python基础教程（第3版）
Python程序员会熟悉文件对象的方法: readline ()、write()、read()等。Python库支持文件和文件类对象。Socket对象则不提供类似的接口,您或许会觉得这样不是很方便。然而Python的确提供了一个makefile ( )函数来生成供您使用的文件类对象。
Python 的socket模块实际上定义了4种可能出现的异常:
- 与一般I/O 和通信问题有关的socket.error;
- 与查询地址信息有关的socket.gaierror;
- 与其他地址错误有关的socket.herror（和C语言中的h_errno相关
- 与在一个socket上调用settimeout ()后,处理超时有关的socket.timeout(需要Python2.3或更高版本）。
快速上手：基础知识
1.1 交互式解释器
Python 3.5.0 (default, Dec 5 2015, 15:03:35)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 7.0.0 (clang-700.1.76)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
如果你熟悉其他计算机语言，可能习惯了在每行末尾都加上分号。在Python中无需这样做，
因为在Python中，一行就是一行。如果你愿意，也可加上分号，但不会有任何影响（除非后面还
有其他代码），况且大家通常都不这样做。
1.2 算法是什么
1.3 数和表达式
交互式Python解释器可用作功能强大的计算器
除法运算的结果为小数，即浮点数（float或floating-point number）。
>>> 1 / 2
0.5
>>> 1 / 1
1.0
如果你想丢弃小数部分，即执行整除运算，可使用双斜杠。
>>> 1 // 2
0
>>> 1 // 1
1
>>> 5.0 // 2.4
2.0
在较旧的Python版本中，对整数执行常规除法运算的结果与使用双斜杠类似。
如果你使用的是Python 2.x，要对整数执行常规除法运算，可在程序开头添加如下语句（稍后介绍如何编写完
整的程序），也可直接在交互式解释器中执行这条语句：>> from __future__ import division另外，从命令行运行较旧的Python版本时，还可使用命令行开关-Qnew。1.8.2节将更详尽地
介绍__future__。
关于版本的问题，“future”目的是把下一个版本的特性导入到当前版本，这样我们就可以在当前版本中测试一些新版本的特性，从而使得python未来版本的迁移更加容易。
future语句必须在靠近模块开头的位置出现。只有以下内容可以放在future语句之前。
1、模块的文档字符串
2、注释
3、空行
4、其他future语句
即x % y 等价于x - ((x // y) * y)。
这种运算符甚至可用于负数，但可能不那么好理解。
>>> 10 % 3
1
>>> 10 % -3
-2
>>> -10 % 3
2
>>> -10 % -3
-1
C语言遵循了尽量让商尽量靠近0的原则，两个异号的数取余之后的结果取决于分子的符号。
然而，在Python中，取余的计算公式与别的语言并没有什么区别：r=a-n*[a//n]
这里r是余数，a是被除数，n是除数。
不过在“a//n”这一步，当a是负数的时候，会向下取整，也就是说向负无穷方向取整。这也就得到：
两个异号的数取余之后的结果取决于分母的符号。
C跟分子；
python跟分母
请注意，乘方运算符的优先级比求负（单目减）高，因此-32等价于-(32)。如果你要计
算的是(-3)**2，必须明确指出。
十六进制数、八进制数和二进制数分别以下面的方式表示：
>>> 0xAF
175
>>> 010
8
>>> 0b1011010010
722
这些表示法都以0打头。
1.4 变量
使用Python变量前必须给它赋值，因为Python变量没有默认值。
1.5 语句
1.6 获取用户输入
你编写的程序可能供他人使用，无法预测用户会向程序提供什么样的值。我们来看看很有用
的函数input（稍后将更详细地介绍函数）。
>>> input("The meaning of life: ")
The meaning of life: 42
'42'
这里在交互式解释器中执行了第一行（input(...)），它打印字符串"The meaning of life:"，
提示用户输入相应的信息。我输入42并按回车。这个数被input（以文本或字符串的方式）返回，
并在最后一行被自动打印出来。通过使用int将字符串转换为整数，可编写一个更有趣的示例：
>>> x = input("x: ")
x: 34
>>> y = input("y: ")
y: 42
>>> print(int(x) * int(y))
1428
- 先睹为快：if语句
>>> if 1 == 2: print('One equals two')
...
