全棧 - 4 Python 先學會基本語法

這是全棧數據工程師養成攻略系列教程的第四期：4 Python 先學會基本語法。

Python簡單易學，但又博大精深。許多人號稱精通Python，卻不會寫Pythonic的代碼，對很多常用包的使用也並不熟悉。學海無涯，我們先來了解一些Python中最基本的內容。

Python的特點

• 解釋型語言，無需編譯即可運行
• 提供了互動式命令行
• 基於對象的編程思想
• 跨平台和良好的兼容性，在Windows、Mac、Linux上都可運行
• 簡單好用而且功能強大

中文編碼

很多同學在打開數據時會遇上亂碼問題，其原因是字符集的編碼問題。Linux和Mac默認的編碼集是UTF8，而Windows則是ASCII。如果數據編碼的字符集，和你使用Python進行處理時所用的字符集不同，則會出現亂碼問題。

這裡是一篇參考文章，Python字元編碼詳解 - AstralWind - 博客園，詳細地介紹了Python中文編碼所涉及的內容。

另外，我個人的習慣是在Python代碼的頭部加入以下內容，其中第二行聲明了使用UTF8字符集。

#!/usr/bin/env pythonn# coding:utf8n

變數

Python中的變數可以看作是一個個容器，裡面存放著我們需要使用到的值。Python對變數名的要求和其他語言一樣：可以包括英文、數字以及下劃線，但不能以數字開頭，區分大小寫。當然我推薦，變數名用純英文就很好，並且取一些有意義的名稱，便於自己理解每個變數的作用。

Python是一門弱類型的語言，在使用變數時無需聲明其類型。Python中的變數包括以下幾類：數值、字元串、列表、元組、字典。

數值

數值包括整型和浮點型，分別對應整數和浮點數，後者精度更高。

# 整型na = 1n# 浮點型nb = 2.1nprint a, bn

字元串

字元串也就是我們經常接觸到的文本，可以往裡面放任意長度的內容，用單引號或雙引號括起來。應當注意，中文以及中文符號只能出現在字元串內，如果在下面第三行中使用了中文輸入法的逗號 ， ，Python將報錯。

c = Hellond = 你好nprint c, dn

使用 + 可以拼接兩個字元串。

print c + dn

使用 len() 可以得到字元串的長度。

print len(Hello World)n

使用切片可以訪問字元串中的某個字元或某個片段。

# 位置下標從0開始nc = Hello Worldn# 列印結果為H，下標為0表示第一個字元nprint c[0]n# 列印結果為d，下標為負數表示從後往前數n# 所以-1表示倒數第一個字元nprint c[-1]n# 使用:返回一個片段，冒號前後分別為開始下標和結束下標n# 包括開始下標，但不包括結束下標n# 因此c[1:5]表示，返回下標從1到4的片段，即第二個到第五個字元nprint c[1:5]n# 冒號前後的下標同樣可以使用負數n# 或者不提供，表示從最左端開始或一直到最右端nprint c[1:-1], c[:5], c[3:]n

