前言

非学究写书，无空洞行文。

Python语法简洁，库函数全面强大，编程速度快，运行速度也不慢。

大学里， 往往是专家教初学者。 专家也是从初学者过来的，只不过专家经常忘 记这一点。 要知道，初学者可能只写过不到10行的程序，而专家已经写了至少 10000行程序了。 两者的大脑构造不同。 学习是困难的， 教育或培训应把专 家的工作流程放慢100倍！ 初学者要做的是尽量快的使自己的程序量到达1000， 这包括中间无数次除错， 每次除错都是一次微小的学习。 要想感到舒服， 只 有积累自己的经验， 无其它捷径。

面对新东西，初学者往往会问这些困惑 (ask the student's name)：

• 这个东西是什么意思？
• 怎么来的？
• 有什么用？
• 怎么用？
• 什么情况下用？
• 为什么程序中要加入这个东西？

动态的教育方式会更好。专家与初学者坐在电脑前， 逐步回答上述问题， 直到 初学者说“我明白了”。

Python的发音纠正

国人普遍把th发作s。 Not quite correct。

ˈpī-ˌthän , -thən pronounciation

Python源流

Python之父Guido van Rossum，荷兰人，1956年生，1982年阿姆斯特丹大学获得 数学与计算机科学硕士学位。有过ABC语言的工作经验。1989年设计了Python语 言。

Python语法简洁，有大而全而有用的标准库。

自然（natural）语言。特点：歧义，重复。“The penny dropped。” “不要。”

正式（formal）语言。特点：只管字面意思。

计算机组成概要：CPU，总线，内存，硬盘。

Bit, byte, KB, MB, GB, TB换算。

变量的命名。如，层叠策略，用CDCL还是TiledStrategy?

教务管理系统，http://10.1.70.164/jwglxt?

习语言、易语言等目前非主流语言。

最简单的类定义:

class A:

pass

以上面的类为蓝本，创建一个实例：a = A()。 虽然这个a什么也做不了。

Python文件命令行执行。 python a.py。

函数头的三要素：def，函数名，参数列表:

def add_number(a, b):

return a + b

def add_lst(a, b):

if len(a) != len(b):

return 'ERROR: a and b not in equal length.'

n = len(a)

result = []

for i in range(n):

result.append(a[i] + b[i])

return result

print( add_lst([1,2,3],[-1,-2,-3]) )

Python的关键词

关键词被语言留用（reserved），无法作变量名。

值的类型

所有的值都是对象。a = 5, help(a) a.bit_length()

数字。1， 1.，1.1， .1, 1e1, 1e-1, 1E1, 1E-1

字符串（string）。'hello', 100 * 'hello', 'hello' * 100, 'Weight is %4.2f kg' % (70.2)

f = open('a.html') s = f.read() f.close()

列表（list）。['a', 'b', 'c', 'd']

['bob', 170, 'john', '180'] [1, 2, 3, 4] range(10) 返回一个range对象。可以用list函数把这个对象变成列表。 等价的是range(0, 10, 1)，从0开始，步进1，不包括10。 A list of list A list of tuples A list of objects

元组（tuple），字典（dict）。

变量（Variable）

是一个名字（name），是指向一个值（value）的名字。

值存放在内存（memory）中的某个地址。

尽量选有意义的简短的名字。比如，代表个数用n，代表索引用i，j，k。

关键词不能用作变量名。

值存放在内存某处。值会记录指向它的变量个数。

为节省空间，如果几个变量的值相同，那么这些变量有时会指向这个值（而不是为每个变量单独分配内存空间单独存放该值）。

这叫做interning技术。但并非总是如此。

值10存在地址8791229060416，所有a，b，c三个变量都指向（point to）这个地址。

以上虽然变量x与y的值都是一样，可是这两个值存放在不同的内存地址。

一个没有名字与之对应的值将会被清出内存。

参考资料：

• http://foobarnbaz.com/2012/07/08/understanding-python-variables/
• https://stackoverflow.com/questions/19721002/is-a-variable-the-name-the-value-or-the-memory-location

