三天搞定python基礎-day1

本文內容來源於Yupeng Jiang（倫敦大學數學系）課件，本人認爲非常經典，原文爲純英文，網上也已經有翻譯的版本，但是自認爲還是有些凌亂，看起來不是很舒服，故再次整理髮佈於此。其一，是作爲自己鞏固複習之用；其二，資源共享

課程大綱：

• 第1天：Python背景 ；基礎(環境，數據類型 ，運算符，數據結構 ，條件語句，循環語句，方法 ，I/O)
• 第2天：用Numpy，Scipy，Matplotlib和其他模塊進行計算。 用Python解決一些數學問題。
• 第3天：時間序列：用Pandas進行統計和實際數據分析。 隨機和蒙特卡羅。

day1:

一、背景：

爲什麼使用python?

• Python是開源的，這意味着它是免費的。
• Python是一種膠水語言：
• Python使你的編碼更加輕鬆
• Python平均來講，比一些語言計算更快，比如Matlab
• Python有一個很大的程序員社區。 它帶來了與大量的標準庫和擴展包。
• Python廣泛應用於各種行業（Google，NASA，對衝基金，銀行等）。
  

二、基礎知識：

1.python環境

• 安裝Python科學堆棧的推薦方法是使用Continuum Analytics Anaconda。
• Anaconda是一個免費的軟件包管理器，環境管理器，以及開源軟件包的集合。
• Anaconda包括核心Python解釋器和標準庫。
• https://www.continuum.io/downloads

2. Anaconda中包含的庫：

• NumPy（http://numpy.scipy.org ）：該庫用於處理（大）數組。
• SciPy（http://www.scipy.org ）：該庫包含許多有用的科學功能。
• Matplotlib（http://matplotlib.sourceforge.net ）：該庫用於繪圖。
• Pandas（http://pandas.sourceforge.net ）：該庫有效並快速分析大數據集; 尤其針對金融時間序列。
• IPython（http://wprw.ipython.org ）：shell、或基於瀏覽器：開發環境。
• Spyder（http://pythonhosted.org/spyder/ ）：IDE交互式開發環境

3.常用的數據類型：

Name	Notation	Declaration e.g.
Integers	int	a = 10
Floating	float	b = 3.14
Complex	complex	c = 1 + 2j
String	str	d = 'Python'

• 備註：

• 在Python 2.7中，int與另一個int運算將導致int結果。 但是，一個浮點運算與int會導致浮點數。
• 在Python 3.x中，int與另一個int運算將導致浮點數。

4.算數運算符：

Name	Notation	Examples
Addition	+	a + b
Subtraction	-	c - b
Multiplication	*	x*y
Division	/	x/z
Modulus	%	x%a
Exponent	**	a**x

練習：執行下列代碼

• a = 10 # int
• b = 3.14 # fLoat
• c = 3 #int
• d = a ** 2 # square of a
• print (type (d)) # return the type of d
• print (type (d/l0)) # return the type of d/l0
• print (type (a/b)) # return the type of a/b
• print (type (a/c)) # return the type of a/c
• print (type (bd)) # return the type of bd

浮點數的精度：

• 嘗試在您的控制檯中鍵入0.1 + 0.2。 你會發現這個值是

• 0.30000000000000004

• 這是二進制浮點的本質。 您可以在支持硬件浮點運算的所有語言中看到同樣的東西。
• 可以使用“round（）”功能控制顯示精度，
• decimal Library將給出精確的存儲值，請參見以下示例。

import  decimal  
print (round (3*1415,2))   #3. 14
print (round (9.995,2))   #9. 99
print (decimal.Decimal (9.995))  #9.9949999999999992184029906638897955417633056640625

練習：字符串str的一些方法

t = 'He is a string. Who are you?'
print(t.capitalize()) # Cap first letter
print(t.split()) # split by words
print(t.find('i')) # return index of 'i'
print(t[0:4]) # returu from index 0 to 3
print(t.replace(' ','|')) # replace by '|'
w = 'http://www.google.com'
print(w.strip('http://')) #delete sth

5.python基本數據結構

Name	Nation	Declaration e.g.
Tuple	tuple	b = (1,2.5, 'data')
List	list	c = [1,2.5,'data']
Dictionary	dict	d = {'Name': 'Kobe', 'Country':'US'}
Set	set	e = set(['u','d','ud','d','du'])

• 元組（tuple）只有幾種方法可以更改。
• 列表（list）比元組更靈活。
• 字典（dict）是一個鍵值對存儲對象。
• 集合（set）是對象中唯一的無序集合對象。

