基本语法

Python是一种动态语言，定义变量时不需要在前面加类型说明，而且不同类型之间可以方便地相互转换。Python有五个标准的数据类型：

（1）Numbers（数字） （2）String（字符串）（3）List（列表）（4）Tuple（元组）

（5）Dictionary（字典）

其中 List[]、Tuple()、Dictionary {}为容器。Python 支持四种不同的数字类型：int（有符号整型）、float（浮点型）、complex（复数）（说明：Python 3中已去除long类型，与int类型合并）。

每个变量在使用前都必须赋值，变量赋值以后才会被创建。

类的定义

使用class语句来创建一个新类，class之后为类的名称并以冒号结尾，类的帮助信息可以通过 ClassName._doc_查看，类体（class_suite）由类成员、方法、数据属性组成，举例如下。

其中_init_为初始化函数，相当于构造函数。

1）访问权限

● _foo_：定义的是特殊方法，一般是系统定义名字，类似_init_（）。

● _foo：以单下画线开头时表示的是 protected 类型的变量，即保护类型只允许其本身与子类进行访问，不能用于 from module import *。

● __foo：以双下画线开头时，表示的是私有类型（private）的变量，即只允许这个类本身进行访问。

2）类的继承

Python中继承中的一些特点：

（1）在继承中基类的初始化方法_init_（）不会被自动调用，它需要在其派生类的构造中亲自专门调用。

（2）在调用基类的方法时，需要使用super（）前缀。

（3）Python总是首先查找对应类型的方法，不能在派生类中找到对应的方法时，它才开始到基类中逐个查找（先在本类中查找调用的方法，找不到才去基类中找）。

如果在继承元组中列了一个以上的类，那么它就被称作“多重继承”。

3）基础重载方法

Python的类中有很多内置的基础重载方法，我们可以通过重写这些方法来实现一些特殊的功能。这些方法如表0-1所示。

表0-1 基础重载方法

UML（统一建模语言）

UML是英文 Unified Modeling Language 的缩写，简称UML（统一建模语言），它是一种由一整套图组成的标准化建模语言，用于帮助系统开发人员阐明、设计和构建软件系统。

UML 的这一整套图被分为两组，一组叫结构性图，包含类图、组件图、部署图、对象图、包图、组合结构图、轮廓图；一组叫行为性图，包含用例图、活动图（也叫流程图）、状态机图、序列图、通信图、交互图、时序图。其中类图是应用最广泛的一种图，经常被用于软件架构设计中。

类图用于表示不同的实体（人、事物和数据），以及它们彼此之间的关系。该图描述了系统中对象的类型以及它们之间存在的各种静态关系，是一切面向对象方法的核心建模工具。

UML 类图中最常见的几种关系有：泛化（Generalization）、实现（Realization）、组合（Composition）、聚合（Aggregation）、关联（Association）和依赖（Dependency）。这些关系的强弱顺序为：泛化=实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖。

1.泛化

泛化（Generalization）是一种继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。

如：哺乳动物具有恒温、胎生、哺乳等生理特征，猫和牛都是哺乳动物，也都具有这些特征，但除此之外，猫会捉老鼠，牛会耕地，如图0-1所示。

2.实现

实现（Realization）是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现。

如：蝙蝠也是哺乳动物，它除具有哺乳动物的一般特征之外，还会飞，我们可以定义一个IFlyable的接口，表示飞行的动作，而蝙蝠需要实现这个接口，如图0-2所示。

图0-2 实现

3.组合

组合（Composition）也表示整体与部分的关系，但部分离开整体后无法单独存在。因此，组合与聚合相比是一种更强的关系。

如：我们的电脑由CPU、主板、硬盘、内存组成，电脑与CPU、主板、硬盘、内存是整体与部分的关系，但如果让CPU、主板等组件单独存在，就无法工作，因此没有意义，如图0-3所示。

4.聚合

聚合（Aggregation）是整体与部分的关系，部分可以离开整体而单独存在。

如：一个公司会有多个员工，但员工可以离开公司单独存在，离职了依然可以好好地活着，如图0-4所示。

5.关联

关联（Association）是一种拥有关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法。关联可以是双向的，也可以是单向的。

如：一本书会有多个读者，一个读者也可能会有多本书，书和读者是一种双向的关系（也就是多对多的关系）；但一本书通常只会有一个作者，是一种单向的关系（就是一对一的关系，也可能是一对多的关系，因为一个作者可能会写多本书），如图0-5所示。

6.依赖

依赖（Dependency）是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以尽量不要使用双向的互相依赖。

如：所有的动物都要吃东西才能活着，动物与食物就是一种依赖关系，动物依赖食物而生存，如图0-6所示。

Python的对象模型

对象是内存中的一个单元，包括数值和相关操作的集合。

对象是Python语言中最基本的概念，在Python中处理的每样东西都是对象。Python中还有一些基本概念，它们的关系如下：

（1）程序由模块构成；

（2）模块包含语句；

（3）语句包含表达式；

（4）表达式建立并处理对象。

Python中有许多内置对象可供编程者使用。有些内置对象可直接使用，如数字、字符串、列表、del等，如表1-1所示；有些内置对象需要导入模块才能使用，如正弦函数sin(x)、随机数产生函数random( )等。

python中的常用内置函数如表

常用操作符如表，在用表达式进行运算时，要善于用小括号指定运算的顺序。

单独的对象也称为表达式，如True 、x等。

python中的常用内置函数如下表

模块的导入

导入1个模块之后，就能使用模块中的函数和类。导入模块使用import语句，有3种用法。

1．导入整个模块

一般格式为：

import 模块名1[, 模块名2[,...]]

模块名就是程序文件的前缀，不含“.py”，可一次导入多个模块。导入模块之后，调用模块中的函数或类时，需要以模块名为前缀，程序的可读性好。如：

>>> import math

>>> math.sin(0.5)

0.479425538604203

2．与from联用导入整个模块

一般格式为：

from 模块名 import*

这种方式导入模块之后，调用模块中的函数或类时，仅使用函数名或类名，简洁但程序的可读性稍差。如：

>>> from math import *

>>> cos(0.5)

0.8775825618903728

3．与from联用导入1个或多个对象

一般格式为：

from 模块名 import 对象名1[, 对象名2[,...]]

这种方式只导入模块中的1个或多个对象，调用模块中的对象时，仅使用对象名。如：

>>> from math import exp , sin, cos

>>> exp(1)

2.718281828459045

>>> sin(0.5)

0.479425538604203

>>> cos(0.5)

0.8775825618903728

Python中的常用模块如下表