作者：賈勝杰，碩士，退役軍人，電氣工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)成功轉(zhuǎn)行K12領(lǐng)域數(shù)據(jù)挖掘工程師，不僅在數(shù)據(jù)清理、分析和預(yù)測(cè)方向，而且在自制力和高效學(xué)習(xí)方面都有豐富經(jīng)驗(yàn)。 

Python可以說(shuō)是近兩年最火的編程語(yǔ)言了，這主要是因?yàn)樗囊韵聝蓚€(gè)突出特點(diǎn)：

• 簡(jiǎn)單易學(xué)，一周入門(mén)，會(huì)英語(yǔ)就能讀懂Python，比如說(shuō)print('Hello world!')執(zhí)行的功能就是其字面意思；

• 拓展豐富，取之不盡的拓展包讓Python如虎添翼，不管是做Web開(kāi)發(fā)還是人工智能，Python都可以輕松搞定。

??文中會(huì)涉及的編程相關(guān)術(shù)語(yǔ)較多，關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)我會(huì)進(jìn)行解釋?zhuān)渌奈視?huì)以鏈接的形式供大家自行查閱。

本篇文章包含的知識(shí)點(diǎn)有：環(huán)境搭建，Python編碼規(guī)范，變量與字面量，數(shù)據(jù)類(lèi)型與運(yùn)算符，控制流，函數(shù)。

環(huán)境搭建

所謂“環(huán)境搭建”，就是在電腦本機(jī)或線(xiàn)上提前準(zhǔn)備好Python數(shù)據(jù)分析的基本需求，好比是在烹飪前先搭建好灶臺(tái)一樣。這里相對(duì)簡(jiǎn)單，我做出一些推薦和評(píng)價(jià)，大家按需去選擇安裝就行。

• 本地搭建首選：Anaconda[https://www./], the world's most popular data science platform. 對(duì)小白友好，直接下載安裝即可，內(nèi)置數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的所有庫(kù)；后期熟練了之后，還可以用于環(huán)境&庫(kù)管理；自帶Jupyter Notebook[https:///](可能是現(xiàn)階段最好用的數(shù)據(jù)科學(xué)工具)和Spyder[https://www.](不是特別好用的Python IDE[https://en./wiki/Integrated_development_environment])。

• 線(xiàn)上首選：Azure Notebook[https://notebooks./]。如果你不想在自己的電腦上配置環(huán)境，那么你可以嘗試下線(xiàn)上的Notebook；如果你用Google方便，那強(qiáng)烈推薦 Google Colab[https://colab.research.google.com/]，在這里你還能用上免費(fèi)的GPU。

• 編輯器推薦：Visual Studio Code[https://code./]，拓展豐富，配色美觀，一旦用上就會(huì)愛(ài)上。

配置好之后嘗試你的第一個(gè)python代碼吧！

Python編碼規(guī)范

編碼規(guī)范是法律一樣的存在，非常重要，所以請(qǐng)大家一定要恪守這個(gè)法律，在初學(xué)階段打好基礎(chǔ)，養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣。

• 行與縮進(jìn)

  python最具特色的就是使用縮進(jìn)來(lái)表示代碼塊， 同一個(gè)代碼塊的語(yǔ)句必須包含相同的縮進(jìn)空格數(shù)，縮進(jìn)的空格數(shù)是可變的，但是有個(gè)不成文的規(guī)定就是使用4個(gè)空格的縮進(jìn)。

  比如：

  if True:
    print ('True')
  else:
    print ('False')
  

  但如果像如下這樣就會(huì)因?yàn)榭s進(jìn)問(wèn)題報(bào)錯(cuò)：

  if True:
  print ('Answer')
  print ('True')
else:
  print ('Answer')
print ('False')    # 縮進(jìn)不一致，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行錯(cuò)誤


  報(bào)錯(cuò)會(huì)提示如下：

  IndentationError: unindent does not match any outer indentation level
  

  所以，如果你的程序運(yùn)行后，出現(xiàn)這種錯(cuò)誤提示，那你就要檢查下，你的代碼縮進(jìn)是不是有問(wèn)題了。

• 注釋

Python中單行注釋以 # 開(kāi)頭，多行注釋可以用多個(gè) #號(hào)，或者  '''和 '''(主要作聲明函數(shù)用)，示例如下：

• 更多更詳細(xì)的python編寫(xiě)規(guī)范請(qǐng)參考 PEP8規(guī)定(https://www./dev/peps/pep-0008/)，或者查看中文版(https://blog.csdn.net/ratsniper/article/details/78954852)。