列表(list）的一些方法：

l = [1,2,3.14,'data'] 
print (type(l))
l.append ([4,3])
print(l)
l.extend (['delta',5,6] ) 
print(l)
l.insert(3,'beta')
print(l)
l.remove ('data')   
print(l)

<class 'list'>    
[1, 2, 3.14,'data',[4,3]]    
[1, 2, 3.14,'data',[4,3],'delta',5,6]    
[1, 2, 3.14,'beta','data',[4, 3],'delta', 5,6]    
[1, 2, 3.14,'beta',[4, 3],'delta',5,6]    

python參考對象：

• 在Python中，如果要將值從一個對象傳遞給另一個對象，則=(等號)將按地址傳遞值。
• 例如：

  x = [1,2,3,4]
  y = x
  y[0] = 5
  print(x)
  
  x = [1,2,3,4]
  z  =  x.copy()
  z[0] = 5
  print (x)
  

        輸出：

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

多維列表：試一試

a  =  [[1,2,3,4],[1,2,3,4],[1,2,3]] 
print(a)
print(a[0][3])

請注意： 多維列表不是矩陣。 數學運算符可能會導致您不想看到的結果。 對於矩陣計算，我們將在明天花費大量的時間

6.條件語句

• 條件控制元素包括if，else和elif。
• 對於條件語句，我們有如下幾種：

Name	Notation
larger	>
smaller	<
equal	==
larger or equal	>=
sma

• 對於多條件同時使用的情況，我麼使用and, or 或者 not作爲關鍵字來相互銜接
  

a = [24,16,54]
b = []
if  a[0]< a[1]  and a[0]< a[2] :
    b.append(a[0])
    if  a[1] < a[2]:
        b.append(a[1])
        b.append(a[2])
    else:                 
        b.append(a[2])
        b.append(a[1])   
# This piece of code is not done yet.  
# Please  complete  it !!!

7.循環語句：

循環語句有很多不同的樣式代碼，我們舉例說明兩種，for循環和while循環

 for...in ... ：
	statement A

是循環中最常用的語句，通常與range（start,end,step）一起使用,start爲起始值，end爲結束值，step爲步長。

while ...：
	statement A

將會執行A語句，直到滿足while的條件。

例子：

for i in range(2, 10, 3):         
    print(i)         
    l= i**2         
    print(l)

a = 0
sumup = O
while a < 100 :
    a + 1
    sumup += a
    print(sumup)

break和continue

• 你可以在循環語句中使用關鍵字break，以跳出循環。(you can use the keyword break inside a loop to leave the loop..)
• 你也可以在循環語句中使用關鍵字continue，以暫停當前循環執行後面的語句。(you can use the keyword continue inside a loop to stop pracessing the current iteration of the loop and immediately go on to the next round.)
• 舉例 E.g.

for i in range(300, 351):
    if i % 17 == O:
        print(i)
        break
    else :
        continue

循環嵌套：

for  i  in range(10):
     print(i)     
     for j in range(5):
         print(j)

8.方法（函數）的定義

def   TheNameOfFunction(paral, para2):
      ...      
      return Outcome

舉例：求兩個變量最大值的函數

def  MaxOfTwo (x1, x2):
     if  x1 >= x2:
          return x1       
     else:
          return x2

a = l
b = 2
c = MaxOfTwo(a, b)
print(c)

9.讀取/寫入文件

內置的open()方法

• 要打開一個文件，使用Python內建的open()函數。 open()方法返回一個文件對象，最常用的一般使用兩個參數。

file_object = open(filename, mode)

這個mode參數可以是（The mode can be）

• 'r' 只讀模式（when the file will only be read）
• 'w' 只寫模式（與一個現存文件文件同名，則被清除）
• 'a' 添加模式，即任意寫入文件的數據都被自動添加到末尾
• 'r+' 打開文件，可以讀、寫

例子：

寫入

   file = open('newfile.txt', 'w')
   file.write('I am created for the course. \n')
   file.write('How about you? ')
   file.write('How is your exam?')
   file.close()

讀取

file = open('newfile.txt', 'r')
#show whole efile
print(file.read())
#show first ten characterrs
print(file.read(10))
#view by line
print(file.readline())
#view all by line
print(file.readlines())
file.close()

循環讀取

file = open('newfile.txt', 'r')
for  line  in  file:
     print (line)
file.close()

文件添加內容

file = open（'newfile.txt', 'a')
file.write('\nI am back again. \n'）
file.write('Do  you miss me?\n')
file.close()

with語句

• 由於很容易忘記close文件,所以最好使用with語句:

with open("humpty.txt") as f：

...

第二天內容請進傳送門>>>三天搞定python基礎-day2