零基础Python学习笔记

本书以初学者为对象，通过学习笔记的方式，系统地介绍了使用 Python 进行程序开发的应用技术。全书分为 16 章，包括 Python 编程基础、数据类型与基本运算符、顺序结构语句与条件控制语句、循环结构语句、列表和元组、字符串的常用操作、数据处理与验证、文件与 I/O、字典与集合、函数、Python内置函数、类和对象、模块、进程和线程、网络编程、异常处理及程序调试。本书内容丰富，结合在学习过程中经常遇到的各种问题和解决方法，以及提示的要点，用学习笔记的形式进行了提炼和总结。

1989 年，由荷兰人 Guido van Rossum 发明的一种面向对象的解释型高级编程语言被命名为 Python。Python 的中文词意为“蟒蛇”，它是一种扩充性极强的编程语言，有着丰富和强大的库，能够把用其他语言（尤其是 C/C++）制作的各种模块很轻松地结合在一起，所以又被称为“胶水”语言。Python 语法简洁、清晰，代码可读性强，编程模式符合人类的思维方式和习惯，深受编程人员的喜好和追捧。 
本书内容 
本书包含了学习 Python 从入门到高级应用开发所需的各类必备知识，全书分为 16 章， 
知识结构如下。 
本书特点 
● 由浅入深，循序渐进。本书以初、中级程序员为对象，先从 Python 基础学起，再学习面向对象、模块、进程、线程和网络编程等知识。讲解语言通俗易懂、图文并茂，从而使读者能够快速掌握书中内容。 
● 教学视频，讲解详尽。读者可以扫码观看教学视频，根据这些教学视频更快速地学习Python，感受编程的快乐和成就感，进一步增强学习的信心，从而快速成为编程高手。 
● 实例典型，轻松易学。通过实例学习是学习 Python 最好的方法，本书在讲解知识时，通过多个实例，详尽地讲解了在实际开发中所需的各类知识。另外，为了便于读者阅读代码，快速地学习编程技能，书中的关键代码都提供了相应的注释。 
● 精彩栏目，贴心提醒。本书根据需要在各章安排了很多“学习笔记”小栏目，让读者可以在学习过程中轻松地理解相关知识点及概念，快速掌握个别技术的应用技巧。 
读者对象 
● 初学编程的自学者。 
● 编程爱好者。 
● 大中专院校的老师和学生。 
● 相关培训机构的老师和学生。 
● 做毕业设计的学生。 
● 初中级程序开发人员。 
● 程序测试及维护人员。 
● 参加实习的“菜鸟”程序员。 
读者服务 
为了方便解决本书疑难问题，我们提供了多种服务方式，并由明日科技团队提供在线技术指导和社区服务，服务方式如下。 
● 服务网站：www.mingrisoft.com。 
● 服务邮箱：[email protected]。 
● 企业 QQ：4006751066。 
● QQ 群：574680371、702122889、991924678、460844392。 
● 服务电话：400-67501966、0431-84978981。 
本书约定 
开发环境及工具如下。 
● 操作系统：Windows 7、Windows 10 等。 
● 开发工具：IDLE。　　

目 录 
第 1 章 Python 编程基础........................................................................................................... 1 
1.1 基本输入和输出 ........................................................................................................... 1 
1.1.1 使用 print() 函数进行简单输出 ....................................................................... 1 
1.1.2 使用 print() 函数进行复杂输出 ....................................................................... 3 
1.1.3 使用 input() 函数输入 ..................................................................................... 6 
1.2 注释 ............................................................................................................................... 7 
1.2.1 单行注释 ........................................................................................................... 7 
1.2.2 多行注释 ........................................................................................................... 7 
1.2.3 中文声明注释 .................................................................................................. 8 
1.3 代码缩进 ....................................................................................................................... 9 
1.4 编码规范 ..................................................................................................................... 10 
1.5 命名规范 ..................................................................................................................... 11 
第 2 章 数据类型与基本运算符 .............................................................................................. 13 
2.1 保留字与标识符 ......................................................................................................... 13 
2.1.1 保留字 ............................................................................................................. 13 
2.1.2 标识符 ............................................................................................................. 15 
2.2 变量 ............................................................................................................................. 16 
2.2.1 理解 Python 中的变量 .................................................................................... 16 
2.2.2 变量的定义与使用 ......................................................................................... 17 
2.3 基本数据类型 ............................................................................................................. 18 
2.3.1 数值类型 ......................................................................................................... 18 
2.3.2 字符串类型 ..................................................................................................... 21 
2.3.3 布尔类型 ......................................................................................................... 24 
2.3.4 数据类型转换 ................................................................................................. 24 
2.4 进制数 ......................................................................................................................... 26 
2.4.1 二进制 ............................................................................................................. 26 
2.4.2 八进制 ............................................................................................................. 26 
2.4.3 十进制 ............................................................................................................. 27
2.4.4 十六进制 ......................................................................................................... 27 
2.4.5 进制的进位 ..................................................................................................... 27 
2.5 算术运算符 ................................................................................................................. 27 
2.6 赋值运算符 ................................................................................................................. 30 
第 3 章 顺序结构语句与条件控制语句 .................................................................................. 33 
3.1 顺序结构语句 ............................................................................................................. 33 
3.1.1 赋值语句 ......................................................................................................... 34 
3.1.2 输入 / 输出语句 .............................................................................................. 35 
3.2 常用条件语句 ............................................................................................................. 36 
