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Head First Python（中文版）

知道Head First系列图书，怎么也有十年八年了，这是第一次阅读Head First系列，确实和别的图书风格不太一样。

一般介绍计算机语言类的图书，都是从语法、规则等入手，按照科班教学的思路，先是变量、然后是循环判断等、再后面是结构、类之类的高级语言特性。

而Head First以示例的方式来穿插讲解各种语言要点，同时更强调完成一件事所经历的思考过程，也正因为这种特殊的形式，它并不是很适合作为参考书，而需要顺序阅读。

不过我还是尽量从冗长的文章中提炼出语言要点，便于日后复习和参考使用。

不过这本书实在是浪费了大量的篇幅用来画图和重复表达，不知道是不是因为出版和稿费的问题。

回到Python本身，它的语法确实还需要我去适应，和C风格的语言相比，还是有一些不太一样。但是从语言概念来讲，现在主流的面向对象编程语言所拥有的常用语言特性在Python里面也都有对应。

Python给人直观的印象则是它拥有大量的社区资源用来完成一些特定模式的事情，而且确实现在越来越多的开源框架、书籍都以Python作为主要的示例语言，因此学习它至少是一个很不错的选择。

原书示例相关下载

1 初识Python

作为从C语系转过来的科班生，遇到没有{}，没有类型声明，确实有点儿不适应。作者使用了以下例子来进行演示：

>>> the_list = ["a1", 2, ["b1", "b2"], 4, "a3", ["b3", ["c1", "c2"]]]

>>> def print_list(the_list):

for item in the_list:

if isinstance(item, list):

print_list(item)

else:

print(item)

>>> print_list(the_list)

>>> len(the_list)

知识点：

从命令行或在IDLE中运行Python3.在IDLE中使用Alt+P/N，Mac下用Ctrl+P/N，可以调回上次写的代码。

标识符是指数据对象的名字。标识符没有“类型”，不过标识符所指示的数据对象有类型。

print() BIF会在屏幕上显示一个消息。

列表是一个数据集合，数据项之间用逗号分隔，整个列表用中括号包围。示例中在isinstance()的第二个参数是list，代表判断对象是否是list。

列表就像是打了激素的数组。

可以用BIF处理列表，另外列表还支持一组列表方法。

列表可以存放任意数据，而且数据可以是混合类型。列表还可以包含其他列表。

列表可以随需要伸缩。数据使用的所有内存都由Python为你管理。

Python使用缩进将语句归组（suite）在一起。

len() BIF会提供某个数据对象的长度，或者统计一个集合中的项数，如列表中的项数。

for循环允许迭代处理一个列表，这通常比使用一个等价的while循环更方便。

可以利用if…else…语句在代码中完成判定。

isinstance() BIF会检查一个标识符是否指示某个指定类型的数据对象。

使用def来定义一个定制函数。

传言Python起名于Monty Python

2 共享你的代码

本节主要通过完善上一节的例子，讲述了函数的编写、发布、本地副本、发布到PyPI等特性。

>>> this_list = ['a', 'b', ['c', ['d', 'e'], 'f']]

>>> import nester

>>> nester.print_list(this_list)

>>> nester.print_list(this_list, True)

>>> nester.print_list(this_list, True, 2)

>>>

"""This is the "standard" way to include a multiple-line comment in your code."""

# This is a single line comment

def print_list(the_list, indent = False, level = 0):

for item in the_list:

if isinstance(item, list):

print_list(item, indent, level + 1)

else:

if indent:

for i in range(level):

print("\t", end="")

print(item)

知识点：

模块是一个包含Python代码的文本文件。模块的名称就是文件的名称（不含后缀.py）

发布工具允许将模块转换为可共享的包。

python3 setup.py register

python3 setup.py sdist upload

setup.py程序提供了模块的元数据，用来构建、安装和上传打包的发布。

from distutils.core import setup

setup(

name = 'nester_volnet',

version = '1.0.6',

py_modules = ['nester', 'testnester'],

author = 'volnet',

author_email = 'volnet@tom.com',

url = 'http://volnet.github.io',

description='A simple printer of nested lists, this version add the testnester.py',

)

python3 setup.py sdist

sudo python3 setup.py install

使用import语句可以将模块导入到其他程序中。

import nester

Python中的各个模块提供了自己的命名空间，使用module.function()形式调用函数的模块时，要用命名空间名限定函数。

nester.print_list(this_list)

