Python 编程速成

翻译：疯狂的技术宅https://likegeeks.com/python-…本文首发微信公众号：前端先锋欢迎关注，每天都给你推送新鲜的前端技术文章Python是一种非常流行的脚本语言，而且功能非常强大，几乎可以做任何事情，比如爬虫、网络工具、科学计算、树莓派、Web开发、游戏等各方面都可以派上用场。同时无论在哪种平台上，都可以用 Python 进行系统编程。机器学习可以用一些 Python 库来实现，比如人工智能常用的TensorFlow。也可以用像 NLTK 这样的 Python 库进行自然语言处理（NLP）。本文讨论基本的 Python 编程，后续会写一些 Python 编程的实际案例。操作字符串Python 中的字符串是不可变的，所以不能直接修改。对字符串内容的任何更改都需要产生新的副本。在 Python 中处理字符串非常简单。拼接字符串str = “welcome " + “to Python” print (str) 这是字符串连接，你也可以对字符串做乘法操作：重复字符串str = “Python” * 2 print (str)与非字符串拼接可以用 str() 函数将非字符串的值转换为字符串，然后再连接，如下所示：str = “This is test number " + str(15) print (str)搜索子字符串可以使用 find() 方法搜索子字符串，如下所示：str = “welcome to Python” print(str.find(“Python”))如果找到了字符串"Python”，则 find 方法会返回第一次出现这个字符串的位置。如果没有找到，则返回 -1。find 函数默认从第一个字符开始搜索，也可以从第n个字符开始，如下所示：str = “welcome to Python” print(str.find(“Python”,12))因为我们从第12个字符开始，所以找不到 Python 这个单词，所以它会返回 -1。获取子字符串所以我们得到了我们要搜索的字符串的索引，现在我们要打印匹配的字符串。你可以按索输出印字符串，如下所示：str = “first second third” print(str[:2]) print(str[2:]) print(str[3:5]) print(str[-1])在第 2 行的代码会打印第一个和第二个字符，而第 3 行会从第二个字符开始打印到结束。要注意代码中结冒号的位置。字符串从 0 开始计数。如果使用负数，则会从最后开始计数。第 5 行代码会打印最后一个字符。替换字符串你可以用如下方法替换字符串：str = “This website is about programming” str2 = str.replace(“This”, “That”) print(str2)如果你想替换的字符串多次出现，但是只想替换第一次出现的，可以指定位置：str = “This website is about programming I like this website” str2 = str.replace(“website”, “page”,1) print(str2)第一个词只被替换了。去除字符串两端的空格可以用 strip 方法去掉字符串两端的空格，如下所示：str = " This website is about programming “print(str.strip())你可以用rstrip仅去除最右的空格，或者用 lstrip 去除最左边的空格。改变字符大小写在某些情况下你可能需要改变字符的大小写。str=“Welcome to likegeeks” print(str.upper()) print(str.lower())将字符串转换为数字前面学到了用 str()函数将数字转为字符串，但这不是 Python 中唯一的转换函数，另外还有 int() 、float()、long()和其他强制转换函数。int() 可以把输入的字符串转为整数，float() 函数将字符串转为float。str=“10” str2=“20” print(str+str2) print(int(str)+int(str2))第 3 行只是连接两个字符串，而第 4 行把两个值相加并输出结果。字符串计数可以用min()找到字符串中 ASCII 值最小的字符，max()找到最大的字符，用len()函数得到字符的总长度。str=“welcome to Python” print(min(str)) print(max(str)) print(len(str))迭代字符串可以用 for 迭代字符串并单独操作每个字符，如下所示：str=“welcome to likegeeks website” for i in range(len(str)): print(str[i])其中 len() 函数用来得到字符串的长度。字符串编码如果你使用的是Python 3，默认情况下所有字符都是 Unicode 字符集编码，但是如果用的是Python 2，可能需要对字符串进行编码，如下所示：str=“welcome to Python” str.encode(‘utf-8’)操作数字在 Python 中定义数字变量的方式如下：a=15可以定义整数，也可以定义浮点数。浮点数可以用 int()函数进行舍入，如下所示：a=15.5 print(int(a))舍入数字可以用 round() 函数对数字进行舍入：a=15.5652645print(round(a,2))只需指定需要舍入到小数点后几位。自定义精度的数字很多情况下会用到自定义精度的浮点数。可以处理用户自定义精度数的 decimal 模块。这样导入模块并使用：from decimal import a=Decimal(5.5)生成随机数Python 中的 random 模块提供了生成随机数的函数。import random print(random.random())生成的随机数介于 0.0 和 1.0 之间。可以从自己定义的范围中生成一个随机数，如下所示：import randomnumbers=[1,2,3,4,5,6,7]print(random.choices(numbers))操作日期和时间你可以从日期中提取所需的值，如下所示。