Python学习手册（原书第5版）

为了帮助你上手，本节提供了本书所有主要部分内容和目标的一个快速概要。如果你万分焦急，想要开始本书的学习，你大可略过这一节（或浏览全书目录）。然而，对于一些读者而言，这样大部头的一本书非常值得拥有一张预先的简明路线图。

经过构思，每一部分都涵盖了这门语言的一个主要功能区，而每一部分都由若干章组成，这些章节聚焦于本部分功能区的一个特定主题或方面。此外，每一章以习题及其答案结束，而每一部分以更大型的练习题结束，练习题的解答在附录D中给出。

注意： 实践很重要：我强烈推荐读者完成本书中的全部测试题与练习题。在编程领域，没有任何事物能够替代将你的所读付诸实践。无论你在本书中或你自己的项目中是否践行这一点，实际编写代码都能有效地帮你加深和强化书中提到的思想。

总体上讲，本书的组织形式是自底向上的，因为Python语言本身也是如此。随着我们不断前进，书中的示例与主题也将变得越来越有挑战性。例如，Python的类基本上仅仅是处理内置类型函数的包。一旦你掌握了内置类型和函数，理解类就相对容易了。由于每一部分都建立在位于其之前的、逻辑相关的部分之上，对于绝大多数读者来说，按顺序阅读才是合适的。以下是你将学习的本书主要部分的预览：

我们以Python的一个总体概览开始，其中回答了经常会被问到的初步问题——为什么人们使用这门语言，它能做些什么，等等。第1章介绍了潜藏于技术之下的主体思想，为你提供一些背景知识。本部分的剩余章节将继续探讨Python以及程序员运行程序的方式。主要目的是为你提供充足的信息，以便你能跟上随后的示例与习题。

接下来，我们开始Python语言之旅，深入学习Python的主要内置对象类型如数字、列表、字典等，以及利用它们所能做的事情。你可以单独使用这些工具完成很多事情，而它们是每段Python脚本的核心。这是本书重要的部分，因为这部分为随后的章节奠定了基础。我们还将在这一部分探索动态类型及其引用（这是用好Python的关键）。

这一部分我们将继续介绍Python的语句，即你输入并创建的代码，同时还将在Python中处理对象。这一部分还介绍了Python的通用语法模型。尽管本部分关注于语法，但是它也介绍了一些相关的工具（如PyDoc系统），次引入迭代的概念，并探索了编程替代方法。

本部分开始关注Python中较高层次的程序结构工具。函数其实是打包代码并重用的一种简单方式，它避免了代码冗余。在本部分，我们将探索Python的作用域规则、参数传递技巧，以及时常为人不齿的lambda表达式等。我们还将以函数式编程的视角回顾迭代器，引入用户定义的生成器，并学习如何为Python代码计时以测试代码性能。

Python模块允许你将语句和函数组织为更大的组件，本部分展示了如何创建、使用以及重新加载模块。这里我们还将关注一些更高级的主题，如模块包、模块重新加载、包相关导入、3.3版本的新命名空间包，以及__name__变量。

这里，我们探索Python的面向对象编程工具，类——一种可选但是强大的组织代码以便定制和重用的方式，使用它能自然地将代码冗余程度降到。正如你将看到的，类几乎都会重复使用我们到本书目前为止所介绍的思想，而Python中的OOP基本上就是关于在相互链接的类组成的类树中查找名称，以及在类的方法中特殊的位参数self。正如你还将看到的，在Python中OOP是可选的，但是大部分人都觉得Python中OOP的简洁性远胜于其他语言，而且OOP还能够极大地削减开发时间，尤其对于长期的战略项目研发更为明显。

本部分将总结本书关于语言基本原理的介绍，并关注Python的异常处理模型及语句，同时对开发工具进行一个简明概览。当你开始编写大型程序时，这些工具将变得更加有用（例如调试和测试工具）。尽管异常是一种相当轻量级的工具，但把这一部分安排在类后面讨论，是由于用户定义的异常在现在的Python版本中本质上都是类。这里我们还介绍了一些更高级的工具，如上下文管理器。

在后这个部分，我们会探索一些高级主题：Unicode与字节串、诸如property和描述符的属性管理工具、函数装饰器和类装饰器以及元类。这些章全部是选读的，因为不是所有程序员都需要理解它们所应对的课题。另一方面，必须处理国际化文本或二进制数据的读者，或需要开发供其他程序员使用的API的读者，应该会在本部分发现一些有用的内容。这部分的示例也比本书中的大多数示例庞大，因此能充当自学材料。

本书以四个附录的组合圆满结束，它们给出了在不同计算机上安装和使用Python的特定平台相关的小窍门；展示了Python 3.3配备的新Windows启动器；总结了本书近几版涉及的Python版本中的更改，并给出了相关网上资源的链接；提供了每部分末尾练习题的解答。而每一章的“本章习题”的答案则出现在对应的章节中。

