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常有理 2021-01-12

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1 变量和简单数据类型

变量命名格式：变量名 = “赋值”

1.1 变量使用规范

使用变量时，需要遵守一些规则。违反这些规则将引发错误。

~变量名只能包含数字、字母、下划线。变量名不能以数字开头以及不能包含空格。

~变量名不能将Python保留字和函数名作为变量名。如print等

如下是python3的33个保留字列表：

~变量名要简单又具有描述性。如name比n好，user_name比u_n好。

~慎用大写字母I和O，避免看错成数字1和0。

1.2 字符串

字符串就是一系列字符。在Python中，用引号括起的都是字符串，其中引号包括单引号和双引号。这种灵活性能够在字符串中包含引号和括号，如：

>>> str = 'I'm David'>>> str1 = 'I told my friend,'i love Python''

常用字符串操作方法

以首字母大写的方式显示每个单词：

>>> name = 'hello python world'>>> print(name.title())Hello Python World

将字符串改为全部大写或全部小写：

>>> str1 = 'I love python'>>> print(str1.upper())  #将字符串改为全部大写I LOVE PYTHON>>> print(str1.lower())   #将字符串改为全部小写i love python

字符串合拼（拼接）

Python使用加号（+）来合拼字符串，如：

>>> first_name = 'Guido'>>> last_name = 'van Rossum'>>> full_name = first_name + ' ' + last_name>>> print(full_name)Guido van Rossum

使用制表符\t或换行符\n添加空白：

>>> print('Languages:\n\tPython\n\tC++\n\tPHP')Languages: Python C++ PHP

删除字符串的空格：

>>> name = ' p y t h o n '>>> print(name.rstrip()) #删除字符串右端空格 p y t h o n>>> print(name.lstrip())  #删除字符串左端空格p y t h o n >>> print(name.strip())   #删除字符串两端空格p y t h o n>>> print(name.replace(' ',''))  #删除字符串全部空格包括制表符和换行符python

字符串的序号

字符串是字符的序列，可以按照单个字符或字符片段进行索引。

>>> name = 'Hello World'>>> print(name[0])H>>> print(name[0:-1])Hello Worl>>> print(name[-1])d>>> print(name[::])Hello World>>> print(name[0:11])Hello World

找到字符串中最低字符索引号：S.find(sub [,start [,end]]) -> int

失败时返回-1

>>> name = 'hello world'>>> print(name.find('d'))10

返回某些字符出现的次数：S.count(sub[, start[, end]]) -> int

>>> name = 'hello world'>>> print(name.count('l'))3

把字符串由分隔符返回一个列表：S.split([sep [,maxsplit]]) -> list of strings，如果给定maxsplit，则最多为maxsplit

>>> name = 'hello world'>>> print(name.split(' '))['hello', 'world']>>> print(name.split(' ',0))['hello world']

字符串格式化输出（format和%用法）

%方法格式代码

>>> '{}:计算机{}的CPU占用率为{}%'.format('2019-03-25','python',10) #S.format(*args, **kwargs) -> string '2019-03-25:计算机python的CPU占用率为10%' >>> '%s:计算机%s的CPU占用率为%d%%' % ('2019-03-25','python',10) #%用法 '2019-03-25:计算机python的CPU占用率为10%

小结：可以用help函数查看字符串的相关操作，比如help(str.find)

2 组合数据类型

2.1 集合类型

集合的定义及操作

~集合用大括号{}表示，元素间用逗号分隔；

~建立集合类型用{}或set();

~建立空集合类型，必须用set();

~集合元素之间无序；

~集合中每个元素唯一，不存在相同元素

>>> A = {'python','666',('wenwei-blog',666)}{'python', '666', ('wenwei-blog', 666)}>>> B = set('pypy'){'y', 'p'}>>> C = {'python',123,'python',123}{'python', 123}

集合操作符

6个操作符

4个增强操作符

集合操作方法

集合应用场景

包含关系比较；数据去重。

2.1 序列类型定义

~序列是具有先后关系的一组元素

~序列是一个基类类型（基本数据类型）

~序列类型分为字符串、列表、元组类型

2.2 序列类型之列表

列表由一系列按特定顺序排列的元素组成，用方括号[]来表示列表。

列表的增删改查相关操作

函数或方法

描述

实例

L[i]=x

替换列表L第i数据项为x

>>> L = ['Python','PHP','JavaScript','C++']

