何属性和方法，这就是动态语言的灵活性。先定义class： class Student(object):pass然后，尝试给实例绑定一个属性: s = Student() s.name = Michael #动态给实例绑定一个属性 print s.nameMichael还可以尝试给实例绑定一个方法： def set_age(self, age): #定义一个函数作为实例方法

29、, self.age = age from types import MethodType s.set_age = MethodType(set-age s. Student) # 给实例绑定一个方法 s.set_age(25) #调用实例方法 s.age #测试结果 25但是，给一个实例绑定的方法，对另一个实例是不起作用的： s2 = Student() #创建新的实例 s2.set_age(25) #尝试调用方法Traceback (most recent call last):File line 1, in AttributeError: Student object has no at

30、tribute set_age为了给所有实例都绑定方法，可以给class绑定方法： def set_score(selfscore): . self.score = score Student.set_score = MethodType(sescore None, Student)给class绑定方法后，所有实例均可调用： s.set_score(100) s.score 100 s2.set_score(99) s2.score 99通常情况下，上面的sejscore方法可以直接定义在Class中，但动态绑定允许我们在程序 运行的过程中动态给class加上功能，这在静态语言中很难实现。使用

31、 _slots_但是，如果我们想要限制Class的属性怎么办？比如，只允许对Student实例添加name和 age属性。为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的_siots_变量， 来限制该class能添加的属性： class Student(object):.slots = (name age) #用tuple定义允许绑定的属性名称然后，我们试试： s = Student() #创建新的实例 s.name = Michael # 绑定属性name s.age = 25 # 绑定属性age s.score = 99 # 绑定属性scoreTraceback

32、(most recent call last):File , line in AttributeError: Student object has no attribute score由于，score，没有被放到slots中，所以不能绑定score属性，试图绑定score将得到AttributeError 的错误。使用_slots_要注意，_slots_定义的属性仅对当前类起作用，对继承的子类是不起作用 的： class GraduateStudent(Student): pass g = Graduatestudent() g.score = 9999除非在子类中也定义_slots_,这样，

33、子类允许定义的属性就是自身的_slots_加上父类 的_slots_O使用 property434次阅读在绑定属性时，如果我们直接把属性暴露出去，虽然写起来很简单，但是，没办法检查参数, 导致可以把成绩随便改：s = Student()s.score = 9999这显然不合逻辑。为了限制SCOre的范围，可以通过一个set_score()方法来设置成绩，再 通过一个get_score()来获取成绩，这样，在set_score()方法里，就可以检查参数：class Student(object):def get_score(self):return self._scoredef set_scor

34、e(self. value):if not isinstance(va.ue, int):raise ValueError(score must be an integer!)if value 100:raise ValueError(score must between 0 100!)self._score = value现在，对任意的Student实例进行操作，就不能随心所欲地设置score 了: s = Student() s.set_score(60) # ok! s.get_score()60 s.set_score(9999)Traceback (most recent call

35、last):ValueError: score must between 0 100!但是，上面的调用方法又略显复杂，没有直接用属性这么直接简单。有没有既能检查参数，又可以用类似属性这样简单的方式来访问类的变量呢？对于追求完美 的Python程序员来说，这是必须要做到的！还记得装饰器(decorator)可以给函数动态加上功能吗？对于类的方法，装饰器一样起作 用。Python内置的property装饰器就是负责把一个方法变成属性调用的：class Student(object):propertydef score(self):return self._scorescore.setterdef

36、score(selfvalue):if not isinstance(valueJ int):raise ValueError(score must be an integer!)if value 100:raise ValueError(score must between 0 100!)self._score = valueproperty的实现比较复杂，我们先考察如何使用。把一个getter方法变成属性，只需要加 士property就可以了，此时，property本身又创建了另一个装饰器58相.$6此6，负责把 一个setter方法变成属性赋值，于是，我们就拥有一个可控的属性操作： s

37、= Student() s.score = 60 # OK,实际转化为 s.set_score(60) s.score # OK,实际转化为 s.get_score()60 s.score = 9999Traceback (most recent call last):ValueError: score must between 0 100!注意到这个神奇的property,我们在对实例属性操作的时候，就知道该属性很可能不是直 接暴露的，而是通过getter和setter方法来实现的。还可以定义只读属性，只定义getter方法，不定义setter方法就是一个只读属性：class Student

