'乾貨：Python 密集知識點彙總'

第一個問題，什麼是 Python ？根據 Python 之父 Guido van Rossum 的話，Python 是：

一種高級程序語言，其核心設計哲學是代碼可讀性和語法，能夠讓程序員用很少的代碼來表達自己的想法。

對於我來說，學習 Python 的首要原因是，Python 是一種可以優雅編程的語言。它能夠簡單自然地寫出代碼和實現我的想法。

另一個原因是我們可以將 Python 用在很多地方：數據科學、Web 開發和機器學習等都可以使用 Python 來開發。Quora、Pinterest 和 Spotify 都使用 Python 來進行他們的後端 Web 開發。那麼讓我們來學習一下 Python 吧。

Python 基礎

1. 變量

你可以把變量想象成一個用來存儲值的單詞。我們看個例子。

Python 中定義一個變量併為它賦值是很容易的。假如你想存儲數字 1 到變量 “one” ，讓我們試試看：

one = 1

超級簡單吧？你只需要把值 1 分配給變量 “one” 。

two = 2some_number = 10000

只要你想，你可以把任意的值賦給任何其他的變量。正如你從上面看到的那樣，變量 “two” 存儲整型變量 2 ，變量 “some_number” 存儲 10000 。

除了整型，我們還可以使用布爾值（True/Flase）、字符串、浮點型和其他數據類型。

# booleanstrue_boolean = Truefalse_boolean = False# stringmy_name = "Leandro Tk"# floatbook_price = 15.80

2. 控制流程：條件語句

“If” 使用一個表達式來判斷一個語句是 True 還是 False ，如果是 True ，那麼執行 if 內的代碼，例子如下：

if True:print("Hello Python If")if 2 > 1:print("2 is greater than 1")

2 比 1 大，所以 print 代碼被執行。

當“if”裡面的表達式是 false 時，“else” 語句將會執行。

if 1 > 2:print("1 is greater than 2")else:print("1 is not greater than 2")

1 比 2 小，所以 “else” 裡面的代碼會執行。

你也可以使用 “elif” 語句：

if 1 > 2:print("1 is greater than 2")elif 2 > 1:print("1 is not greater than 2")else:print("1 is equal to 2")

3. 循環和迭代

在 Python 中，我們可以用不同的形式進行迭代。我會說下 while 和 for。

While 循環：當語句是 True 時，while 內部的代碼塊會執行。所以下面這段代碼會打印出 1 到 10 。

num = 1while num <= 10: print(num) num += 1

while 循環需要循環條件，如果條件一直是 True ，它將會一直迭代，當 num 的值為 11 時，循環條件為 false 。

另一段代碼可以幫你更好的理解 while 語句的用法：

loop_condition = Truewhile loop_condition: print("Loop Condition keeps: %s" %(loop_condition)) loop_condition = False

循環條件是 True 所以會一直迭代，直到為 False 。

For 循環：你可以在代碼塊上應用變量 “num” ，而 “for” 語句將為你迭代它。此代碼將打印與 while 中相同的代碼：從 1 到 10 。

for i in range(1, 11): print(i)

瞧見沒？這太簡單了。i 的範圍從 1 開始一直到第 11 個元素（10是第十個元素）

List：集合 | 數組 | 數據結構

假如你想要在一個變量裡存儲整數 1 ，但是你也要存儲 2 和 3 , 4 , 5 ...

不是用成百上千個變量，我有別的方法存儲這些我想要存儲的整數嗎？你已經猜到了，確實有別的存儲它們的方法。

列表是一個集合，它能夠存儲一列值（就像你想要存儲的這些），那麼讓我們來用一下它：

my_integers = [1, 2, 3, 4, 5]

這真的很簡單。我們創建了一個叫做 my_integer 的數組並且把數據存到了裡面。

也許你會問：“我要怎樣獲取數組裡的值？”

問得好。列表有一個叫做索引的概念。第一個元素的下表是索引0（0）。第二個的索引是1，以此類推，你應該明白的。

為了使它更加簡潔，我們可以用它的索引代表數組元素。我畫了出來：

用 Python 的語法，也很好去理解：

my_integers = [5, 7, 1, 3, 4]print(my_integers[0]) # 5print(my_integers[1]) # 7print(my_integers[4]) # 4

假如你不想存整數。你只想去存一些字符串，像你親戚名字的列表。我的看起來是類似這樣的：

relatives_names = [ "Toshiaki", "Juliana", "Yuji", "Bruno", "Kaio"]print(relatives_names[4]) # Kaio

