Python學習手冊（簡體書）

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《Python學習手冊(第4版)》學習Python的主要內建對象類型：數字、列表和字典。使用Python語句創建和處理對象，并且學習Python的通用語法模型。使用函數構造和重用代碼，函數是Python的基本過程工具。學習Python模塊：封裝語句、函數以及其他工具，以便構建較大的組件。學習Python的面向對象編程工具，用于組織程序代碼。學習異常處理模型，以及用于編寫較大程序的開發工具。了解高級Python工具，如裝飾器、描述器、元類和Unicode處理等。

作者：(美國)魯特茲(Mark Lutz) 譯者：李軍 劉紅偉 等

魯特茲(Mark Lutz)，世界級的Python培訓講師。他是暢銷Python書籍的作者，從1992年起，他就是Python社區的先鋒。他也是《Programming Python》、《Python Pocket Reference》和《Learning Python》等書的作者。

前言1
第一部分 使用入門
第1章 問答環節19
人們為何使用Python19
軟件質量20
開發效率21
Python是“腳本語言”嗎21
好吧，Python的缺點是什么呢23
如今誰在使用Python23
使用Python可以做些什么24
系統編程25
用戶圖形接口25
Internet腳本25
組件集成26
數據庫編程26
快速原型27
數值計算和科學計算編程27
游戲、圖像、人工智能、XML、機器人等27
Python如何獲得支持28
Python有哪些技術上的優點28
面向對象28
免費29
可移植29
功能強大30
可混合31
簡單易用31
簡單易學32
Python和其他語言比較起來怎么樣32
本章小結33
本章習題33
習題解答34
Python是工程，不是藝術34

第2章 Python如何運行程序36
Python解釋器簡介36
程序執行37
程序員的視角37
Python的視角39
執行模塊的變體41
Python實現的替代者42
執行優化工具43
凍結二進制文件44
其他執行選項45
未來的可能性46
本章小結46
本章習題47
習題解答47

第3章 如何運行程序48
交互提示模式下編寫代碼48
交互地運行代碼49
為什么使用交互提示模式51
使用交互提示模式52
系統命令行和文件54
第一段腳本55
使用命令行運行文件56
使用命令行和文件57
UNIX可執行腳本(#!)58
UNIX env查找技巧59
點擊文件圖標60
在Windows中點擊圖標60
input的技巧61
圖標點擊的其他限制63
模塊導入和重載63
模塊的顯要特性：屬性65
import和reload的使用注意事項68
使用exec運行模塊文件69
IDLE用戶界面70
IDLE基礎71
使用IDLE72
高級IDLE工具74
其他的IDE74
其他啟動選項76
嵌入式調用76
凍結二進制的可執行性77
文本編輯器啟動的選擇77
其他的啟動選擇77
未來的可能77
我應該選用哪種78
調試Python代碼78
本章小結80
本章習題80
習題解答80
第一部分 練習題81

第二部分 類型和運算
第4章 介紹Python對象類型87
為什么使用內置類型88
Python的核心數據類型88
數字90
字符串92
序列的操作92
不可變性94
類型特定的方法94
尋求幫助96
編寫字符串的其他方法97
模式匹配98
列表98
序列操作98
類型特定的操作99
邊界檢查100
嵌套100
列表解析101
字典103
映射操作103
重訪嵌套104
鍵的排序：for 循環105
迭代和優化107
不存在的鍵：if 測試107
元組109
為什么要用元組109
文件110
其他文件類工具111
其他核心類型111
如何破壞代碼的靈活性113
用戶定義的類114
剩余的內容115
本章小結115
本章習題116
習題解答116

第5章 數字117
Python的數字類型117
數字常量118
內置數學工具和擴展119
Python表達式操作符120
在實際應用中的數字125
變量和基本的表達式125
數字顯示的格式126
比較：一般的和連續的127
str和repr顯示格式128
除法： 傳統除法、Floor除法和真除法129
整數精度133
復數133
十六進制、八進制和二進制記數134
位操作136
其他的內置數學工具137
其他數字類型139
小數數字139
分數類型141
集合145
布爾型151
數字擴展152
本章小結153
本章習題153
習題解答153