可变（mutable）类型与不可变类型

字符串是不可变的（immutable）类型，不能在原内存地址改变。

a = 'hello' 不可以原地修改a[0] = 'H'。需要修改a的值时，需要对a进行重新赋值a = 'Hello'。

列表是可变（mutable）类型，能在原内存地址改变。

a = [1, 2] 可以原地修改a[0] = 2

参考资料：

• https://stackoverflow.com/questions/8056130/immutable-vs-mutable-types

表达式（expression）：值，变量或操作符的组合。

17

n + 2

语句（statement）：能够制造一个变量或者显示信息的代码。

n = 17

print(n)

数与格式化显示

x = 3.1415926

print('%4.0f' % (x))

print('%4.1f' % (x))

print('%4.2f' % (x))

print('%4.3f' % (x))

print('%4.4f' % (x))

print('%6.0f' % (x))

print('%6.1f' % (x))

print('%6.2f' % (x))

print('%6.3f' % (x))

print('%6.4f' % (x))

print('%.0f' % (x))

print('%.1f' % (x))

print('%.2f' % (x))

print('%.3f' % (x))

print('%.4f' % (x))

print('%.5f' % (x))

print('%.6f' % (x))

print('%.7f' % (x))

print('%.8f' % (x))

print('%.9f' % (x))

print('%.15f' % (x))

print('%.16f' % (x))

print('%.17f' % (x))

print('%.18f' % (x))

print('%4.f' % (x))

print('%5.f' % (x))

print('%6.f' % (x))

print('%7.f' % (x))

print('%8.f' % (x))

print('%f' % (x))

字符串（Strings）

由字符组成。

索引（index）从0开始，所以1代表第二个字符。只用整数。

负整数代表从字符串末尾开始。如fruit[-1]代表fruit字符串最后一个字符。

len()函数。返回字符串字符个数。len(fruit)。

遍历（traverse）字符串。

fruit = 'banana'

for c in fruit:

print(c)

反向遍历。

fruit = 'banana'

for i in range(len(fruit)-1,-1,-1):

print(fruit[i])

fruit = 'banana'

for c in fruit[::-1]: # [start,stop,step]

print(c)

fruit = 'banana'

for c in ''.join(reversed(fruit)):

print(c)

以上 # [start,stop,step] 代表注释（comment），注释以 # 号开头。

字符串相加（concatenation）

输出Jack, Kack, Lack, Mack, Nack, Ouack, Pack, and Quack

子串（slice）

s[n:m]，其中n或m可省略。 包括第n个字符，不包括第m个字符。（索引自0开始）

n一般小于m。如果n大于等于m，那么就返回空字符串。

空字符串的长度是0。

字符串是immutable的。不能改变已有的字符串。

搜索字符串

练习一：加第三个参数，设定从哪个字符开始搜起。

练习二：加第三个参数，设定从哪个方向开始搜起。

String对象有内置函数find。

数字符串中某个字符的个数。

练习：用上面三参数的find来做。

String类（对象）方法

方法调用：invocation/call

in操作符

'a' in 'banana' 'seed' in 'banana'

练习：写出下面的函数，使得 in_both('apples', 'oranges')返回'aes'。

字符串比较

字典序（alphabetical order）。大写字母排在小写字母前。

字符串之间可以有以下对比操作:

练习：写is_reverse函数，使得is_reverse('god', 'dog')返回True。

find_from函数的两种实现。如果能够找出错误，给1分奖励。

字符串是对象（object）。

对象的本质涵义 - data construct。

计算复杂度。

即兴定义函数，制造一个长度不小于4的密码。

列表

语言的内置（built-in）类型。注意与String类比，index也是从0开始， in操作符， 求长度，获得字串，遍历操作类似。

[ ]

[10, 20, 30, 40]

['crunchy frog', 'ram bladder', 'lark vomit']

列表中的元素不需要是同一类型的: ['spam', 2.0, 5, [10, 20]]

列表[10,20]在另外一个列表中，这叫嵌套列表。

['spam', 1, ['Brie', 'Roquefort', 'Pol le Veq'], [1, 2, 3]]，长度是多少？

列表是 Mutable类型。值可以在原地变。（注意与String的区别）。

IndexError

遍历

for cheese in cheeses:

print(cheese)

for i in range(len(numbers)):

numbers[i] = numbers[i] * 2

for x in []:

print('This never happens.')

