AI 基礎：Python 簡易入門

0.導語

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Python是一種跨平臺的計算機程序設計語言。是一種面向對象的動態類型語言，最初被設計用於編寫自動化腳本(shell)，隨着版本的不斷更新和語言新功能的添加，愈來愈多被用於獨立的、大型項目的開發。

圖片在此以前，我已經寫了如下幾篇AI基礎的快速入門，本篇文章講解python語言的基礎部分，也是後續內容的基礎。

已發佈：

AI 基礎：Numpy 簡易入門

AI 基礎：Pandas 簡易入門

AI 基礎：Scipy(科學計算庫) 簡易入門

AI基礎：數據可視化簡易入門（matplotlib和seaborn）

後續持續更新

本文代碼能夠在github下載：

https://github.com/fengdu78/Data-Science-Notes/tree/master/1.python-basic

文件名：Python_Basic.ipynb

1 Python數據類型

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1.1 字符串

在Python中用引號引發來的字符集稱之爲字符串，好比：'hello'、"my Python"、"2+3"等都是字符串 Python中字符串中使用的引號能夠是單引號、雙引號跟三引號

print ('hello world!')

hello world!

c = 'It is a "dog"!'
print (c)

It is a "dog"!

c1= "It's a dog!"
print (c1)

It's a dog!

c2 = """hello
world
!"""
print (c2)

hello
world
!

• 轉義字符''

轉義字符\能夠轉義不少字符，好比\n表示換行，\t表示製表符，字符\自己也要轉義，因此\ \表示的字符就是\

print ('It\'s a dog!')
print ("hello world!\nhello Python!")
print ('\\\t\\')

It's a dog!
hello world!
hello Python!
\ \

原樣輸出引號內字符串可使用在引號前加r

print (r'\\\t\\')

\\t\

• 子字符串及運算

  s = 'Python'
  print( 'Py' in s)
  print( 'py' in s)

  True
  False

取子字符串有兩種方法，使用[]索引或者切片運算法[:]，這兩個方法使用面很是廣

print (s[2])

t

print (s[1:4])

yth

• 字符串鏈接與格式化輸出

  word1 = '"hello"'
  word2 = '"world"'
  sentence = word1.strip('"') + ' ' + word2.strip('"') + '!'

print( 'The first word is %s, and the second word is %s' %(word1, word2))
print (sentence)

The first word is "hello", and the second word is "world"
hello world!

### 1.2 整數與浮點數
### 整數

Python能夠處理任意大小的整數，固然包括負整數，在程序中的表示方法和數學上的寫法如出一轍

i = 7
print (i)

7

7 + 3

10

7 - 3

4

7 * 3

21

7 ** 3

343

7 / 3#Python3以後，整數除法和浮點數除法已經沒有差別

2.3333333333333335

7 % 3

1

7//3

2

浮點數

7.0 / 3

2.3333333333333335

3.14 * 10 ** 2

314.0

其它表示方法

0b1111

15

0xff

255

1.2e-5

1.2e-05

更多運算

import math

print (math.log(math.e)) # 更多運算可查閱文檔

1.0

### 1.3 布爾值

True

True

False

False

True and False

False

True or False

True

not True

False

True + False

1

18 >= 6 * 3 or 'py' in 'Python'

True

18 >= 6 * 3 and 'py' in 'Python'

False

18 >= 6 * 3 and 'Py' in 'Python'

True

### 1.4 日期時間

import time

now = time.strptime('2016-07-20', '%Y-%m-%d')
print (now)

time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=7, tm_mday=20, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=2, tm_yday=202, tm_isdst=-1)

time.strftime('%Y-%m-%d', now)

'2016-07-20'

import datetime

someDay = datetime.date(1999,2,10)
anotherDay = datetime.date(1999,2,15)
deltaDay = anotherDay - someDay
deltaDay.days

5

還有其餘一些datetime格式

![](https://s4.51cto.com/images/blog/202012/26/f7c28686d232a34ae6f52e16e3f3beec.bmp?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

*     查看變量類型

type(None)

NoneType

type(1.0)

float

type(True)

bool

s="NoneType"
type(s)

str

*     類型轉換

str(10086)

'10086'

?float()

float(10086)

10086.0

int('10086')

10086

complex(10086)

(10086+0j)

## 2 Python數據結構

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列表（list）、元組（tuple）、集合（set）、字典（dict）
### 2.1 列表(list)

用來存儲一連串元素的容器，列表用[]來表示，其中元素的類型可不相同。

mylist= [0, 1, 2, 3, 4, 5]
print (mylist)

[0, 1, 2, 3, 4, 5]

