在现如今,随着互联网技术飞速的发展和进步,Python是一种高级程序语言,其核心设计哲学是代码可读性和语法,能够让程序员用很少的代码来表达自己的想法。对于我来说,学习Python的首要原因是,Python是一种可以优雅编程的语言。它能够简单自然地写出代码和实现我的想法。
另一个原因是我们可以将Python用在很多地方:数据科学、Web开发和机器学习等都可以使用Python来开发。Quora、Pinterest和Spotify都使用Python来进行他们的后端Web开发。那么让我们来学习一下Python吧。
Python基础
1.变量
你可以把变量想象成一个用来存储值的单词。我们看个例子。
Python中定义一个变量并为它赋值是很容易的。假如你想存储数字1到变量“one”,让我们试试看:
one=1
超级简单吧?你只需要把值1分配给变量“one”。
two=2
some_number=10000
只要你想,你可以把任意的值赋给任何其他的变量。正如你从上面看到的那样,变量“two”存储整型变量2,变量“some_number”存储10000。
除了整型,我们还可以使用布尔值(True/Flase)、字符串、浮点型和其他数据类型。
#booleanstrue_boolean=Truefalse_boolean=False#stringmy_name="LeandroTk"#floatbook_price=15.80
2.控制流程:条件语句
“If”使用一个表达式来判断一个语句是True还是False,如果是True,那么执行if内的代码,例子如下:
ifTrue:
print("HelloPythonIf")if2>1:
print("2isgreaterthan1")
2比1大,所以print代码被执行。
当“if”里面的表达式是false时,“else”语句将会执行。
if1>2:
print("1isgreaterthan2")else:
print("1isnotgreaterthan2")
1比2小,所以“else”里面的代码会执行。
你也可以使用“elif”语句:
if1>2:
print("1isgreaterthan2")elif2>1:
print("1isnotgreaterthan2")else:
print("1isequalto2")
3.循环和迭代
在Python中,我们可以用不同的形式进行迭代。我会说下while和for。
While循环:当语句是True时,while内部的代码块会执行。所以下面这段代码会打印出1到10。
num=1whilenum<=10:
print(num)
num+=1
while循环需要循环条件,如果条件一直是True,它将会一直迭代,当num的值为11时,循环条件为false。
另一段代码可以帮你更好的理解while语句的用法:
loop_condition=Truewhileloop_condition:
print("LoopConditionkeeps:%s"(loop_condition))
loop_condition=False
循环条件是True所以会一直迭代,直到为False。
For循环:你可以在代码块上应用变量“num”,而“for”语句将为你迭代它。此代码将打印与while中相同的代码:从1到10。
foriinrange(1,11):
print(i)
瞧见没?这太简单了。i的范围从1开始一直到第11个元素(10是第十个元素)
List:集合|数组|数据结构
假如你想要在一个变量里存储整数1,但是你也要存储2和3,4,5…
不是用成百上千个变量,我有别的方法存储这些我想要存储的整数吗?你已经猜到了,确实有别的存储它们的方法。
列表是一个集合,它能够存储一列值(就像你想要存储的这些),那么让我们来用一下它:
my_integers=[1,2,3,4,5]
这真的很简单。我们创建了一个叫做my_integer的数组并且把数据存到了里面。
也许你会问:“我要怎样获取数组里的值?”
