1、目录DIRECTORY01Python的安装02编程基础03第三方模块的安装与使用04文件读写05NumPy的使用06Python绘图基础07小结本章主要介绍Python的相关基础知识,包括Ubuntu和 Windows操作系统下的安装方式、Python的编程基础知识与语法、第三方模块的安装与使用以及文件读写等,重点讲解 Python语言的扩展程序库NumPy(Numerical Python)和绘图库Matplotlib。2.1 P y t h o n 的 安 装01Ubuntu下的安装02Windows下的安装目 录2.1.1 U b u n t u 下 的 安 装1.通 过 a p t-
2、g e t 命 令 安 装 通 过 系 统 自 带 命 令 安 装 比 较 简 单,打 开 终 端,输 入 如 下 命 令 即 可。2.1.1 U b u n t u 下 的 安 装2.通 过 P y E n v 安 装 1)通 过 g i t 命 令 安 装 P y E n v。2.1.1 U b u n t u 下 的 安 装2.通 过 P y E n v 安 装 2)安 装 P y t h o n(本 书 使 用 P y t h o n 3.7.4)2.1.2 W i n d o w s 下 的 安 装1.安 装 P y t h o n打开Web浏览器访问https:/www.pytho
3、n.or g/downloads/网址，根据计算机系统位数下载适合的执行文件,其中x86表示32位系统,x86-64表示64位系统。进入网站后,选中Download Python 3.7.4进行下载。完成下载后,找到下载的.exe文件,双击打开。勾选Add Python 3.7 to PATH复选框自动添加路径,剩下的安装步骤单击Next按钮,直到安装完成。2.1.2 W i n d o w s 下 的 安 装2.安 装 集 成 开 发 环 境 P y C h a r mPyCharm是由JetBrains打造的一款Python IDE,支持Mac OS、Windows、Linux系统。PyC
4、harm的下载地址为：https:/ 编 程 基 础01数据类型与变量02列表、元组及字典03条件判断04循环05函数的定义与调用目 录2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量1)数 值 例 如:a=9。特 性:只 能 存 放 一 个 值,定 义 之 后 不 可 更 改,可 以 直 接 访 问。P y t h o n 的 数值 类 型 又 分 为 整 型(i n t)、长 整 型(l o n g)、浮 点 型(f l o a t)、复 数(c o m p l e x)。整 型(整 数):P y t h o n 可 处 理 任 意 大 小 的 整 型 数 值 类 型,其 中 整 型
5、包 括 正整 数 与 负 整 数,也 可 以 用 十 六 进 制、十 进 制、八 进 制 表 示 整 数,没 有 大 小 限 制。长 整 型:在 P y t h o n 2 中,P y t h o n 的 长 整 型 没 有 指 定 位 宽,也 就 是 说P y t h o n 没 有 限 制 长 整 型 数 值 的 大 小,但 是 实 际 上 由 于 机 器 内 存 有 限,所 以 使 用 的 长整 型 数 值 不 可 能 无 限 大,为 了 区 分 长 整 型 和 整 型 数 值,通 常 在 数 字 尾 部 加 上 一 个 大写 字 母 L 或 小 写 字 母 l 表 示 该 整 型 是
6、长 整 型,如 4 9 8 5 6 4 7 8 L。在 P y t h o n 3 中,长 整型 被 统 一 归 为 整 型。浮 点 数:也 就 是 小 数,可 用 正 常 的 数 字 写 法 表 示,例 如 1.2 3。对 于 很 大 或很 小 的 浮 点 数 必 须 用 科 学 记 数 法 表 示,把 1 0 用 e 代 替,如 1.2 5 6 1 0 8 需 写 成1.2 5 6 e 8。整 数 和 浮 点 数 在 计 算 机 内 部 存 储 的 方 式 是 不 同 的,整 数 运 算 永 远 是 精 确的(除 法 也 是),而 浮 点 数 运 算 则 可 能 会 有 误 差。复 数:如