38、(object):propertydef birth(self):return self._birthbirth.setterdef birth(selfvalue):self._birth = valuepropertydef age(self):return 2014 - self._birth上面的birth是可读写属性，而age就是一个只读属性，因为age可以根据birth和当前时 间计算出来。小结property广泛应用在类的定义中，可以让调用者写出简短的代码，同时保证对参数进行必 要的检查，这样，程序运行时就减少了出错的可能性。多重继承736次阅读继承是面向对象编程的一个重要的方式

39、，因为通过继承，子类就可以扩展父类的功能。回忆一下Animal类层次的设计，假设我们要实现以下4种动物: Dog-狗狗；Bat -蝙蝠； Parrot -鹦鹉；Ostrich -鸵鸟。如果按照哺乳动物和鸟类归类，我们可以设计出这样的类的层次:但是如果按照“能跑”和“能飞”来归类，我们就应该设计出这样的类的层次:Q Runnable J Q Flyable JDog J (ostrich)( Parrot ( Bat如果要把上面的两种分类都包含进来，我们就得设计更多的层次:哺乳类：能跑的哺乳类，能飞的哺乳类; 鸟类：能跑的鸟类，能飞的鸟类。这么一来，类的层次就复杂了:Bat ) ( ostric

40、h ) Parrot )如果要再增加宠物类”和“非宠物类、这么搞下去，类的数量会呈指数增长，很明显这样设 计是不行的。正确的做法是采用多重继承。首先，主要的类层次仍按照哺乳类和鸟类设计:class Animal(object): pass#大类：class Mammal(Animal): passclass Bird(Animal): pass#各种动物：class Dog(Mammal):passclass Bat(Mammal): passclass Parrot(Bird): passclass Ostrich(Bird): pass现在，我们要给动物再加上Runnable和Flyabl

41、e的功能，只需要先定义好Runnable和Flyable 的类：class Runnable(object):def run(self):print(Running.,)class Flyable(object):def fly(self):printC1Flying.,)对于需要Runnable功能的动物，就多继承一个Runnable,例如Dog：class Dog(MammalJ Runnable):pass对于需要Flyable功能的动物，就多继承一个Flyable,例如Bat：class Bat(Mammal, Flyable):pass通过多重继承，一个子类就可以同时获得多个父类的所

42、有功能。Mixin在设计类的继承关系时，通常，主线都是单一继承下来的，例如，Ostrich继承自Bird。但 是，如果需要“混入”额外的功能，通过多重继承就可以实现，比如，让Ostrich除了继承自 Bird外，再同时继承Runnable。这种设计通常称之为Mixifl。为了更好地看出继承关系,我们把Runnable和Flyable改为RunnableMixin和FlyableMixino 类似的，你还可以定义出肉食动物CarnivorousMixin和植食动物HerbivoresMixin,让某个 动物同时拥有好几个Mixin：class Dog(Mammal RunnableMixin,

43、CarnivorousMixin):passMixin的目的就是给一个类增加多个功能，这样，在设计类的时候，我们优先考虑通过多重 继承来组合多个Mixin的功能，而不是设计多层次的复杂的继承关系。Python自带的很多库也使用了 Mixin。举个例子，Python自带了 TCPServer和UDPServer这 两类网络服务，而要同时服务多个用户就必须使用多进程或多线程模型，这两种模型由 ForkingMixin和ThreadingMixin提供。通过组合，我们就可以创造出合适的服务来。比如，编写一个多进程模式的TCP服务，定义如下：class MyTCPServer(TCPServer Fo

44、rkingMixin):pass编写一个多线程模式的UDP服务，定义如下：class MyUDPServer(UDPServerJ ThreadingMixin):pass如果你打算搞一个更先进的协程模型，可以编写一个CoroutineMixin：class MyTCPServer(TCPServerJ CoroutineMixin):pass这样一来，我们不需要复杂而庞大的继承链，只要选择组合不同的类的功能，就可以快速构 造出所需的子类。小结 由于Python允许使用多重继承，因此，Mixin就是一种常见的设计。只允许单一继承的语言(如Java)不能使用Mixin的设计print a else:print -a以#开头的语句是注释，注释是给人看的，可以是任意内容，解释器会忽略掉注释。其他每 一行都是一个语句，当语句以冒号“:结尾时，缩进的语句视为代码块。缩进有利有弊。好处是强迫你写出格式化的代码，但没有规定缩进是几个空格还是Tab。按 照约定俗成的管理，应该始终坚持使用4个空格的缩进。缩进的另一个好处是强迫你写出缩进较少的代码