>>> if 1 == 1: print('One equals one')
...
One equals one
>>>
需要注意的另一点是，在交互式解释器中输入if语句后，需要按两次回车键才能执行它 （其中的原因将在第5章介绍）。
1.7 函数
1.3节使用了乘方运算符（**）来执行幂运算。实际上，可不使用这个运算符，而使用函数pow。
>>> 2 ** 3
8
>>> pow(2, 3)
8
有多个内置函数可用于编写数值表达式。例如，abs计算绝对值，round将浮点数圆整为与之
最接近的整数。
>>> abs(-10)
10
>>> 2 // 3
0
>>> round(2 / 3)
1.0
请注意最后两个表达式的差别。整数总是向下圆整，而round圆整到最接近的整数，并在两
个整数一样近时圆整到偶数。如果要将给定的数向下圆整，该如何做呢？例如，你知道某人的年
龄为32.9，并想将这个值向下圆整为32，因为他还没有满33岁。Python提供了完成这种任务的函
数floor，但你不能直接使用它，因为像众多很有用的函数一样，它也包含在模块中。
1.8 模块
可将模块视为扩展，通过将其导入可以扩展Python功能。要导入模块，可使用特殊命令
import。前一节提及的函数floor包含在模块math中。
>>> import math
>>> math.floor(32.9)
32
请注意其中的工作原理：我们使用import导入模块，再以module.function的方式使用模块
中的函数。就这里执行的操作而言，也可像前面处理input的返回值那样，将这个数字转换为
整数。
>>> int(32.9)
32
还有一些类似的函数，可用于转换类型，如str和float。实际上，它们并不是函数，而
是类。类将在本书后面更详细地介绍。
模块math还包含其他几个很有用的函数。例如，ceil与floor相反，返回大于或等于给定数
的最小整数。
>>> math.ceil(32.3)
33
>>> math.ceil(32)
32
如果确定不会从不同模块导入多个同名函数，你可能不想每次调用函数时都指定模块名。在
这种情况下，可使用命令import的如下变种：
>>> from math import sqrt
>>> sqrt(9)
3.0
通过使用命令import的变种from module import function，可在调用函数时不指定模块前缀。
事实上，可使用变量来引用函数（以及其他大部分Python元素）。执行赋值语句foo =
math.sqrt后，就可使用foo来计算平方根。例如，foo(4)的结果为2.0。
1.8.1 cmath 和复数
函数sqrt用于计算平方根。下面来看看向它提供一个负数的情况：
>>> from math import sqrt
>>> sqrt(-1)
Traceback (most recent call last):
...
ValueError: math domain error
在有些平台上，结果如下：
>>> sqrt(-1)
nan
nan具有特殊含义，指的是“非数值”（not a number）
如果我们坚持将值域限定为实数，并使用其近似的浮点数实现，就无法计算负数的平方根。
负数的平方根为虚数，而由实部和虚部组成的数为复数。Python标准库提供了一个专门用于处理
复数的模块。
>>> import cmath
>>> cmath.sqrt(-1)
1j
注意到这里没有使用from ... import ...。如果使用了这种import命令，将无法使用常规函
数sqrt。类似这样的名称冲突很隐蔽，因此除非必须使用from版的import命令，否则应坚持使用
常规版import命令。
1j是个虚数，虚数都以j（或J）结尾。复数算术运算都基于如下定义：-1的平方根为1j。这
里不深入探讨这个主题，只举一个例子来结束对复数的讨论：
>>> (1 + 3j) * (9 + 4j)
(-3 + 31j)
从这个示例可知，Python本身提供了对复数的支持。
Python没有专门表示虚数的类型，而将虚数视为实部为零的复数。
1.8.2 回到未来
据说Python之父Guido van Rossum有一台时光机，因为这样的情况出现了多次：大家要求
Python提供某项功能时，却发现这项功能早已实现。当然，并非什么人都能进入这台时光机，不
过Guido很体贴，通过神奇模块__future__让Python具备了时光机的部分功能。对于Python当前不