问的好。列表有一个叫做索引的概念。第一个元素的下表是索引0(0)。第二个的索引是1,以此类推,你应该明白的。
用Python的语法,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
假如你不想存整数。你只想去存一些字符串,像你亲戚名字的列表。我的看起来是类似这样的:
relatives_names=["Toshiaki","Juliana","Yuji","Bruno","Kaio"]
print(relatives_names[4])#Kaio
它的原理跟存整数一样,很友好。
我们只学习了列表的索引是如何工作的,我还需要告诉你如何向列表的数据结构中添加一个元素(向列表中添加一个项目)。
最常用的向列表中添加新数据的方法是拼接。我们来看一下它是如何使用的:
bookshelf=[]
bookshelf.append("TheEffectiveEngineer")
bookshelf.append("The4HourWorkWeek")
print(bookshelf[0])#TheEffectiveEngineerprint(bookshelf[1])#The4HourWorkW
拼接超级简单,你仅需要把一个元素(比如“有效的机器”)作为拼接参数。
好了,关于列表的知识这些就够了,让我们来看一下其它的数据结构。
字典:Key-Value数据结构
现在我们知道List是有索引的整型数字集合。但如果我们不像使用整型数字作为索引呢?我们可以用其他的一些数据结构,比如数字、字符串或者其他类型的索引。
让我们学习下字典这种数据结构。字典是一个键值对的集合。字典差不多长这样:
dictionary_example={
"key1":"value1",
"key2":"value2",
"key3":"value3"
}
Key是指向value的索引。我们如何访问字典中的value呢?你应该猜到了,那就是使用key。我们试一下:
dictionary_tk={
"name":"Leandro",
"nickname":"Tk",
"nationality":"Brazilian"
}
print("Mynameis%s"%(dictionary_tk["name"]))#MynameisLeandro
print("Butyoucancallme%s"%(dictionary_tk["nickname"]))#ButyoucancallmeTk
print("AndbythewayI'm%s"%(dictionary_tk["nationality"]))#AndbythewayI'mBrazilian
我们有个key(age)value(24),使用字符串作为key整型作为value。
我创建了一个关于我的字典,其中包含我的名字、昵称和国籍。这些属性是字典中的key。
就像我们学过的使用索引访问list一样,我们同样使用索引(在字典中key就是索引)来访问存储在字典中的value。
正如我们使用list那样,让我们学习下如何向字典中添加元素。字典中主要是指向value的key。当我们添加元素的时候同样如此:
dictionary_tk={
"name":"Leandro",
"nickname":"Tk",
"nationality":"Brazilian",
"age":24
}
print("Mynameis%s"%(dictionary_tk["name"]))#MynameisLeandro
print("Butyoucancallme%s"%(dictionary_tk["nickname"]))#ButyoucancallmeTk
print("AndbythewayI'm%iand%s"%(dictionary_tk["age"],dictionary_tk["nationality"]))#AndbythewayI'mBrazilian
我们只需要将一个字典中的一个key指向一个value。没什么难的,对吧?
迭代:通过数据结构进行循环
跟我们在Python基础中学习的一样,List迭代十分简单。我们Python开发者通常使用For循环。我们试试看:
bookshelf=[
"TheEffectiveEngineer",
"The4hoursworkweek",
"ZerotoOne",
"LeanStartup",
"Hooked"
]
forbookinbookshelf:
print(book)
对于在书架上的每本书,我们打印(可以做任何操作)到控制台上。超级简单和直观吧。这就是Python的美妙之处。
对于哈希数据结构,我们同样可以使用for循环,不过我们需要使用key来进行:
dictionary={"some_key":"some_value"}
forkeyindictionary:
print("%s-->%s"%(key,dictionary[key]))#some_key-->some_value
上面是如何在字典中使用For循环的例子。对于字典中的每个key,我们打印出key和key所对应的value。
另一种方式是使用iteritems方法。
dictionary={"some_key":"some_value"}
forkey,valueindictionary.items():
print("%s-->%s"%(key,value))#some_key-->some_value
我们命名两个参数为key和value,但是这不是必要的。我们可以随意命名。我们看下:
dictionary_tk={
"name":"Leandro",
"nickname":"Tk",
"nationality":"Brazilian",
"age":24
}
forattribute,valueindictionary_tk.items():
print("My%sis%s"%(attribute,value))
#MynameisLeandro
#MynicknameisTk
#MynationalityisBrazilian
#Myageis24
可以看到我们使用了attribute作为字典中key的参数,这与使用key命名具有同样的效果。真是太棒了!
类&对象
一些理论:
对象是对现实世界实体的表示,如汽车、狗或自行车。这些对象有两个共同的主要特征:数据和行为。
汽车有数据,如车轮的数量,车门的数量和座位的空间,并且它们可以表现出其行为:它们可以加速,停止,显示剩余多少燃料,以及许多其他的事情。
我们将数据看作是面向对象编程中的属性和行为。又表示为:
数据属性和行为方法
而类是创建单个对象的蓝图。在现实世界中,我们经常发现许多相同类型的对象。比如说汽车。所有的汽车都有相同的构造和模型(都有一个引擎,轮子,门等)。每辆车都是由同一套蓝图构造成的,并具有相同的组件。
Python面向对象编程模式:ON
Python,作为一种面向对象编程语言,存在这样的概念:类和对象。
一个类是一个蓝图,是对象的模型。
那么,一个类是一个模型,或者是一种定义属性和行为的方法(正如我们在理论部分讨论的那样)。举例来说,一个车辆类有它自己的属性来定义这个对象是个什么样的车辆。一辆车的属性有轮子数量,能源类型,座位容量和最大时速这些。
考虑到这一点,让我们来看看Python的类的语法:
classVehicle:
pass
上边的代码,我们使用class语句来定义一个类。是不是很容易?