import datetime cur_date = datetime.datetime.now() print(cur_date) print(cur_date.year) print(cur_date.day) print(cur_date.weekday()) print(cur_date.month) print(cur_date.time())可以得到两个时间或日期之间的差，如下所示：import datetime time1 = datetime.datetime.now() time2 = datetime.datetime.now() timediff = time2 - time1 print(timediff.microseconds())上例中的 timediff 变量是 timedelta 类型的对象，你也可以自己创建这种对象：time1 = datetime.datetime.now() time2 = datetime.timedelta(days=3) time3=time1+time2 print(time3.date())格式化日期和时间可以用 strftime() 格式化日期或时间。下表指定了一些常用的格式选项：%y 两位数的年份表示（00-99）%Y 四位数的年份表示（000-9999）%m 月份（01-12）%d 月内中的一天（0-31）%H 24小时制小时数（0-23）%I 12小时制小时数（01-12）%M 分钟数（00=59）%S 秒（00-59）%a 本地简化星期名称%A 本地完整星期名称%b 本地简化的月份名称%B 本地完整的月份名称%c 本地相应的日期表示和时间表示%j 年内的一天（001-366）%p 本地A.M.或P.M.的等价符%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始%w 星期（0-6），星期天为星期的开始%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始%x 本地相应的日期表示%X 本地相应的时间表示%Z 当前时区的名称%% %号本身import datetime date1 = datetime.datetime.now() print(date1.strftime(’%d. %B %Y %I:%M%p’))从字符串创建日期可以用 strptime()函数从字符串创建日期，如下所示：date1=datetime.datetime.strptime(“2015-11-21”, “%Y-%m-%d”)也可以像这样创建：date1= datetime.datetime(year=2015, month=11, day=21)处理文件系统在 Python 中处理文件非常容易，不管你信不信，在所欲语言中是是最简单的。当然你也可以说 Python 是一种做什么事情都最简单的语言。复制文件shutil 模块中包含用于复制文件的功能。import shutil copied_path = shutil.copy(‘my_file.txt’, ‘copied_file.txt’)如果 my_file.txt 是一个软连接的话，那么上面的代码将会把 copied_file.txt 创建为独立的文件。你也可以创建一个软链接的副本，如下所示：copied_path = shutil.copy(‘my_file.txt’, ‘copied_file.txt’,follow_symlinks=False)移动文件你可以像这样移动一个文件：import shutil shutil.move(‘file1.txt’, ‘file3.txt’)也可以使用 os 模块中的 rename 函数重命名文件，如下所示：import os os.rename(‘file1.txt’, ‘file3.txt’)读写文本文件可以用 open 函数打开文件，然后再用 read 或write 方法进行读写。fd = open(‘file1.txt’) content = fd.read() print(content)首先，使用 open 函数打开文件并读取，然后我再用 read 函数读取文件内容，最后，将得到的内容放入变量 content 中。你可以指定 read()（）函数读取的字节数：fd.read(20)如果文件不是太大的话，你可以将整个内容读入一个列表，然后再遍历列表打印输出。content = fd.readlines() print(content[0])可以通过指定打开的模式来写入文件。有两种写入模式，即写入模式和追加模式。下面是写入模式，会覆盖掉文件中的旧内容。fd = open(‘file1.txt’,‘w’) content = fd.write(‘YOUR CONTENT GOES HERE’)下面是附加模式：fd = open(‘file1.txt’,‘a’) content = fd.write(‘YOUR CONTENT GOES HERE’)创建目录可以用 os模块中的 mkdir 函数创建一个新目录，如下所示：import os os.mkdir(’./NewFolder)如果目录已经存在将会引发错误。不过不用担心，在以后的文章中会讨论异常处理，可以帮你避免此类错误。获取访问和修改以及创建时间可以用 getmtime()、 getatime() 和 getctime() 分别获取修改时间、访问时间和创建时间。返回的时间格式为 Unix 时间戳，我们可以把它转换为人类可读的格式，如下所示：import os import datetime tim=os.path.getctime(’./file1.txt’) print(datetime.datetime.fromtimestamp(tim))迭代文件你可以用 os 模块中的 listdir() 函数来获取文件：import osfiles = os.listdir(’.’)print(files)此外，你可以用 glob 模块执行相同的操作：import glob files = glob.glob(’’) print(files)你可以为 glob()设定任何一种扩展名，例如设定为 * .doc 获取所有word文档。序列化Python对象此过程用于将 Python 对象序列化为字节流，以便以后重用。