Python编程从入门到实践-读书笔记（上）

基础知识重点摘录

字符串

在Python中，用引号括起的都是字符串，其中的引号可以是单引号，也可以是双引号。这种灵活性让你能够在字符串中包含引号和撇号：

• 'I told my friend, "Python is my favorite language!"'
• "The language 'Python' is named after Monty Python, not the snake."
• "One of Python's strengths is its diverse and supportive community."

在用单引号括起的字符串中，如果包含撇号，就将导致错误。这是因为这会导致Python将第一个单引号和撇号之间的内容视为一个字符串，进而将余下的文本视为Python代码，从而引发错误。

数字

Python使用两个乘号表示乘方运算。

空格不影响Python计算表达式的方式，它们的存在旨在让你阅读代码时，能迅速确定先执行哪些运算。如： 2 + 3*4 或 (2 + 3) * 4。

列表

• 在Python中，用方括号（[]）来表示列表，并用逗号来分隔其中的元素。
• Python为访问最后一个列表元素提供了一种特殊语法。通过将索引指定为-1，这种约定也适用于其他负数索引，例如，索引-2返回倒数第二个列表元素。
• 修改列表元素：motorcycles[0] = 'ducati'
• 在列表中添加元素：

• 在列表末尾添加元素motorcycles.append('ducati')
• 在列表中插入元素：motorcycles.insert(0, 'ducati')

• 从列表中删除元素：

• 使用del语句删除元素：del motorcycles[1]
• 使用方法pop()删除元素（将元素从列表中删除，并接着使用它的值）： motorcycles.pop(5)

• 根据值删除元素：motorcycles.remove('ducati')，方法remove()只删除第一个指定的值。如果要删除的值可能在列表中出现多次，就需要使用循环来判断是否删除了所有这样的值。
• 排序

• 使用方法 sort() 对列表进行永久性排序
• 使用函数 sorted() 对列表进行临时排序，如果你要按与字母顺序相反的顺序显示列表，也可向函数sorted()传递参数reverse=True。

• 确定列表的长度：len(cars)
• 使用 range()创建数字列表，还可指定步长：list(range(2,11,2))
• 列表解析：squares = [value**2 for value in range(1,11)]
• 复制列表：使用friend_foods = my_foods[:]；而不是friend_foods = my_foods，使用赋值不能得到两个列表。

元组

• 列表是可以修改的，Python将不能修改的值称为不可变的，而不可变的列表被称为元组。
• 元组看起来犹如列表，但使用圆括号而不是方括号来标识。定义元组后，就可以使用索引来访问其元素，就像访问列表元素一样。
• 虽然不能修改元组的元素，但可以给存储元组的变量赋值。

字典

在Python中， 字典是一系列键—值对。每个键都与一个值相关联，你可以使用键来访问与之相关联的值。与键相关联的值可以是数字、字符串、列表乃至字典。事实上，可将任何Python对象用作字典中的值。

使用字典来存储用户提供的数据或在编写能自动生成大量键—值对的代码时，通常都需要先定义一个空字典。

• 访问字典中的值：print(alien_0['color'])
• 添加键—值对：alien_0['x_position'] = 0
• 修改字典中的值：alien_0['color'] = 'yellow'
• 删除键—值对：del alien_0['points']
• 遍历所有的键—值对：for key, value in user_0.items():
• 遍历字典中的所有键：for name in favorite_languages.keys():
• 按顺序遍历字典中的所有键：for name in sorted(favorite_languages.keys()):
• 遍历字典中的所有值：for language in favorite_languages.values():，这种做法提取字典中所有的值，而没有考虑是否重复。如果需要踢出重复项，使用for language in set(favorite_languages.values()):

嵌套

• 在列表中嵌套字典
• 在字典中嵌套列表
• 在字典中嵌套字典

注意：列表和字典的嵌套层级不应太多。

用户输入

• 函数input()让程序暂停运行，等待用户输入一些文本。例如：message = input("Tell me something, and I will repeat it back to you: ")
• 使用函数input()时， Python将用户输入解读为字符串。而函数int()将数字的字符串表示转换为数值表示，如：age = int(age)

for 与 while 循环

• for循环是一种遍历列表的有效方式，但在for循环中不应修改列表，否则将导致Python难以跟踪其中的元素。
• 要在遍历列表的同时对其进行修改，可使用while循环。通过将while循环同列表和字典结合起来使用，可收集、存储并组织大量输入，供以后查看和显示。