+ 操作符用来连接， * 操作符用来重复。

列表的方法

append

extend

sort

t = ['d', 'c', 'e', 'b', 'a']

t.sort() # 问t.sort()返回什么值？

t

sum - reduce方法，把几个值变成一个值

map方法，把几个值变成另外几个值

def f(x):

return 2*x

list(map(f, [1,2]]))

filter方法，从几个值中选择符合条件的几个值。

def f(x):

if x % 2 == 0:

return True

return False

list(filter(f, [1,2,3,4]))

pop

t = ['a', 'b', 'c']

x = t.pop(1) # pop可不带参数，不带参数返回哪个值？

del

t = ['a', 'b', 'c']

del t[1]

t = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

del t[1:5]

remove

t = ['a', 'b', 'c']

t.remove('b')

split

list_of_characters = list('spam')

list_of_words = 'spam should be filtered'.split()

list_of_words = 'spam-should-be-filtered'.split('-')

join方法

','.join(['1','2','3'])

a = 'banana'

b = 'banana'

a is b # a与b是不是指向同一个值

a == b

a = [1, 2, 3]

b = [1, 2, 3]

a is b # not identical, a and b are not the same object

a == b # equivalent though they have the same values

别名（Aliasing）

a = [1, 2, 3] b = a b is a

把变量名与对象联系起来叫做reference。 a与b是指向[1,2,3]的两个references。 因为[1,2,3]是mutable的，所以使用a对[1,2,3]做改变同样影响到b对应的值。 error-prone（易错）

列表作为参数

def delete_head(t):

del t[0]

letters = ['a', 'b', 'c']

delete_head(letters) # letters and t points to the same list object.

letters

注意区别 append 与 + 操作符

t1 = [1, 2]

t2 = t1.append(3)

t1

[1, 2, 3]

t2

t3 = t1 + [4]

t3

[1, 2, 3, 4]

t1

[1, 2, 3]

区别如下两个函数:

def bad_delete_head(t):

t = t[1:] # WRONG!

def tail(t):

return t[1:]

# Copyright (c) Hui Lan 2019

import random
import string

def make_password(n):
    '''
    Return a string of length n consisting of a combination of
    letters, digits and special characters.  Note that each password
    must have at least one lower case letter, one upper case letter,
    one digit and one special charater.  Return an empty string if n
    is less than 4.
    '''

    if n < 4:
        return ''

    password = random.choice(string.ascii_lowercase) + \
        random.choice(string.ascii_uppercase) + \
        random.choice(string.digits) + \
        random.choice(string.punctuation) + \
        ''.join([random.choice(string.ascii_letters + string.digits + string.punctuation) for i in range(n-4)])

    return ''.join(random.sample(password, n)) # shuffle password then return




if __name__ == '__main__':
    for n in range(0,20):
        pwd = make_password(n)
        print(pwd)

字典（Dictionary）

Mutable数据类型。

实际开发中超级有用。

d = {} or d = dict()

d = {'hot':'热', 'cool':'凉', 'cold':'冷'}

d['warm'] = '温'

d['warm']

d['freezing'] # KeyError

len(d)

'warm' in d

'温' in d.values()

key

value

key-value pair (item)

item的顺序不可预测，不是按照创建时的顺序。

def histogram(s):
    ''' Cannot pass any test cases. '''
    pass

def histogram(s):
    ''' Can pass the test case in which s is an empty string. '''
    d = {}
    return d

def histogram(s):
    ''' Can pass the test cases in which all characters in s are unique. '''
    d = {}
    for c in s:
        d[c] = 1
    return d

def histogram(s):
    ''' Can pass all test cases. '''
    d = {}
    for c in s:
        if c not in d:
            d[c] = 1
        else:
            d[c] += 1
    return d


h = histogram('good')
print(h)

