第一章 Python基础知识

1.1 介绍

1.1.1 特点

python是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言。语法简洁清晰，强制用空白符作为语句缩进。

Python具有丰富和强大的库，又被称为胶水语言。能把其他语言（主要C/C++）写的模块很轻松的结合在一起。

1.1.2 应用领域

WEB网站：有很多优秀的开源Web框架，比如Django（最流行）、Tornado（轻量级、异步）、flask（微型）、Web.py（简单）等。

数据采集：有好用的Http库，比如urllib2、requests等。还有高级的屏幕爬取及网页采集框架scrapy。并对网页解析也有很多库，比如lxml、xpath、BeautifulSoup等。    

大数据分析：常用模块有Numpy、pandas。并支持写mapReduce、Pyspark处理Spark RDD（弹性分布式数据集）。

运维自动化：编写脚本、Web平台，自动化日常工作。

科学计算：在科学计算也应用越来越广泛，常用的模块有Numpy、SciPy。

等等...可见Python是一门通用语言！

1.1.3 为什么选择Python？

运维的目的呢，主要还是学习Python用来实现运维自动化了。大多数人除了shell脚本外有其他语言基础的应该占少数。

我们以Python作为第一门语言是很好的选择。为什么呢？

1) 语法简洁，易于学习。

2) 广泛的标准库，适合快速开发，不就追求极快处理速度。

3) 跨平台，基本所有的所有的操作系统都能运行。

4) 运维领域Python最流行。

1.2 安装Python

操作系统采用Centos6.5，默认安装了Python2.6.6，那我们升级到Python2.7最新版Python2.7.12

1. 安装Python2.7

# wget https://www.python.org/ftp/python/2.7.12/Python-2.7.12.tgz
# tar zxvf Python-2.7.12.tgz
# cd Python-2.7.12
# ./configure
# make && make install
# mv /usr/bin/python /usr/bin/python2.6.6
# ln -s /usr/local/bin/python2.7 /usr/bin/python
# python -V
Python 2.7.12

注意：软链接指向Python2.7版本后，yum将不能正常工作，因为yum不兼容2.7的，所有需要指定下yum命令里默认Python版本为2.6.6版本

# sed -i '1s/$/2.6.6/' /usr/bin/yum

2. 安装setuptools

# yum install python-devel zlib-devel openssl-devel -y
# wget https://pypi.python.org/packages/32/3c/e853a68b703f347f5ed86585c2dd2828a83252e1216c1201fa6f81270578/setuptools-26.1.1.tar.gz
# tar zxvf setuptools-26.1.1.tar.gz 
# cd setuptools-26.1.1
# python setup.py install
......
"Compression requires the (missing) zlib module"
RuntimeError: Compression requires the (missing) zlib module
解决方法，进入刚解压的Python2.7目录重新编译安装:
# cd ../Python-2.7.12
# make && make install
# python setup.py install

3. 安装pip2.7

# wget https://pypi.python.org/packages/e7/a8/7556133689add8d1a54c0b14aeff0acb03c64707ce100ecd53934da1aa13/pip-8.1.2.tar.gz
# tar zxvf pip-8.1.2.tar.gz
# cd pip-8.1.2
# python setup.py install

1.3 解释器

1.3.1 Python解释器几种实现版本

1) CPython     

当我们装完Python后，其默认解释就是CPython，也是官方默认解释器。CPython是C语言写的，当执行代码时会将代码转化成字节码（ByteCode）。

2) IPython

基于CPython之上的一个交互式解释器，相当于默认解释器的一个增强版，最显著的功能就是自动补全，挺好用的。

3) PyPy

PyPy本身是由Python编写的，使用了JIT编译器（即时编译器）技术，当执行代码时JIT编译器将代码翻译成机器码。性能相比CPython要好。JAVA也采用了JIT编译器。

4) Jython

Jython是由JAVA编写的一个解释器，可以把JAVA模块加载到Python的模块中使用，也可以把Python代码打包成jar包，意味着允许用Python写JAVA程序了。当执行代码时会将代码转化成JAVA字节码，然后使用JRE（Java Runtime Environment）执行。

5) IronPython

在.net平台上工作的Python语言。

1.3.2 Python代码执行过程

大致流程：源代码编译成字节码（.pyc文件）--> Python虚拟机 --> 执行编译好的字节码 --> Python虚拟机将字节码翻译成对应的机器指令（机器码）

运行Python程序时，先编译成字节码并保存到内存中，当程序运行结束后，Python解释器将内存中字节码对象写到.pyc文件中。

第二次再运行此程序时，先回从硬盘中寻找.pyc文件，如果找到，则直接载入，否则就重复上面的过程。

这样好处是，不重复编译，提供执行效率。

1) 字节码

字节码是一种包含执行程序、由一序列op代码/数据对组成的二进制文件。字节码是一种中间码，比机器码更抽象。

2) 机器码

机器码是一种指令集，让CPU可直接解读的数据。也称为原生码。

1.4 代码规范化

1.4.1 代码风格有毛用？

个人觉得有以下几个作用：

1) 团队协作     

在企业中，往往是一个团队开发一个项目。开发朋友知道，刚入职一家新公司后，领导会先让你熟悉公司的编码规范文档，其目的是让参与项目中的每位成员，在写代码时能够统一标准，避免项目中出现多种编码风格版本，不利于后期维护和交接。

2) 有利于解决问题

草泥马，又出问题了，代码运行不起来了，怎么办？根据报错找百度、谷歌无解...，还是看看代码吧！这里代码怎么会这么写？琢磨了一会，写的什么玩意，太不规范了，注释都没，看来看点局部代码是解决不了问题了，还是梳理代码功能和逻辑关系吧！时间就这样一分一秒过去了，最后结果可能是一个很小的代码不严谨导致，浪费了大把时间！