函数

• 传递实参：

• 位置实参，这要求实参的顺序与形参的顺序相同，如：describe_pet('harry', 'hamster')
• 关键字实参，其中每个实参都由变量名和值组成；还可使用列表和字典，如：describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')，注意：使用关键字实参时，务必准确地指定函数定义中的形参名。

• 默认值：编写函数时，可给每个形参指定默认值。给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参。使用默认值可简化函数调用，还可清楚地指出函数的典型用法。注意 使用默认值时，在形参列表中必须先列出没有默认值的形参，再列出有默认值的实参。这让Python依然能够正确地解读位置实参。
• 可混合使用位置实参、关键字实参和默认值，通常有多种等效的函数调用方式。使用哪种调用方式无关紧要，只要函数调用能生成你希望的输出就行。使用对你来说最容易理解的调用方式即可。
• 传递列表

• 在函数中修改列表：在函数中对这个列表所做的任何修改都是永久性的，这让你能够高效地处理大量的数据。
• 禁止函数修改列表：切片表示法[:]创建列表的副本。
• 虽然向函数传递列表的副本可保留原始列表的内容，但除非有充分的理由需要传递副本，否则还是应该将原始列表传递给函数，因为让函数使用现成列表可避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表时尤其如此。

• 传递任意数量的实参：形参名*toppings中的星号让Python创建一个名为toppings的空元组，并将收到的所有值都封装到这个元组中。如：def make_pizza(*toppings):
• 结合使用位置实参和任意数量实参：如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。 如：def make_pizza(size, *toppings):
• 使用任意数量的关键字实参：预先不知道传递给函数的会是什么样的信息。在这种情况下，可将函数编写成能够接受任意数量的键—值对。如：def build_profile(first, last, **user_info):
• 编写函数时，你可以以各种方式混合使用位置实参、关键字实参和任意数量的实参。知道这些实参类型大有裨益，因为阅读别人编写的代码时经常会见到它们。

导入函数（将函数存储在模块）

函数的优点之一是，使用它们可将代码块与主程序分离。通过给函数指定描述性名称，可让主程序容易理解得多。你还可以更进一步，将函数存储在被称为模块的独立文件中，再将模块导入到主程序中。

• 导入整个模块：import module_name
  
• 导入特定的函数：from module_name import function_name
  
• 使用 as 给函数指定别名：from module_name import function_name as fn
  
• 使用 as 给模块指定别名：import module_name as mn
  
• 导入模块中的所有函数：from module_name import *，使用并非自己编写的大型模块时，最好不要采用这种导入方法（如果模块中有函数的名称与你的项目中使用的名称相同，可能导致意想不到的结果），最佳的做法是，要么只导入你需要使用的函数，要么导入整个模块并使用句点表示法。这能让代码更清晰，更容易阅读和理解。
  

类

class Car():
    """一次模拟汽车的简单尝试"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
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• 每个与类相关联的方法调用都自动传递实参self，它是一个指向实例本身的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。
• 根据约定，在Python中，我们通常可以认为首字母大写的名称（如：Dog）指的是类，而小写的名称（如my_dog）指的是根据类创建的实例。如：my_dog = Dog('willie', 6)
• 句点表示法：

• 访问实例的属性：my_dog.name
• 调用Dog类中定义的任何方法：my_dog.sit()

类继承

一个类继承另一个类时，它将自动获得另一个类的所有属性和方法；原有的类称为父类，而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
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导入类（将类存储在模块）

为遵循Python的总体理念，应让文件尽可能整洁。为在这方面提供帮助， Python允许你将类存储在模块中，然后在主程序中导入所需的模块。

• 导入单个类：from car import ElectricCar
• 从一个模块中导入多个类： from car import Car, ElectricCar
• 导入整个模块：import car，然后使用语法module_name.class_name访问需要的类。
• 导入模块中的所有类。如：from module_name import *，不推荐使用这种导入方式。
• 需要从一个模块中导入很多类时，最好导入整个模块，并使用module_name.class_name语法来访问类。这样做时，虽然文件开头并没有列出用到的所有类，但你清楚地知道在程序的哪些地方使用了导入的模块；你还避免了导入模块中的每个类可能引发的名称冲突。

