Python语言本身就是一门简单的语言，入门非常容易。

机器学习中用到的Python（语法）相对就更简单了。

本文从机器学习的视角来看需要具备的Python基础。

我们的目标是～～

没有蛀牙...

针对一个程序员（如Java程序员），在1个小时内学会足够机器学习中使用到的Python语法。

1. Python简介

Python是著名的“龟叔”Guido van Rossum在1989年圣诞节期间，为了打发无聊的圣诞节而编写的一个编程语言。

Guido van Rossum

Python 是一个高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。

Python 的设计具有很强的可读性，相比其他语言经常使用英文关键字，其他语言的一些标点符号，它具有比其他语言更有特色语法结构。

• Python 是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。

• Python 是交互式语言： 这意味着，您可以在一个Python提示符，直接互动执行写你的程序。

• Python 是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。

• Python 是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发，从简单的文字处理到 WWW 浏览器再到游戏。

2. Python基础

以#开头的语句是注释，注释是给人看的，可以是任意内容，解释器会忽略掉注释。其他每一行都是一个语句，当语句以冒号:结尾时，缩进的语句视为代码块。

缩进有利有弊。好处是强迫你写出格式化的代码，但没有规定缩进是几个空格还是Tab。按照约定俗成的管理，应该始终坚持使用4个空格的缩进。

缩进的另一个好处是强迫你写出缩进较少的代码，你会倾向于把一段很长的代码拆分成若干函数，从而得到缩进较少的代码。

缩进的坏处就是“复制－粘贴”功能失效了，这是最坑爹的地方。当你重构代码时，粘贴过去的代码必须重新检查缩进是否正确。此外，IDE很难像格式化Java代码那样格式化Python代码。

最后，请务必注意，Python程序是大小写敏感的，如果写错了大小写，程序会报错。

2.1 数据类型

计算机能处理的远不止数值，还可以处理文本、图形、音频、视频、网页等各种各样的数据，不同的数据，需要定义不同的数据类型。在Python中，有六个标准的数据类型：

• Numbers（数字）：数字数据类型用于存储数值。

pi = 3.14

• String（字符串）：由数字、字母、下划线组成的一串字符。

str = "阿光最帅！"

• List（列表）：列表可以完成大多数集合类的数据结构实现。它支持字符，数字，字符串甚至可以包含列表（即嵌套）。

list = [ 'kevin', 998 , 13.14, 'roy', 666 ]

• Tuple（元组）：类似于List（列表），但是不能二次赋值，相当于只读列表。

tuple = ( 'runoob', 786 , 2.23, 'john', 70.2 )

• Sets（集合）：是一个无序不重复元素的序列。可以使用大括号 { } 或者 set() 函数创建集合，注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为 { } 是用来创建一个空字典。

student = {'Tom', 'Jim', 'Mary', 'Tom', 'Jack', 'Rose'}
superman = set(['Tom', 'Jim', 'Mary', 'Tom', 'Jack', 'Rose'])

• Dictionary（字典）：字典是无序的对象集合，通过键来存取的元素。字典由索引（key）和它对应的值（value）组成。

tinydict = {'name': 'john','code':6734, 'dept': 'sales'}

2.2 条件判断

计算机之所以能做很多自动化的任务，因为它可以自己做条件判断。

Python中使用if、elif 和 else 来完成条件判断。

age = 3
if age >= 18:
    print('adult')
elif age >= 6:
    print('teenager')
else:
    print('kid')

2.3 循环

循环语句允许我们执行一个语句或语句组多次。

Python的循环有两种，一种是for...in循环，依次把list或tuple中的每个元素迭代出来。

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)

第二种循环是while循环，只要条件满足，就不断循环，条件不满足时退出循环。

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

break语句可以在循环过程中直接退出循环，而continue语句可以提前结束本轮循环，并直接开始下一轮循环。这两个语句通常都必须配合if语句使用。

2.4 with语句

有一些任务，可能事先需要设置，事后做清理工作。对于这种场景，Python的with语句提供了一种非常方便的处理方式。一个很好的例子是文件处理，你需要获取一个文件句柄，从文件中读取数据，然后关闭文件句柄。在这个过程中，你还需要处理很多异常。

try:
    f = open('xxx')
except:
    print 'fail to open'
    exit(-1)
try:
    do something
except:
    do something
finally:
     f.close()

虽然这段代码运行良好，但是太冗长了。

这时候就是with一展身手的时候了。除了有更优雅的语法，with还可以很好的处理上下文环境产生的异常。

下面是with版本的代码：

with open("/tmp/foo.txt") as file:
    data = file.read()

3. 函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

Python 定义函数使用 def 关键字。

# 计算面积函数
def area(width, height):
    return width * height
 
def print_welcome(name):
    print("Welcome", name)

print_welcome("Runoob")
w = 4
h = 5
print("width =", w, " height =", h, " area =", area(w, h))

4. 模块

在计算机程序的开发过程中，随着程序代码越写越多，在一个文件里代码就会越来越长，越来越不容易维护。

为了编写可维护的代码，我们把很多函数分组，分别放到不同的文件里，这样，每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中，一个.py文件就称之为一个模块（Module）。

使用模块有什么好处？

最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次，编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕，就可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候，也经常引用其他模块，包括Python内置的模块和来自第三方的模块。

#!/usr/bin/python
# -*- coding:utf-8 -*-
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
from sklearn import preprocessing

使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中，因此，我们自己在编写模块时，不必考虑名字会与其他模块冲突。但是也要注意，尽量不要与内置函数名字冲突。

为了避免模块名冲突，Python又引入了按目录来组织模块的方法，称为包（Package）。

每一个包目录下面都会有一个__init__.py的文件，这个文件是必须存在的，否则，Python就把这个目录当成普通目录，而不是一个包。

5. 面向对象编程

面向对象编程--Object Oriented Programming，简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。

5.1 类和实例

面向对象最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance），必须牢记类是抽象的模板，比如Student类，而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))

    def get_grade(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 60:
            return 'B'
        else:
            return 'C'


lisa = Student('Lisa', 99)
bart = Student('Bart', 59)
print(lisa.name, lisa.get_grade())
print(bart.name, bart.get_grade())

5.2 访问限制

在Class内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。

如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问。

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))
   
    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

    def set_score(self, score):
        self.__score = score

需要注意的是，在Python中，变量名类似xxx的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是private变量，所以，不能用name、score这样的变量名。

6. 总结

使用上述Python基本语法就能完成大部分的机器学习编程了。

本文绝大部分参考了下面两篇教程：

• 廖雪峰 Python 3 教程

• 菜鸟教程 Python 3 教程

我只是根据机器学习入门需要的Python基础进行了大幅简化，能够让智慧如你的程序员在半个小时之内入门Python。

我只是教程的搬运工。

Kevin 2018年4月23日，于成都，为AI能力中心准备课件。