3) 未雨绸缪

项目功能终于实现了，发布到线上运行也挺正常，过了半年后，突然跑不起来了，赶紧排查问题，代码自己看着都懵逼了，这还是自己写的代码嘛，长的这么不像我！

1.4.2 编写代码怎么能更规范化？

1) 缩进

Python以空白符作为语句缩进，意味着语句没有结尾符，刚入门的朋友往往因为上下逻辑代码不对齐导致运行报错，在Python中最好以4个空格作为缩进符，严格对齐。

2) 代码注释

据说优质的代码，注释说明要比代码量多，详细的代码说明不管是对自己还是对他人，在后期维护中都是非常有利的。就像一个流行的开源软件，如果没有丰富的使用文档，你认为会有多少人耐心的去花大把的时间研究它呢！

3) 空格使用

在操作符两边，以及逗号后面，加1个空格。但是在括号左右不加空格。

在函数、类、以及某些功能代码块，空出一行，来分隔它们。

4) 命名

模块：自己写的模块，文件名全部小写，长名字单词以下划线分隔。

类：大/小驼峰命名。我一般采用大驼峰命名，也就是每个单词首字母大写。类中私有属性、私有方法，以双下划线作为前缀。

函数：首单词小写，其余首字母大写。

变量：都小写，单词以下划线分隔。

需要注意的是：所有的命名规则必须能简要说明此代码意义。

5) 代码换行

按照语法规则去换行，比如一个很长的表达式，可以在其中某个小表达式两边进行换行，而不是将小表达式拆分，这样更容易阅读。

1.5 交互式解释器

直接执行Python命令就启动默认的CPython解释器：

# python
Python 2.7.12 (default, Sep  3 2016, 21:51:00)
[GCC 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-17)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more infORMation.
>>> print "Hello World"
Hello World

配置自动补全：
# pip2.7 install readline
# pip2.7 install rlcompleter2
>>> import readline, rlcompleter
>>> readline.parse_and_bind("tab: complete")

1.6 运算操作符  

1.7 赋值操作符

赋值操作符，操作符左边运算右边，然后将结果赋值给操作符左边。

1.8 变量

1.8.1 变量赋值

>>> xxoo = 2    
>>> print xxoo
>>> 2
说明：等号左边是变量名，等号右边是值
# 多重赋值
>>> xx, oo = 1, 2
>>> print xx
1
>>> print oo
2
>>> xx = oo = 2
>>> print xx
2
>>> print oo
2

1. 8.2 变量引用

上面打印时就是在引用变量了，可见Python引用变量不用加$什么特殊字符，不像Shell、PHP那样，还要加$。

的确，直接用变量名即是引用，下面说一种常用的字符串格式输出时引用变量的方法。

>>> xxoo = 2    
>>> print "xxoo: %d" % xxoo
xxoo: 2
>>> xxoo = "xo"
>>> print "xxoo: %s" % xxoo
xxoo: xo
>>> x = "abc"
>>> o = 123
>>> print "str: %s, int: %d" %(x, o)  
str: abc, int: 123

说明：双引号里面%操作符算是一个占位符，d代表数字，s代表字符串。双引号外面%加上后面的变量名对应里面的第一个%。下面同时引用了两个变量，外面%()里变量名位置对应双引号里面的%位置。

1.8.3 局部变量

>>> xxoo = 2     
>>> print xxoo
2

1.8.4 全局变量

>>> global xxoo   # 声明为全局变量    
>>> print xxoo
2

说明：从上面并不能看出什么区别，后续在函数章节中会讲解局部变量和全局变量的区别和使用。

1.9 转义字符（列出一些常用的）

示例：

>>> print "Hello \
... World"       
Hello World
>>> print "Hello \"World!"
Hello "World!
>>> print "Hello \rWorld!"
World!
>>> print "Hello\tWorld!"
Hello   World!
>>> print "Hello \vWorld!"
Hello
      World!
>>> print "Hello \nWorld!"
Hello
World!

如果不想让转义字符生效，可以用r指定显示原始字符串：
>>> print r"Hello \nWorld!"
Hello \nWorld!
>>> print "Hello \nWorld!"
Hello
World!

博客地址：http://lizhenliang.blog.51cto.com

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1.10 获取用户输入

1.10.1 raw_input()  

>>> name = raw_input("My name is: ")    
My name is: xiaoming
>>> print name
xiaoming

   1.10.2 input()

>>> name = input("My name is: ")    
My name is: xiaoming
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'xiaoming' is not defined
>>> name = input("My name is: ")
My name is: "xiaoming"
>>> print name
xiaoming
>>> name = input("My name is: ")
My name is: 1 + 2
>>> print name
3

1.10.3 raw_input()与input()函数区别

可以看到两个函数用同样的方式输入，结果input()报错！     

原因是因为raw_input()把任何输入的都转成字符串存储。

而input()接受输入的是一个表达式，否则就报错。

1.11 运行第一个程序

#!/usr/bin/env python  # 说明用什么可执行程序运行它，env会自动寻找python解释器的绝对路径
print "Hello World!"

# python test.py
Hello World!

easy！打印Hello world已经没什么难度了，那改进下刚学接受用户输入。

#!/usr/bin/env python
name = raw_input("My name is: ")
print name

# python test.py
My name is: xiaoming
xiaoming

1.12 注释

单行注释：井号（"#"）开头

多行注释：三单引号或三双引号

#!/usr/bin/env python    
# -*- coding: utf-8 -*-   # 设置解释器默认编码，下一章会讲到
# 单行注释
'''
多行注释
多行注释
'''
"""
多行注释
多行注释

Python运维开发群（249171211）