7、 同 数 学 中 的 复 数,分 为 实 数 和 虚 数 两 部 分。与 数 学 中 的 复 数 不 同的 是 虚 数 部 分 用 j 表 示,一 般 形 式 为 x +y j,其 中 的 x 是 复 数 的 实 部,y 是 复数 的 虚 部,这 里 的 x 和 y 都 是 实 数,虚 数 部 分 的 字 母 j 大 小 写 都 可,如 h=3-5 j,其 中 3 为 复 数 的 实 部,-5 为 复 数 的 虚 部。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量2)字 符 串 字 符 串 是 一 个 有 序 的 字 符 的 集 合,用 于 存 储 和 表 示 基 本 的 文 本信 息,
8、指 的 是 单 引 号 或 双 引 号 括 起 来 的 文 本 部 分。特 性:只 能 存 放 一 个 值,定 义 后 不 可 以 改 变。若 按 照 从 左 到 右的 顺 序 取 值,则 默 认 下 标 从 0 开 始 访 问;若 按 照 从 右 到 左 顺 序 取 值,则默 认 从-1 开 始 访 问。字 符 串 的 使 用 方 法 及 注 意 事 项 将 在 2.2.2 节 讲 解。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量3)布 尔 值 一 个 布 尔 值 只 有 T r u e 和 F a l s e 两 种(首 字 母 必 须 大 写),也 可 以 通 过 布 尔 运算
9、计 算 出 来。布 尔 值 也 可 以 用 a n d、o r 和 n o t 进 行 运 算。a n d 为 与 运 算,即 全 部 为 T r u e则 结 果 为 T r u e;o r 运 算 为 或 运 算,只 要 有 一 个 为 T r u e,则 结 果 就 为 T r u e;n o t 为 非运 算,是 一 个 单 目 运 算 符,可 以 把 T r u e 变 为 F a l s e,把 F a l s e 变 为 T r u e。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量4)列 表 列 表(l i s t)在 P y t h o n 中 使 用 得 较 为 频
10、繁,是 P y t h o n 中 内 置有 序、可 变 的 序 列,可 以 存 储 大 多 数 集 合 类 的 数 据 结 构,支 持 字 符、数字、字 符 串,甚 至 可 以 包 含 列 表。列 表 是 P y t h o n 中 最 通 用 的 数 据 类型,用 标 识,所 有 元 素 均 放 在 方 括 号 内 部。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量5)转 义 字 符 在 字 符 串 中 常 常 会 出 现 一 些 歧 义,需 要 进 行 特 殊 处 理,如s=l e t s g o!,这 个 字 符 串 l e t s 本 身 包 含 了 一 个 单 引 号,此 时
11、P y t h o n 会 将 此 单 引 号 与 前 边 的 单 引 号 进 行 匹 配,看 成 一 对,导 致 后 边的 内 容 错 误,此 时 便 可 以 使 用“”将 字 符 串 的 特 殊 符 号 进 行 转 义,即s=l e t s g o!,这 里 P y t h o n 会 认 为“”后 边 的 引 号 只 是 一 个普 通 的 字 符,表 2-1 列 出 了 常 用 的 转 义 字 符。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量p y t h o n 字 符 串：1)字 符 串 的 创 建字 符 串 在 前 边 进 行 过 简 单 的 讲 解,它 是 P y t h
12、 o n 中 很 常 见 的 一种 数 据 类 型,在 P y t h o n 的 语 法 中,使 用 单 引 号()或 双 引 号()创 建 字 符 串,字 符 串 的 内 容 几 乎 可 以 包 含 任 何 字 符,在 P y t h o n 3中 对 中 文 有 很 好 的 支 持,字 符 串 的 创 建 只 要 为 变 量 分 配 一 个 值 即 可。如 果 字 符 串 内 部 包 含 了 单 引 号 或 双 引 号,这 时 就 需 要 进 行 特 殊处 理,方 式 如 下:(1)使 用 不 同 的 引 号 将 字 符 串 括 起 来。(2)对 引号 进 行 转 义。同 理,当 字 符