>>> L[1] = 'Java'

>>> L

['Python', 'Java', 'JavaScript', 'C++']

L[i:j]=L1

用列表L1替换列表L中第i到j项数据

>>> L
['Python', 'Java', 'JavaScript', 'C++']
>>> L1 = ['C','Go']
>>> L[0:2]=L1
>>> L
['C', 'Go', 'JavaScript', 'C++']

del L[i:j:k]

删除列表L第i到第j项以k为步数的数据

>>> L
['C', 'Go', 'JavaScript', 'C++', 'Java', 'C#', 'Ruby', 'Lua']
>>> del L[1:6:2]
>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua']

L+=L1或L.extend(L1)

将列表L1元素增加到列表L中

>>> L;L1

['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua']
['C', 'Go']
>>> L+=L1
>>> L;L1
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go']
['C', 'Go']

L*=n

将L列表的元素重复n次

>>> L1*=2
>>> L1
['C', 'Go', 'C', 'Go']

L.append(x)

在L列表最好添加元素x

>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go']
>>> L.append('Python')
>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']

L.clear()

删除列表L的所有元素

>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
>>> L.clear()
>>> L
[]

L1 = L.copy()

复制L列表生成新的L1列表

>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
>>> L1 = L.copy()
>>> L1
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']

L.insert(i,x)

在列表L的第i位置增加元素x

>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
>>> L.insert(2,'PHP');L
['C', 'JavaScript', 'PHP', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']

L.pop(i)

将列表L中的第i项元素删除

>>> L;L.pop(2);
['C', 'JavaScript', 'PHP', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
'PHP'
>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']

L.remove(x)

将列表的第一个x元素删除

>>> L
['C', 'JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
>>> L.remove('C')
>>> L
['JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
>>>

L.reverse(x)

将列表L中的元素反转

>>> L;L.reverse();L
['JavaScript', 'Java', 'Ruby', 'Lua', 'C', 'Go', 'Python']
['Python', 'Go', 'C', 'Lua', 'Ruby', 'Java', 'JavaScript']

L.sort()

将列表L的元素按首字母顺序排序

>>> L.sort()
>>> L
['C', 'Go', 'Java', 'JavaScript', 'Lua', 'Python', 'Ruby']

L.index(x)

获取列表L的x元素的索引号

>>> L.index('Python')
5
>>> L
['C', 'Go', 'Java', 'JavaScript', 'Lua', 'Python', 'Ruby']

对列表数字执行简单统计计算

>>> digits = [1,23,434,55,44,67]>>> min(digits)1>>> max(digits)434>>> sum(digits)624

列表相关练习

练习1：创建一个列表，其中包含数字1-100并打印出来然后计算列表数字的总值。

>>> digits = [value for value in range(1,101)];sum(digits)5050

练习2：求1-20的奇数

>>> for i in range(1,21,2):    print(i)    135791113151719

练习3：输出3-30以内能被3整除的数字

>>> lists = [n for n in range(3,31)]>>> lists[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30]>>> for i in lists:    if i % 3 == 0:        print(i)        36912151821242730

2.3 序列类型之元组

元组其实跟列表差不多，也是存一组数据，只不过它一旦创建便不能修改，所以又叫只读列表

它只有两个方法，一个是count（统计元组某个元素出现的次数tuple.count('str')），一个是index（查看某个元素的索引号tuple.index('str')）

>>> names = ('zhiwenwei','zhouyouxian')>>> names.index('zhiwenwei')0>>> names.count('zhiwenwei')1

元组练习题

有如下变量，请实现要求的功能

tu = ('alex', [11, 22, {'k1': 'v1', 'k2': ['age', 'name'], 'k3': (11,22,33)}, 44])

a. 请问tu变量中的第一个元素 “alex” 是否可被修改？

　　元组不可直接被修改，需要转换成列表或字典

b. 请问tu变量中的'k2'对应的值是什么类型？是否可以被修改？如果可以，请在其中添加一个元素 “Seven”

　　k2是字典的键，对应的值是列表可修改：tu[1][2]['k2']='Seven'

c. 请问tu变量中的'k3'对应的值是什么类型？是否可以被修改？如果可以，请在其中添加一个元素 “Seven”

　　k3是字典的键，对应的值是元组不可修改

2.4 字典类型

字典是包含0个或多个键值对的集合，没有长度限制，可以根据键索引值的内容。

Python语言中通过字典实现映射，通过大括号{}建立，建立模型如下：

{键1：值1，键2：值2，...}

>>> city = {'中国':'北京','美国':'纽约','法国':'巴黎'}>>> city{'中国': '北京', '美国': '纽约', '法国': '巴黎'}