你也可以参看目录，以获取对本书组成更加细粒度的概览。

你拥有起初的优势，并能够迅速翻阅一些靠前的章节；但是你不应该跳过其中的那些Python专属的核心思想，并可能需要努力放下一些既有的“经验”。笼统地讲，在本书之前接触任何编程或脚本语言都是有帮助的，因为这能帮助你形成类比。另一方面，我还发现由于在其他语言中根植的成见，先前的编程经验也可能成为一种阻碍。（根据所写的份Python代码，认出课堂中的Java或C 程序员真是太容易了！）要用好Python需要你接纳它的思维模式。通过着眼于关键的核心概念，本书旨在以Python的方式来帮助你学习编写Python代码。

在本书中你能同时学习Python以及编程本身；但是你可能需要更加努力一点，而且需要参考阅读其他更加容易的介绍资料来辅助学习。如果你还没有把自己当作一名程序员，你也有可能发现本书会帮到你，但是你要确保缓慢地前进，并且一路认真完成示例和习题。还要牢记，本书会花比讲授编程基础知识更多的时间来讲授Python本身。如果你发现自己因困惑而迷失在这里，我鼓励你在着手阅读本书之前，先了解一下通用的编程导论。Python官方网站提供了许多面向初学者的有用资源链接。

正式地讲，本书旨在成为所有初学者的个Python读本。对于一些之前从没有接触过电脑的人，它可能不是一种理想资源（例如，我们不会花费任何时间来了解电脑是什么），但是关于你的编程背景和学历，我没有做过多假设。

另一方面，我也不会把读者当作“傻瓜”来事无巨细地解释所有细节，毕竟在Python中做些有用的事很容易，而本书将会指引你怎样做。书中也偶尔会拿Python同其他语言（如C、C 、Java）做对比，但是如果你过去没有使用过这样的语言，你大可放心地忽略这些比较。

本书将帮助你使用Python编写出高质量、高效的并且易于与其他语言和工具集成的代码。本书根据Python专家Mark Lutz的著名培训课程编写而成，是易于掌握和自学的Python教程。

本书每一章都对Python语言的关键内容做单独讲解，并且配有章后习题、编程练习及详尽的解答，还配有大量注释的示例以及图表，便于你学习新的技能并巩固加深自己的理解。第5版基于Python2.7和3.3版本，同时也适用于其他Python版本。无论你是编程新手还是其他编程语言的资深开发者，本书都会是你学习Python的理想选择。

* 学习Python的主要内置对象类型，如数字、列表和字典。

* 使用Python语句创建和处理对象，并学习Python的通用语法模型。

* 使用函数减少代码冗余，使用包代码结构实现代码重用。

* 学习Python模块，从而封装语句、函数和其他工具，以便构建大型组件。

* 学习类，即Python用于组织代码的面向对象编程工具。

* 使用Python的异常处理模型和开发工具编写大型程序。

* 学习高级Python工具，包括装饰符、描述符、元类和Unicode的处理等。

Mark Lutz是一位的Python培训讲师。他是Python畅销书籍的作者，同时从1992年起就成为Python社区的引领者。Mark有着30余年的软件开发经验，也是《Python编程》《Python袖珍指南》等书的作者。