第6章 動態類型簡介155
缺少類型聲明語句的情況155
變量、對象和引用156
類型屬于對象，而不是變量157
對象的垃圾收集158
共享引用159
共享引用和在原處修改161
共享引用和相等163
動態類型隨處可見164
本章小結165
本章習題165
習題解答165

第7章 字符串167
字符串常量169
單雙引號字符串是一樣的170
用轉義序列代表特殊字節171
raw字符串抑制轉義173
三重引號編寫多行字符串塊175
實際應用中的字符串176
基本操作176
索引和分片177
為什么要在意：分片181
字符串轉換工具181
修改字符串184
字符串方法185
字符串方法實例：修改字符串187
字符串方法實例：文本解析189
實際應用中的其他常見字符串方法190
最初的字符串模塊（在Python 3.0中刪除）191
字符串格式化表達式192
更高級的字符串格式化表達式194
基于字典的字符串格式化196
字符串格式化調用方法196
基礎知識197
添加鍵、屬性和偏移量198
添加具體格式化198
與%格式化表達式比較200
為什么用新的格式化方法203
通常意義下的類型分類206
同樣分類的類型共享其操作集合206
可變類型能夠在原處修改207
本章小結208
本章習題208
習題解答208

第8章 列表與字典210
列表210
實際應用中的列表213
基本列表操作213
列表迭代和解析213
索引、分片和矩陣214
原處修改列表215
字典220
實際應用中的字典222
字典的基本操作222
原處修改字典223
其他字典方法224
語言表225
字典用法注意事項226
為什么要在意字典接口229
創建字典的其他方法230
Python 3.0中的字典變化231
本章小結237
本章習題237
習題解答237

第9章 元組、文件及其他239
元組239
實際應用中的元組241
為什么有了列表還要元組243
文件243
打開文件244
使用文件245
實際應用中的文件246
其他文件工具252
重訪類型分類254
為什么要在意操作符重載255
對象靈活性255
引用 VS 拷貝256
比較、相等性和真值258
Python 3.0的字典比較260
Python中真和假的含義261
Python的類型層次263
Type對象263
Python中的其他類型265
內置類型陷阱265
賦值生成引用，而不是拷貝265
重復能夠增加層次深度266
留意循環數據結構266
不可變類型不可以在原處改變267
本章小結267
本章習題268
習題解答268
第二部分練習題269

第三部分 語句和語法
第10章 Python語句簡介275
重訪Python程序結構275
Python的語句276
兩個if的故事278
Python增加了什么279
Python刪除了什么279
為什么使用縮進語法281
幾個特殊實例283
簡短實例：交互循環285
一個簡單的交互式循環285
對用戶輸入數據做數學運算287
用測試輸入數據來處理錯誤288
用try語句處理錯誤289
嵌套代碼三層290
本章小結290
本章習題291
習題解答291

第11章 賦值、表達式和打印292
賦值語句292
賦值語句的形式293
序列賦值294
Python 3.0中的擴展序列解包297
多目標賦值語句301
增強賦值語句302
變量命名規則305
Python的廢棄協議306
表達式語句308
表達式語句和在原處的修改309
打印操作310
Python 3.0的print函數311
Python 2.6 print語句313
打印流重定向315
版本獨立的打印318
為什么要注意print和stdout319
本章小結320
本章習題321
習題解答321

第12章 if測試和語法規則322
if語句322
通用格式322
基本例子323
多路分支323
Python語法規則325
代碼塊分隔符326
語句的分隔符328
一些特殊情況329
真值測試330
if/else三元表達式332
為什么要在意布爾值334
本章小結335
本章習題335
習題解答335

第13章 while和for循環336
while循環336
一般格式336
例子337
break、continue、pass和循環else338
一般循環格式338
pass338
continue340
break340
循環else341
為什么要在意“模擬C 語言的while循環”342
for循環343
一般格式343
例子344
為什么要在意“文件掃描”349
編寫循環的技巧350
循環計數器：while和range351
非完備遍歷：range和分片352
修改列表：range353
并行遍歷：zip和map354
產生偏移和元素：enumerate357
本章小結358
本章習題358
習題解答359