它的原理跟存整數一樣，很友好。

我們只學習了列表的索引是如何工作的，我還需要告訴你如何向列表的數據結構中添加一個元素（向列表中添加一個項目）。

最常用的向列表中添加新數據的方法是拼接。我們來看一下它是如何使用的：

bookshelf = []bookshelf.append("The Effective Engineer")bookshelf.append("The 4 Hour Work Week")print(bookshelf[0]) # The Effective Engineerprint(bookshelf[1]) # The 4 Hour Work W

拼接超級簡單，你僅需要把一個元素（比如“有效的機器”）作為拼接參數。

好了，關於列表的知識這些就夠了，讓我們來看一下其它的數據結構。

字典：Key-Value 數據結構

現在我們知道 List 是有索引的整型數字集合。但如果我們不像使用整型數字作為索引呢？我們可以用其他的一些數據結構，比如數字、字符串或者其他類型的索引。

讓我們學習下字典這種數據結構。字典是一個鍵值對的集合。字典差不多長這樣：

dictionary_example = { "key1": "value1", "key2": "value2", "key3": "value3"}

Key 是指向 value 的索引。我們如何訪問字典中的 value 呢？你應該猜到了，那就是使用 key 。我們試一下：

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian"}print("My name is %s" %(dictionary_tk["name"])) # My name is Leandroprint("But you can call me %s" %(dictionary_tk["nickname"])) # But you can call me Tkprint("And by the way I'm %s" %(dictionary_tk["nationality"])) # And by the way I'm Brazilian

我們有個 key(age)value(24），使用字符串作為 key 整型作為 value 。

我創建了一個關於我的字典，其中包含我的名字、暱稱和國籍。這些屬性是字典中的 key 。

就像我們學過的使用索引訪問 list 一樣，我們同樣使用索引（在字典中 key 就是索引）來訪問存儲在字典中的 value 。

正如我們使用 list 那樣，讓我們學習下如何向字典中添加元素。字典中主要是指向 value 的 key 。當我們添加元素的時候同樣如此：

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian", "age": 24}print("My name is %s" %(dictionary_tk["name"])) # My name is Leandroprint("But you can call me %s" %(dictionary_tk["nickname"])) # But you can call me Tkprint("And by the way I'm %i and %s" %(dictionary_tk["age"], dictionary_tk["nationality"])) # And by the way I'm Brazilian

我們只需要將一個字典中的一個 key 指向一個 value 。沒什麼難的，對吧？

迭代：通過數據結構進行循環

跟我們在 Python 基礎中學習的一樣，List 迭代十分簡單。我們 Python 開發者通常使用 For 循環。我們試試看：

bookshelf = [ "The Effective Engineer", "The 4 hours work week", "Zero to One", "Lean Startup", "Hooked"]for book in bookshelf: print(book)

對於在書架上的每本書，我們打印（可以做任何操作）到控制檯上。超級簡單和直觀吧。這就是 Python 的美妙之處。

對於哈希數據結構，我們同樣可以使用 for 循環，不過我們需要使用 key 來進行。

dictionary = { "some_key": "some_value" }for key in dictionary: print("%s --> %s" %(key, dictionary[key])) # some_key --> some_value

上面是如何在字典中使用 For 循環的例子。對於字典中的每個 key ，我們打印出 key 和 key 所對應的 value 。

另一種方式是使用 iteritems 方法。

dictionary = { "some_key": "some_value" }for key, value in dictionary.items(): print("%s --> %s" %(key, value))# some_key --> some_value

我們命名兩個參數為 key 和 value ，但是這不是必要的。我們可以隨意命名。我們看下：

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian", "age": 24}for attribute, value in dictionary_tk.items(): print("My %s is %s" %(attribute, value))# My name is Leandro# My nickname is Tk# My nationality is Brazilian# My age is 24

可以看到我們使用了 attribute 作為字典中 key 的參數，這與使用 key 命名具有同樣的效果。真是太棒了！

類&對象

一些理論：

對象是對現實世界實體的表示，如汽車、狗或自行車。這些對象有兩個共同的主要特徵：數據和行為。

汽車有數據，如車輪的數量，車門的數量和座位的空間，並且它們可以表現出其行為：它們可以加速，停止，顯示剩餘多少燃料，以及許多其他的事情。

我們將數據看作是面向對象編程中的屬性和行為。又表示為：

數據→ 屬性和行為 → 方法

而類是創建單個對象的藍圖。在現實世界中，我們經常發現許多相同類型的對象。比如說汽車。所有的汽車都有相同的構造和模型（都有一個引擎，輪子，門等）。每輛車都是由同一套藍圖構造成的，並具有相同的組件。