文件

读取文件

with open('pi_digits.txt') as file_object:
    contents = file_object.read()
    print(contents)
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• 要以任何方式使用文件——哪怕仅仅是打印其内容，都得先打开文件，这样才能访问它。
• 关键字with在不再需要访问文件后将其关闭。
• 逐行读取：for line in file_object:
• 使用关键字with时， open()返回的文件对象只在with代码块内可用。如果要在with代码块外访问文件的内容，可在with代码块内将文件的各行存储在一个列表中，并在with代码块外使用该列表，创建一个包含文件各行内容的列表：lines = file_object.readlines()
• 读取文本文件时， Python将其中的所有文本都解读为字符串。如果你读取的是数字，并要将其作为数值使用，就必须使用函数int()将其转换为整数，或使用函数float()将其转换为浮点数。

写入文件

filename = 'programming.txt'
    with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.")
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• 打开文件时，可指定读取模式（ 'r'）、 写入模式（ 'w'）、 附加模式（ 'a'）或让你能够读取和写入文件的模式（ 'r+'）。如果你省略了模式实参， Python将以默认的只读模式打开文件。
• 如果你要写入的文件不存在，函数open()将自动创建它。
• 以写入（ 'w'）模式打开文件时千万要小心，因为如果指定的文件已经存在，Python将在返回文件对象前清空该文件。
• Python只能将字符串写入文本文件。要将数值数据存储到文本文件中，必须先使用函数str()将其转换为字符串格式。

使用Json格式存取数据

• 存储数据：json.dump(numbers, f_obj)，其中，f_obj为文件对象。
• 读取数据：numbers = json.load(f_obj)，其中，f_obj为文件对象。

异常

Python使用被称为异常的特殊对象来管理程序执行期间发生的错误。每当发生让Python不知所措的错误时，它都会创建一个异常对象。

• 如果你编写了处理该异常的代码，程序将继续运行；
• 如果你未对异常进行处理，程序将停止，并显示一个traceback，其中包含有关异常的报告。

异常是使用try-except代码块处理的。使用了try-except代码块时，即便出现异常，程序也将继续运行：显示你编写的友好的错误消息，而不是令用户迷惑的traceback。

示例：

print("Give me two numbers, and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit.")
while True:
    first_number = input("\nFirst number: ")
    if first_number == 'q':
        break
    second_number = input("Second number: ")
    try:
        answer = int(first_number) / int(second_number)
    except ZeroDivisionError:
        print("You can't divide by 0!")
    else:
        print(answer)
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有一些仅在try代码块成功执行时才需要运行的代码；这些代码应放在else代码块中。 except代码块告诉Python，如果它尝试运行try代码块中的代码时引发了指定的异常，该怎么办。

通过预测可能发生错误的代码，可编写健壮的程序，它们即便面临无效数据或缺少资源，也能继续运行，从而能够抵御无意的用户错误和恶意的攻击。

测试代码

单元测试和测试用例

Python标准库中的模块unittest提供了代码测试工具。

• 单元测试用于核实函数的某个方面没有问题；
• 测试用例是一组单元测试，这些单元测试一起核实函数在各种情形下的行为都符合要求。
• 全覆盖式测试用例包含一整套单元测试，涵盖了各种可能的函数使用方式。对于大型项目，要实现全覆盖可能很难。通常，最初只要针对代码的重要行为编写测试即可。

测试未通过时怎么办？

测试未通过时，不要修改测试，而应修复导致测试不能通过的代码：检查刚对函数所做的修改，找出导致函数行为不符合预期的修改。

各种断言方法

unittest Module中的断言方法如下：

• assertEqual(a, b)： 核实a == b
• assertNotEqual(a, b)： 核实a != b
• assertTrue(x)： 核实x为True
• assertFalse(x)： 核实x为False
• assertIn(item, list)： 核实item在list中
• assertNotIn(item, list)： 核实item不在list中