列表

列表好比一條隊伍，裡面依次存放著多個變數。列表和字元串類似，但字元串中的每個元素都是字元，而列表中的每個元素可以是任意類型的變數。

# 使用[]定義一個空列表，使用append()向列表尾部添加一個元素n# 如果要添加到首部，就用prepend()好了na = []na.append(1)na.append(2.1)na.append(Hello)nprint an

使用 len() 可以獲得列表的長度。

print len(a)n

列表元素的按下標訪問和賦值等操作，和字元串都是類似的。

print a[1], a[-1]na[1] = 100nprint an

使用 del 刪除列表中的某個元素。

del a[0]nprint an

元組

元組和列表類似，唯一的不同是元組中的元素在初始化之後不能再更改，因此可以理解成一個只讀的變數。

# 使用()定義一個元組na = (1, 2.1, Hello)n# 嘗試修改元組中的元素會報錯na[0] = 100n

字典

字典是一種極為重要的變數類型，使用一個key來訪問相應的value，即一種鍵值對的數據形式。

# 使用{}定義一個字典na = {}n# 使用key來賦值valuena[k1] = 1na[k2] = 2.1na[k3] = Hellon

所以能夠總結出字典和列表的不同。列表中的元素是有序對等的，所以是用下標來賦值和訪問，而字典中的元素是無序的，所以是用key來操作相應的value。

# 也可以在定義字典和列表的同時進行賦值nli = [1, 2.1, Hello]ndi = {k1: 1, k2: 2.1, k3: Hello}n

使用 has_key() 判斷字典中是否有某個key。

print di.has_key(k4)n

如果訪問不存在的key，Python將會報錯。在賦值的時候，如果key已經存在，則會用新的value覆蓋已有的value。

注釋

被注釋的代碼將不會運行，可以看作是寫給自己和其他程序猿閱讀的一些筆記和說明，提高代碼可讀性。

# 這裡是單行注釋nnn這裡是n很多行n注釋nn

在Sublime中，選中需要注釋的內容，按Ctrl+/即可完成注釋。

保留字元

在Python中，有一些字元串具有某些特定功能，如 import 、 class 等。我們在選擇變數名時，應注意避開這些保留字元。

# 以下變數賦值將報錯nimport = 1n

行和縮進

在Python中，代碼塊的邊界不是通過大括弧等符號進行顯式劃分，而是通過行的縮進實現的。連續相同縮進水平的代碼處於同一個代碼塊，在使用 for 、 while 、 if 、 try 等語法時需要注意每行代碼的縮進。

運算符

運算符的作用是根據已有的變數生成新的變數，主要有以下幾種：

• 算術運算符：+，-，*，/，%，即加、減、乘、除、取余
• 比較運算符：==，!=，>，<，>=，<=，即等於、不等於、大於、小於、大於等於、小於等於
• 賦值運算符：=，+=，-=，*=，/=，%=，即賦值、加賦值、減賦值、乘賦值、除賦值、取余賦值
• 邏輯運算符：and，or，not，即與、或、非

a = 1nb = 2nprint a + bnnprint a == bnn# 等價於 a = a + 3na += 3nprint annc = Truend = Falsenprint c and dn

條件

在寫代碼的時候，往往需要根據某些條件進行判斷，並根據判斷結果執行不同的分支代碼。

a = 1n# 單個條件nif a == 1:n print 11111nn# 處理條件不成立的分支nif a == 2:n print 22222nelse:n print 33333nn# 多個條件，加多少個都可以nif a == 1:n print 11111nelif a == 2:n print 22222nelse:n print 33333n

需要注意的是，但凡出現了 if 和 elif ，就需要加上相應的條件判斷，並且注意代碼的縮進。

在Sublime中輸入 if 會出現相應的提示，可以方便地補全代碼，在換行時游標也會自動跳到合適的縮進處。

循環

如果需要列印從1到100的100個數，肯定不會傻傻地寫100行print代碼，而是會用循環來處理類似的重複性工作。

while 循環

while 循環的思想是，只要某一條件成立，就不斷執行循環體里的代碼，直到條件不再成立。

flag = 1nwhile flag < 10:n print flagn # 一定要記得在循環體里修改條件變數n # 否則可能導致死循環n flag += 1n

for 循環

for 循環的循環次數一般是事先預知的，將一個標誌變數從某個起始值迭代到某個終止值後即結束。

# x從0開始，一直到9結束nfor x in xrange(0, 10):n print xn

可以用 for 循環方便地遍歷列表和字典。

li = [1, 2.1, Hello]ndict = {k1: 1, k2: 2.1, k3: Hello}nn# 遍歷列表，這裡的item只是一個臨時變數，取別的名稱也行nfor item in li:n print itemnn# 遍歷字典的全部key，這裡的key也只是一個臨時變數，名稱不重要nfor key in dict.keys():n print keynn# 遍歷字典的全部value，這裡的value也只是一個臨時變數，名稱不重要nfor value in dict.values():n print valuenn# 同時遍歷key和valuenfor key, value in dict.items():n print key, valuen

