摘要：同時(shí)無論在哪種平臺(tái)上，都可以用進(jìn)行系統(tǒng)編程。這樣導(dǎo)入模塊并使用生成隨機(jī)數(shù)中的模塊提供了生成隨機(jī)數(shù)的函數(shù)。生成的隨機(jī)數(shù)介于和之間。可以從自己定義的范圍中生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，如下所示操作日期和時(shí)間你可以從日期中提取所需的值，如下所示。

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Python是一種非常流行的腳本語言，而且功能非常強(qiáng)大，幾乎可以做任何事情，比如爬蟲、網(wǎng)絡(luò)工具、科學(xué)計(jì)算、樹莓派、Web開發(fā)、游戲等各方面都可以派上用場(chǎng)。同時(shí)無論在哪種平臺(tái)上，都可以用 Python 進(jìn)行系統(tǒng)編程。

機(jī)器學(xué)習(xí)可以用一些 Python 庫來實(shí)現(xiàn)，比如人工智能常用的TensorFlow。也可以用像 NLTK 這樣的 Python 庫進(jìn)行自然語言處理（NLP）。

本文討論基本的 Python 編程，后續(xù)會(huì)寫一些 Python 編程的實(shí)際案例。

Python 中的字符串是不可變的，所以不能直接修改。對(duì)字符串內(nèi)容的任何更改都需要產(chǎn)生新的副本。
在 Python 中處理字符串非常簡單。

str = "welcome " + "to Python" 
print (str) 

這是字符串連接，你也可以對(duì)字符串做乘法操作：

str = "Python" * 2 
print (str)

可以用 str() 函數(shù)將非字符串的值轉(zhuǎn)換為字符串，然后再連接，如下所示：

str = "This is test number " + str(15) 
print (str)

可以使用 find() 方法搜索子字符串，如下所示：

str = "welcome to Python" 
print(str.find("Python"))

如果找到了字符串"Python"，則 find 方法會(huì)返回第一次出現(xiàn)這個(gè)字符串的位置。

如果沒有找到，則返回 -1。

find 函數(shù)默認(rèn)從第一個(gè)字符開始搜索，也可以從第n個(gè)字符開始，如下所示：

str = "welcome to Python" 
print(str.find("Python",12))

因?yàn)槲覀儚牡?2個(gè)字符開始，所以找不到 Python 這個(gè)單詞，所以它會(huì)返回 -1。

所以我們得到了我們要搜索的字符串的索引，現(xiàn)在我們要打印匹配的字符串。

你可以按索輸出印字符串，如下所示：

str = "first second third" 
print(str[:2]) 
print(str[2:]) 
print(str[3:5]) 
print(str[-1])

在第 2 行的代碼會(huì)打印第一個(gè)和第二個(gè)字符，而第 3 行會(huì)從第二個(gè)字符開始打印到結(jié)束。要注意代碼中結(jié)冒號(hào)的位置。字符串從 0 開始計(jì)數(shù)。
如果使用負(fù)數(shù)，則會(huì)從最后開始計(jì)數(shù)。第 5 行代碼會(huì)打印最后一個(gè)字符。

你可以用如下方法替換字符串：

str = "This website is about programming" 
str2 = str.replace("This", "That") 
print(str2)

如果你想替換的字符串多次出現(xiàn)，但是只想替換第一次出現(xiàn)的，可以指定位置：

str = "This website is about programming I like this website" 
str2 = str.replace("website", "page",1) 
print(str2)

第一個(gè)詞只被替換了。

可以用 strip 方法去掉字符串兩端的空格，如下所示：

str = "   This website is about programming    "
print(str.strip())

你可以用rstrip僅去除最右的空格，或者用 lstrip 去除最左邊的空格。

在某些情況下你可能需要改變字符的大小寫。

str="Welcome to likegeeks" 
print(str.upper()) 
print(str.lower())

前面學(xué)到了用 str()函數(shù)將數(shù)字轉(zhuǎn)為字符串，但這不是 Python 中唯一的轉(zhuǎn)換函數(shù)，另外還有 int() 、float()、long()和其他強(qiáng)制轉(zhuǎn)換函數(shù)。

int() 可以把輸入的字符串轉(zhuǎn)為整數(shù)，float() 函數(shù)將字符串轉(zhuǎn)為float。

str="10" 
str2="20" 
print(str+str2) 
print(int(str)+int(str2))