针对方法进行测试

针对方法进行测试得示例如下：

import unittest
from name_function import get_formatted_name
class NamesTestCase(unittest.TestCase):
    """测试name_function.py """
    def test_first_last_name(self):
        """能够正确地处理像Janis Joplin这样的姓名吗？ """
        formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
        self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
    def test_first_last_middle_name(self):
        """能够正确地处理像Wolfgang Amadeus Mozart这样的姓名吗？ """
        formatted_name = get_formatted_name(
        'wolfgang', 'mozart', 'amadeus')
        self.assertEqual(formatted_name, 'Wolfgang Amadeus Mozart')
    unittest.main()
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在TestCase类中使用很长的方法名是可以的；这些方法的名称必须是描述性的，这才 能让你明白测试未通过时的输出。

针对类进行测试

针对类进行测试得示例如下：

import unittest
from survey import AnonymousSurvey
class TestAnonymousSurvey(unittest.TestCase):
    """针对AnonymousSurvey类的测试"""
    def setUp(self):
        """
        创建一个调查对象和一组答案，供使用的测试方法使用
        """
        question = "What language did you first learn to speak?"
        self.my_survey = AnonymousSurvey(question)
        self.responses = ['English', 'Spanish', 'Mandarin']
    def test_store_single_response(self):
        """测试单个答案会被妥善地存储"""
        self.my_survey.store_response(self.responses[0])
        self.assertIn(self.responses[0], self.my_survey.responses)
    def test_store_three_responses(self):
        """测试三个答案会被妥善地存储"""
        for response in self.responses:
            self.my_survey.store_response(response)
        for response in self.responses:
            self.assertIn(response, self.my_survey.responses)
unittest.main()
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测试自己编写的类时，方法setUp()让测试方法编写起来更容易：可在setUp()方法中创建一系列实例并设置它们的属性，再在测试方法中直接使用这些实例。

注意：运行测试用例时，每完成一个单元测试， Python都打印一个字符：测试通过时打印一个句点；测试引发错误时打印一个E；测试导致断言失败时打印一个F。这就是你运行测试用例时，在输出的第一行中看到的句点和字符数量各不相同的原因。如果测试用例包含很多单元测试，需要运行很长时间，就可通过观察这些结果来获悉有多少个测试通过了。

设置代码格式

代码被阅读的次数比编写的次数多。如果一定要在让代码易于编写和易于阅读之间做出选择， Python程序员几乎总是会选择后者。

• 缩进：PEP 8建议每级缩进都使用四个空格，这既可提高可读性，又留下了足够的多级缩进空间。混合使用制表符和空格会让Python解释器感到迷惑。在程序中混合使用制表符和空格可能导致极难解决的问题。
• 行长：很多Python程序员都建议每行不超过80字符。PEP 8还建议注释的行长都不超过72字符，因为有些工具为大型项目自动生成文档时，会在每行释开头添加格式化字符。
• 空行：你应该使用空行来组织程序文件，但也不能滥用。空行不会影响代码的运行，但会影响代码的可读性。 Python解释器根据水平缩进情况来解读代码，但不关心垂直间距。
• 在条件测试的格式设置方面， PEP 8提供的唯一建议是，在诸如==、 >=和<=等比较运算符两边各添加一个空格，例如， if age < 4:要比if age<4:好。

变量的规则

• 变量名只能包含字母、数字和下划线。变量名可以字母或下划线打头，但不能以数字打头，例如，可将变量命名为message_1，但不能将其命名为1_message。
• 变量名不能包含空格，但可使用下划线来分隔其中的单词。例如，变量名greeting_message可行，但变量名greeting message会引发错误。
• 不要将Python关键字和函数名用作变量名，即不要使用Python保留用于特殊用途的单词，如print
• 变量名应既简短又具有描述性。例如， name比n好， student_name比s_n好， name_length比length_of_persons_name好。
• 慎用小写字母l和大写字母O，因为它们可能被人错看成数字1和0。

 要创建良好的变量名，需要经过一定的实践，在程序复杂而有趣时尤其如此。随着你编写的程序越来越多，并开始阅读别人编写的代码，将越来越善于创建有意义的变量名。

注意：就目前而言，应使用小写的Python变量名，避免使用大写字母。