使用import语句的from module import function形式可以从一个模块将函数专门导入到当前命名空间。

from nester import print_list

print_list(this_list)

使用#可以注释掉一行代码，或者为程序增加一个简短的单行注释。

内置函数（built-in functions, BIF）有自己的命名空间，名为__builtins__，这会自动包含在每一个Python程序中。

range() BIF可以与for结合使用，从而迭代固定次数。

for i in range(4):

print(i)

等价于

i = 0

while i < 4:

print(i)

i = i + 1

包含end=’‘作为print() BIF的一个参数会关闭其默认行为（即在输入中自动包含换行）。

如果为函数参数提供一个缺省值，这个函数参数就是可选的。

def print_list(thislist, level = 0)

本节示例代码：

lastest src samples/chapter02/nester/

packages samples/chapter02/nester.pypi/

PyPI url

3 文件与异常

在本节中，作者用一个文本读取，并进行Split的例子，来说明程序中可能出现的错误，以及如何使用异常处理机制。

不过，读到这里，不知道作者是为了应对这一节的标题，还是真心喜欢异常处理。

在一些其他的语言，如C#中，异常，被认为是比较耗时的行为，一般推荐使用丰富的判断逻辑（if）来处理可预测的错误。但是本节作者更倾向于使用异常以让程序主体占用更多的篇幅。这也表达了该语言更倾向于编写易读、易写、性能要求不高的程序。

import os

def getinfo():

os.getcwd()

os.chdir("../Documents/")

#os.chdir("../volnet/volnet.github.io/docs/book/HeadFirstPython/samples/chapter03/")

os.getcwd()

try:

data = open('sketch.txt')

print(data.readline(), end='')

print("---------")

data.seek(0)

"""

# use if to deal with the error

for each_line in data:

if not each_line.find(":") == -1 :

(role, line_spoken) = each_line.split(":", 1)

print(role, end = '')

print(" said: ", end = '')

print(line_spoken, end='')

"""

# use except to deal with the error

for each_line in data:

try:

(role, line_spoken) = each_line.split(":", 1)

print(role, end = '')

print(" said: ", end = '')

print(line_spoken, end='')

except ValueError:

pass

data.close()

except IOError:

print("The data file is missing!")

知识点：

使用open() BIF打开一个磁盘文件，创建一个迭代器从文件读取数据，一次读取一个数据行。

readline()方法从一个打开的文件读取一行数据。

seek()方法可以用来将文件“退回”到起始位置。

close()方法关闭一个之前打开的文件。

split()方法可以将一个字符串分解为一个子串列表。第二个参数maxsplit代表最多迭代几个分隔符，比如写1，则代表将文本分成两段。另外返回值是个tuple，用括号(p1, p2)，里面的内容一旦创建就不能修改，这点是与列表[p1, p2]最大的区别。

Python中不可改变的常量列表称为元组（tuple）。一旦将列表数据赋值至一个元组，就不能再改变。元组是不可改变的。

数据不符合期望的格式时会出现ValueError。

数据无法正常访问时会出现IOError（例如，可能你的数据文件已经被移走或者重命名）。

help() BIF允许你在IDLE shell中访问Python的文档，比如：help(““.split)

find() 方法会在一个字符串中查找一个特定的子串，找不到则返回-1。

not关键字将一个条件取反，如if not x == 1:，实测也是可以使用if x != 1:来表达的。

try/except语句提供一个异常处理机制，从而保护可能导致运行时错误的某些代码行。

pass语句就是Python的空语句或null语句，它什么也不做。类似except后面又必需有代码块的时候，就可以使用。

本节示例代码：

lastest src samples/chapter03/

PyPI url

4 持久存储

知识点：

strip()方法可以从字符串去除不想要的空白符。类似于C#中的" This is ".Trim() => "This is"

print() BIF的file参数控制将数据发送/保存到哪里，比如file=sys.stdout

finally组总会执行，而不论try/except语句中出现什么异常。

会向except组传入一个异常对象，并使用as关键字赋值一个关键字，如：except IOError as err:

str() BIF可以用来访问任何数据对象（支持串转换）的串表示。如：

except IOError as err:

print(str(err))

locals() BIF返回当前作用域中的变量集合。

try:

data = open('missing.txt')

print(data.readline(), end='')

except IOError as err:

print('File error' + str(err))

finally:

if 'data' in locals():

data.close()

in操作符用于检查成员关系，如：if 'data' in locals():