# Copyright (C) 2019 Hui Lan
# The following line fixes SyntaxError: Non-UTF-8 code starting with ...
# coding=utf8

def file2lst(fname):
    ''' Return a list where each element is a word from fname. '''
    L = []
    f = open(fname)
    for line in f:
        line = line.strip()
        lst = line.split()
        for x in lst:
            L.append(x)
    f.close()
    return L


def lst2dict(lst):
    ''' Return a dictionary given list lst.  Each key is an element in the lst.
    The value is always 1.'''
    d = {}
    for w in lst:
        d[w] = 1
    return d


import string
def remove_punctuation(s):
    p = ',.:’“”' + string.punctuation
    t = ''
    for c in s:
        if not c in p:
            t += c
        elif c == '’': # handle the case such as May’s
            return t
    return t

def word_frequency(fname, english_dictionary):
    ''' Return a dictionary where each key is a word both in the file fname and in
    the dictionary english_dictionary, and the corresponding value is the frequency
    of that word.'''
    d = {}
    L = file2lst(fname)
    for x in L:
        x = remove_punctuation(x.lower())
        if x in english_dictionary:
            if not x in d:
                d[x] = 1
            else:
                d[x] += 1
    return d


def sort_by_value(d):
    ''' Return a sorted list of tuples, each tuple containing a key and a value.
        Note that the tuples are order in descending order of the value.'''
    import operator
    lst = sorted(d.items(), key=operator.itemgetter(1), reverse=True)
    return lst


if __name__ == '__main__':
    ed = lst2dict(file2lst('words.txt')) # from http://greenteapress.com/thinkpython2/code/words.txt
    d = word_frequency('brexit-news.txt', ed)
    lst = sort_by_value(d)
    for x in lst:
        print('%s (%d)' % (x[0], x[1]))

def inverse_dictionary(d):
    d2 = {}
    for k in d:
        v = d[k]
        if not v in d2:
            d2[v] = [k]
        else:
            d2[v].append(k)
    return d2



d = {'a':1, 'b':2, 'c':2}
d2 = inverse_dictionary(d)
print(d2)

d2 = inverse_dictionary(d)
for k in sorted(d2.keys(), reverse=True):
    print('%d %s' % (k, ' '.join(d2[k])))

def inverse_dictionary(d):
    d2 = {}
    for k in d:
        v = d[k]
        d2.setdefault(v, []).append(k)

    return d2

d = { 'john':{'dob':'1990-10-23', 'height':'6 feet 5 inches'} }

函数

当我们开始不断复制黏贴代码时，就要考虑把这部分代码做成函数了。

函数 unique_words 与 unique_words2 哪个运行速度快？

def unique_words(lst):
    d = {}
    for x in lst:
        d[x] = 1
    return sorted(d.keys())

def unique_words2(lst):
    return sorted(list(set(lst)))


N = 10000000
print(unique_words(['hello', 'world', 'am', 'he'] * N))
print(unique_words2(['hello', 'world', 'am', 'he'] * N))

verbose = True

def example1():
    if verbose:
        print('Running example1')

def example2():
    verbose = False  # a NEW local variable verbose
    if verbose:
        print('Running example2')

def example3():
    global verbose # I am actually going to use the global variable verbose; don't create a local one.
    verbose = False
    if verbose:
        print('Running example3')



print(verbose)
example1()

print(verbose)
example2()
example1()

print(verbose)
example3()
example1()

print(verbose)

record = {'s1':65, 's2':60}

def add_score(student, score):
    record[student] = score


print(record)
add_score('s3', 75)
print(record)

def reverse_string(s):
    t = ''
    for i in range(len(s)-1,-1,-1):
        t += s[i]
    return t



s = 'put'
t = reverse_string(s)
print(t)

参考

• Think Python 2e – Green Tea Press. http://greenteapress.com/thinkpython2/thinkpython2.pdf.