部分 使用入门

第1章 问答环节 21

人们为何使用Python..21

软件质量.22

开发者效率..23

Python是一门“脚本语言”吗 23

好吧，Python的缺点是什么...25

如今谁在使用Python..25

其他的Python设计权衡：一些难以把握的方面.....26

使用Python可以做些什么.28

系统编程.28

图形用户界面（GUI）....29

Internet脚本...29

组件集成.30

数据库编程..30

快速原型.31

数值计算和科学计算编程 31

更多内容：游戏、图像、数据挖掘、机器人、Excel等 .....31

Python如何开发并获得支持...32

开源的权衡..33

Python有哪些技术上的优点...33

面向对象和函数式....33

免费34

可移植..34

功能强大.35

可混合..36

相对简单易用36

相对简单易学37

以Monty Python命名.37

Python和其他语言比较起来怎么样 .....38

本章小结.....39

本章习题.....39

习题解答.....40

Python是工程，不是艺术 41

第2章 Python如何运行程序 ....43

Python解释器简介43

程序执行.....45

程序员的视角45

Python的视角46

执行模型的变体...48

Python的各种实现 ....49

执行优化工具52

冻结二进制文件..53

未来的可能性54

本章小结.....55

本章习题.....55

习题解答.....56

第3章 你应如何运行程序 ..57

交互式命令行模式57

开始一个交互式会话.57

Windows平台上的交互式命令行在哪里 ..59

系统路径.59

Python 3.3中的新Windows选项：PATH和启动器 ...60

运行的位置：代码目录...61

不需要输入的内容：提示符和注释 ...62

交互式地运行代码....63

为什么要使用交互式命令行模式 .64

使用注意：交互命令行模式 ..65

系统命令行和文件67

段脚本..68

使用命令行运行文件.69

不同的命令行使用方式...70

使用注意：命令行和文件 71

UNIX风格可执行脚本：#!.....72

UNIX脚本基础....72

UNIX env查找技巧...73

Python 3.3 Windows启动器：Windows也有#!了 ....73

点击文件图标.75

图标点击基础知识....75

在Windows上点击图标...76

Windows上输入的技巧...77

其他图标点击的限制.79

模块导入和重载...79

导入和重载基础知识.80

模块的宏观视角：属性...82

使用注意：import和reload .....85

使用exec运行模块文件.....85

IDLE用户界面86

IDLE启动细节.....87

IDLE基础用法.....88

IDLE功能特性.....89

高级IDLE工具.....90

使用注意：IDLE.90

其他IDE.92

其他启动选项.93

嵌入式调用..93

冻结二进制可执行文件...94

文本编辑器启动方式.94

其他的启动方式..95

未来的可能..95

应该选用哪种方式95

调试Python代码..96

本章小结.....97

本章习题.....97

习题解答.....98

部分练习题...99

第二部分 类型和运算

第4章 介绍Python对象类型 ..105

Python知识结构..105

为什么要使用内置类型..106

Python核心数据类型107

数字.....108

字符串. 110

序列操作..... 110

不可变性..... 112

特定类型的方法 113

寻求帮助..... 115

字符串编程的其他方式. 116

Unicode字符串 . 117

模式匹配..... 119

列表.....120

序列操作.....120

特定的操作121

边界检查.....121

嵌套....122

推导....122

字典.....125

映射操作.....125

重访嵌套.....126

不存在的键：if 测试.....128

键的排序：for 循环.129

迭代和优化131

元组.....132

为什么要使用元组..133

文件.....133

二进制字节文件134

Unicode文本文件....135

其他类文件工具137

其他核心类型.....137

如何破坏代码的灵活性.139

用户定义的类....140

剩余的内容141

本章小结...141

本章习题...141

习题解答...142

第5章 数值类型 ....143

数值类型基础知识....143

数值字面量144

内置数值工具....146

Python表达式运算符.....146

数字的实际应用.151

变量与基础表达式..151

数值的显示格式153

str和repr显示格式...154

普通比较与链式比较.....154

除法：经典除法、向下取整除法和真除法 .....156

整数精度.....160

复数....160

十六进制、八进制和二进制：字面量与转换 .161

按位操作.....163

其他内置数值工具..164

其他数值类型.....167

小数类型.....167

分数类型.....169

集合....173

布尔型180

数值扩展...181

本章小结...182

本章习题...182

习题解答...182

第6章 动态类型 ....184

缺少声明语句的情况184

变量、对象和引用..184

类型属于对象，而不是变量 186

对象的垃圾收集187

关于Python垃圾回收的更多讨论 .....188

共享引用...189

共享引用和在原位置修改 ....190

共享引用和相等192

动态类型随处可见....193

“弱”引用194

本章小结...194

本章习题...194

习题解答...195

第7章 字符串基础 .196

本章范围...196

Unicode简介197

字符串基础197

字符串字面量.....199

单引号和双引号字符串是一样的 .....200

转义序列代表特殊字符.200

原始字符串阻止转义.....203

三引号编写多行块字符串 ....205

实际应用中的字符串206

基本操作.....206

索引和分片207

请留意：分片.... 211

字符串转换工具212

修改字符串I214

字符串方法216

方法调用语法....216

字符串的方法....217

字符串方法示例：修改字符串II 218

字符串方法示例：解析文本 220

实际应用中的其他常见字符串方法 .220

原始string模块的函数（在Python 3.X中删除） ...221

字符串格式化表达式223

格式化表达式基础..224

高级格式化表达式语法.225

高级格式化表达式举例.226

基于字典的格式化表达式 ....227

字符串格式化方法调用..228

字符串格式化方法基础.228

添加键、属性和偏移量.229

高级格式化方法语法.....230

高级格式化方法举例.....231

与%格式化表达式比较233

为什么使用格式化方法.236

通用类型分类.....241

同一分类中的类型共享同一个操作集....241

可变类型能够在原位置修改 242

本章小结...242

本章习题...243

习题解答...243

第8章 列表与字典 .245

列表.....245

列表的实际应用.248

基本列表操作....248

列表迭代和推导248

索引、分片和矩阵..249

原位置修改列表250

字典.....256

字典的实际应用.258

字典的基本操作258

原位置修改字典259

其他字典方法....260

示例：电影数据库..262

字典用法注意事项..263

创建字典的其他方式.....267

请留意：字典vs列表.....268

Python 3.X和2.7中的字典变化 ...269

请留意：字典接口..276

本章小结...277

本章习题...277

习题解答...277

第9章 元组、文件与其他核心类型 .... 279

元组.....280

元组的实际应用281

为什么有了列表还要元组