列表索引和切片

索引從0開始，含左不含右

print ('[4]=', mylist[4])
print ('[-4]=', mylist[-4])
print ('[0:4]=', mylist[0:4])
print ('[:4]=', mylist[:4])#dddd
print( '[4:]=', mylist[4:])
print ('[0:4:2]=', mylist[0:4:2])
print ('[-5:-1:]=', mylist[-5:-1:])
print ('[-2::-1]=', mylist[-2::-1])

[4]= 4
[-4]= 2
[0:4]= [0, 1, 2, 3]
[:4]= [0, 1, 2, 3]
[4:]= [4, 5]
[0:4:2]= [0, 2]
[-5:-1:]= [1, 2, 3, 4]
[-2::-1]= [4, 3, 2, 1, 0]

修改列表

mylist[3] = "小月"
print (mylist[3])

mylist[5]="小楠"
print (mylist[5])

mylist[5]=19978
print (mylist[5])

小月
小楠
19978

print (mylist)

[0, 1, 2, '小月', 4, 19978]

插入元素

mylist.append('han') # 添加到尾部
mylist.extend(['long', 'wan'])
print (mylist)

[0, 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan']

scores = [90, 80, 75, 66]
mylist.insert(1, scores) # 添加到指定位置
mylist

[0, [90, 80, 75, 66], 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan']

a=[]

刪除元素

print (mylist.pop(1)) # 該函數返回被彈出的元素，不傳入參數則刪除最後一個元素
print (mylist)

[90, 80, 75, 66]
[0, 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan']

判斷元素是否在列表中等

print( 'wan' in mylist)
print ('han' not in mylist)

True
False

mylist.count('wan')

1

mylist.index('wan')

8

range函數生成整數列表

print (range(10))
print (range(-5, 5))
print (range(-10, 10, 2))
print (range(16, 10, -1))

range(0, 10)
range(-5, 5)
range(-10, 10, 2)
range(16, 10, -1)

### 2.2 元組(tuple)

元組相似列表，元組裏面的元素也是進行索引計算。列表裏面的元素的值能夠修改，而元組裏面的元素的值不能修改，只能讀取。元組的符號是()。

studentsTuple = ("ming", "jun", "qiang", "wu", scores)
studentsTuple

('ming', 'jun', 'qiang', 'wu', [90, 80, 75, 66])

try:
studentsTuple[1] = 'fu'
except TypeError:
print ('TypeError')

TypeError

scores[1]= 100
studentsTuple

('ming', 'jun', 'qiang', 'wu', [90, 100, 75, 66])

'ming' in studentsTuple

True

studentsTuple[0:4]

('ming', 'jun', 'qiang', 'wu')

studentsTuple.count('ming')

1

studentsTuple.index('jun')

1

len(studentsTuple)

5

### 2.3 集合(set)

Python中集合主要有兩個功能，一個功能是進行集合操做，另外一個功能是消除重複元素。集合的格式是：set()，其中()內能夠是列表、字典或字符串，由於字符串是以列表的形式存儲的

studentsSet = set(mylist)
print (studentsSet)

{0, 1, 2, 'han', 4, '小月', 19978, 'wan', 'long'}

studentsSet.add('xu')
print (studentsSet)

{0, 1, 2, 'han', 4, '小月', 19978, 'wan', 'long', 'xu'}

studentsSet.remove('xu')
print (studentsSet)

{0, 1, 2, 'han', 4, '小月', 19978, 'wan', 'long'}

mylist.sort()#會出錯

---------------------------------------------------------------------------

TypeError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-69-7309caa8a1d6> in <module>()
----> 1 mylist.sort()

TypeError: '<' not supported between instances of 'str' and 'int'

a = set("abcnmaaaaggsng")
print ('a=', a)

a= {'b', 'a', 'm', 'c', 'g', 's', 'n'}

b = set("cdfm")
print ('b=', b)

b= {'m', 'd', 'c', 'f'}

#交集
x = a & b
print( 'x=', x)

x= {'m', 'c'}

#並集
y = a | b
print ('y=', y)
#差集
z = a - b
print( 'z=', z)
#去除重複元素
new = set(a)
print( z)

y= {'b', 'a', 'f', 'd', 'm', 'c', 'g', 's', 'n'}
z= {'b', 'a', 'g', 's', 'n'}
{'b', 'a', 'g', 's', 'n'}

### 2.4字典(dict)

Python中的字典dict也叫作關聯數組，用大括號{}括起來，在其餘語言中也稱爲map，使用鍵-值（key-value）存儲，具備極快的查找速度，其中key不能重複。

k = {"name":"weiwei", "home":"guilin"}
print (k["home"])

guilin

print( k.keys())
print( k.values())

dict_keys(['name', 'home'])
dict_values(['weiwei', 'guilin'])

添加、修改字典裏面的項目

k["like"] = "music"
k['name'] = 'guangzhou'
print (k)