第 3 行只是連接兩個(gè)字符串，而第 4 行把兩個(gè)值相加并輸出結(jié)果。

可以用min()找到字符串中 ASCII 值最小的字符，max()找到最大的字符，用len()函數(shù)得到字符的總長度。

str="welcome to Python" 
print(min(str)) 
print(max(str)) 
print(len(str))

可以用 for 迭代字符串并多帶帶操作每個(gè)字符，如下所示：

str="welcome to likegeeks website" 
for i in range(len(str)):
    print(str[i])

其中 len() 函數(shù)用來得到字符串的長度。

如果你使用的是Python 3，默認(rèn)情況下所有字符都是 Unicode 字符集編碼，但是如果用的是Python 2，可能需要對(duì)字符串進(jìn)行編碼，如下所示：

str="welcome to Python" 
str.encode("utf-8")

在 Python 中定義數(shù)字變量的方式如下：

a=15

可以定義整數(shù)，也可以定義浮點(diǎn)數(shù)。
浮點(diǎn)數(shù)可以用 int()函數(shù)進(jìn)行舍入，如下所示：

a=15.5 
print(int(a))

可以用 round() 函數(shù)對(duì)數(shù)字進(jìn)行舍入：

a=15.5652645
print(round(a,2))

只需指定需要舍入到小數(shù)點(diǎn)后幾位。

很多情況下會(huì)用到自定義精度的浮點(diǎn)數(shù)。

可以處理用戶自定義精度數(shù)的 decimal 模塊。

這樣導(dǎo)入模塊并使用：

from decimal import *

a=Decimal(5.5)

Python 中的 random 模塊提供了生成隨機(jī)數(shù)的函數(shù)。

import random 

print(random.random())

生成的隨機(jī)數(shù)介于 0.0 和 1.0 之間。

可以從自己定義的范圍中生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，如下所示：

import random

numbers=[1,2,3,4,5,6,7]
print(random.choices(numbers))

你可以從日期中提取所需的值，如下所示。

import datetime 

cur_date = datetime.datetime.now() 
print(cur_date) 
print(cur_date.year) 
print(cur_date.day) 
print(cur_date.weekday()) 
print(cur_date.month) 
print(cur_date.time())

可以得到兩個(gè)時(shí)間或日期之間的差，如下所示：

import datetime 

time1 = datetime.datetime.now() 
time2 = datetime.datetime.now() 
timediff = time2 - time1 
print(timediff.microseconds())

上例中的 timediff 變量是 timedelta 類型的對(duì)象，你也可以自己創(chuàng)建這種對(duì)象：

time1 = datetime.datetime.now() 
time2 = datetime.timedelta(days=3) 
time3=time1+time2 
print(time3.date())

可以用 strftime() 格式化日期或時(shí)間。

下表指定了一些常用的格式選項(xiàng)：

%y 兩位數(shù)的年份表示（00-99）

%Y 四位數(shù)的年份表示（000-9999）

%m 月份（01-12）

%d 月內(nèi)中的一天（0-31）

%H 24小時(shí)制小時(shí)數(shù)（0-23）

%I 12小時(shí)制小時(shí)數(shù)（01-12）

%M 分鐘數(shù)（00=59）

%S 秒（00-59）

%a 本地簡化星期名稱

%A 本地完整星期名稱

%b 本地簡化的月份名稱

%B 本地完整的月份名稱

%c 本地相應(yīng)的日期表示和時(shí)間表示

%j 年內(nèi)的一天（001-366）

%p 本地A.M.或P.M.的等價(jià)符

%U 一年中的星期數(shù)（00-53）星期天為星期的開始

%w 星期（0-6），星期天為星期的開始

%W 一年中的星期數(shù)（00-53）星期一為星期的開始

%x 本地相應(yīng)的日期表示

%X 本地相應(yīng)的時(shí)間表示

%Z 當(dāng)前時(shí)區(qū)的名稱

%% %號(hào)本身

import datetime 

date1 = datetime.datetime.now() 
print(date1.strftime("%d. %B %Y %I:%M%p"))

可以用 strptime()函數(shù)從字符串創(chuàng)建日期，如下所示：

date1=datetime.datetime.strptime(“2015-11-21”, “%Y-%m-%d”)