“+”操作符用于字符串时将联接两个字符串，用于数字时则会将两个数相加。

with语句会自动处理所有已打开文件的关闭工作，即使出现异常也不例外。with语句也使用as关键字。语法

同时还可以使用逗号语法。

with open('data1.txt', 'r') as data1, open('data2.txt', 'w') as data2:

print(data1.read(), file=data2)

sys.stdout是Python中所谓的“标准输出”，可以从标准库的sys模块访问。

标准库的pickle模块允许你容易而高效地将Python数据对象保存到磁盘以及从磁盘恢复。

pickle.dump()函数将数据保存到磁盘。

pickle.load()函数从磁盘恢复数据。

本节示例代码：

lastest src samples/chapter04/

PyPI url

5 推导数据

知识点：

sort()方法可以原地改变列表的顺序。

sorted() BIF通过提供复制排序可以对几乎任何数据结构排序。

向sort()或sorted()传入reverse=True可以降序排列数据。

如果有以下代码：

new_l = []

for t in old_l:

new_l.append(len(t))

使用列表推导重写这个代码，可以写作：

new_l = [len(t) for t in old_l]

要访问一个列表中的多个数据项，可以使用分片。例如：my_list[3:6]，包含3，但不包含6

>>> my_list = [0,1,2,3,4,5,6,7,8]

>>> print(my_list[3:6])

[3, 4, 5]

这会访问列表中从索引位置3直到（但不包括）索引位置6的列表项。

使用set()工厂方法可以创建一个集合

本节示例代码：

lastest src samples/chapter05/

PyPI url

6 定制数据对象

class MyClass:

NickName = ''

def __init__(self, name, age):

self.Name = name

self.Age = age

def GetName(self):

return self.Name + '(' + self.NickName + ')'

def GetAge(self):

return self.Age

def AddAge(self, age):

self.Age += age

return self.Age

class MyClass2(MyClass):

def __init__(self, name):

MyClass.__init__(self, name, 20)

def AddAge(self, age):

self.Age += (2 * age)

return self.Age

obj1 = MyClass('Eric', 18)

obj2 = MyClass2('Volnet')

# Eric 18

print(obj1.GetName() + '-' + str(obj1.GetAge()))

# Volnet 20

print(obj2.GetName() + '-' + str(obj2.GetAge()))

obj1.AddAge(10)

# Eric 18+10=28

print(obj1.GetName() + '-' + str(obj1.GetAge()))

obj2.AddAge(10)

# Volnet 20+2*10=40

print(obj2.GetName() + '-' + str(obj2.GetAge()))

obj1.Name = 'Eric Kung'

obj1.NickName = 'volnet'

# Eric Kung(volnet) 18+10=28

print(obj1.GetName() + '-' + str(obj1.GetAge()))

# Volnet 20

print(obj2.GetName() + '-' + str(obj2.GetAge()))

知识点：

dict()工厂函数或使用{}可以创建一个空字典。

要访问一个名为person的字典中与键Name关联的值，可以使用我们熟悉的中括号记忆法：person[“Name”]

>>> person = { "Name":"volnet" }

>>> person["Name"]

'volnet'

类似于列表和集合，Python的字典会随着新数据增加到这个数据结构中而动态扩大。

可以先创建一个空字典：new_d = {} 或 new_d = dict()然后增加数据d["Name"] = "Eric Idle"来填充字典，或者也可以一次完成以上的全部工作：new_d = {'Name':'Eric Idle'}

可以用class关键字定义一个类。

>>> class Person:

Name = 'volnet'

>>> a = Person()

>>> a.Name

'volnet'