第14章 迭代器和解析，第一部分360
迭代器：初探360
文件迭代器361
手動迭代：iter和next363
其他內置類型迭代器365
列表解析：初探367
列表解析基礎知識368
在文件上使用列表解析369
擴展的列表解析語法370
其他迭代環境371
Python 3.0中的新的可迭代對象375
range迭代器376
map、zip和filter迭代器377
多個迭代器 VS單個迭代器378
字典視圖迭代器379
其他迭代器主題381
本章小結381
本章習題381
習題解答382

第15章 文檔383
Python文檔資源383
#注釋384
dir函數384
文檔字符串：__doc__385
PyDoc：help函數388
PyDoc：HTML報表390
標準手冊集393
網絡資源394
已出版的書籍394
常見編寫代碼的陷阱395
本章小結397
本章習題397
習題解答397
第三部分練習題398

第四部分 函數
第16章 函數基礎403
為何使用函數404
編寫函數405
def語句406
def語句是實時執行的407
第一個例子：定義和調用408
定義408
調用408
Python中的多態409
第二個例子：尋找序列的交集410
定義410
調用411
重訪多態411
本地變量412
本章小結413
本章習題413
習題解答413

第17章 作用域415
Python作用域基礎415
作用域法則416
變量名解析：LEGB原則418
作用域實例419
內置作用域420
在Python 2.6中違反通用性422
global語句422
最小化全局變量423
最小化文件間的修改424
其他訪問全局變量的方法426
作用域和嵌套函數427
嵌套作用域的細節427
嵌套作用域舉例427
nonlocal語句433
nonlocal基礎433
nonlocal應用435
為什么使用nonlocal437
本章小結440
本章習題441
習題解答442

第18章 參數444
傳遞參數444
參數和共享引用445
避免可變參數的修改447
對參數輸出進行模擬448
特定的參數匹配模型449
基礎知識449
匹配語法450
細節452
關鍵字參數和默認參數的實例452
任意參數的實例455
Python 3.0 Keyword-Only參數459
min調用462
滿分463
加分點464
結論465
一個更有用的例子：通用set函數465
模擬Python 3.0 print函數466
使用Keyword-Only參數467
為什么要在意：關鍵字參數469
本章小結469
本章習題470
習題解答470

第19章 函數的高級話題472
函數設計概念472
遞歸函數474
用遞歸求和474
編碼替代方案475
循環語句VS遞歸476
處理任意結構477
函數對象：屬性和注解478
間接函數調用478
函數內省479
函數屬性480
Python 3.0中的函數注解481
匿名函數： lambda483
lambda表達式483
為什么使用lambda484
如何（不要）讓Python代碼變得晦澀難懂486
嵌套lambda和作用域487
為什么要在意：回調488
在序列中映射函數：map489
函數式編程工具：filter和reduce490
本章小結492
本章習題492
習題解答492

第20章 迭代和解析，第二部分494
回顧列表解析：函數式編程工具494
列表解析與map495
增加測試和嵌套循環496
列表解析和矩陣498
理解列表解析499
為什么要在意：列表解析和map500
重訪迭代器：生成器501
生成器函數：yield VS return502
生成器表達式：迭代器遇到列表解析506
生成器函數 VS 生成器表達式507
生成器是單迭代器對象508
用迭代工具模擬zip和map510
為什么你會留意：單次迭代514
內置類型和類中的值生成515
Python 3.0解析語法概括516
解析集合和字典解析517
針對集合和字典的擴展的解析語法517
對迭代的各種方法進行計時518
對模塊計時519
計時腳本519
計時結果520
計時模塊替代方案523
其他建議527
函數陷阱528
本地變量是靜態檢測的528
默認和可變對象529
沒有return語句的函數531
嵌套作用域的循環變量532
本章小結532
本章習題532
習題解答533
第四部分練習題533
第五部分 模塊

第21章 模塊：宏偉藍圖539
為什么使用模塊540
Python程序架構540
如何組織一個程序541
導入和屬性541
標準庫模塊543
import如何工作543
1.搜索544
2.編譯（可選）544
3.運行545
模塊搜索路徑545
配置搜索路徑547
搜索路徑的變動548
sys.path列表548
模塊文件選擇549
高級的模塊選擇概念550
第三方工具：distutils550
本章小結551
本章習題551
習題解答551