对象是一个类的实例化,我们可以通过类名来进行实例化。
car=Vehicle()
print(car)#<__main__.Vehicleinstanceat0x7fb1de6c2638>
在这里,car是类Vehicle的对象(或者实例化)。
记得车辆类有四个属性:轮子的数量,油箱类型,座位容量和最大时速。当我们新建一个车辆对象时要设置所有的属性。所以在这里,我们定义一个类在它初始化的时候接受参数:
classVehicle:
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
这个init方法。我们称之为构造函数。因此当我们在创建一个车辆对象时,可以定义这些属性。想象一下,我们喜欢TeslaModelS,所以我们想创建一个这种类型的对象。它有四个轮子,使用电能源,五座并且最大时时速是250千米(155英里)。我们开始创建这样一个对象:
tesla_model_s=Vehicle(4,'electric',5,250)
四轮+电能源+五座+最大时速250千米。
所有的属性已经设置了。但我们该如何访问这些属性值呢?我们给对象发送消息以向其请求该值。我们称之为方法。它是对象的行为。让我们实现它:
classVehicle:
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_velocitydefnumber_of_wheels(self):
returnself.number_of_wheelsdefset_number_of_wheels(self,number):
self.number_of_wheels=number
这是两个方法number_of_wheels和set_number_of_wheels的实现。我们将其称为getter&setter。因为第一个函数是获取属性值,第二个函数是给属性设置新的值。
在Python中,我们可以使用@property(修饰符)来定义getters和setters。让我们看看实际代码:
classVehicle:
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
defnumber_of_wheels(self):
returnself.number_of_wheels@number_of_wheels.setter
defnumber_of_wheels(self,number):
self.number_of_wheels=number
并且我们可以将这些方法作为属性使用:
tesla_model_s=Vehicle(4,'electric',5,250)
print(tesla_model_s.number_of_wheels)#4tesla_model_s.number_of_wheels=2#settingnumberofwheelsto2print(tesla_model_s.number_of_wheels)#2
这和方法定义有轻微的不同。这里的方法是按照属性执行的。例如当我们设置新的轮胎数目时,我们并不将这两个看做参数,而是将数值2设置给number_of_wheels。这是编写python风格的getter和setter代码的一种方式。
但我们也可以将该方法用于其他事项,例如“make_noise”方法。让我们看看:
classVehicle:
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_velocitydefmake_noise(self):
print('VRUUUUUUUM')
当我们调用此方法时,它仅仅返回一个字符串“VRRRRUUUUM.”
tesla_model_s=Vehicle(4,'electric',5,250)
tesla_model_s.make_noise()#VRUUUUUUUM
封装:隐藏信息
封装是一种限制直接访问对象数据和方法的机制。但与此同时,它使得在数据上操作更简单(对象的方法)。
“封装可被用于隐藏数据成员和成员函数。按照这个定义,封装意味着对象的内部表示一般在对象定义的外部视图中隐藏。”?—?Wikipedia
对象的所有内部表示都对外部隐藏了。只有对象本身可以与其内部数据交互。
首先,我们需要理解公开的、非公开的实例变量和方法的工作原理。
公共实例变量
对于Python类,我们可以在我们的构造函数方法中初始化一个公共实例变量。让我们看看这个:
在这个构造方法中:
classPerson:
def__init__(self,first_name):
self.first_name=first_name
在这里,我们将first_name值作为参数应用于公共实例变量。
tk=Person('TK')
print(tk.first_name)#=>TK
在类中:
classPerson:
first_name='TK'
在这里,我们不需要将first_name作为参数,所有的实例对象都有一个用TK初始化的类属性。
tk=Person()
print(tk.first_name)#=>TK
太酷了,现在我们已经了解到,我们可以使用公共实例变量和类属性。关于公共部分的另一个有趣的事情是我们可以管理变量值。我的意思是什么呢?我们的对象可以管理它的变量值:Get和Set变量值。
还是在Person类中,我们想为它的first_name变量设置另一个值:
tk=Person('TK')
tk.first_name='Kaio'print(tk.first_name)#=>Kaio
这就可以了,我们只是为first_name实例变量设置另一个值(kaio),并更新了值。就这么简单。因为这是一个公共变量,我们是可以这么做的。
Non-public实例变量
这里我们并没有使用术语“private”,因为在Python中所有属性都不是真的私有的(没有通常不必要的工作量)。?—?PEP8