类方法（代码）与函数的定义基本相同，也就是说，要用def关键字定义。

类属性（数据）就像是对象实例中的变量。

可以在类中定义__init__()方法来初始化对象实例。

类中定义的每个方法都必须提供self作为第一个参数。

类中的每个属性前面都必须有self，从而将数据与其实例关联。

类可以从零开始构建，也可以从Python的内置类或从其他定制类继承。

类可以放在一个Python模块中，并上传到PyPI。

本节示例代码：

lastest src samples/chapter06/

7 Web开发

知识点：

模型-视图-控制器（Model-View-Controller）模式允许你采用一种可维护的方式设计和构建一个Web应用。

模型存储Web应用的数据。

视图显示Web应用的用户界面。

控制器将所有代码与编程逻辑“粘合”在一起。

标准库string模块包括一个名为Template的类，它支持简单的字符串替换。

标准库http.server模块可以用来在Python中建立一个简单的Web服务器。

标准库CGI模块对编写CGI脚本提供了支持。

标准库glob模块非常适合处理文件名列表。

在Linux和Mac OS X上可以使用chmod +x命令设置可执行权限位。

启用标准库cgitb模块时，允许在浏览器中查看CGI编码错误。

CGI代码中可以使用cgitb.enable()打开CGI跟踪。

可以使用cgi.FieldStorage()访问作为Web请求一部分发送给Web服务器的数据，数据将作为一个Python字典。

本节示例代码：

lastest src samples/chapter07/

8 移动应用开发

本节所涉及的SL4A已经从code.google.com迁移到Github了

因Android模拟器的问题，本节未实现在Android手机上的调试。

知识点：

JSON库模块允许将Python的内置类型转换为基于文本的JSON数据交换格式。

使用json.dumps()可以创建一个Python类型的字符串版本。

使用json.loads()可以从一个JSON字符串创建一个Python类型。

如果数据使用JSON发送，需要将Content-Type设置为application/json。

urllib和urllib2库模块（都在Python2中提供）可以用来从一个程序向Web服务器发送编码的数据（使用urlencode()和urlopen()函数）。

sys模块提供了sys.stdin、sys.stdout和sys.stderr输入流。

本节示例代码：

lastest src samples/chapter08/

原文中使用SL4A在Android上用Python2进行http调用，因此使用的urlopen和urlencode与Python3中不太一样。而这里我使用Python3进行client调用，因此代码上略有不同。

9 管理你的数据

import sqlite3

# create database

conn = sqlite3.connect('coachdata.sqlite')

cursor = conn.cursor()

cursor.execute("""CREATE TABLE athletes(

id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT UNIQUE NOT NULL,

name TEXT NOT NULL,

dob DATE NOT NULL

)""")

cursor.execute("""CREATE TABLE timing_data(

athlete_id INTEGER NOT NULL,

value TEXT NOT NULL,

FOREIGN KEY(athlete_id) REFERENCES athletes

)""")

conn.commit()

conn.close()

# init database

conn = sqlite3.connect('coachdata.sqlite')

cursor = conn.cursor()

import glob

import athletemodel

data_files = glob.glob('../data/*.txt')

athletes = athletemodel.put_to_store(data_files)

for each_ath in athletes:

name = athletes[each_ath].name

dob = athletes[each_ath].dob

cursor.execute("INSERT INTO athletes (name, dob) VALUES (?, ?)", (name, dob))

conn.commit()

conn.close()

知识点：

标准库cgi模块中的fieldStorage()方法允许从CGI脚本访问发送至Web服务器的数据。

标准OS库包含一个environ字典，可以很方便地访问程序的环境设置。

#! /Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3

import os

import time

import sys

addr = os.environ["REMOTE_ADDR"]

host = os.environ["REMOTE_HOST"]

serverport = os.environ["SERVER_PORT"]

method = os.environ["REQUEST_METHOD"]

cur_time = time.asctime(time.localtime())

print(os.environ, file=sys.stderr)

print('host = ' + host + ', addr = ' + addr + ', serverport = ' + serverport + ', cur_time = ' + cur_time + ', method = ' + method, file=sys.stderr)

SQLite数据库系统作为sqlite3标准库包含在Python中。

connect()方法可以建立与数据库文件的一个连接。

cursor()方法允许通过一个已有的连接与数据库通信。

execute()方法允许通过一个已有的连接向数据库发送一个SQL查询。

commit()方法使之前对数据库所做的修改永久保留。

rollback()方法取消对数据做出的所有未完成的修改。

close()方法关闭与数据库的一个现有连接。

“?”占位符允许在Python代码中为SQL语句指定参数。

本节示例代码：

lastest src samples/chapter09/

10 扩展你的Web应用

因Google App Engine（GAE）已经升级为Google Cloud Platform，因此本节涉及的内容可能不再适用。

知识点：

每个App Engine Web应用必须有一个名为app.yaml的配置文件。

可以使用GAE Launcher启动、停止、监视、测试、上传和部署你的Web应用。

App Engine的模板技术建立在Django项目所用模板技术基础之上。

App Engine还可以使用Django的表单验证框架。

可以使用self.response对象来构造一个GAE Web响应。

可以使用self.request对象来访问一个GAE Web应用的表单数据。

响应一个GET请求时，要在一个get()方法中实现必要的功能。

响应一个POST请求时，要在一个post()方法实现必要的功能。

使用put()方法将数据存储在App Engine datastore中。

11 处理复杂性

知识点：

input() BIF允许为用户提供提示语并接收输入。

>>> userinput = input('Please enter a word:')