拓展：字典是无序的。python语言中，字符串、列表、元组都是采用数字索引，字典采用字符索引。

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字典的函数和方法

字典的基本原则

字典是一个键值对的集合，该集合以键为索引，一个键对应一个值信息

字典中的元素以键信息为索引访问

字典长度是可变的，可以通过对键信息赋值实现增加或修改键值对。

2.5 jieba库基本介绍

jieba库提供三种分词模式，最简单只需要掌握一个函数；

jieba是优秀的中文分词第三方库，需额外安装

jieba库的安装方法

pip install jieba

jieba分词的三种模式

精确模式：把文本精确切分，不存冗余单词

>>> word1 = jieba.lcut('python无所不能！除了生不出孩子,我们应该学习使用它！')Building prefix dict from the default dictionary ...Dumping model to file cache /tmp/jieba.cacheLoading model cost 1.832 seconds.Prefix dict has been built succesfully.>>> print(word1,type(word1))['python', '无所不能', '！', '除了', '生不出', '孩子', ',', '我们', '应该', '学习', '使用', '它', '！'] <class 'list'>

2.6 实例：文本词频统计

英文文本：hamlet，统计出现最多的英文单词

https:///resources/pye/hamlet.txt

代码实现：

#Hamlet词频统计def getText():    txt = open('hamlet','r').read()    txt = txt.lower() #大写字母转换小写    for word in '~!@#$%^&*()_+-={}[],./:';<>?':        txt = txt.replace(word,' ')#把多余符号转换为空格    return txthamletTxt = getText()words = hamletTxt.split() #以空格拆分为列表counts = {}for word in words:    counts[word] = counts.get(word,0) + 1 #以每个词为键，值默认0，,每出现一次累加1items = list(counts.items())items.sort(key=lambda x:x[1],reverse=True) #[1]按照第二维排序，reverse=True表示降序for i in range(10):    word,count = items[i]    print('{0:<10}{1:5}'.format(word,count))

中文文本：三国，分析人物

https:///resources/pye/threekingdoms.txt

import jiebatxt = open('Threekingdoms', 'r', encoding='utf-8').read()excludes = {'将军','却说','荆州','二人','不可','不能','如此'}words = jieba.lcut(txt)counts = {}for word in words:    if len(word) == 1:        continue    #书中同一人物多个名字统一改为一个名字    elif word == '诸葛亮' or word == '空明日':        rword = '孔明'    elif word == '关公' or word == '云长':        rword = '关羽'    elif word == '玄德' or word == '玄德日':        rword = '刘备'    elif word == '孟德' or word == '丞相':        rword = '曹操'    else:        rword = word    counts[word] = counts.get(word, 0) + 1for word in excludes:    del counts[word]  #去重items = list(counts.items())items.sort(key=lambda x:x[1],reverse=True)for i in range(10):    word,count = items[i]    print('{0:<10}{1:>5}'.format(word,count))

3 程序的控制结构

3.1 程序的分支结构

根据判断条件结果而选择不同向前路径的运行方式

单分支结构

if <条件> :

　　<语句块>

示例：

guess = eval(input('请输入数字：'))if guess == 88:    print('猜对了')

二分支结构

if <条件> :　　<语句块>else：　　<语句块>

guess = eval(input('请输入数字：'))if guess == 88:    print('猜对了')else:    print('猜错了')

多分支结构

if <条件1> :
　　<语句块1>
elif <条件2> :
　　<语句块2>
...
else:
　　<语句块N>

示例

age = 25count = 0while count < 3:    guess_age = int(input('guess_age:'))    if guess_age == age:        print('yes,you got it!!!')        break    elif guess_age > age:        print('think smaller...')    else:        print('think bigger...')    count += 1