作为publicinstancevariable(公共实例变量),我们可以在构造方法或类内部定义non-publicinstancevariable(非公共实例变量)。语法上的区别是:对于non-publicinstancevariables(非公共实例变量),在变量名前使用下划线(_)。
“除了从对象内部外无法被访问的‘Private’实例变量在Python中并不存在。然而,这里有一个多数Python代码都会遵守的惯例:使用下划线作为前缀的命名(例如_spam)应该被认为是API的非公开部分(不管是函数、方法还是数据成员)”?—?Python软件基础
这里是示例代码:
classPerson:
def__init__(self,first_name,email):
self.first_name=first_name
self._email=email
你看到了email变量了吗?这就是我们如何定义非公共变量的方法:
tk=Person('TK','tk@mail.com')
print(tk._email)#tk@mail.com
我们可以访问并更新它。非公共变量仅仅是一个惯用法,并且应该被当做API的非公共部分。
所以我们使用一个在类定义内部的方法来实现该功能。让我们实现两个方法(email和update_email)以加深理解:
classPerson:
def__init__(self,first_name,email):
self.first_name=first_name
self._email=emaildefupdate_email(self,new_email):
self._email=new_emaildefemail(self):
returnself._email
现在我们可以使用这两个方法来更新及访问非公开变量了。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
我们使用first_nameTK和emailtk@mail.com初始化了一个新对象
使用方法访问非公开变量email并输出它
尝试在类外部设置一个新的email
我们需要将非公开变量视为API的非公开部分
使用我们的实例方法来更新非公开变量
成功!我们使用辅助方法在类内部更新了它。
公共方法
对于公共方法,我们也可以在类中使用它们:
classPerson:
def__init__(self,first_name,age):
self.first_name=first_name
self._age=agedefshow_age(self):
returnself._age
让我们来测试一下:
tk=Person('TK',25)
print(tk.show_age())#=>25
很好–我们在类中使用它没有任何问题。
非公共方法
但是用非公开的方法,我们无法做到这一点。如果我们想实现相同的Person类,现在使用有下划线(_)的show_age非公共方法。
classPerson:
def__init__(self,first_name,age):
self.first_name=first_name
self._age=agedef_show_age(self):
returnself._age
现在,我们将尝试用我们的对象来调用这个非公共的方法:
tk=Person('TK',25)
print(tk._show_age())#=>25
我们可以访问和更新它。非公共的方法只是一个惯例,应该被视为API的非公开部分。
以下是我们如何使用它的一个例子:
classPerson:
def__init__(self,first_name,age):
self.first_name=first_name
self._age=agedefshow_age(self):
returnself._get_age()def_get_age(self):
returnself._age
tk=Person('TK',25)
print(tk.show_age())#=>25
这里有一个_get_age非公共方法和一个show_age公共方法。show_age可以被我们的对象(不在我们的类中)使用,而_get_age只用在我们的类定义里面使用(在show_age方法里面)。但是同样的,这样的做法通常是惯例。
封装小结
通过封装,我们可以确保对象的内部表示是对外部隐藏的。
继承:行为和特征
某些物体有一些共同之处:它们的行为和特征。
例如,我继承了我父亲的一些特征和行为。我继承了他的眼睛和头发的特征,以及他的急躁和内向的行为。
在面向对象编程中,类可以继承另一个类的共同特征(数据)和行为(方法)。
我们来看另一个例子,并用Python实现它。
想象一下汽车。车轮数量,座位容量和最大速度都是一辆车的属性。我们可以说ElectricCar类从普通的Car类继承了这些相同的属性。
classCar:
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
我们Car类的实现:
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,我们就可以使用所有创建的实例变量。太棒了。
在Python中,我们将父类作为子的参数来进行继承。ElectricCar类可以继承我们的Car类。
classElectricCar(Car):
def__init__(self,number_of_wheels,seating_capacity,maximum_velocity):
Car.__init__(self,number_of_wheels,seating_capacity,maximum_velocity)
就这么简单。我们不需要实现任何其他方法,因为这个类已经完成了父类的继承(继承自Car类)。我们来证明一下:
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
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