第22章 模塊代碼編寫基礎553
模塊的創建553
模塊的使用554
import語句554
from語句555
from *語句555
導入只發生一次555
import和from是賦值語句556
文件間變量名的改變557
import和from的對等性557
from語句潛在的陷阱558
模塊命名空間560
文件生成命名空間560
屬性名的點號運算562
導入和作用域562
命名空間的嵌套563
重載模塊564
reload基礎565
reload實例566
為什么要在意：模塊重載567
本章小結568
本章習題568
習題解答568
第23章 模塊包570
包導入基礎570
包和搜索路徑設置571
__init__.py包文件572
包導入實例573
包對應的from語句和import語句574
為什么要使用包導入575
三個系統的傳說576
包相對導入578
Python 3.0中的變化578
相對導入基礎知識579
為什么使用相對導入581
相對導入的作用域583
模塊查找規則總結583
相對導入的應用584
為什么要在意：模塊包589
本章小結590
本章習題590
習題解答590

第24章 高級模塊話題592
在模塊中隱藏數據592
最小化from *的破壞：_X和__all__593
啟用以后的語言特性593
混合用法模式：__name__和__main__594
以__name__進行單元測試595
使用帶有__name__的命令行參數596
修改模塊搜索路徑599
Import語句和from語句的as擴展599
模塊是對象：元程序600
用名稱字符串導入模塊603
過渡性模塊重載604
模塊設計理念607
模塊陷阱607
頂層代碼的語句次序的重要性608
from復制變量名，而不是連接609
from *會讓變量語義模糊610
reload不會影響from導入610
reload、from以及交互模式測試611
遞歸形式的from導入無法工作612
本章小結613
本章習題613
習題解答613
第五部分練習題614
第六部分 類和OOP

第25章 OOP：宏偉藍圖619
為何使用類620
概覽OOP621
屬性繼承搜索621
類和實例623
類方法調用624
編寫類樹624
OOP是為了代碼重用627
本章小結629
本章習題629
習題解答630

第26章 類代碼編寫基礎631
類產生多個實例對象631
類對象提供默認行為632
實例對象是具體的元素632
第一個例子632
類通過繼承進行定制635
第二個例子635
類是模塊內的屬性637
類可以截獲Python運算符638
第三個例子639
為什么要使用運算符重載641
世界上最簡單的Python類641
類與字典的關系644
本章小結646
本章習題646
習題解答646

第27章 更多實例649
步驟1：創建實例650
編寫構造函數650
在進行中測試651
以兩種方式使用代碼652
版本差異提示654
步驟2：添加行為方法654
編寫方法656
步驟3：運算符重載658
提供打印顯示658
步驟4：通過子類定制行為659
編寫子類660
擴展方法：不好的方式660
擴展方法：好的方式661
多態的作用663
繼承、定制和擴展664
OOP：大思路664
步驟5：定制構造函數665
OOP比我們認為的要簡單666
組合類的其他方式667
在Python 3.0中捕獲內置屬性669
步驟6：使用內省工具670
特殊類屬性670
一種通用顯示工具671
實例與類屬性的關系672
工具類的命名考慮673
類的最終形式674
步驟7（最后一步）：把對象存儲到數據庫中676
Pickle和Shelve676
在shelve數據庫中存儲對象677
交互地探索shelve678
更新shelve中的對象680
未來方向681
本章小結683
本章習題684
習題解答684

第28章 類代碼編寫細節686
class語句686
一般形式686
例子687
方法689
例子690
調用超類構造函數691
其他方法調用的可能性691
繼承692
屬性樹的構造692
繼承方法的專有化693
類接口技術694
抽象超類695
Python 2.6和Python 3.0的抽象超類696
命名空間：完整的內容698
簡單變量名：如果賦值就不是全局變量698
屬性名稱：對象命名空間698
Python命名空間的“禪”：賦值將變量名分類699
命名空間字典701
命名空間鏈接704
回顧文檔字符串706
類與模塊的關系707
本章小結708
本章習題708
習題解答708