3.2.1 if 语句 .............................................................................................................. 36 
3.2.2 if…else 语句 .................................................................................................... 39 
3.2.3 if…elif…else 语句 .......................................................................................... 40 
3.3 if 语句的嵌套 .............................................................................................................. 42 
3.4 使用 and 连接条件的选择语句 .................................................................................. 43 
3.5 使用 or 连接条件的选择语句 .................................................................................... 45 
3.6 使用 not 关键字的选择语句 ...................................................................................... 46 
第 4 章 循环结构语句 .............................................................................................................. 48 
4.1 for 循环 ........................................................................................................................ 48 
4.2 while 循环 .................................................................................................................... 51 
4.3 循环嵌套 ..................................................................................................................... 54 
4.4 跳转语句 ..................................................................................................................... 55 
4.4.1 break 语句 ....................................................................................................... 55 
4.4.2 continue 语句 .................................................................................................. 56 
第 5 章 列表和元组 .................................................................................................................. 59 
5.1 序列 ............................................................................................................................. 59 
5.1.1 索引 ................................................................................................................. 59 
5.1.2 切片 ................................................................................................................. 60 
5.1.3 序列相加 ......................................................................................................... 61 
5.1.4 乘法（Multiplying） ...................................................................................... 62 
5.1.5 检查某个元素是否是序列的成员 ................................................................. 63 
5.1.6 计算序列的长度、最大值和最小值 ............................................................. 63 
5.2 列表 ............................................................................................................................. 64 
5.2.1 列表的创建和删除 ......................................................................................... 65 
5.2.2 访问列表元素 ................................................................................................. 67 
5.2.3 遍历列表 ......................................................................................................... 68 
5.2.4 添加、修改和删除列表元素 ......................................................................... 69 
5.2.5 对列表进行统计、计算 ................................................................................. 72 
5.2.6 对列表进行排序 ............................................................................................. 74 
5.3 元组 ............................................................................................................................. 76 
5.3.1 元组的创建和删除 ......................................................................................... 77 
5.3.2 访问元组元素 ................................................................................................. 79 
5.3.3 修改元组元素 ................................................................................................. 80 
第 6 章 字符串的常用操作 ...................................................................................................... 82 
6.1 字符串常用操作 ......................................................................................................... 82 
6.1.1 拼接字符串 ..................................................................................................... 82 
6.1.2 计算字符串的长度 ......................................................................................... 83 
6.1.3 截取字符串 ..................................................................................................... 84 
6.1.4 分割字符串 ..................................................................................................... 86 
6.1.5 检索字符串 ..................................................................................................... 87 
6.1.6 字母的大小写转换 ......................................................................................... 91 
6.1.7 删除字符串中的空格和特殊字符 ................................................................. 92 
6.2 高级字符串内置函数 ................................................................................................. 94 
6.2.1 eval() 函数——执行一个字符串表达式并返回执行结果 ........................... 94 
6.2.2 exec() 函数——执行存储在字符串或文件中的 Python 语句 ..................... 96 
6.2.3 ascii() 函数——返回对象的可打印字符串表现方式 ................................... 97 
6.2.4 compile() 函数——将字符串编译为字节代码 ............................................. 97 
第 7 章 数据处理与验证 .......................................................................................................... 99 
7.1 数据格式化 ................................................................................................................. 99 
7.2 数据验证 ................................................................................................................... 103 
