如何系统地自学 Python

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如何系统地自学 Python,第1张

是否非常想学好 Python,一方面被琐事纠缠,一直没能动手,另一方面,担心学习成本太高,心里默默敲着退堂鼓?

幸运的是,Python 是一门初学者友好的编程语言,想要完全掌握它,你不必花上太多的时间和精力。

Python 的设计哲学之一就是简单易学,体现在两个方面:

语法简洁明了:相对 Ruby 和 Perl,它的语法特性不多不少,大多数都很简单直接,不玩儿玄学。

切入点很多:Python 可以让你可以做很多事情,科学计算和数据分析、爬虫、Web 网站、游戏、命令行实用工具等等等等,总有一个是你感兴趣并且愿意投入时间的。

废话不多说,学会一门语言的捷径只有一个: Getting Started

¶ 起步阶段

任何一种编程语言都包含两个部分:硬知识和软知识,起步阶段的主要任务是掌握硬知识。

硬知识

“硬知识”指的是编程语言的语法、算法和数据结构、编程范式等,例如:变量和类型、循环语句、分支、函数、类。这部分知识也是具有普适性的,看上去是掌握了一种语法,实际是建立了一种思维。例如:让一个 Java 程序员去学习 Python,他可以很快的将 Java 中的学到的面向对象的知识 map 到 Python 中来,因此能够快速掌握 Python 中面向对象的特性。

如果你是刚开始学习编程的新手,一本可靠的语法书是非常重要的。它看上去可能非常枯燥乏味,但对于建立稳固的编程思维是必不可少。

下面列出了一些适合初学者入门的教学材料:

廖雪峰的 Python 教程    Python 中文教程的翘楚,专为刚刚步入程序世界的小白打造。  

笨方法学 Python    这本书在讲解 Python 的语法成分时,还附带大量可实践的例子,非常适合快速起步。  

The Hitchhiker’s Guide to Python!    这本指南着重于 Python 的最佳实践,不管你是 Python 专家还是新手,都能获得极大的帮助。  

Python 的哲学:

用一种方法,最好是只有一种方法来做一件事。

学习也是一样,虽然推荐了多种学习资料,但实际学习的时候,最好只选择其中的一个,坚持看完。

必要的时候,可能需要阅读讲解数据结构和算法的书,这些知识对于理解和使用 Python 中的对象模型有着很大的帮助。

软知识

“软知识”则是特定语言环境下的语法技巧、类库的使用、IDE的选择等等。这一部分,即使完全不了解不会使用,也不会妨碍你去编程,只不过写出的程序,看上去显得“傻”了些。

对这些知识的学习,取决于你尝试解决的问题的领域和深度。对初学者而言,起步阶段极易走火,或者在选择 Python 版本时徘徊不决,一会儿看 2.7 一会儿又转到 3.0,或者徜徉在类库的大海中无法自拔,Scrapy,Numpy,Django 什么都要试试,或者参与编辑器圣战、大括号缩进探究、操作系统辩论赛等无意义活动,或者整天跪舔语法糖,老想着怎么一行代码把所有的事情做完,或者去构想圣洁的性能安全通用性健壮性全部满分的解决方案。

很多“大牛”都会告诫初学者,用这个用那个,少走弯路,这样反而把初学者推向了真正的弯路。

还不如告诉初学者,学习本来就是个需要你去走弯路出 Bug,只能脚踏实地,没有奇迹只有狗屎的过程。

选择一个方向先走下去,哪怕脏丑差,走不动了再看看有没有更好的解决途径。

自己走了弯路,你才知道这么做的好处,才能理解为什么人们可以手写状态机去匹配却偏要发明正则表达式,为什么面向过程可以解决却偏要面向对象,为什么我可以操纵每一根指针却偏要自动管理内存,为什么我可以嵌套回调却偏要用 Promise...

更重要的是,你会明白,高层次的解决方法都是对低层次的封装,并不是任何情况下都是最有效最合适的。

技术涌进就像波浪一样,那些陈旧的封存已久的技术,消退了迟早还会涌回的。就像现在移动端应用、手游和 HTML5 的火热,某些方面不正在重演过去 PC 的那些历史么?