變量與字面量

變量與數(shù)學(xué)方程中的概念類(lèi)似，都是用于指代某一值，便于在其他位置調(diào)用。在Python中，我們按照變量名 = 某值的方式對(duì)變量進(jìn)行賦值:

a = 123 
name = 'Allen'

字面量就是那些只能代表自己實(shí)際值的量，比如說(shuō)上面代碼中的123和'Allen'，字面量不能做為變量名。

??變量名的命名規(guī)則：用字母或字母數(shù)字的組合表示；數(shù)字不能作為變量名的開(kāi)頭；變量名中不能出現(xiàn)空格，可以用_代替空格；變量名要起得有意義，比如說(shuō)表示名字，最好使用name或name_1等。

數(shù)據(jù)類(lèi)型

我們?cè)诠ぷ髦袝?huì)遇到各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，比如數(shù)字、字符、圖片等等，那么Python在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)根據(jù)他們的類(lèi)型，貼上一個(gè)標(biāo)簽，這個(gè)標(biāo)簽就是數(shù)據(jù)類(lèi)型。

整型(int)

• 表示整數(shù)。在混合計(jì)算中，python會(huì)把整型轉(zhuǎn)為浮點(diǎn)型，如5 / 2；

• 可以使用int(value)來(lái)將數(shù)字value轉(zhuǎn)換為int類(lèi)型。

浮點(diǎn)型(float)

• 表示小數(shù)。特別的，在Pandas和Numpy等庫(kù)中會(huì)用NaN(Not a Number)填充某一表格中的空值，但這個(gè)NaN的類(lèi)型是浮點(diǎn)型；

• 可以使用float(value)來(lái)將數(shù)字value轉(zhuǎn)換為float類(lèi)型。

布爾型(bool)

• 只有兩個(gè)值即True與False,表示真與假，主要用于邏輯判斷；

• 可以使用bool(value)來(lái)將值value轉(zhuǎn)換為bool類(lèi)型。

??這里可能會(huì)有一些疑惑，在python中，所有的0以及空值的布爾值都為False, 比如說(shuō)None，0（整型0），0.0（浮點(diǎn)型0），0.0+0.0j（復(fù)數(shù)0），''（空字符串），[]（空列表），()（空元組），{}（空字典）等。這在后面做邏輯判斷中，非常有用。

字符串(str)

字符串就是由字符穿起來(lái)的串兒，會(huì)放在單引號(hào)或者雙引號(hào)，甚至是三引號(hào)中。

??四引號(hào)可以嗎？自己試試看！

• 定義

一般的，我們把一串字符放到引號(hào)中就可以定義一個(gè)字符串，但如果這串字符中就包含有引號(hào)時(shí)，就會(huì)跟界定字符串的引號(hào)發(fā)生沖突，這怎么辦呢？比如說(shuō)I'm Allen或者He said:'Life is short.'.其實(shí)并不難，我們只需要解決這個(gè)沖突就可以了

??特別的，三引號(hào)可以保持原字符串的排版格式，試試看～

• 索引

當(dāng)我們想從某個(gè)字符串中提取某一個(gè)字符的時(shí)候，就需要用到索引了，你可以把索引理解為某字符在字符串中的次序，然后把這個(gè)次序放到一對(duì)中括號(hào)里就可以了。比如

str_a = 'Life is short.' #定義一個(gè)字符串
#提取f，利用正索引（從左往右，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)）
str_a[2]
#提取h，利用負(fù)索引（從右往左，從-1開(kāi)始計(jì)數(shù)）
str_a[-5]

索引是一個(gè)非常重要的概念，隨著學(xué)習(xí)的深入，你會(huì)發(fā)現(xiàn)索引無(wú)處不在。

• 切片

利用索引提取字符串中某一部分就是切片。其用法為[起始位:終止位:步長(zhǎng)]，得到的是一個(gè)由起始位到終止位間隔為步長(zhǎng)-1的前閉后開(kāi)區(qū)間。

??str_a[::-1]的結(jié)果會(huì)是什么呢？動(dòng)手試試看！

• 常用函數(shù)