7.2.1 利用字符串的 isalnum()、isdigit() 等方法 ................................................. 104 
7.2.2 通过字符的 ASCII 码进行验证 ................................................................... 104 
7.3 数据处理 ................................................................................................................... 106 
7.3.1 字符串拼接的 4 种方法 ............................................................................... 106
7.3.2 数据去重 ....................................................................................................... 108 
7.3.3 数据编号 ....................................................................................................... 110 
第 8 章 文件与 I/O.................................................................................................................. 115 
8.1 基本文件操作 ........................................................................................................... 115 
8.1.1 创建和打开文件 ........................................................................................... 115 
8.1.2 关闭文件 ....................................................................................................... 118 
8.1.3 打开文件时使用 with 语句 .......................................................................... 119 
8.1.4 写入文件内容 ............................................................................................... 119 
8.1.5 读取文件 ....................................................................................................... 120 
8.2 目录操作 ................................................................................................................... 124 
8.2.1 os 模块和 os.path 模块 ................................................................................. 124 
8.2.2 路径 ............................................................................................................... 126 
8.2.3 判断目录是否存在 ....................................................................................... 129 
8.2.4 创建目录 ....................................................................................................... 129 
8.2.5 删除目录 ....................................................................................................... 131 
8.2.6 遍历目录 ....................................................................................................... 132 
8.3 高级文件操作 ........................................................................................................... 134 
8.3.1 删除文件 ....................................................................................................... 134 
8.3.2 重命名文件和目录 ....................................................................................... 135 
8.3.3 获取文件基本信息 ....................................................................................... 137 
第 9 章 字典与集合 ................................................................................................................ 139 
9.1 字典 ........................................................................................................................... 139 
9.1.1 字典的创建和删除 ....................................................................................... 139 
9.1.2 通过“键 - 值”对访问字典 ....................................................................... 143 
9.1.3 遍历字典 ....................................................................................................... 144 
9.1.4 添加、修改和删除字典元素 ....................................................................... 145 
9.1.5 字典推导式 ................................................................................................... 147 
9.2 集合 ........................................................................................................................... 147 
9.2.1 集合的创建 ................................................................................................... 148 
9.2.2 集合的添加和删除 ....................................................................................... 150 
9.2.3 集合的交集、并集和差集运算 ................................................................... 151 
第 10 章 函数.......................................................................................................................... 153 
10.1 函数的创建和调用 ................................................................................................. 153 
10.1.1 创建一个函数 ............................................................................................. 153 
10.1.2 调用函数 ..................................................................................................... 155 
10.1.3 pass 空语句 ................................................................................................. 156 
10.2 参数传递 ................................................................................................................. 156 
10.2.1 了解形式参数和实际参数 ......................................................................... 157 
10.2.2 位置参数 ..................................................................................................... 158 
10.2.3 关键字参数 ................................................................................................. 160 
10.2.4 为参数设置默认值 ..................................................................................... 160 
10.2.5 可变参数 ..................................................................................................... 162 
10.3 返回值 ..................................................................................................................... 164 
10.4 变量的作用域 ......................................................................................................... 165 
10.4.1 局部变量 ..................................................................................................... 166 