13、 串 本 身 包 含 双 引 号,可 以 使 用 单 引 号 将 字 符 串 整 体括 起 来,也 可 以 使 用 转 义 字 符。P y t h o n 允 许 使 用 反 斜 杠()将 字 符串 中 的 特 殊 字 符 进 行 转 义,如 果 字 符 串 中 既 有 单 引 号 又 有 双 引 号,此 时可 以 使 用 转 义 字 符。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量p y t h o n 字 符 串：2)字 符 串 的 截 取 在 P y t h o n 中,可 以 使 用 方 括 号 来 截 取 字 符 串,遵 循 左 闭 右开 的 原 则,字 符 串 的 索 引
14、值 从 0 开 始。此 外 也 可 以 使 用 进 行 指 定 元素 的 截 取。3)字 符 串 的 拼 接字 符 串 的 拼 接 有 三 种 方 法:一 是 使 用 乘 法 重 叠;二 是 使 用 加 法拼 接;三 是 使 用 j o i n 拼 接。4)字 符 串 的 统 计 在 字 符 串 的 统 计 中,可 以 使 用 l e n()函 数 计 算 该 字 符 串 的 长 度。5)字 符 串 的 切 割 此 处 可 使 用 s p l i t()函 数 进 行 字 符 串 的 切 割,切 割 后 的 数 据 为列 表 的 格 式6)查 找 字 符 串 下 标在 P y t h o n
15、中,可 以 使 用 f i n d()函 数 查 找 字 符 串 的 下 标 位 置,还 可 以 从 一 个 字 符 串 中 查 找 另 一 个 字 符 串 或 者 字 符 的 第 一 次 出 现 的 位置,如 果 找 不 到 则 返 回-1。2.2 编 程 基 础1.数 据 类 型 与 变 量P y t h o n 的 编 码 与 转 换：2.2 编 程 基 础2.列 表、元 组 及 字 典列 表：列 表 是 P y t h o n 中 最 基 本 的 数 据 结 构,是 一 种 线 性 表 的 表 示 方式,也 是 最 常 用 的 P y t h o n 数 据 类 型。列 表 的 数 据
16、 项 可 以 是 不 同 的 数据 类 型,包 括 整 型、浮 点 型、字 符 串。它 可 以 是 标 准 的 数 据 类 型,也 可以 是 自 定 义 的 数 据 结 构 对 象。P y t h o n 对 列 表 也 提 供 了 非 常 便 捷 的 操 作,如 创 建、访 问、切 片、增 加、扩 展、更 新、删 除 等2.2 编 程 基 础2.列 表、元 组 及 字 典列 表：1)创 建 列 表使 用 可 创 建 列 表,列 表 内 的 元 素 只 需 要 使 用 逗 号 分 隔 不 同的 数 据 项。与 字 符 串 的 索 引 一 样,列 表 的 索 引 从 0 开 始。2)访 问 列
17、表 中 的 值这 里 可 以 使 用 索 引 访 问 列 表 中 的 值。当 索 引 超 出 范 围 时,P y t h o n 会 报 出 一 个 I n d e x E r r o r 的 错误,所 以 在 对 列 表 进 行 访 问 时,要 确 保 索 引 不 越 界,最 后 一 个 索 引 值 为l e n(l i s t 1)-1。3)列 表 的 切 片切 片 可 以 实 现 一 次 性 获 取 多 个 元 素,操 作 规 则 为:列 表 开 始位 置:结 束 位 置:间 隔 ,间 隔 可 以 不 写,默 认 为 1,列 表 的 切 片 同 样 遵守 左 闭 右 开 规 则。4)列
18、表 的 相 加列 表 的 相 加 指 的 是 将 列 表 用 加 号“+”加 起 来。5)列 表 的 扩 展这 里 使 用 e x t e n d()函 数 进 行 列 表 的 扩 展。6)更 新 列 表 可 以 使 用 索 引 值 对 列 表 进 行 更 新。7)列 表 的 删 除 列 表 的 删 除 可 以 使 用 四 种 方 式。2.2 编 程 基 础2.列 表、元 组 及 字 典元 组：元 组(t u p l e)和 列 表 的 语 法 非 常 类 似,但 是 元 组 一 旦 初 始 化就 不 能 修 改,且 元 组 使 用 小 括 号 表 示,而 列 表 使 用 方 括 号 表 示。