#查看字符串長(zhǎng)度
len(str_a)
#修改字符串的大小寫(xiě)
str_a.upper() #全部改為大寫(xiě)
str_a.lower() #全部改為小寫(xiě)
str_a.title() #改為首字母大寫(xiě)
#查看字符's'在str_a中的索引
str_a.index('s') 
#字符串拼接
str_a + str_b 
str_a * n #str_a重復(fù)n次

列表(List)

寫(xiě)在方括號(hào) [] 內(nèi)，各元素用逗號(hào)分隔開(kāi)。元素可以是數(shù)字、字符串或者列表。可以看到，字符串是字符組成的可迭代對(duì)象(iterable)，而列表是由元素組成的可迭代對(duì)象，所以，兩者的很多屬性都是相通的，比如說(shuō)索引和切片都可以用在列表中。

• 列表與字符串

• 常用函數(shù)

len()、index()函數(shù)及+/*的用法與字符串一致。

#添加元素
list_a.append('a') #將字符a添加到list_a的末尾
list_a.insert(index,'a') #將字符a插入到list_a中索引為index的位置
#刪除元素
list_a.remove('a)
#排序
list_a.sort(reverse=False) #默認(rèn)升序，可設(shè)置reverse=True來(lái)實(shí)現(xiàn)降序

字典(Dictionary)

寫(xiě)在大括號(hào){ }里，是一個(gè)無(wú)序的鍵(key)：值(value)對(duì)集合，每一對(duì)用逗號(hào)隔開(kāi)。

key必須為不可變類(lèi)型，如Number（數(shù)字）或String（字符串），并且在一個(gè)字典中每個(gè)key都是唯一的

運(yùn)算符

算術(shù)運(yùn)算符

假設(shè) a = 12, b = 26

賦值運(yùn)算符

比較運(yùn)算符

邏輯運(yùn)算符

成員運(yùn)算符

即查看指定的序列中是否存在某值，這個(gè)序列可以是字符串、列表或者元組。

恒等運(yùn)算符

控制流

條件語(yǔ)句if

• 代碼模板：

  if <條件判斷1>:
    <執(zhí)行1>
  elif <條件判斷2>:
    <執(zhí)行2>
  elif <條件判斷3>:
    <執(zhí)行3>
  else:
    <執(zhí)行4>
  

  注意：一定要注意縮進(jìn)與對(duì)齊，尤其是有if語(yǔ)句嵌套的情況下。

循環(huán)語(yǔ)句

for循環(huán)

• for循環(huán)可以遍歷任何序列的項(xiàng)目，如一個(gè)列表或者一個(gè)字符串，通俗點(diǎn)說(shuō)，就是把這個(gè)序列中的第一個(gè)元素到最后一個(gè)元素依次訪(fǎng)問(wèn)并執(zhí)行冒號(hào)后面的語(yǔ)句

• 其一般格式為：

  for <元素> in <序列>:
    <執(zhí)行語(yǔ)句>


while循環(huán)

• for循環(huán)和while循環(huán)，兩者的相同點(diǎn)在于都能循環(huán)做一件重復(fù)的事情；不同點(diǎn)在于，for循環(huán)是在序列窮盡時(shí)停止，while循環(huán)是在條件不成立時(shí)停止。當(dāng)這個(gè)條件永遠(yuǎn)不為False時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)死循環(huán)。

• 其一般格式為：

  while <判斷條件>：
      <執(zhí)行語(yǔ)句>
  

break和continue

• break 語(yǔ)句可以跳出 for 和 while 的循環(huán)體。

  示例：

  for letter in 'Python':     # for實(shí)例
   if letter == 't':
      break
   print ('當(dāng)前字母為 :', letter)

i = 10                    # while實(shí)例
while i > 0:              
   print ('當(dāng)期變量值為 :', i)
   i -= 1
   if i == 5:
      break


  執(zhí)行語(yǔ)句后的輸出結(jié)果為：

  當(dāng)前字母為 : P
  當(dāng)前字母為 : y
  
  當(dāng)期變量值為 : 10
  當(dāng)期變量值為 : 9
  當(dāng)期變量值為 : 8
  當(dāng)期變量值為 : 7
  當(dāng)期變量值為 : 6
  