10.4.2 全局变量 ..................................................................................................... 166 
第 11 章 Python 内置函数..................................................................................................... 169 
11.1 基本常用函数 .......................................................................................................... 169 
11.1.1 help() 函数——查看对象的帮助信息 ....................................................... 169 
11.1.2 format() 函数——格式化显示 .................................................................... 172 
11.1.3 len() 函数——返回对象的长度或项目个数 ............................................. 176 
11.2 数据类型转换函数 .................................................................................................. 177 
11.2.1 repr() 函数——将对象转换为可供 Python 解释器读取的字符串格式 ........ 178 
11.2.2 bool() 函数——将给定的参数转换为布尔类型 ....................................... 179 
11.2.3 complex() 函数——将指定的参数转换为复数形式 ................................ 180 
11.2.4 list() 函数——将序列转换为列表 ............................................................. 181 
11.2.5 tuple() 函数——将序列转换为元组 .......................................................... 182 
11.3 数学函数 .................................................................................................................. 183 
11.3.1 sum() 函数——对可迭代对象进行求和计算 ............................................ 184 
11.3.2 max() 函数——获取给定参数的最大值 ................................................... 185 
11.3.3 min() 函数——获取给定参数的最小值 .................................................... 186 
11.3.4 abs() 函数——获取绝对值 ......................................................................... 187 
11.3.5 round() 函数——对数值进行四舍五入求值 ............................................. 188 
11.3.6 pow() 函数——获取两个数值的幂运算值 ............................................... 189
11.3.7 divmod() 函数——获取两个数值的商和余数 .......................................... 191 
11.4 对象创建函数 .......................................................................................................... 191 
11.4.1 range() 函数——根据传入的参数创建一个 range 对象 .......................... 192 
11.4.2 dict() 函数——根据传入的参数创建一个字典对象 ................................ 194 
11.4.3 bytes() 函数——根据传入的参数创建一个不可变字节数组 .................. 195 
11.5 迭代器操作函数 ...................................................................................................... 196 
11.5.1 sorted() 函数——对可迭代对象进行排序 ................................................ 197 
11.5.2 reversed() 函数——反转序列生成新的迭代器 ......................................... 198 
11.5.3 zip() 函数——将可迭代对象打包成元组并返回一个可迭代的 zip 对象 ...... 199 
11.5.4 enumerate() 函数——根据可迭代对象创建一个 enumerate 对象 ........... 201 
11.5.5 all() 函数——判断可迭代对象中的所有元素是否都为 True .................. 202 
11.5.6 any() 函数——判断可迭代对象中的所有元素是否都为 False ............... 203 
11.5.7 next() 函数——返回迭代器的下一个元素 ............................................... 204 
11.5.8 fifilter() 函数——通过指定条件过滤序列并返回一个迭代器对象 ........... 205 
11.5.9 map() 函数——通过函数实现对可迭代对象的操作并返回一个迭代器对象.................................................................................................. 206 
11.6 对象操作函数 .......................................................................................................... 207 
11.6.1 type() 函数——返回对象的类型或创建新类型 ....................................... 208 
11.6.2 dir() 函数——返回对象或当前作用域内的属性列表 .............................. 208 
第 12 章 类和对象.................................................................................................................. 211 
12.1 面向对象概述 ......................................................................................................... 211 
12.1.1 对象 ............................................................................................................. 211 
12.1.2 类 ................................................................................................................. 212 
12.1.3 面向对象程序设计的特点 ......................................................................... 212 
12.2 类的定义和使用 ..................................................................................................... 213 
12.2.1 定义类 ......................................................................................................... 213 
12.2.2 创建类的实例 ............................................................................................. 214 
12.2.3 “魔术”方法——__init__() ...................................................................... 215 
12.2.4 创建类的成员并访问 ................................................................................. 216 
12.2.5 访问限制 ..................................................................................................... 219 
12.3 属性 ......................................................................................................................... 221 
12.3.1 创建用于计算的属性 ................................................................................. 221 
12.3.2 为属性添加安全保护机制 ......................................................................... 222 
12.4 继承 ......................................................................................................................... 223 
12.4.1 继承的基本语法 ......................................................................................... 223 
12.4.2 方法重写 ..................................................................................................... 224 
12.4.3 派生类中调用基类的 __init__() 方法 ....................................................... 224 
第 13 章 模块.......................................................................................................................... 226 
13.1 模块概述 ................................................................................................................. 226 
13.2 自定义模块 ............................................................................................................. 226 