第29章 運算符重載710
基礎知識710
構造函數和表達式：__init__和__sub__711
常見的運算符重載方法711
索引和分片：__getitem__和__setitem__713
攔截分片713
Python 2.6中的分片和索引715
索引迭代：__getitem__716
迭代器對象：__iter__和__next__717
用戶定義的迭代器717
有多個迭代器的對象719
成員關系：__contains__、__iter__和__getitem__721
屬性引用：__getattr__和__setattr__723
其他屬性管理工具725
模擬實例屬性的私有性：第一部分725
__repr__和__str__會返回字符串表達形式726
右側加法和原處加法：__radd__和__iadd__729
原處加法730
Call表達式：__call__731
函數接口和回調代碼732
比較：__lt__、__gt__和其他方法734
Python 2.6的__cmp__方法（已經從Python 3.0中移除了）734
布爾測試：__bool__和__len__735
Python 2.6中的布爾736
對象析構函數：__del__738
本章小結739
本章習題739
習題解答739

第30章 類的設計741
Python和OOP741
通過調用標記進行重載（或不要）742
OOP和繼承：“是一個”關系743
OOP和組合：“有一個”關系744
重訪流處理器746
為什么要在意：類和持續性748
OOP和委托：“包裝”對象749
類的偽私有屬性751
變量名壓縮概覽751
為什么使用偽私有屬性752
方法是對象：綁定或無綁定754
在Python 3.0中，無綁定方法是函數756
綁定方法和其他可調用對象757
為什么要在意：綁定方法和回調函數760
多重繼承：“混合”類760
編寫混合顯示類761
類是對象：通用對象的工廠771
為什么有工廠772
與設計相關的其他話題773
本章小結773
本章習題774
習題解答774

第31章 類的高級主題775
擴展內置類型775
通過嵌入擴展類型776
通過子類擴展類型777
新式類779
新式類變化780
類型模式變化781
鉆石繼承變動785
新式類的擴展789
slots實例789
類特性793
__getattribute__和描述符795
元類795
靜態方法和類方法796
為什么使用特殊方法796
Python 2.6和Python 3.0中的靜態方法797
靜態方法替代方案799
使用靜態和類方法800
使用靜態方法統計實例801
用類方法統計實例802
裝飾器和元類：第一部分805
函數裝飾器基礎805
裝飾器例子806
類裝飾器和元類807
更多詳細信息808
類陷阱809
修改類屬性的副作用809
修改可變的類屬性也可能產生副作用810
多重繼承：順序很重要811
類、方法以及嵌套作用域812
Python中基于委托的類：__getattr__和內置函數814
“過度包裝”814
本章小結815
本章習題815
習題解答815

第六部分 練習題816
為什么要在意：大師眼中的OOP821
第七部分 異常和工具
第32章 異常基礎825
為什么使用異常826
異常的角色826
異常處理：簡明扼要827
默認異常處理器827
捕獲異常828
引發異常829
用戶定義的異常830
終止行為830
為什么要在意：錯誤檢查832
本章小結833
本章習題833
習題解答834

第33章 異常編碼細節835
try/except/else語句835
try語句分句836
try/else分句839
例子：默認行為840
例子：捕捉內置異常841
try/finally語句841
例子：利用try/finally編寫終止行為842
統一try/except/finally語句843
統一try語句語法845
通過嵌套合并finally和except845
合并try的例子846
raise語句847
利用raise傳遞異常849
Python 3.0異常鏈：raise from849
assert語句850
例子：收集約束條件（但不是錯誤）850
with/as環境管理器851
基本使用852
環境管理協議853
本章小結855
本章習題855
習題解答856

第34章 異常對象857
異常：回到未來858
字符串異常很簡單858
基于類的異常858
類異常例子859
為什么使用類異常861
內置Exception類864
內置異常分類865
默認打印和狀態866
定制打印顯示867
定制數據和行為868
提供異常細節868
提供異常方法869
本章小結870
本章習題870
習題解答870

第35章 異常的設計872
嵌套異常處理器872
例子：控制流程嵌套873
例子：語法嵌套化874
異常的習慣用法876
異常不總是錯誤876
函數信號條件和raise876
關閉文件和服務器連接877
在try外進行調試878
運行進程中的測試879
關于sys.exc_info879
與異常有關的技巧880
應該包裝什么881
捕捉太多：避免空except語句881
捕捉過少：使用基于類的分類883
核心語言總結884
Python工具集884
大型項目的開發工具885
本章小結888
第七部分練習題889
第八部分 高級話題注1