你可以用 pickle 模块做到这一点：import pickle fd = open(‘myfile.pk ‘, ‘wb’) pickle.dump(mydata,fd)可以用 load() 函数反序列化此数据，如下所示：import pickle fd = open(‘myfile.pk ‘, ‘rb’) mydata = pickle.load(fd)压缩文件Python 标准库使你可以处理不同格式的压缩文件，如tar，zip，gzip，bzip2。要处理 zip文件，你可以使用 zipfile模块：import zipfile my_zip = zipfile.ZipFile(‘zipped_file.zip’, mode=‘r’) print(file.namelist())你可以把一个文件压缩成 zip 格式，如下所示：import zipfile file=zipfile.ZipFile(‘files.zip’,‘w’) file.write(‘file1.txt’) file.close()可以用 extractall() 方法提取 zip 压缩包中的文件：import zipfile file=zipfile.ZipFile(‘files.zip’,‘r’) file.extractall() file.close()另外还可以用附加模式将文件附加到现有的zip文件，如下所示：import zipfile file=zipfile.ZipFile(‘files.zip’,‘a’) file.write(‘file2.txt’) file.close()在处理 gz 或 bz 文件时，可以用和上面相同的套路。不过要导入 gzip 模块或 bz2 模块。import gzip import bz2 gz_file=gzip.GzipFile(‘files.gz’,‘r’) bz_file=bz2.BZ2File(‘fiels.bz2’,‘r’)然后用同样的方式读写。你可以使用 unrar 包处理rar文件。首先，安装包：pip install unrar然后用同样的方式使用。import unrar.rarfile m=unrar.rarfile.RarFile(‘file.rar’) m.namelist() m.extractall()解析CSV文件一个非常有用的包叫做 pandas。它可以解析 CSV 和 Excel 文件，并轻松地从中提取数据。首先，安装包pip install pandas然后你可以在自己的代码中使用它，如下所示：import pandas data=pandas.read_csv(‘file.csv)默认情况下，Pandas 将第一列视为每行的标签。如果列索引不是第一列，则可以通过传递 index_col 参数来指定列索引。如果文档中没有行标签，则应使用参数 index_col = False。要写入CSV文件，可以使用 to_csv() 方法。data.to_csv(‘file.csv)解析Excel文件可以用 pandas 模块中的 read_excel() 方法来解析excel文件。data = pd.read_excel(‘file.xls’, sheetname=‘Sheet1’)如果有多个工作表，可以这样加载：ta = pd.ExcelFile(‘file.xls’)这样写入excel文件：ta.to_excel(‘file.xls’, sheet=‘Sheet1’)网络和连接Python 有一个 socket 类，它提供了一种通过低级 API 访问网络的方法，它支持许多网络协议。import socket host = ‘192.168.1.5’ port = 5050 m_sock = socket.create_connection ((host, port))这段代码与 IP 地址为 192.168.1.5 的主机通过 5050 端口建立连接。打开 socket 后，就可以发送和接收数据了。m_sock.sendall(b’Hello World’)注意，我在字符串之前使用了 b 字符，因为数据需要是字节字符串。如果发送的数据太大，你应该通过循环分割并发送，如下所示：msg = b’Longer Message Goes Here’ mesglen = len(msg)total = 0while total < msglen: sent = m_sock.send(msg[total:]) total = total + sent要接收数据，你需要告诉 recv() 方法一次读入多少个字节。data_in = m_sock.recv(2000)这是有效的，因为你能够确定发送的消息长度小于2000个字节。如果消息很大，则必须反复循环，直到收到所有的数据块。buffer = bytearray(b’ ’ * 2000) m_sock.recv_into(buffer)在这里定义了一个空缓冲区，然后将消息写入缓冲区。从POP邮件服务器接收电子邮件poplib 模块使你可以与 POP 服务器进行通信。import getpass,poplib pop_serv = poplib.POP3(‘192.168.1.5’) pop_serv.user(“myuser”) pop_serv.pass_(getpass.getpass())getpass 模块可以安全地处理密码。如果需要安全连接，可以用 POP3_SSL 类。要获取邮件列表和邮件计数，可以这样做：msg_list = pop_serv.list() # to list the messages msg_count = pop_serv.msg_count() # to get message count处理完毕后，一定要记得关闭所有打开的连接。pop_serv.quit()从IMAP邮件服务器接收电子邮件可以用 imaplib 模块与 IMAP 邮件服务器通信。import imaplib, getpass my_imap = imaplib.IMAP4(‘imap.server.com’) my_imap.login(“myuser”, getpass.getpass())如果你的 IMAP 服务器上使用 SSL，则应用 IMAP4_SSL 类。