• continue是跳過(guò)當(dāng)前循環(huán)塊中的剩余語(yǔ)句， 也就是跳過(guò)continue后面的語(yǔ)句

  示例：

  for letter in 'Python':     # for實(shí)例
   if letter == 't':
      continue
   print ('當(dāng)前字母為 :', letter)

i = 5                    # while實(shí)例
while i > 0:              
   i -= 1
   if i == 3:
      continue
    print ('當(dāng)期變量值為 :', i)


  執(zhí)行代碼后的輸出結(jié)果為：

  當(dāng)前字母為 : P
  當(dāng)前字母為 : y
  當(dāng)前字母為 : h
  當(dāng)前字母為 : o
  當(dāng)前字母為 : n
  
  當(dāng)期變量值為 : 4
  當(dāng)期變量值為 : 2
  當(dāng)期變量值為 : 1
  當(dāng)期變量值為 : 0
  

綜上呢，for更適合可迭代情況下使用，while更適合不知道要循環(huán)多少次的時(shí)候使用。

zip函數(shù)

• zip函數(shù)的輸入位可迭代的對(duì)象，輸出為對(duì)應(yīng)元素的元組

• 其一般格式為：

• 使用zip函數(shù)可以節(jié)約不少內(nèi)存

• 可以使用list()來(lái)轉(zhuǎn)換輸出zip函數(shù)的結(jié)果

• 若zip的兩個(gè)輸入序列長(zhǎng)度不一致，則以短的那個(gè)為參考

• *zip可以理解為zip的反函數(shù)，可以將元組解壓為列表

  示例：

  a = [1,2]
  b = [3,4]
  c = [5,6,7]
  zip_1 = zip(a,b)
  print(list(zip_1))
  >>> [(1,3),(2,4)]

  zip_2 = zip(a,c)
  print(list(zip_2))
  >>> [(1,5),(2,6)]

  a1,c1 = zip(*zip_1)
  print(a1,c1)
  >>> (1,2) (3,4)

enumerate函數(shù)

• 該函數(shù)是將一個(gè)可遍歷的數(shù)據(jù)對(duì)象(如列表、元組或字符串)組合為一個(gè)帶索引和元素的元組

• 其一般格式為：

  enumerate(<序列>, start=0)
#start表示下標(biāo)的起始位置


• 常與for…in…聯(lián)用

  示例：

  a = [1,2]
  
  print('起始下標(biāo)為默認(rèn)：')
  for i,j in enumerate(a):
    print(i,j)
  
  print('起始下標(biāo)為1:')
  for i,j in enumerate(a,start = 1):
    print(i,j)
  

  執(zhí)行代碼，輸出結(jié)果為：

  起始下標(biāo)為默認(rèn)：
0 1
1 2
起始下標(biāo)為1:
1 1
2 2


列表推導(dǎo)式

• 列表推導(dǎo)式是一種非常Pythonic的方式，可以簡(jiǎn)單理解為：定義一個(gè)空表，然后用表中的語(yǔ)句填充該表。

• 其一般格式為：

  [表達(dá)式 for 變量 in 序列或迭代對(duì)象]
  

  示例：

  #查看兩個(gè)列表中的不同元素
#普通方式
diff = []
for item in list_a:
  if item not in list_b:
      diff.append(item)
#列表推導(dǎo)式
[item for item in list_a if item not in list_b]

#與zip函數(shù)結(jié)合，計(jì)算兩個(gè)列表對(duì)應(yīng)元素之和
[i[0]+i[1] for i in zip(list_a,list_b)]


函數(shù)

定義函數(shù)

• 其一般格式為：

  def 函數(shù)名(參數(shù)):
  '''
  函數(shù)說(shuō)明
  '''
  函數(shù)語(yǔ)句
  

• 函數(shù)說(shuō)明是建議非必需

• 函數(shù)語(yǔ)句最后以return(表達(dá)式)結(jié)尾，則返回值；若不帶表達(dá)式，則返回None

參數(shù)

默認(rèn)參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)不在贅述，在此只講述一種不定長(zhǎng)參數(shù)。

• 若在參數(shù)前面加一個(gè)星號(hào)*，則將所有未命名的參數(shù)以元組的形式導(dǎo)入；

• 若在參數(shù)前面加兩個(gè)星號(hào)**，則參數(shù)會(huì)以字典的形式導(dǎo)入。

示例：

執(zhí)行代碼，輸出結(jié)果為：

輸出: 
1
(2, 3)