第36章 Unicode和字節字符串893
Python 3.0中的字符串修改894
字符串基礎知識895
字符編碼方法895
Python的字符串類型897
文本和二進制文件899
Python 3.0中的字符串應用900
常量和基本屬性900
轉換901
編碼Unicode字符串903
編碼ASCII文本903
編碼非ASCII文本904
編碼和解碼非ASCII文本904
其他Unicode編碼技術905
轉換編碼907
在Python 2.6中編碼Unicode字符串908
源文件字符集編碼聲明910
使用Python 3.0 Bytes對象911
方法調用912
序列操作913
創建bytes對象的其他方式913
混合字符串類型914
使用Python 3.0（和Python 2.6）bytearray對象915
使用文本文件和二進制文件918
文本文件基礎919
Python 3.0中的文本和二進制模式919
類型和內容錯誤匹配921
使用Unicode文件922
在Python 3.0中讀取和寫入Unicode922
在Python 3.0中處理BOM924
Python 2.6中的Unicode文件927
Python 3.0中其他字符串工具的變化927
re模式匹配模塊927
Struct二進制數據模塊928
pickle對象序列化模塊931
XML解析工具932
本章小結935
本章習題935
習題解答936

第37章 管理屬性938
為什么管理屬性938
插入在屬性訪問時運行的代碼939
特性940
基礎知識940
第一個例子941
計算的屬性942
使用裝飾器編寫特性943
描述符944
基礎知識945
第一個示例947
計算的屬性949
在描述符中使用狀態信息950
特性和描述符是如何相關的952
__getattr__和__getattribute__953
基礎知識954
第一個示例956
計算屬性958
__getattr__和__getattribute__比較959
管理技術比較960
攔截內置操作屬性963
重訪基于委托的Manager967
示例：屬性驗證970
使用特性來驗證971
使用描述符驗證973
使用__getattr__來驗證974
使用__getattribute__驗證976
本章小結977
本章習題977
習題解答977

第38章 裝飾器979
什么是裝飾器979
管理調用和實例980
管理函數和類980
使用和定義裝飾器981
為什么使用裝飾器981
基礎知識982
函數裝飾器982
類裝飾器986
裝飾器嵌套988
裝飾器參數990
裝飾器管理函數和類991
編寫函數裝飾器991
跟蹤調用992
狀態信息保持選項993
類錯誤之一：裝飾類方法997
計時調用1002
添加裝飾器參數1004
編寫類裝飾器1007
單體類1007
跟蹤對象接口1009
類錯誤之二：保持多個實例1012
裝飾器與管理器函數的關系1013
為什么使用裝飾器（重訪）1015
直接管理函數和類1016
示例：“私有”和“公有”屬性1018
實現私有屬性1019
實現細節之一1021
公有聲明的泛化1022
實現細節之二1024
開放問題1025
Python不是關于控制1029
示例：驗證函數參數1030
目標1030
針對位置參數的一個基本范圍測試裝飾器1031
針對關鍵字和默認泛化1033
實現細節1036
開放問題1038
裝飾器參數 VS 函數注解1039
其他應用程序：類型測試1041
本章小結1042
本章習題1042
習題解答1043

第39章 元類1046
要么是元類，要么不是元類1046
提高魔力層次1047
“輔助”函數的缺點1049
元類與類裝飾器的關系：第一回合1051
元類模型1053
類是類型的實例1053
元類是Type的子類1055
Class語句協議1056
聲明元類1057
編寫元類1058
基本元類1058
定制構建和初始化1059
其他元類編程技巧1060
實例與繼承的關系1063
示例：向類添加方法1064
手動擴展1064
基于元類的擴展1065
元類與類裝飾器的關系：第二回合1067
示例：對方法應用裝飾器1070
用裝飾器手動跟蹤1070
用元類和裝飾器跟蹤1071
把任何裝飾器應用于方法1073
元類與類裝飾器的關系：第三回合1074
“可選的”語言功能1076
本章小結1078
本章習題1078
習題解答1078
第九部分 附錄注2
附錄A 安裝和配置1083
附錄B 各部分練習題的解答 1093