支持，但未来将成为标准组成部分的功能，你可从这个模块进行导入。这一点你在1.3节已经见
识过，本书后面也将经常遇到这个模块。
1.9 保存并执行程序
首先，你需要一个文本编辑器——最好是专门用于编程的（不推荐使用Microsoft Word之类
的软件，但如果你使用的是这样的软件，务必以纯文本的方式保存代码）。如果你使用的是IDLE，
那就太幸运了。在这种情况下，只需选择菜单File→New File。
1.9.1 从命令提示符运行 Python 脚本
在Windows中使用如下命令来执行这个脚本：
C:>python hello.py
在UNIX系统中，可使用如下命令：
$ python hello.py
如你所见，命令是一样的，只是系统提示符不同。
1.9.2 让脚本像普通程序一样
在有些情况下，你希望能够像执行其他程序（如Web浏览器或文本编辑器）一样执行Python
脚本，而无需显式地使用Python解释器。UNIX提供了实现这种目标的标准方式：让脚本的第一
行以字符序列#!（称为pound bang或shebang）开始，并在它后面指定用于对脚本进行解释的程序
（这里是Python）的绝对路径。即便你对这一点不太明白，只需将下面的代码作为脚本的第一行，
就可在UNIX中轻松运行脚本：
#!/usr/bin/env python
不管Python库位于什么地方，这都将让你能够像运行普通程序一样运行脚本。如果你安装了
多个版本的Python，可用更具体的可执行文件名（如python3）替换python。
要像普通程序一样运行脚本，还必须将其变成可执行的：
$ chmod a+x hello.py
现在，可以像下面这样来运行它（假定当前目录包含在执行路径中）：
$ hello.py
如果这不管用，请尝试使用./hello.py，这在当前目录（.）未包含在执行路径中时也管用（负
责的系统管理员会告诉你执行路径是什么）。
如果你愿意，可对文件进行重命名并删除扩展名.py，使其看起来更像普通程序。
如果双击会如何呢
在Windows中，扩展名.py是让脚本像普通程序一样的关键所在。请尝试双击前一节保存的文
件hello.py。
1.9.3 注释
在Python中，井号（#）比较特殊：在代码中，井号后面到行尾的所有内容都将被忽略。（这
也是Python解释器未被前面的/usr/bin/env卡住的原因所在。）
1.10 字符串
1.10.1 单引号字符串以及对引号转义
第二个字符串包含双引号，因此必须使用单引号将整个字符串括起，原因和前面一样。实
际上，并非必须这样做（这样做只是出于方便考虑）。可使用反斜杠（\）对引号进行转义
厌烦了反斜杠？你在本章后面将看到，在大多数情况下，可通过使用长字符串和原始字
符串（可结合使用这两种字符串）来避免使用反斜杠。
1.10.2 拼接字符串
为处理前述不太正常的示例，来看另一种表示这个字符串的方式：
>>> "Let's say " '"Hello, world!"'
'Let\'s say "Hello, world!"'
我依次输入了两个字符串，而Python自动将它们拼接起来了（合并为一个字符串）。这种机
制用得不多，但有时候很有用。然而，仅当你同时依次输入两个字符串时，这种机制才管用。
>>> x = "Hello, "
>>> y = "world!"
>>> x y
SyntaxError: invalid syntax
换而言之，这是一种输入字符串的特殊方式，而非通用的字符串拼接方法。那么应该如何拼
接字符串呢？就像将数相加一样，将它们相加：
>>> "Hello, " + "world!"
'Hello, world!'
>>> x = "Hello, "
>>> y = "world!"
>>> x + y
'Hello, world!'
1.10.3 字符串表示 str 和 repr
Python打印所有的字符串时，都用引号将其括起。你可能通过前面的示例发现了这一点。这
是因为Python打印值时，保留其在代码中的样子，而不是你希望用户看到的样子。但如果你使用
print，结果将不同。
>>> "Hello, world!"
'Hello, world!'
>>> print("Hello, world!")
Hello, world!
如果再加上表示换行符的编码\n，差别将更明显。
>>> "Hello,\nworld!"
'Hello,\nworld!'