19、2.2 编 程 基 础2.列 表、元 组 及 字 典字 典：P y t h o n 中 的 字 典 是 另 一 种 可 变 容 器 模 型,可 以 存 储 任 意 类 型的 对 象,如 数 字、字 符 串、元 组 等。字 典 包 括 两 部 分:一 是 键(k e y);二 是 值(v a l u e)。且 键 是 唯 一 的 属 性,如 果 在 一 个 字 典 中重 复 出 现 了 多 个 同 样 的 键,最 后 出 现 的 键 会 替 换 掉 前 边 的,但 值 是 不 唯一 的2.2 编 程 基 础2.列 表、元 组 及 字 典字 典：1)创 建 字 典 P y t h o n 中 创
20、建 字 典 有 两 种 方 法:一 种 是 使 用 花 括 号 ;另 一 种 是 使 用 d i c t()函 数 创 建,字 典 的 键 与 值 使 用 冒 号“:”分 隔 开,键 与 键 使 用 逗 号“,”分 隔 开。P y t h o n 除 了 可 以 使 用 花 括 号 及 d i c t()对 字 典 进 行 初 始 化 外,还 可 以 使 用 f r o m k e y s()方 法 对 字 典 进 行 初始 化,该 方 法 可 以 从 列 表 中 获 取 元 素 作 为 键,并 用 N o n e 或 f r o m k e y s()方 法 的 第 二 个 参 数 作 为
21、字 典 的 值。2)访 问 字 典 中 的 值 3)字 典 的 修 改2.2 编 程 基 础3.条 件 判 断P y t h o n 中 的 条 件 判 断 语 句 有 三 个:i f、e l i f 和 e l s e。其中,e l i f 是 e l s e i f 的 缩 写。条 件 判 断 的 基 本 形 式 如 下:2.2 编 程 基 础4.循 环P y t h o n 有 w h i l e 和 f o r 两 种 循 环 方 式,没 有 d o w h i l e 循 环。两 种 循 环 的 区 别 在 于 w h i l e 循 环 之 前 会 先 判 断,在 满 足 条 件
22、的 情 况 下执 行 循 环 体 内 的 语 句,而 f o r 循 环 必 须 有 一 个 可 迭 代 的 对 象 才 可 以。循 环 中 有 三 个 比 较 重 要 的 关 键 字:c o n t i n u e、b r e a k 和 p a s s。c o n t i n u e 的 意 思 为 跳 出 本 次 循 环,重 新 执 行 下 一 次 循 环;b r e a k将 停 止 整 个 循 环;p a s s 是 空 语 句,是 为 了 保 持 结 构 的 完 整 性。2.2 编 程 基 础4.循 环1）w h i l e 循 环w h i l e 循 环 中 的 执 行 语 句
23、 会 一 直 循 环 执 行,直 到 条 件 为 假 时 才退 出 循 环 体。用 法：2.2 编 程 基 础4.循 环2）f o r 循 环f o r 循 环 语 句 中 的 i t e r a b l e 必 须 是 可 迭 代 对 象,包 括 列 表、元 组、字 符 串、字 典,循 环 会 依 次 访 问 已 选 定 的 迭 代 对 象,当i t e r a b l e 中 的 所 有 项 都 被 访 问 后,退 出 循 环。f o r 循 环 语 句 流 程 如图 2-4 所。用 法：2.2 编 程 基 础4.循 环3）b r e a k 语 句b r e a k 语 句 作 用 于
24、循 环 语 句(w h i l e、f o r 语 句)中,用 来 终 止当 前 循 环 语 句 的 执 行,即 使 循 环 条 件 没 有 F a l s e 条 件 或 者 序 列 还 没 被完 全 访 问 完,也 会 停 止 循 环 执 行 语 句。b r e a k 语 句 流 程 如 图 2-5 所 示。2.2 编 程 基 础4.循 环4）.c o n t i n u e 语 句 c o n t i n u e 语 句 会 跳 出 本 次 循 环,执 行 下 一 次 循 环。它 与b r e a k 不 同,b r e a k 语 句 跳 出 整 个 循 环 c o n t i n
25、u e 语 句 流 程 如 图 2-6所 示。2.2 编 程 基 础5.函 数 的 定 义 与 调 用1）P y t h o n 的 函 数 在 程 序 中,函 数 具 有 某 种 功 能,是 组 织 好 的 可 以 重 复 使 用 的 一 段代 码 段。在 程 序 中 使 用 函 数 可 以 提 高 应 用 的 模 块 性,减 少 代 码 的 冗 余。P y t h o n 提 供 了 许 多 内 建 函 数,例 如 前 边 使 用 过 的 p r i n t()、i n p u t()、l e n()等,同 时 用 户 也 可 以 自 己 创 建 函 数(这 种 函 数 称 为 自 定 义