3.2 程序的循环结构

遍历循环

语法结构：

for <循环变量> in <循环结构>:
<语句块>

无限循环

由条件控制的循环运行方式

语法结构：

while <条件>:
<语句块>

循环控制保留字

break 和 continue

-break 跳出并结束当前整个循环，执行循环后的语句

-continue 结束当次循环，继续执行后续次数循环

循环的拓展

当循环没有被break语句退出时，执行else语句。

else语句作为“正常”完成循环的奖励

3.3 异常处理

异常处理的基本使用

示例

try: num = eval(input('请输入数字')) print(num**2)except: print('你输入的不是数字')

异常处理的高级使用

try：
　　语句块1
except：
　　语句块2
else：
　　语句块3（不发生异常时执行）
finally
　　语句块4（最终会执行）

3.4 实例：身体质量指数BMI

体质指数（BMI）= 体重（kg）÷ 身高²（m）

代码实例：

height,weight = eval(input('请输入身体(米)和体重(公斤)[逗号分开]：'))bmi = weight / pow(height,2)print('BMI数值为：{:.2f}'.format(bmi))#.2f#保留两位小数who,nat = '',''if bmi < 18.5:    who,nat = '偏瘦','偏瘦'elif 18.5 <= bmi < 24:    who,nat = '正常','正常'elif 24 <= bmi < 25:    who,nat = '正常','偏胖'elif 25 <= bmi < 28:    who,nat = '偏胖','偏胖'elif 28 <= bmi <30:    who,nat = '偏胖','肥胖'else:    who,nat = '肥胖','肥胖'print('BMI指标为：国际'{}',国内'{}''.format(who,nat))

结果展示：

4 函数和代码复用

4.1 函数的定义和作用

def 函数名(o个或多个参数):

函数体

return 返回值

-函数是一段代码的表示

-函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组

-函数是一种功能的抽象，一般函数表达特定功能

两个作用：降低编程难度和代码重用

函数的调用

4.2 函数的参数传递

可选参数传递

函数定义时可以为某些参数定义默认值，构成可选参数。

def test(n,m=1): #m为可选参数 s = 1 for i in range(1,n+1): s *= i print(s//m)test(10)test(10,2)

结果：

可变参数传递

def test(n,*args):#args为可变参数，也可以命名其他值    s = 1    for i in range(1,n+1):        s += i    for item in args:        s += item    print(s)test(10,3)test(10,3,1,5)

函数执行结果：

参数组合：*args和**kwargs

def test(*args,**kwargs):    print('args =',args)    print('kwargs =',kwargs)    print('----------------------------------')if __name__ == '__main__':    test(1,5,94,564)    test(a=1,b=2,c=3)    test(1,2,3,4,a=1,b=2,c=3)    test('I love python',1,None,a=1,b=2,c=3)

函数执行结果：

参数传递的两种方式：位置传递和名称传递

小结：

函数可以有参数也可以没有，但必须保持括号。*args是可变参数，args接收的是一个tuple；**kw是关键字参数，kw接收的是一个dict。在同时使用*args和**kwargs时，必须*args参数列要在**kwargs前面。

4.3 lambda函数

lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数；lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数。

g = lambda x,y:x*yprint(g(4,5))

6 文件和数据格式化

5.1 文件的使用

Python open() 方法用于打开一个文件，并返回文件对象，在对文件进行处理过程都需要使用到这个函数，如果该文件无法被打开，会抛出 OSError。

常用语法格式

变量名 = open（文件路径（相对或绝对路径），打开模式，encoding=None）

打开模式

打开的文件模式描述 ‘r’只读模式，默认值，文件不存在返回FileNotFoundError ‘w’ 覆盖写模式，文件不存在则创建，存在则完全覆盖 ‘x’ 创建写模式，文件不存在则创建，存在则返回FileExistsError ‘a’ 追加写模式，文件不存在则创建，存在则在文件最后追加内容 ‘b’ 二进制文件模式 ‘t’ 文本文件模式，默认值 '+' 与r/w/x/a一同使用，在原功能基础上增加同时读写功能

file对象

file 对象使用 open 函数来创建，下表列出了 file 对象常用的函数

file对象描述f.read(size)读入全部内容，如果给出参数，读入前size长度f.readline() 读取整行，包括 '\n' 字符。f.readlines(sizeint) 读取所有行并返回列表，若给定sizeint>0，则是设置一次读多少字节，这是为了减轻读取压力。f.write(s) 将字符串或字节流写入文件f.writelines(lines) 将元素全为字符串的列表写入文件f.close() 关闭文件f.seed(offset) 调整当前文件操作指针的位置，0-文件开头；1-文件当前位置；2-文件末尾位置 f.flush() 刷新文件内部缓冲，数据立刻写入文件