{'name': 'guangzhou', 'home': 'guilin', 'like': 'music'}

k.get('edu', -1) # 經過dict提供的get方法，若是key不存在，能夠返回None，或者本身指定的value

-1

刪除key-value元素

k.pop('like')
print (k)

{'name': 'guangzhou', 'home': 'guilin'}

### 2.5 列表、元組、集合、字典的互相轉換

type(mylist)

list

tuple(mylist)

(0, 1, 2, '小月', 4, 19978, 'han', 'long', 'wan')

list(k)

['name', 'home']

zl = zip(('A', 'B', 'C'), [1, 2, 3, 4]) # zip能夠將列表、元組、集合、字典‘縫合’起來
print (zl)
print (dict(zl))

<zip object at 0x0000015AFAA612C8>
{'A': 1, 'B': 2, 'C': 3}

## 3 Python控制流

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在Python中一般的狀況下程序的執行是從上往下執行的，而某些時候咱們爲了改變程序的執行順序，使用控制流語句控制程序執行方式。Python中有三種控制流類型：順序結構、分支結構、循環結構。

另外，Python可使用分號";"分隔語句，但通常是使用換行來分隔；語句塊不用大括號"{}"，而使用縮進（可使用四個空格）來表示
### 3.1 順序結構

s = '7'
num = int(s) # 通常不使用這種分隔方式
num -= 1 # num = num - 1
num = 6 # num = num 6
print (num)

36

### 3.2 分支結構：Python中if語句是用來判斷選擇執行哪一個語句塊的

if <True or Flase表達式>:

   執行語句塊

elif <True or Flase表達式>：

   執行語句塊

else：       # 都不知足

   執行語句塊

#elif子句能夠有多條，elif和else部分可省略

salary = 1000
if salary > 10000:
print ("Wow!!!!!!!")
elif salary > 5000:
print ("That's OK.")
elif salary > 3000:
print ("5555555555")
else:
print ("..........")

..........

### 3.3 循環結構

while 循環

while <True or Flase表達式>:

   循環執行語句塊

else：         # 不知足條件

  執行語句塊

#else部分能夠省略

a = 1
while a < 10:
if a <= 5:
print (a)
else:
print ("Hello")
a = a + 1
else:
print ("Done")

1
2
3
4
5
Hello
Hello
Hello
Hello
Done

*     for 循環 for (條件變量) in (集合)：

    執行語句塊

「集合」並不單指set，而是「形似」集合的列表、元組、字典、數組均可以進行循環

條件變量能夠有多個

heights = {'Yao':226, 'Sharq':216, 'AI':183}
for i in heights:
print (i, heights[i])

Yao 226
Sharq 216
AI 183

for key, value in heights.items():
print(key, value)

Yao 226
Sharq 216
AI 183

total = 0
for i in range(1, 101):
total += i#total=total+i
print (total)

5050

### 3.4 break、continue和pass

break:跳出循環

continue:跳出當前循環,繼續下一次循環

pass:佔位符，什麼也不作

for i in range(1, 5):
if i == 3:
break
print (i)

1
2

for i in range(1, 5):
if i == 3:
continue
print (i)

1
2
4

for i in range(1, 5):
if i == 3:
pass
print (i)

1
2
3
4

### 3.5 列表生成式

三種形式

*     [<表達式> for (條件變量) in (集合)]
*     [<表達式> for (條件變量) in (集合) if <'True or False'表達式>]
*     [<表達式> if <'True or False'表達式> else <表達式>  for (條件變量) in (集合) ]

fruits = ['"Apple', 'Watermelon', '"Banana"']
[x.strip('"') for x in fruits]

['Apple', 'Watermelon', 'Banana']

另外一種寫法

test_list=[]
for x in fruits:
x=x.strip('"')
test_list.append(x)
test_list

['Apple', 'Watermelon', 'Banana']

[x ** 2 for x in range(21) if x%2]

[1, 9, 25, 49, 81, 121, 169, 225, 289, 361]

另外一種寫法

test_list=[]
for x in range(21):
if x%2:
x=x**2
test_list.append(x)
test_list

[1, 9, 25, 49, 81, 121, 169, 225, 289, 361]

[m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']

['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

另外一種寫法

test_list=[]
for m in 'ABC':
for n in 'XYZ':
x=m+n
test_list.append(x)
test_list

['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']

d = {'x': 'A', 'y': 'B', 'z': 'C' }
[k + '=' + v for k, v in d.items()]

['x=A', 'y=B', 'z=C']

另外一種寫法

test_list=[]
for k, v in d.items():
x=k + '=' + v
test_list.append(x)
test_list

['x=A', 'y=B', 'z=C']