26、 函数)。2.2 编 程 基 础5.函 数 的 定 义 与 调 用2）函 数 的 定 义当 用 户 进 行 自 定 义 函 数 时,需 要 遵 循 如 下 规 则:用 d e f 关 键 字 定 义 函 数,后 接 函 数 名 称;括 号 里 可 以 用 于 定 义 参 数;定 义 函 数 的 语 句 末 尾 必 须 有 冒 号,并 且 函 数 内 部 语 句 有 缩 进;函 数 必 须 要 先 定 义,后 调 用;r e t u r n 表 示 结 束 函 数 并 返 回 一 个 值 给 调 用 方,如 果 函 数 体 内没 有 r e t u r n,则 相 当 于 返 回 一 个 N o
27、 n e。2.2 编 程 基 础5.函 数 的 定 义 与 调 用3）函 数 的 调 用在 定 义 函 数 时,需 要 给 函 数 定 义 一 个 名 字 并 指 定 函 数 所 需 的 参数、代 码 块 结 构,这 样 函 数 的 基 本 结 构 就 完 成 了,此 时 可 以 通 过 另 一 个函 数 调 用 执 行,也 可 以 直 接 由 P y t h o n 提 示 符 执 行。在 函 数 定 义 及 调用 时,涉 及 参 数 的 设 置。函 数 的 参 数 分 为 两 类:一 是 形 参;二 是 实 参。形 参 即 形 式 上 的 参 数,没 有 实 际 的 值,需 要 通 过 赋
28、 值 才 有 意 义,在 函 数 内部 作 为 变 量 使 用。实 参 即 有 实 际 意 义 的 参 数,是 一 个 真 实 存 在 的 值,可以 是 数 字、字 符 串 等。2.3 第 三 方 模 块 的 安 装 与 使 用01模块的安装02Python模块的导入目 录2.3 第 三 方 模 块 的 安 装 与 使 用在 开 发 某 一 项 目 时,如 果 把 所 有 代 码 都 写 在 一 个 P y t h o n 文 件中,这 个 文 件 就 会 越 来 越 长,越 来 越 不 容 易 维 护。为 了 解 决 这 一 问 题,根 据 功 能 不 同 的 代 码 进 行 分 组,分 别
29、 放 到 不 同 的 文 件 中,这 样 每 个P y t h o n 文 件 代 码 就 会 减 少,利 于 检 查 和 维 护。模 块(m o d u l e)实 质 上 指 的 是 一 个 P y t h o n 文 件,以.p y 为 扩展 名,包 含 了 P y t h o n 对 象 定 义 和 P y t h o n 语 句。模 块 可 以 用 来 组 织P y t h o n 代 码,使 用 户 在 编 写 时 更 具 有 逻 辑 性。使 用 模 块 的 好 处 在 于用 户 可 以 使 用 前 人 或 自 己 写 好 的 代 码,不 必 从 头 开 始,还 可 以 避 免 函
30、 数名 和 变 量 名 的 冲 突,相 同 名 字 的 函 数 和 变 量 可 以 存 在 于 不 同 的 模 块 中。但 是 当 用 户 编 写 很 多 模 块 时,如 果 模 块 的 名 字 重 复 了 怎 么 办?此 时 在 调 用 模 块 时 该 调 用 哪 个?为 了 解 决 这 一 问 题 又 引 入 了 组 织 模 块的 方 法,称 为 包(p a c k a g e),有 了 包,只 要 包 名 不 重 复,包 内 的 模 块就 不 会 发 生 冲 突。2.3 第 三 方 模 块 的 安 装 与 使 用1.模 块 的 安 装 P y t h o n 模 块 可 以 在 命 令
31、提 示 符 中 安 装,按 W i n+r 组 合 键,输入 c m d 后 按 E n t e r 键,如 图 2-7 所 示。在 命 令 提 示 符 中 输 入 p i p l i s t 可 查 看 所 有 已 安 装 的 P y t h o n 模 块。卸 载 模 块 可 以 使 用 p i p u n i n s t a l l +模 块 名,如 图 2-9 所示。安 装 模 块 可 以 使 用 p i p i n s t a l l +模 块 名,2.3 第 三 方 模 块 的 安 装 与 使 用2.P y t h o n 模 块 的 导 入模 块 定 义 好 后,可 以 使 用