>>> print("Hello,\nworld!")
Hello,
world!
通过两种不同的机制将值转换成了字符串。你可通过使用函数str和repr①直接使用这两种机
制。使用str能以合理的方式将值转换为用户能够看懂的字符串。例如，尽可能将特殊字符编码
转换为相应的字符。然而，使用repr时，通常会获得值的合法Python表达式表示。
repr 是representation及描述的意思，不是对人的描述，而是对python机器的描述
>>> print(repr("Hello,\nworld!"))
'Hello,\nworld!'
>>> print(str("Hello,\nworld!"))
Hello,
world!
① 实际上，像int一样，str也是一个类，但repr是一个函数
1.10.4 长字符串、原始字符串和字节
有一些独特而有用的字符串表示方式。例如，有一种独特的语法可用于表示包含换行符或反
斜杠的字符串（长字符串和原始字符串）。对于包含特殊符号的字符串，Python 2还提供了一种专
用的表示语法，结果为Unicode字符串。这种语法现在依然管用，但是多余，因为在Python 3中，
所有的字符串都是Unicode字符串。Python 3还引入了一种新语法，用于表示大致相当于老式字符
串的字节对象。你将看到，在处理Unicode编码方面，这种对象依然扮演着重要的角色。
- 长字符串
要表示很长的字符串（跨越多行的字符串），可使用三引号（而不是普通引号）。
print('''This is a very long string. It continues here.
And it's not over yet. "Hello, world!"
Still here.''')
还可使用三个双引号，如"""like this"""。请注意，这让解释器能够识别表示字符串开始
和结束位置的引号，因此字符串本身可包含单引号和双引号，无需使用反斜杠进行转义。
- 原始字符串
原始字符串不以特殊方式处理反斜杠，因此在有些情况下很有用②。在常规字符串中，反斜
杠扮演着特殊角色：它对字符进行转义，让你能够在字符串中包含原本无法包含的字符。例如，
你已经看到可使用\n表示换行符，从而像下面这样在字符串中包含换行符：
>>> print('Hello,\nworld!')
Hello,
world!
这通常挺好，但在有些情况下，并非你想要的结果。如果你要在字符串中包含\n呢？例如，
你可能要在字符串中包含DOS路径C:\nowhere。
>>> path = 'C:\nowhere'
>>> path
'C:\nowhere'
这好像没问题，但如果将其打印出来，就会出现问题。
>>> print(path)
C:
owhere
这并非你想要的结果，不是吗？那该怎么办呢？可对反斜杠本身进行转义。
>>> print('C:\\nowhere')
C:\nowhere
这很好，但对于很长的路径，将需要使用大量的反斜杠。
path = 'C:\Program Files\fnord\foo\bar\baz\frozz\bozz'
在这样的情况下，原始字符串可派上用场，因为它们根本不会对反斜杠做特殊处理，而是让
字符串包含的每个字符都保持原样。
>>> print(r'C:\nowhere')
C:\nowhere
>>> print(r'C:\Program Files\fnord\foo\bar\baz\frozz\bozz')
C:\Program Files\fnord\foo\bar\baz\frozz\bozz
如你所见，原始字符串用前缀r表示。看起来可在原始字符串中包含任何字符，这大致是正
确的。一个例外是，引号需要像通常那样进行转义，但这意味着用于执行转义的反斜杠也将包含
在最终的字符串中。
raw:adj. 生的；未加工的；阴冷的；刺痛的；擦掉皮的；无经验的；（在艺术等方面）不成熟的
原始字符串是为正则表达式设计的，也可以用来方便地表示Windows系统下的路径，不过，如果路径以"" 结尾那么会出错。
当反斜杠后跟原始字符串中的引号时，将对其进行转义。 但是，反斜杠也保留在结果中。 由于此功能，我们无法创建单反斜杠的原始字符串。 另外，原始字符串的末尾不能有奇数个反斜杠。
>>> print(r'Let\'s go!')
Let\'s go!