變量作用域

變量的作用域就是能訪(fǎng)問(wèn)該變量的程序部分。

• 在python中，只有模塊（module），類(lèi)（class）以及函數(shù)（def、lambda）才會(huì)引入新的作用域 ，而其他如if/for/while等是不會(huì)引入新的作用域的。

• 全局變量即可以在整個(gè)程序范圍內(nèi)都可以訪(fǎng)問(wèn)；局部變量只能在其被定義的函數(shù)內(nèi)調(diào)用。

  示例：

  global_a = 0 # 這是一個(gè)全局變量
# 定義函數(shù)
def sum( a, b ):
  global_a = a + b # global_a在這里是局部變量.
  print ('局部變量為: ', global_a)
  return global_a

#調(diào)用函數(shù)
sum(1,2)
print ('全局變量為: ', global_a)


  執(zhí)行代碼，輸出結(jié)果為：

  局部變量為:  3
  全局變量為:  0
  

• 當(dāng)局部代碼想要修改全局變量時(shí)，就會(huì)用到global和nonlocal關(guān)鍵字了 。

  示例：

  num = 1
def fun1():
  global num  # 需要使用 global 關(guān)鍵字聲明
  print(num) 
  num = 123
  print(num)
fun1()
print(num)


  執(zhí)行代碼，輸出結(jié)果為：

  1
  123
  123
  

  nonlocal的用法類(lèi)似，用在嵌套函數(shù)中，當(dāng)只想修改嵌套作用域的變量而非全局變量時(shí)使用。

可更改對(duì)象與不可更改對(duì)象

在數(shù)據(jù)類(lèi)型中也提到過(guò)，python中的可變類(lèi)型（列表、字典和集合）與不可變類(lèi)型（數(shù)字，字符串和元組），那在函數(shù)中作為變量進(jìn)行傳遞時(shí)會(huì)是怎樣呢？

示例1：

示例2：

def fun2(list_a):
    list_a.append(2)
    print(list_a)

list_b = [0,1]
fun2(list_b)
print(list_b)

嘗試下，上面這兩個(gè)示例的輸出結(jié)果，有什么區(qū)別？

匿名函數(shù)

• 使用lambda創(chuàng)建

• 所謂匿名，就是不需要def語(yǔ)句

• 擁有自己的命名空間，而且只能訪(fǎng)問(wèn)自己命名空間中的變量

• 語(yǔ)法格式為：

  lambda <變量>:<語(yǔ)句>


lambda函數(shù)在后續(xù)的Pandas數(shù)據(jù)分析中會(huì)經(jīng)常用到，一定要熟練掌握呀。

最后

對(duì)于小白來(lái)說(shuō)，編寫(xiě)代碼是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，如果剛開(kāi)始寫(xiě)不出來(lái)，那可以嘗試先按照‘目的-拆分步驟-逐個(gè)實(shí)現(xiàn)’的流程去寫(xiě)偽代碼，然后再翻譯成python語(yǔ)句，比如：

#問(wèn)題：對(duì)學(xué)生進(jìn)行成績(jī)分級(jí)，90分以上為A，80分-90分為B，其余為C
#目的：輸入 成績(jī)，按照規(guī)則對(duì)應(yīng)為評(píng)分并輸出
#步驟&偽代碼：
#1.輸入成績(jī)
#2.對(duì)成績(jī)進(jìn)行判斷，如果成績(jī)大于90，則返回A；如果成績(jī)大于80則返回B；其余返回C；(分情況判定 用if語(yǔ)句）
#翻譯成python
def score_to_grade(score): #定義函數(shù)，輸入成績(jī)score
    if score > 90:
        return ('你獲得了：A')
    elif score > 80:
        return ('你獲得了：B')
    else:
        return ('你獲得了：C')       

這里只是舉了一個(gè)很簡(jiǎn)單的例子，但面對(duì)的問(wèn)題越復(fù)雜，就越要嘗試用目的-拆分步驟-逐個(gè)實(shí)現(xiàn)的流程去做，復(fù)雜問(wèn)題就會(huì)迎刃而解了。
此外，有問(wèn)題可以通過(guò)以下途徑解決：

• 必應(yīng)搜索

• 菜鳥(niǎo)教程(http://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html)

• stackoverflow(https:///)

• Python for Data Analysis, 2nd Edition(http://ick/Qve)

• Python Cookbook(http://python3-cookbook./zh_CN/latest/)

（完）