32、i m p o r t 语 句 导 入,语 法 如 下:2.4 文 件 读 写01获取文件绝对路径02读文件03写文件目 录2.4 文 件 读 写读 写 文 件 是 常 见 的 操 作,P y t h o n 具 有 内 置 的 读 写文 件 函 数。操 作 系 统 提 供 了 在 磁 盘 上 读 写 文 件 的 功 能,然而 操 作 系 统 不 允 许 普 通 的 程 序 直 接 对 磁 盘 进 行 操 作,所 以 需要 请 求 操 作 系 统 打 开 一 个 文 件 对 象,再 通 过 操 作 系 统 提 供的 接 口 从 这 个 文 件 对 象 中 读 取 数 据,或 者 把 数 据 写
33、 入 这 个文 件 对 象 中。2.4 文 件 读 写1.获 取 文 件 路 径 文 件 路 径 包 括 绝 对 路 径 和 相 对 路 径。绝 对 路 径 是 从 根 文 件 夹 开始 的,相 对 路 径 相 当 于 程 序 的 当 前 工 作 目 录。1)绝 对 路 径 2)相 对 路 径 2.4 文 件 读 写2.读 文 件使 用 P y t h o n 内 置 的 o p e n()函 数 打 开 一 个 文 件,o p e n()函数 会 返 回 给 用 户 一 个 可 迭 代 的 文 件 对 象。在 读 取 文 件 时 总 会 出 现 一 些 错 误,例 如 I O E r r o
34、 r 类 型 错 误,一旦 发 生 这 种 情 况 文 件 关 闭 语 句 将 不 会 执 行,这 会 导 致 资 源 浪 费,可 以 使用 以 下 两 种 方 式 解 决:一 是 使 用 t r y e x c e p t f i n a l l y 错 误 处理 机 制;二 是 通 过 w i t h 语 句 自 动 调 用 c l o s e()方 法。打 开 文 件 模 式如 表 2-5 所 示,文 件 读 取 方 式 如 表 2-6 所 示。2.4 文 件 读 写3.写 文 件写 文 件 和 读 文 件 差 不 多,只 是 将 r 模 式 改 为 w。写 文 件 使 用 w r i
35、t e()方 法,可 以 将 任 何 字 符 串 写 入 一 个 打 开 的 文 件 中。2.5 N u m p y 的 使 用01Numpy简介下载与安装02数据类型03数组的创建与索引04数组的操作05函数06矩阵库及线性代数目 录2.5 N u m P y 的 使 用1.N u m P y 简 介、下 载 与 安 装N u m P y 是 P y t h o n 语 言 的 一 个 扩 展 程 序 库,支 持 大 量 维 度 数 组与 矩 阵 运 算,一 般 与 S c i P y、M a t p l o t l i b 一 起 使 用。N u m P y 可 以 执 行 数组 的 算
36、术 和 逻 辑 运 算、傅 里 叶 变 换、图 形 操 作、生 成 线 性 代 数 和 随 机数 等 相 关 操 作,下 面 为 N u m P y 的 下 载 及 安 装。安 装 N u m P y 最 简 单 的 方 法 就 是 使 用 p i p 工 具,如 图 2-1 3 所 示。大 家 也 可 自 行 下 载 A n a c o n d a 安 装 N u m P y,A n a c o n d a 可 以 进 行 大 规 模 的 数据 处 理、预 测 分 析、科 学 计 算 等 管 理 和 部 署,使 用 A n a c o n d a 下 载 各 种库 文 件 十 分 方 便。2
37、.5 N u m P y 的 使 用2.数 据 类 型对 于 科 学 计 算 而 言,P y t h o n 自 带 的 数 据 类 型 远 远 不 能 满 足 用户 的 需 求,而 N u m P y 支 持 的 数 据 类 型 比 P y t h o n 内 置 的 类 型 要 多 一 些,其 中 有 一 部 分 对 应 P y t h o n 内 置 类 型。表 2-7 列 出 了 N u m P y 的 基 本 数据 类 型。2.5 N u m P y 的 使 用3.数 组 的 创 建 与 索 引1）创 建 数 组n u m p y.e m p t y()方 法 可 以 创 建 一 个