Python 面向對象編程模式：ON

Python，作為一種面向對象編程語言，存在這樣的概念：類和對象。

一個類是一個藍圖，是對象的模型。

那麼，一個類是一個模型，或者是一種定義屬性和行為的方法（正如我們在理論部分討論的那樣）。舉例來說，一個車輛類有它自己的屬性來定義這個對象是個什麼樣的車輛。一輛車的屬性有輪子數量，能源類型，座位容量和最大時速這些。

考慮到這一點，讓我們來看看 Python 的類的語法：

class Vehicle: pass

上邊的代碼，我們使用 class 語句來定義一個類。是不是很容易？

對象是一個類的實例化，我們可以通過類名來進行實例化。

car = Vehicle()print(car) # <__main__.Vehicle instance at 0x7fb1de6c2638>

在這裡，car 是類 Vehicle 的對象（或者實例化）。

記得車輛類有四個屬性：輪子的數量，油箱類型，座位容量和最大時速。當我們新建一個車輛對象時要設置所有的屬性。所以在這裡，我們定義一個類在它初始化的時候接受參數：

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity

這個 init 方法。我們稱之為構造函數。因此當我們在創建一個車輛對象時，可以定義這些屬性。想象一下，我們喜歡 Tesla Model S ，所以我們想創建一個這種類型的對象。它有四個輪子，使用電能源，五座並且最大時時速是250千米（155英里）。我們開始創建這樣一個對象：

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)

四輪+電能源+五座+最大時速250千米。

所有的屬性已經設置了。但我們該如何訪問這些屬性值呢？我們給對象發送消息以向其請求該值。我們稱之為方法。它是對象的行為。讓我們實現它：

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity def number_of_wheels(self): return self.number_of_wheels def set_number_of_wheels(self, number): self.number_of_wheels = number

這是兩個方法number_of_wheels和set_number_of_wheels的實現。我們將其稱為getter & setter。因為第一個函數是獲取屬性值，第二個函數是給屬性設置新的值。

在 Python 中，我們可以使用@property (修飾符)來定義getters和setters。讓我們看看實際代碼：

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity @property def number_of_wheels(self): return self.number_of_wheels @number_of_wheels.setter def number_of_wheels(self, number): self.number_of_wheels = number

並且我們可以將這些方法作為屬性使用：

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 4tesla_model_s.number_of_wheels = 2 # setting number of wheels to 2print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 2

這和方法定義有輕微的不同。這裡的方法是按照屬性執行的。例如當我們設置新的輪胎數目時，我們並不將這兩個看做參數，而是將數值2設置給number_of_wheels。這是編寫python風格的getter和setter代碼的一種方式。

但我們也可以將該方法用於其他事項，例如“make_noise”方法。讓我們看看：

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity def make_noise(self): print('VRUUUUUUUM')

當我們調用此方法時，它僅僅返回一個字符串“VRRRRUUUUM.”

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)tesla_model_s.make_noise() # VRUUUUUUUM

封裝: 隱藏信息

封裝是一種限制直接訪問對象數據和方法的機制。但與此同時，它使得在數據上操作更簡單（對象的方法）。

“封裝可被用於隱藏數據成員和成員函數。按照這個定義，封裝意味著 對象的內部表示一般在對象定義的外部視圖中隱藏。” — Wikipedia

對象的所有內部表示都對外部隱藏了。只有對象本身可以與其內部數據交互。

首先，我們需要理解公開的、非公開的實例變量和方法的工作原理。

公共實例變量

對於 Python 類，我們可以在我們的構造函數方法中初始化一個公共實例變量。讓我們看看這個：

在這個構造方法中:

class Person: def __init__(self, first_name): self.first_name = first_name

在這裡，我們將 first_name 值作為參數應用於公共實例變量。

tk = Person('TK')print(tk.first_name) # => TK

在類中:

class Person: first_name = 'TK'

在這裡，我們不需要將 first_name 作為參數，所有的實例對象都有一個用 TK 初始化的類屬性。

tk = Person()print(tk.first_name) # => TK

太酷了，現在我們已經瞭解到，我們可以使用公共實例變量和類屬性。關於公共部分的另一個有趣的事情是我們可以管理變量值。我的意思是什麼呢？我們的對象可以管理它的變量值：Get 和 Set 變量值。

還是在 Person 類中，我們想為它的 first_name 變量設置另一個值：

tk = Person('TK')tk.first_name = 'Kaio'print(tk.first_name) # => Kaio

這就可以了，我們只是為 first_name 實例變量設置另一個值（kaio），並更新了值。就這麼簡單。因為這是一個公共變量，我們是可以這麼做的。

Non-public 實例變量

這裡我們並沒有使用術語“private”，因為在Python中所有屬性都不是真的私有的（沒有通常不必要的工作量）。 — PEP 8

作為 public instance variable（公共實例變量），我們可以在構造方法或類內部定義 non-public instance variable （非公共實例變量）。語法上的區別是：對於 non-public instance variables （非公共實例變量），在變量名前使用下劃線(_)。