也可以像這樣創(chuàng)建：

date1= datetime.datetime(year=2015, month=11, day=21)

在 Python 中處理文件非常容易，不管你信不信，在所欲語言中是是最簡單的。當(dāng)然你也可以說 Python 是一種做什么事情都最簡單的語言。

shutil 模塊中包含用于復(fù)制文件的功能。

import shutil 
copied_path = shutil.copy("my_file.txt", "copied_file.txt")

如果 my_file.txt 是一個(gè)軟連接的話，那么上面的代碼將會(huì)把 copied_file.txt 創(chuàng)建為獨(dú)立的文件。

你也可以創(chuàng)建一個(gè)軟鏈接的副本，如下所示：

copied_path = shutil.copy("my_file.txt", "copied_file.txt",follow_symlinks=False)

你可以像這樣移動(dòng)一個(gè)文件：

import shutil 
shutil.move("file1.txt", "file3.txt")

也可以使用 os 模塊中的 rename 函數(shù)重命名文件，如下所示：

import os 
os.rename("file1.txt", "file3.txt")

可以用 open 函數(shù)打開文件，然后再用 read 或write 方法進(jìn)行讀寫。

fd = open("file1.txt") 
content = fd.read() 
print(content)

首先，使用 open 函數(shù)打開文件并讀取，然后我再用 read 函數(shù)讀取文件內(nèi)容，最后，將得到的內(nèi)容放入變量 content 中。

你可以指定 read()（）函數(shù)讀取的字節(jié)數(shù)：

fd.read(20)

如果文件不是太大的話，你可以將整個(gè)內(nèi)容讀入一個(gè)列表，然后再遍歷列表打印輸出。

content = fd.readlines() 
print(content[0])

可以通過指定打開的模式來寫入文件。有兩種寫入模式，即寫入模式和追加模式。

下面是寫入模式，會(huì)覆蓋掉文件中的舊內(nèi)容。

fd = open("file1.txt","w") 
content = fd.write("YOUR CONTENT GOES HERE")

下面是附加模式：

fd = open("file1.txt","a") 
content = fd.write("YOUR CONTENT GOES HERE")

可以用 os模塊中的 mkdir 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新目錄，如下所示：

import os 

os.mkdir("./NewFolder)

如果目錄已經(jīng)存在將會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤。不過不用擔(dān)心，在以后的文章中會(huì)討論異常處理，可以幫你避免此類錯(cuò)誤。

可以用 getmtime()、 getatime() 和 getctime() 分別獲取修改時(shí)間、訪問時(shí)間和創(chuàng)建時(shí)間。

返回的時(shí)間格式為 Unix 時(shí)間戳，我們可以把它轉(zhuǎn)換為人類可讀的格式，如下所示：

import os 
import datetime 

tim=os.path.getctime("./file1.txt") 
print(datetime.datetime.fromtimestamp(tim))

你可以用 os 模塊中的 listdir() 函數(shù)來獲取文件：

import os

files = os.listdir(".")
print(files)

此外，你可以用 glob 模塊執(zhí)行相同的操作：

import glob 
files = glob.glob("*") 
print(files)

你可以為 glob()設(shè)定任何一種擴(kuò)展名，例如設(shè)定為 * .doc 獲取所有word文檔。

此過程用于將 Python 對(duì)象序列化為字節(jié)流，以便以后重用。

你可以用 pickle 模塊做到這一點(diǎn)：

import pickle 

fd = open("myfile.pk ", "wb") 
pickle.dump(mydata,fd)

可以用 load() 函數(shù)反序列化此數(shù)據(jù)，如下所示：

import pickle 

fd = open("myfile.pk ", "rb") 
mydata = pickle.load(fd)

Python 標(biāo)準(zhǔn)庫使你可以處理不同格式的壓縮文件，如tar，zip，gzip，bzip2。

要處理 zip文件，你可以使用 zipfile模塊：

import zipfile 

my_zip = zipfile.ZipFile("zipped_file.zip", mode="r") 
print(file.namelist())

你可以把一個(gè)文件壓縮成 zip 格式，如下所示：

import zipfile 

file=zipfile.ZipFile("files.zip","w") 
file.write("file1.txt") 
file.close()