38、 指 定 形 状、数 据 类 型 且未 初 始 化 的 数 组。使 用 n u m p y.e m p t y()方 法 创 建 的 数 组 通 常 数 组 内元 素 为 空,没 有 实 际 意 义,所 以 也 是 创 建 数 组 方 法 中 最 快 的 一 种。n u m p y.z e r o s()方 法 可 以 创 建 指 定 大 小 的 数 组,数 组 元 素 以0 填 充。n u m p y.o n e s()方 法 可 以 创 建 指 定 形 状 的 数 组,数 组 元 素 以 1填 充。n u m p y.a s a r r a y()方 法 可 以 将 结 构 数 据 转 换
39、 为 多 维 数 组(n d a r r a y),并 且 不 会 占 用 新 的 内 存。n u m p y.f r o m B u f f e r()方 法 可 以 用 于 实 现 动 态 数 组,接 收b u f f e r 输 入 参 数,以 流 的 形 式 读 入 并 转 换 为 n d a r r a y 对 象。n u m p y.f r o m i t e r()方 法 可 以 从 可 迭 代 对 象 中 建 立 n d a r r a y 对 象,返 回 一 维 数 组。n u m p y.a r a n g e()方 法 可 以 创 建 数 值 范 围 并 返 回 n d
40、a r r a y 对 象。n u m p y.l i n s p a c e()方 法 可 以 用 于 创 建 一 个 一 维 数 组,数 组是 由 一 个 等 差 数 列 构 成 的。n u m p y.l o g s p a c e()方 法 可 以 用 于 创 建 一 个 等 比 数 列。2.5 N u m P y 的 使 用3.数 组 的 创 建 与 索 引2）数 组 索 引n d a r r a y 数 组 可 以 基 于 0 n 的 下 标 进 行 索 引,切 片 对 象 可 以通 过 内 置 的 s l i c e()函 数,并 设 置 s t a r t、s t o p 及
41、s t e p 参 数 进 行,从 原 数 组 中 切 割 出 一 个 新 数 组。也 可 以 通 过 冒 号 分 隔 切 片 参 数 s t a r t :s t o p :s t e p 进 行 切 片 操 作。2.5 N u m P y 的 使 用3.数 组 的 创 建 与 索 引3）高 级 索 引N u m P y 比 一 般 的 P y t h o n 序 列 提 供 更 多 的 索 引 方 式。除 了之 前 看 到 的 用 整 数 和 切 片 的 索 引 外,数 组 可 以 由 整 数 数 组 索 引、布 尔索 引。此 时 返 回 的 结 果 是 包 含 每 个 角 元 素 的 n
42、 d a r r a y 对 象。布 尔 索 引 通 过 布 尔 运 算(如 比 较 运 算 符)获 取 符 合 指 定 条 件 的 元素 的 数 组。2.5 N u m P y 的 使 用4.数 组 的 操 作N u m P y 中 包 含 了 一 些 用 于 处 理 数 组 的 函 数,大 概 可 分 为 以 下 几 类:1）修 改 数 组 的 形 状n u m p y.r e s h a p e()函 数 可 以 在 不 改 变 数 据 的 条 件 下 修 改 数组 形 状。n u m p y.n d a r r a y.f l a t t e n()函 数 返 回 一 份 数 组 副
43、本,对副 本 所 做 的 修 改 不 会 影 响 原 始 数 组。2）翻 转 数 组n u m p y.t r a n s p o s e()函 数 用 于 对 换 数 组 的 维 度。n u m p y.r o l l a x i s()函 数 向 后 滚 动 特 定 的 轴 到 一 个 特 定 位 置。n u m p y.s w a p a x e s()函 数 用 于 交 换 数 组 的 两 个 轴。3）修 改 数 组 维 度n u m p y.b r o a d c a s t _ t o()函 数 将 数 组 广 播 到 新 形 状,在原 始 数 组 上 返 回 只 读 视 图。它
44、通 常 不 连 续,如 果 新 形 状 不 符 合 N u m P y 的 广 播 规 则,该 函 数 可 能 会 抛 出 V a l u e E r r o r。4）连 接 数 组5）分 割 数 组6）数 组 元 素 的 添 加 与 删 除 2.5 N u m P y 的 使 用5.函 数下 面 对 N u m P y 库 常 用 的 函 数 进 行 总 结。1）字 符 串 函 数2）数 学 函 数3）算 数 函 数4）统 计 函 数5）分 割 数 组2.5 N u m P y 的 使 用6.矩 阵 库 及 线 性 代 数1）矩 阵 库 N u m P y 中 包 含 了 一 个 矩 阵 库