“除了從對象內部外無法被訪問的‘Private’實例變量在Python中並不存在。然而，這裡有一個多數Python代碼都會遵守的慣例：使用下劃線作為前綴的命名(例如 _spam)應該被認為是API的非公開部分（不管是函數、方法還是數據成員）” — Python軟件基礎

這裡是示例代碼:

class Person: def __init__(self, first_name, email): self.first_name = first_name self._email = email

你看到了email變量了嗎？這就是我們如何定義非公共變量的方法：

tk = Person('TK', '[email protected]')print(tk._email) # [email protected]

我們可以訪問並更新它。非公共變量僅僅是一個慣用法，並且應該被當做API的非公共部分。

所以我們使用一個在類定義內部的方法來實現該功能。讓我們實現兩個方法(email 和update_email)以加深理解：

class Person: def __init__(self, first_name, email): self.first_name = first_name self._email = email def update_email(self, new_email): self._email = new_email def email(self): return self._email

現在我們可以使用這兩個方法來更新及訪問非公開變量了。示例如下：

tk = Person('TK', '[email protected]')print(tk.email()) # => [email protected]._email = '[email protected]'print(tk.email()) # => [email protected]_email('[email protected]')print(tk.email()) # => [email protected]

• 我們使用first_name TK和email [email protected]初始化了一個新對象
• 使用方法訪問非公開變量email並輸出它
• 嘗試在類外部設置一個新的email
• 我們需要將非公開變量視為API的非公開部分
• 使用我們的實例方法來更新非公開變量
• 成功！我們使用輔助方法在類內部更新了它。

公共方法

對於公共方法，我們也可以在類中使用它們：

class Person: def __init__(self, first_name, age): self.first_name = first_name self._age = age def show_age(self): return self._age

讓我們來測試一下:

tk = Person('TK', 25)print(tk.show_age()) # => 25

很好 - 我們在類中使用它沒有任何問題。

非公共方法

但是用非公開的方法，我們無法做到這一點。如果我們想實現相同的 Person 類，現在使用有下劃線（_）的 show_age 非公共方法。

class Person: def __init__(self, first_name, age): self.first_name = first_name self._age = age def _show_age(self): return self._age

現在，我們將嘗試用我們的對象來調用這個非公共的方法：

tk = Person('TK', 25)print(tk._show_age()) # => 25

我們可以訪問和更新它。非公共的方法只是一個慣例，應該被視為API的非公開部分。

以下是我們如何使用它的一個例子：

class Person: def __init__(self, first_name, age): self.first_name = first_name self._age = age def show_age(self): return self._get_age() def _get_age(self): return self._agetk = Person('TK', 25)print(tk.show_age()) # => 25

這裡有一個 _get_age 非公共方法和一個 show_age 公共方法。show_age 可以被我們的對象（不在我們的類中）使用，而 _get_age 只用在我們的類定義裡面使用（在 show_age 方法裡面）。但是同樣的，這樣的做法通常是慣例。

封裝小結

通過封裝，我們可以確保對象的內部表示是對外部隱藏的。

繼承：行為和特徵

某些物體有一些共同之處：它們的行為和特徵。

例如，我繼承了我父親的一些特徵和行為。我繼承了他的眼睛和頭髮的特徵，以及他的急躁和內向的行為。

在面向對象編程中，類可以繼承另一個類的共同特徵（數據）和行為（方法）。

我們來看另一個例子，並用 Python 實現它。

想象一下汽車。車輪數量，座位容量和最大速度都是一輛車的屬性。我們可以說 ElectricCar 類從普通的 Car 類繼承了這些相同的屬性。

class Car: def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity

我們 Car 類的實現:

my_car = Car(4, 5, 250)print(my_car.number_of_wheels)print(my_car.seating_capacity)print(my_car.maximum_velocity)

一旦初始化，我們就可以使用所有創建的實例變量。太棒了。

在 Python 中，我們將父類作為子的參數來進行繼承。ElectricCar 類可以繼承我們的 Car 類。

class ElectricCar(Car): def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity): Car.__init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity)

就這麼簡單。我們不需要實現任何其他方法，因為這個類已經完成了父類的繼承（繼承自 Car 類）。我們來證明一下：

my_electric_car = ElectricCar(4, 5, 250)print(my_electric_car.number_of_wheels) # => 4print(my_electric_car.seating_capacity) # => 5print(my_electric_car.maximum_velocity) # => 250

乾的漂亮。

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