可以用 extractall() 方法提取 zip 壓縮包中的文件：

import zipfile 

file=zipfile.ZipFile("files.zip","r") 
file.extractall() 
file.close()

另外還可以用附加模式將文件附加到現(xiàn)有的zip文件，如下所示：

import zipfile 

file=zipfile.ZipFile("files.zip","a") 
file.write("file2.txt") 
file.close()

在處理 gz 或 bz 文件時(shí)，可以用和上面相同的套路。不過要導(dǎo)入 gzip 模塊或 bz2 模塊。

import gzip 
import bz2 

gz_file=gzip.GzipFile("files.gz","r") 
bz_file=bz2.BZ2File("fiels.bz2","r")

然后用同樣的方式讀寫。

你可以使用 unrar 包處理rar文件。首先，安裝包：

pip install unrar

然后用同樣的方式使用。

import unrar.rarfile 

m=unrar.rarfile.RarFile("file.rar") 
m.namelist() 
m.extractall()

一個(gè)非常有用的包叫做 pandas。它可以解析 CSV 和 Excel 文件，并輕松地從中提取數(shù)據(jù)。

首先，安裝包

pip install pandas

然后你可以在自己的代碼中使用它，如下所示：

import pandas 

data=pandas.read_csv("file.csv)

默認(rèn)情況下，Pandas 將第一列視為每行的標(biāo)簽。如果列索引不是第一列，則可以通過傳遞 index_col 參數(shù)來指定列索引。

如果文檔中沒有行標(biāo)簽，則應(yīng)使用參數(shù) index_col = False。

要寫入CSV文件，可以使用 to_csv() 方法。

data.to_csv("file.csv)

可以用 pandas 模塊中的 read_excel() 方法來解析excel文件。

data = pd.read_excel("file.xls", sheetname="Sheet1")

如果有多個(gè)工作表，可以這樣加載：

ta = pd.ExcelFile("file.xls")

這樣寫入excel文件：

ta.to_excel("file.xls", sheet="Sheet1")

Python 有一個(gè) socket 類，它提供了一種通過低級(jí) API 訪問網(wǎng)絡(luò)的方法，它支持許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

import socket 
host = "192.168.1.5" 
port = 5050 
m_sock = socket.create_connection ((host, port))

這段代碼與 IP 地址為 192.168.1.5 的主機(jī)通過 5050 端口建立連接。

打開 socket 后，就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。

m_sock.sendall(b"Hello World")

注意，我在字符串之前使用了 b 字符，因?yàn)閿?shù)據(jù)需要是字節(jié)字符串。

如果發(fā)送的數(shù)據(jù)太大，你應(yīng)該通過循環(huán)分割并發(fā)送，如下所示：

msg = b"Longer Message Goes Here" 
mesglen = len(msg)
total = 0
while total < msglen: 
    sent = m_sock.send(msg[total:])
    total = total + sent

要接收數(shù)據(jù)，你需要告訴 recv() 方法一次讀入多少個(gè)字節(jié)。

data_in = m_sock.recv(2000)

這是有效的，因?yàn)槟隳軌虼_定發(fā)送的消息長度小于2000個(gè)字節(jié)。

如果消息很大，則必須反復(fù)循環(huán)，直到收到所有的數(shù)據(jù)塊。

buffer = bytearray(b" " * 2000) 
m_sock.recv_into(buffer)

在這里定義了一個(gè)空緩沖區(qū)，然后將消息寫入緩沖區(qū)。

poplib 模塊使你可以與 POP 服務(wù)器進(jìn)行通信。

import getpass,poplib 

pop_serv = poplib.POP3("192.168.1.5") 
pop_serv.user("myuser") 
pop_serv.pass_(getpass.getpass())

getpass 模塊可以安全地處理密碼。

如果需要安全連接，可以用 POP3_SSL 類。

要獲取郵件列表和郵件計(jì)數(shù)，可以這樣做：

msg_list = pop_serv.list()        # to list the messages 
msg_count = pop_serv.msg_count()  # to get message count

處理完畢后，一定要記得關(guān)閉所有打開的連接。

pop_serv.quit()

可以用 imaplib 模塊與 IMAP 郵件服務(wù)器通信。

import imaplib, getpass 

my_imap = imaplib.IMAP4("imap.server.com") 
my_imap.login("myuser", getpass.getpass())