45、 模 块 n u m p y.m a t l i b,该 模 块 中的 函 数 返 回 的 是 一 个 矩 阵,而 不 是 n d a r r a y 对 象。矩 阵 是 一 个 由 行(r o w)和 列(c o l u m n)元 素 排 列 成 的 矩 形 阵 列。矩 阵 中 的 元 素 可 以 是数 字、符 号 或 数 学 表 达 式。2）线 性 代 数N u m P y 提 供 了 线 性 代 数 函 数 库 L i n a l g,该 库 包 含 了 线 性 代数 所 需 的 所 有 功 能。2.6 P y t h o n 绘 图 基 础01初级绘图02线条的颜色或粗细03例子、子
46、图、坐标轴和记号04常见的图像形状05常见的图像格式05图像的基本操作目 录2.6 P y t h o n 绘 图 基 础M a t p l o t l i b 是 P y t h o n 的 一 个 2 D 绘 图 库,它 提 供了 一 整 套 和 M a t l a b 相 似 的 命 令 A P I,十 分 适 合 交 互 式 地进 行 制 图,而 且 也 可 以 方 便 地 将 它 作 为 绘 图 控 件 嵌 入 G U I 应用 程 序 中。通 过 M a t p l o t l i b,开 发 者 仅 需 要 几 行 代 码,便 可 以 生 成 绘 图、直 方 图、功 率 谱、条
47、形 图、错 误 图、散点 图 等。2.6 P y t h o n 绘 图 基 础1.初 级 绘 图1)引 入 第 三 方 库在 P y t h o n 中 使 用 任 何 第 三 方 库 时,都 必 须 先 将 其 引 入。或 者：2）建 立 空 白 页指 定 空 白 页 大 小3）基 础 绘 图2.6 P y t h o n 绘 图 基 础2.线 条 的 颜 色 或 粗 细1)线 条 属 性 2.6 P y t h o n 绘 图 基 础2.线 条 的 颜 色 或 粗 细2)线 条 标 记 2.6 P y t h o n 绘 图 基 础2.线 条 的 颜 色 或 粗 细3)颜 色可 以 通
48、过 调 用 m a t p l o t l i b.p y p l o t.c o l o r s()得 到M a t p l o t l i b 支 持 的 所 有 颜 色如 果 这 八 种 基 础 颜 色 不 够 用,还 可 以 通 过 两 种 其 他 方 式 定 义 颜 色 值:(1)使 用 H T M L 十 六 进 制 字 符 串 c o l o r=e e e f f f 或 使 用 合 法 的H T M L 颜 色 名 字(r e d ,c h a r t r e u s e 等);(2)传 入 一 个 归 一 化 到 0,1 的 R G B 元 组:2.6 P y t h o
49、n 绘 图 基 础2.线 条 的 颜 色 或 粗 细4)线 条 粗 细 线 条 粗 细 使 用 l i n e w i d t h 设 置,对 应 线 条 上 的 m a r k e r 大 小 设置 为 m s 参 数。因 为 有 时 候 是 粗 线 条,所 以 对 应 m a r k e r 大 小 也 需 要 增加。如 果 想 要 m a r k e r 为 空 心,可 以 在 后 面 加 上m a r k e r f a c e c o l o r=n o n e 。2.6 P y t h o n 绘 图 基 础3.图 例、子 图、坐 标 轴 和 记 号 1)图 例 M a t p l
50、 o t l i b 的 L e g e n d 图 例 有 助 于 展 示 每 个 数 据 对 应 的 图像 名 称,更 好 地 让 读 者 认 识 到 用 户 的 数 据 结 构。2）子 图 使 用 M a t p l o t l i b 允 许 在 一 张 数 据 图 上 包 含 多 个 子 图。调 用 s u b p l o t()函 数 可 以 创 建 一 个 子 图,然 后 就 可 以 在 子 图 上 进 行 绘 制。3）坐 标轴根 据 需 求 调 整 坐 标 轴 的 范 围。4）记 号 2.6 P y t h o n 绘 图 基 础4.常 见 的 图 像 形 状1)折 线 图2）