13.2.1 使用 import 语句导入模块 ......................................................................... 227 
13.2.2 使用 from…import 语句导入模块 ............................................................. 228 
13.2.3 模块搜索目录 ............................................................................................. 229 
13.3 以主程序的形式执行 ............................................................................................. 231 
13.4 Python 中的包 ......................................................................................................... 233 
13.4.1 Python 程序的包结构 ................................................................................. 234 
13.4.2 创建和使用包 ............................................................................................. 234 
13.5 引用其他模块 ......................................................................................................... 237 
13.5.1 导入和使用标准模块 ................................................................................. 237 
13.5.2 第三方模块的下载与安装 ......................................................................... 238 
第 14 章 进程和线程.............................................................................................................. 240 
14.1 创建进程的常用方式 ............................................................................................. 240 
14.1.1 使用 multiprocessing 模块创建进程 .......................................................... 240 
14.1.2 使用 Process 子类创建进程 ....................................................................... 244 
14.1.3 使用进程池 Pool 创建进程 ........................................................................ 245 
14.2 通过队列实现进程之间的通信 ............................................................................. 247 
14.2.1 队列简介 ..................................................................................................... 249 
14.2.2 多进程队列的使用 ..................................................................................... 249 
14.2.3 使用队列在进程之间通信 ......................................................................... 251 
14.3 什么是线程 ............................................................................................................. 253 
14.4 创建线程 ................................................................................................................. 253 
14.4.1 使用 threading 模块创建线程 .................................................................... 253 
14.4.2 使用 Thread 子类创建线程 ........................................................................ 254 
14.5 线程之间的通信 ..................................................................................................... 256 
14.5.1 什么是互斥锁 ............................................................................................. 257 
14.5.2 使用互斥锁 ................................................................................................. 257
14.5.3 使用队列在线程之间通信 ......................................................................... 259 
第 15 章 网络编程.................................................................................................................. 261 
15.1 网络基础 ................................................................................................................. 261 
15.1.1 为什么要使用通信协议 ............................................................................. 261 
15.1.2 TCP/IP 协议简介 ........................................................................................ 261 
15.1.3 UDP 协议简介 ............................................................................................ 263 
15.1.4 Socket 简介 ................................................................................................. 264 
15.2 TCP 编程 ................................................................................................................. 265 
15.2.1 创建 TCP 服务器 ........................................................................................ 265 
15.2.2 创建 TCP 客户端 ........................................................................................ 267 
15.2.3 执行 TCP 服务器和客户端 ........................................................................ 268 
15.3 UDP 编程 ................................................................................................................ 270 
15.3.1 创建 UDP 服务器 ....................................................................................... 271 
15.3.2 创建 UDP 客户端 ....................................................................................... 272 
15.3.3 执行 UDP 服务器和客户端 ....................................................................... 272 
第 16 章 异常处理及程序调试.............................................................................................. 274 
16.1 异常概述 ................................................................................................................. 274 
16.2 异常处理语句 ......................................................................................................... 275 
16.2.1 try…except 语句 ......................................................................................... 276 
16.2.2 try…except…else 语句 ............................................................................... 277 
16.2.3 try…except…fifinally 语句 ........................................................................... 277 
16.2.4 使用 raise 语句抛出异常 ............................................................................ 279 
16.3 程序调试 ................................................................................................................. 280 
16.3.1 使用自带的 IDLE 进行程序调试 .............................................................. 280 
16.3.2 使用 assert 语句调试程序 .......................................................................... 284