Please enter a word:Hi

>>> userinput

'Hi'

如果你在使用Python2而且需要input()函数，那么可以使用raw_input()函数。

可以结合Python内置的列表、集合和字典构造复杂的数据结构。

time模块作为标准库的一部分，包含了大量函数可以完成时间格式之间的转换。

“条件”列表推导尾部包括一个“if”语句，允许在推导运行时控制哪些项可以增加到新的列表中。

列表推导可以重写为一个“for”循环。

>>> results = []

>>> mylist = [1,2,3,4,5,6,7]

>>> for item in mylist:

if item > 3:

results.append(item)

>>> results

[4, 5, 6, 7]

等价于

>>> mylist = [1,2,3,4,5,6,7]

>>> results = [item for item in mylist if item > 3]

>>> results

[4, 5, 6, 7]

i 其他

1.使用一个“专业”的IDE

作者推荐WingWare Python IDE作为专业的Python IDE工具。

2.处理作用域

以下代码将产生UnboundLocalError错误。

name = 'Head First Python'

def what_happen_here():

print('1.' + name)

name = name + ' is a great book!'

print('2.' + name)

what_happen_here()

print('3.' + name)

"""

Traceback (most recent call last):

File "/Users/volnet/volnet.github.io/docs/book/HeadFirstPython/samples/chapter12/test-i2-1.py", line 10, in

what_happen_here()

File "/Users/volnet/volnet.github.io/docs/book/HeadFirstPython/samples/chapter12/test-i2-1.py", line 4, in what_happen_here

print('1.' + name)

UnboundLocalError: local variable 'name' referenced before assignment

>>>

"""

以下代码使用了global关键字修复了作用域问题：

name = 'Head First Python'

def what_happen_here():

print('1.' + name)

global name

name = name + ' is a great book!'

print('2.' + name)

what_happen_here()

print('3.' + name)

"""

1.Head First Python

2.Head First Python is a great book!

3.Head First Python is a great book!

"""

在全局范围定义的变量，在私有方法中，是可以读取的，但是不能修改。

所以print('1.' + name)的方法可以正确执行。但是后面的name = name + ' is a great book!'方法则会失败。

使用global关键字明确地表明接下来要访问和修改的是全局变量，而后就可以正确执行赋值语句了。这也避免了无意间修改了全局变量的值。

3.测试

Python的标准测试框架分为两种：unittest和doctest

4.高级语言特性

Python还支持下面这些语言特性（不止以下这些）：

- 匿名函数

- 生成器

- 定义异常

- 函数修饰符

- 元类

5.正则表达式

6.关于Web框架

常见的适用于Python的Web框架有：

Django、

Zope、

TurboGears、

Web2py和

Pylons

7.对象关系映射工具和NoSQL

8.GUI编程

下面这些技术可以构建基于GUI的Python应用：tkinter、PyGTK、PyKDE、wxPython和PyQT

9.要避免的问题

Python使用一种称为全局解释器锁（Global Interpreter Lock，GIL）的技术来实现。它强制实行这样一个限制，要求Python只能在一个解释器进程中运行，即使有多个处理器可用。

对于你来说，这意味着，如果你的程序使用了线程，尽管它的设计和实现都很棒，但是即使有多个处理器这个程序也不会运行得更快，因为它根本无法使用多个处理器。你的线程应用会串行运行，而且在很多情况下，甚至比没有用线程开发同样的功能时慢得多。

要点：除非去除GIL限制（如果真的能去除）……否则不要在Python线程中使用线程。

10.其他Python书

《Dive Into Python 3》

《Python学习手册（原书第4版）》

《Python 3程序开发指南（第2版修订版）》

《Python for Unix and Linux Systems Administration》

《Python Essential Reference (4th Edition)》

本节示例代码：

lastest src samples/chapter12/