## 4 Python函數

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函數是用來封裝特定功能的實體，可對不一樣類型和結構的數據進行操做，達到預約目標。
### 4.1 調用函數

*     Python內置了不少有用的函數，咱們能夠直接調用，進行數據分析時多數狀況下是經過調用定義好的函數來操做數據的

str1 = "as"
int1 = -9
print (len(str1))
print (abs(int1))

2
9

fruits = ['Apple', 'Banana', 'Melon']
fruits.append('Grape')
print (fruits)

['Apple', 'Banana', 'Melon', 'Grape']

### 4.2 定義函數

當系統自帶函數不足以完成指定的功能時，須要用戶自定義函數來完成。def 函數名()：函數內容 函數內容 <return 返回值>

def my_abs(x):
if x >= 0:
return x
else:
return -x

my_abs(-9)

9

能夠沒有return

def filter_fruit(someList, d):
for i in someList:
if i == d:
someList.remove(i)
else:
pass

print (filter_fruit(fruits, 'Melon'))
print (fruits)

None
['Apple', 'Banana', 'Grape']

多個返回值的狀況

def test(i, j):
k = i * j
return i, j, k

a , b , c = test(4, 5)
print (a, b , c)
type(test(4, 5))

4 5 20
tuple

### 4.3 高階函數

*     把另外一個函數做爲參數傳入一個函數，這樣的函數稱爲高階函數

函數自己也能夠賦值給變量，函數與其它對象具備同等地位

myFunction = abs
myFunction(-9)

9

*     參數傳入函數

def add(x, y, f):
return f(x) + f(y)

add(7, -5, myFunction)

12

*     經常使用高階函數

map/reduce: map將傳入的函數依次做用到序列的每一個元素，並把結果做爲新的list返回；reduce把一個函數做用在一個序列[x1, x2, x3...]上，這個函數必須接收兩個參數，reduce把結果繼續和序列的下一個元素作累積計算

myList = [-1, 2, -3, 4, -5, 6, 7]
map(abs, myList)

<map at 0x15afaa00630>

from functools import reduce
def powerAdd(a, b):
return pow(a, 2) + pow(b, 2)

reduce(powerAdd, myList) # 是不是計算平方和？

3560020598205630145296938

filter：filter()把傳入的函數依次做用於每一個元素，而後根據返回值是True仍是False決定保留仍是丟棄該元素

def is_odd(x):
return x % 3 # 0被判斷爲False，其它被判斷爲True

filter(is_odd, myList)

<filter at 0x15afa9f0588>

sorted: 實現對序列排序，默認狀況下對於兩個元素x和y，若是認爲x < y，則返回-1，若是認爲x == y，則返回0，若是認爲x > y，則返回1

默認排序：數字大小或字母序（針對字符串）

sorted(myList)

[-5, -3, -1, 2, 4, 6, 7]

*練習：自定義一個排序規則函數，可將列表中字符串忽略大小寫地，按字母序排列，列表爲['Apple', 'orange', 'Peach', 'banana']。提示:字母轉換爲大寫的方法爲some_str.upper()，轉換爲小寫使用some_str.lower()

*     返回函數: 高階函數除了能夠接受函數做爲參數外，還能夠把函數做爲結果值返回

def powAdd(x, y):
def power(n):
return pow(x, n) + pow(y, n)
return power

myF = powAdd(3, 4)
myF

<function __main__.powAdd.<locals>.power>

myF(2)

25

*     匿名函數：高階函數傳入函數時，不須要顯式地定義函數，直接傳入匿名函數更方便

f = lambda x: x * x
f(4)

16

等同於：

def f(x):
return x * x

map(lambda x: x * x, myList)

<map at 0x15afaa1d0f0>

匿名函數能夠傳入多個參數

reduce(lambda x, y: x + y, map(lambda x: x * x, myList))

140

返回函數能夠是匿名函數

def powAdd1(x, y):
return lambda n: pow(x, n) + pow(y, n)

lamb = powAdd1(3, 4)
lamb(2)

25

## 其它

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*     標識符第一個字符只能是字母或下劃線，第一個字符不能出現數字或其餘字符；標識符除第一個字符外，其餘部分能夠是字母或者下劃線或者數字，標識符大小寫敏感，好比name跟Name是不一樣的標識符。
*     Python規範：

*     類標識符每一個字符第一個字母大寫；
*     對象\變量標識符的第一個字母小寫，其他首字母大寫，或使用下劃線'_' 鏈接；
*     函數命名同普通對象。

*     關鍵字

關鍵字是指系統中自帶的具有特定含義的標識符

查看一下關鍵字有哪些，避免關鍵字作自定義標識符

import keyword
print (keyword.kwlist)

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

*     註釋

Python中的註釋通常用#進行註釋

*     幫助

Python中的註釋通常用？查看幫助