循環控制

循環控制主要包括三種： pass 、 continue 、 break 。

pass 表示什麼也不做，只是佔一行代碼的位置；continue 表示立即退出本輪循環，繼續執行後續輪循環；break 表示立即推出循環，後續循環也不再執行。

for x in xrange(0, 10):n if x == 5:n passn else:n print xnnfor x in xrange(0, 10):n if x == 5:n continuen print xnnfor x in xrange(0, 10):n if x == 5:n breakn print xn

時間

在處理數據時，很多地方都會涉及到時間，例如數據產生的時間。

先介紹一下時間戳的概念，時間戳指的是從1970年1月1日0時0分0秒開始，到某一時刻所經歷的秒數，可以是整數或者小數，後者的精度更高。

為什麼需要時間戳這樣的一個概念？因為對於同一個時刻，不同人的描述可能不同，畢竟文本的形式千變萬化，而時間戳使得時間的表達得到了統一，每個時刻只能用唯一的整數或浮點數來表示，同時也便於計算時間差這樣的處理。

# 來看一下當前時刻的時間戳吧nimport timent = time.time()nprint t, type(t)n

關於時間戳，最常用的處理便是時間戳和時間文本之間的轉換，例如將 2016年10月1日 10時0分0秒 轉為時間戳。

import timen# 時間文本轉時間戳，精確到秒na = 2016-10-01 10:00:00na = int(time.mktime(time.strptime(a,%Y-%m-%d %H:%M:%S)))nprint an# 時間戳轉時間文本nb = int(time.time())nb = time.strftime(%Y-%m-%d %H:%M:%S, time.localtime(b))nprint bn

其中， %Y 、 %m 等都是時間欄位，前者表示四位的年份，後者表示兩位的月份。

文件

文件操作包括向文件中寫內容，以及從文件中讀內容，使用 open() 打開一個文件。

# 寫文件n# 重新寫模式，打開文件時會將文件內容清空nfw = open(data.txt, w)n# a為追加寫模式，打開文件後保留原始內容，繼續寫入nfor x in xrange(0, 10):n # 將整數轉成文本再寫入n fw.write(str(x))n # 也可以每次寫入之後換行，n為轉義字元，表示換行n # fw.write(str(x) + n)nfw.close()nn# 讀文件nfr = open(data.txt, r)n# 一行一行地讀，line只是個臨時變數，取別的名稱也行nfor line in fr:n print linen # 如果每行後面有換行，可以將換行符去掉，使內容更緊湊n # strip()可以去掉字元串兩端的空白字元n # print line.strip()nfr.close()n

異常

Python代碼中可能會出現一些可以預知的問題，例如字典訪問的key不存在。如果不加處理，發生問題的時候Python便會報錯並退出，可能之前跑了很久又要重頭再來。因此，我們需要對可能出現的異常進行捕捉和處理。異常的結構由 try 、 except 、 else 、 finally 四部分組成。

try:n # 嘗試執行這些代碼n print 1 / 0nexcept Exception, e:n # 如果出現異常就進行處理n # e為出現的異常類型n print enelse:n # try里的代碼沒有出錯n # 可以執行後續工作了n print 沒有出錯nfinally:n # 無論是否出錯，都會執行的代碼n print 一定會執行n

函數

函數的作用是代碼模塊化，將可重用的代碼封裝成一個函數，這樣在需要使用的時候就只需調用寫好的函數即可，而不用重新寫一遍代碼。

函數的使用包括兩個部分，函數的定義和函數的調用。除此之外，函數可以有一個或多個參數，參數之間以逗號分開，為函數的功能提供更多的靈活性。

# 定義函數ndef hello(name1, name2):n print Hello + name1 + + name2nn# 調用函數nhello(Python, JavaScript)n

補充學習

以上所介紹的，都是Python中最基礎和最常用的內容，先掌握這些就可以跟上後續章節。

當然，如果希望更全面更系統地學習一遍Python，可以參考以下鏈接。學習時間更多、成本更高，但是能掌握得更全更深。

• 菜鳥教程：Python 基礎教程 | 菜鳥教程
• 廖雪峰的Python教程：Python教程

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