如果你的 IMAP 服務(wù)器上使用 SSL，則應(yīng)用 IMAP4_SSL 類。

要獲取電子郵件列表，需要先執(zhí)行查詢操作：

data = my_imap.search(None, "ALL")

然后，通過迭代 data 變量中的郵件索引獲取郵件內(nèi)容

msg = my_imap.fetch(email_id, "(RFC822)")

最后，不要忘記關(guān)閉連接：

my_imap.close() 
my_imap.logout()

想要通過 SMTP 協(xié)議發(fā)送電子郵件。可以用 smtplib 。

import smtplib, getpass 

my_smtp = smtplib.SMTP(smtp.server.com") 
my_smtp.login("myuser", getpass.getpass())

如果在 SMTP服務(wù)器上使用SSL，則應(yīng)用 SMTP_SSL 類。

打開連接后，你可以這樣發(fā)送郵件：

from_addr = "me@example.com" 
to_addr = "you@example.com" 
msg = "From: me@example.com
To: you@example.com

Hello, this is a test message" 
my_smtp.sendmail(from_addr, to_addr, msg)

要與Web服務(wù)器進(jìn)行通信，需要用到 urllib.request 子模塊。

import urllib.request 

my_web = urllib.request.urlopen("https://www.google.com") 
print(my_web.read())

如果你想要提交 Web 表單，應(yīng)該向網(wǎng)頁發(fā)送POST請(qǐng)求。

import urllib.request 
my_data = b"Your Data Goes Here" 
my_req = urllib.request.Request("http://localhost", data=my_data,method="POST") 
my_frm = urllib.request.urlopen(my_req) 
print(my_frm.status)

另外還可以用 mechanize 或 urllib2 模塊，還有很多方法可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

socket 類支持偵聽連接請(qǐng)求。

import socket 

host = ""
port = 3535 
my_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 
my_server.bind((host, port)) 
my_server.listen(1)

現(xiàn)在你可以接受這樣的連接請(qǐng)求：

addr = my_server.accept() 
print("Connected ... ", addr) 
data = conn.recv(1024)

最后不要忘記在操作完成后關(guān)閉連接

conn.close()

并發(fā)運(yùn)行任務(wù)是非常有用的，Python 有一個(gè)名為 threading 的模塊，它包含一個(gè) Thread 類。

import threading 

def print_message():     
    print("The message got printed from a different thread") 

my_thread = threading.Thread(target=print_message) 
my_thread.start()

如果函數(shù)需要很長時(shí)間才能完成，可以用 is_alive()方法檢查它是否仍在運(yùn)行。

有時(shí)你的線程需要安全地訪問全局資源。這時(shí)候就需要用到鎖。

import threading

num = 1 
my_lock = threading.Lock()

def my_func():
    global num, my_lock
    my_lock.acquire()
    sum = num + 1
    print(sum)
    my_lock.release() 

my_thread = threading.Thread(target=my_func)
my_thread.start()

使用樹莓派是一種價(jià)格便宜的單板電腦，可以在上面開發(fā)各種有趣的應(yīng)用。

可以用 Python 的 RPi.GPIO 模塊使樹莓派與外接的傳感器通信。

首先，在你的樹莓派中安裝包，如下所示：

$ sudo apt-get install python-dev python-rpi.gpio

然后你就能在Python腳本中使用它了。可以在樹莓派的 GPIO 總線上寫輸出：

import RPi.GPIO as GPIO 

GPIO.setmode(GPIO.BOARD) 
GPIO.setup(1, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW) 
GPIO.output(1, GPIO.HIGH)

你可以用 RPi.GPIO 模塊從 GPIO 接口讀取數(shù)據(jù)，如下所示：

import RPi.GPIO 

RPi.GPIO.setup(1, GPIO.IN)
if RPi.GPIO.input(1):
    print("Input was HIGH") 
else:
    print("Input was LOW")

以上只是 Python 的一小部分基礎(chǔ)知識(shí)，還有很長的路需要走。

實(shí)際上，我們已經(jīng)介紹了一小部分Python，還有很多內(nèi)容需要介紹。將來會(huì)有更多的文章來幫助大家學(xué)習(xí) Python 這種充滿魅力的語言，請(qǐng)關(guān)注我。

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