另外，原始字符串不能以单个反斜杠结尾。换而言之，原始字符串的最后一个字符不能是反
斜杠，除非你对其进行转义（但进行转义时，用于转义的反斜杠也将是字符串的一部分）。根据
前一个示例，这一点应该是显而易见的。如果最后一个字符（位于结束引号前面的那个字符）为
反斜杠，且未对其进行转义，Python将无法判断字符串是否到此结束。
>>> print(r"This is illegal\")
SyntaxError: EOL while scanning string literal
这合乎情理，但如果要指定以反斜杠结尾的原始字符串（如以反斜杠结尾的DOS路径），该
如何办呢？本节介绍了大量技巧，应该能够帮助你解决这个问题，但基本技巧是将反斜杠单独作
为一个字符串，下面是一个简单的示例：
>>> print(r'C:\Program Files\foo\bar' '\\')
C:\Program Files\foo\bar\
请注意，指定原始字符串时，可使用单引号或双引号将其括起，还可使用三引号将其括起。
② 编写正则表达式时，原始字符串很有用，这将在第10章详细介绍。
- Unicode、bytes和bytearray
有一种指定Unicode字符的通用
机制：使用16或32位的十六进制字面量（分别加上前缀\u或\U）或者使用字符的Unicode名称
（\N{name}）。
为与C语言互操作
以及将文本写入文件或通过网络套接字发送出去，Python提供了两种类似的类型：不可变的bytes
和可变的bytearray。如果需要，可直接创建bytes对象（而不是字符串），方法是使用前缀b：
>>> b'Hello, world!'
b'Hello, world!'
然而，1字节只能表示256个不同的值，离Unicode标准的要求差很远。Python bytes字面量只
支持ASCII标准中的128个字符，而余下的128个值必须用转义序列表示，如\xf0表示十六进制值
0xf0（即240）。
然而，有一种非常巧妙的替代方式：不使用全部32位，而是使用变长编码，即对于不同的字
符，使用不同数量的字节进行编码。这种编码方式主要出自计算机先锋Kenneth Thompson之手。
通过使用这种编码，可节省占用的空间，就像摩尔斯码使用较少的点和短线表示常见的字母，从
而减少工作量一样①。具体地说，进行单字节编码时，依然使用ASCII编码，以便与较旧的系统兼
容；但对于不在这个范围内的字符，使用多个字节（最多为6个）进行编码。下面来使用ASCII、
UTF-8和UTF-32编码将字符串转换为bytes。
>>> "Hello, world!".encode("ASCII")
b'Hello, world!'
>>> "Hello, world!".encode("UTF-8")
b'Hello, world!'
>>> "Hello, world!".encode("UTF-32")
b'\xff\xfe\x00\x00H\x00\x00\x00e\x00\x00\x00l\x00\x00\x00l\x00\x00\x00o\x00\x00\x00,\x00\
x00\x00 \x00\x00\x00w\x00\x00\x00o\x00\x00\x00r\x00\x00\x00l\x00\x00\x00d\x00\x00\x00!\x00\
x00\x00'
可不使用方法encode和decode，而直接创建bytes和str（即字符串）对象，如下所示：
>>> bytes("Hællå, wørld!", encoding="utf-8")
b'H\xc3\xa6ll\xc3\xa5, w\xc3\xb8rld!'
>>> str(b'H\xc3\xa6ll\xc3\xa5, w\xc3\xb8rld!', encoding="utf-8")
'Hællå, wørld!'
源代码也将被编码，且默认使用的也是UTF-8编码。如果你想使用其他编码（例如，如果
你使用的文本编辑器使用其他编码来存储源代码），可使用特殊的注释来指定。
-- coding: encoding name --
请将其中的encoding name替换为你要使用的编码（大小写都行），如utf-8或latin-1。
最后，Python还提供了bytearray，它是bytes的可变版。从某种意义上说，它就像是可修改
的字符串——常规字符串是不能修改的。然而，bytearray其实是为在幕后使用而设计的，因此
作为类字符串使用时对用户并不友好。例如，要替换其中的字符，必须将其指定为0～255的值。
因此，要插入字符，必须使用ord获取其序数值（ordinal value）。
>>> x = bytearray(b"Hello!")
>>> x[1] = ord(b"u")
>>> x
bytearray(b'Hullo!')