要获取电子邮件列表，需要先执行查询操作：data = my_imap.search(None, ‘ALL’)然后，通过迭代 data 变量中的邮件索引获取邮件内容msg = my_imap.fetch(email_id, ‘(RFC822)’)最后，不要忘记关闭连接：my_imap.close() my_imap.logout()发送电子邮件想要通过 SMTP 协议发送电子邮件。可以用 smtplib 。import smtplib, getpass my_smtp = smtplib.SMTP(smtp.server.com’) my_smtp.login(“myuser”, getpass.getpass())如果在 SMTP服务器上使用SSL，则应用 SMTP_SSL 类。打开连接后，你可以这样发送邮件：from_addr = ‘me@example.com’ to_addr = ‘you@example.com’ msg = ‘From: me@example.com\r\nTo: you@example.com\r\n\r\nHello, this is a test message’ my_smtp.sendmail(from_addr, to_addr, msg)抓取网页要与Web服务器进行通信，需要用到 urllib.request 子模块。import urllib.request my_web = urllib.request.urlopen(‘https://www.google.com’) print(my_web.read())提交 Web 表单如果你想要提交 Web 表单，应该向网页发送POST请求。import urllib.request my_data = b’Your Data Goes Here’ my_req = urllib.request.Request(‘http://localhost’, data=my_data,method=‘POST’) my_frm = urllib.request.urlopen(my_req) print(my_frm.status)另外还可以用 mechanize 或 urllib2 模块，还有很多方法可以实现这个功能。创建一个微型服务器socket 类支持侦听连接请求。import socket host = ‘‘port = 3535 my_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) my_server.bind((host, port)) my_server.listen(1)现在你可以接受这样的连接请求：addr = my_server.accept() print(‘Connected … ‘, addr) data = conn.recv(1024)最后不要忘记在操作完成后关闭连接conn.close()Python 中的线程并发运行任务是非常有用的，Python 有一个名为 threading 的模块，它包含一个 Thread 类。import threading def print_message(): print(‘The message got printed from a different thread’) my_thread = threading.Thread(target=print_message) my_thread.start()如果函数需要很长时间才能完成，可以用 is_alive()方法检查它是否仍在运行。有时你的线程需要安全地访问全局资源。这时候就需要用到锁。import threadingnum = 1 my_lock = threading.Lock()def my_func(): global num, my_lock my_lock.acquire() sum = num + 1 print(sum) my_lock.release() my_thread = threading.Thread(target=my_func)my_thread.start()使用树莓派使用树莓派是一种价格便宜的单板电脑，可以在上面开发各种有趣的应用。可以用 Python 的 RPi.GPIO 模块使树莓派与外接的传感器通信。首先，在你的树莓派中安装包，如下所示：$ sudo apt-get install python-dev python-rpi.gpio然后你就能在Python脚本中使用它了。可以在树莓派的 GPIO 总线上写输出：import RPi.GPIO as GPIO GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(1, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW) GPIO.output(1, GPIO.HIGH)通过树莓派的GPIO中读取数据你可以用 RPi.GPIO 模块从 GPIO 接口读取数据，如下所示：import RPi.GPIO RPi.GPIO.setup(1, GPIO.IN)if RPi.GPIO.input(1): print(‘Input was HIGH’) else: print(‘Input was LOW’)以上只是 Python 的一小部分基础知识，还有很长的路需要走。实际上，我们已经介绍了一小部分Python，还有很多内容需要介绍。将来会有更多的文章来帮助大家学习 Python 这种充满魅力的语言，请关注我。本文首发微信公众号：前端先锋欢迎扫描二维码关注公众号，每天都给你推送新鲜的前端技术文章欢迎继续阅读本专栏其它高赞文章：12个令人惊叹的CSS实验项目必须要会的 50 个React 面试题世界顶级公司的前端面试都问些什么11 个最好的 JavaScript 动态效果库CSS Flexbox 可视化手册从设计者的角度看 React过节很无聊？还是用 JavaScript 写一个脑力小游戏吧！CSS粘性定位是怎样工作的一步步教你用HTML5 SVG实现动画效果程序员30岁前月薪达不到30K，该何去何从14个最好的 JavaScript 数据可视化库8 个给前端的顶级 VS Code 扩展插件Node.js 多线程完全指南把HTML转成PDF的4个方案及实现