5.2 wordcloud库的使用

词云以词语为基本单位，更加直观和艺术地展示文件。

wordcloud库官网：https://amueller./word_cloud/

github地址：https://github.com/amueller/word_cloud

wordcloud下载安装

pip install wordcloud

wordcloud常规方法

w = wordcloud.WordCloud()

方法描述例子w.generate(text)向wordcloud对象w加载文本text

w.generate('Python by WordCloud')

w.to_file(filename) 将词云输出.png或.jpg图像文件

w.to_file('outfile.png')　

实例

import wordcloudw = wordcloud.WordCloud()  #设置wordcloud对象w.generate('Python by WordCloud,is fun and powerful!') #配置对象参数并加载词云文本w.to_file('outfile.png') #输出词云文件

执行生成图片：

程序执行过程报错：ModuleNotFoundError: No module named 'matplotlib'

解决报错：安装python画图工具第三方库matplotlib：pip install matplotlib

wordcloud工作流程

分割：以空格分割单词统计：单词出现次数并过滤字体：根据统计配置字号布局：颜色环境尺寸

配置对象参数

w.wordcloud.WordCloud(<参数>)

参数描述例子 width 指定生成图片宽度，默认400像素

width=500

height 指定生成图片高度，默认200像素

height=300

min_font_size 指定词云字体最小字号，默认4号

min_font_size=20

max_font_size 指定词云字体最大字号，根据高度自动调节

max_font_size=40

font_step 指定词云单词步进间隔，默认1

font_step=6

font_path 指定文件字体的路径，默认None font_path='msyh.ttc' max_words 指定词云显示最多单词数量，默认200

max_words=5

stopwords 指定词云排除列表，即不显示的单词列表 stopwords={'python'} mask 指定词云形状，默认长方形，修改需应用imread函数

from scripy.misc import imread

mk=imread('pic.png')

mask=mk

background_color 指定词云图片背景颜色，默认黑色

background_color='white'

实例1

import wordcloudw = wordcloud.WordCloud()text = 'life is short, you need python'w = wordcloud.WordCloud(background_color='white',width=500,height=300,                        min_font_size=20,max_font_size=40,font_step=6,                        max_words=5)w.generate(text)w.to_file('outfile2.png')

实例2

import wordcloudimport jiebatext = '''wordcloud是python非常优秀的第三方库，词云以词语为基本单位更加直观和艺术的展示文本词云图，\也叫文字云，是对文本中出现频率较高的关键词予以视觉化的展现，词云图过滤掉大量的低频低质的文本信息，\使得浏览者只要一眼扫过文本就可领略文本的主旨。基于Python的词云生成类库,好用功能强大。\在做统计分析的时候有着很好的应用。'''w = wordcloud.WordCloud(width=800,height=400,font_path='msyh.ttc')w.generate(' '.join(jieba.lcut(text))) #中文需要先分词并组成空格分隔字符串w.to_file('outfile3.png')

实例3

常规图词云

https:///resources/pye/新时代中国特色社会主义.txt

import wordcloudimport jiebaf = open('新时代中国特色社会主义','r',encoding='utf-8')text = jieba.lcut(f.read())text = ' '.join(text)f.close()w = wordcloud.WordCloud(background_color='white',width=800,height=400,font_path='msyh.ttc')w.generate(text)w.to_file('outfile4.png')

实例4

不常规图词云：生成下图五角星形状

import wordcloudimport jiebafrom scipy.misc import imread#图片必须是白色背景色mask = imread('five-pointed star.png')f = open('新时代中国特色社会主义','r',encoding='utf-8')text = jieba.lcut(f.read())text = ' '.join(text)f.close()w = wordcloud.WordCloud(background_color='white',width=1000,height=700,font_path='msyh.ttc',mask=mask)w.generate(text)w.to_file('outfile5.png')