因此,不要担心自己走错路误了终身,坚持并保持进步才是正道。

起步阶段的核心任务是掌握硬知识,软知识做适当了解,有了稳固的根,粗壮的枝干,才能长出浓密的叶子,结出甜美的果实。

¶ 发展阶段

完成了基础知识的学习,必定会感到一阵空虚,怀疑这些语法知识是不是真的有用。

没错,你的怀疑是非常正确的。要让 Python 发挥出它的价值,当然不能停留在语法层面。

发展阶段的核心任务,就是“跳出 Python,拥抱世界”。

在你面前会有多个分支:科学计算和数据分析、爬虫、Web 网站、游戏、命令行实用工具等等等等,这些都不是仅仅知道 Python 语法就能解决的问题。

拿爬虫举例,如果你对计算机网络,HTTP 协议,HTML,文本编码,JSON 一无所知,你能做好这部分的工作么?而你在起步阶段的基础知识也同样重要,如果你连循环递归怎么写都还要查文档,连 BFS 都不知道怎么实现,这就像工匠做石凳每次起锤都要思考锤子怎么使用一样,非常低效。

在这个阶段,不可避免要接触大量类库,阅读大量书籍的。

类库方面

「Awesome Python 项目」:vinta/awesome-python · GitHub

这里列出了你在尝试解决各种实际问题时,Python 社区已有的工具型类库,如下图所示:

请点击输入图片描述

vinta/awesome-python

你可以按照实际需求,寻找你需要的类库。

至于相关类库如何使用,必须掌握的技能便是阅读文档。由于开源社区大多数文档都是英文写成的,所以,英语不好的同学,需要恶补下。

书籍方面

这里我只列出一些我觉得比较有一些帮助的书籍,详细的请看豆瓣的书评:

科学和数据分析:

❖「集体智慧编程」:集体智慧编程 (豆瓣)

❖「数学之美」:数学之美 (豆瓣)

❖「统计学习方法」:统计学习方法 (豆瓣)

❖「Pattern Recognition And Machine Learning」:Pattern Recognition And Machine Learning (豆瓣)

❖「数据科学实战」:数据科学实战 (豆瓣)

❖「数据检索导论」:信息检索导论 (豆瓣)

爬虫:

❖「HTTP 权威指南」:HTTP权威指南 (豆瓣)

Web 网站:

❖「HTML &CSS 设计与构建网站」:HTML &CSS设计与构建网站 (豆瓣)

...

列到这里已经不需要继续了。

聪明的你一定会发现上面的大部分书籍,并不是讲 Python 的书,而更多的是专业知识。

事实上,这里所谓“跳出 Python,拥抱世界”,其实是发现 Python 和专业知识相结合,能够解决很多实际问题。这个阶段能走到什么程度,更多的取决于自己的专业知识。

¶ 深入阶段

这个阶段的你,对 Python 几乎了如指掌,那么你一定知道 Python 是用 C 语言实现的。

可是 Python 对象的“动态特征”是怎么用相对底层,连自动内存管理都没有的C语言实现的呢?这时候就不能停留在表面了,勇敢的拆开 Python 的黑盒子,深入到语言的内部,去看它的历史,读它的源码,才能真正理解它的设计思路。

这里推荐一本书:

「Python 源码剖析」:Python源码剖析 (豆瓣)

这本书把 Python 源码中最核心的部分,给出了详细的阐释,不过阅读此书需要对 C 语言内存模型和指针有着很好的理解。

另外,Python 本身是一门杂糅多种范式的动态语言,也就是说,相对于 C 的过程式、 Haskell 等的函数式、Java 基于类的面向对象而言,它都不够纯粹。换而言之,编程语言的“道学”,在 Python 中只能有限的体悟。学习某种编程范式时,从那些面向这种范式更加纯粹的语言出发,才能有更深刻的理解,也能了解到 Python 语言的根源。

这里推荐一门公开课

「编程范式」:斯坦福大学公开课:编程范式

讲师高屋建瓴,从各种编程范式的代表语言出发,给出了每种编程范式最核心的思想。

值得一提的是,这门课程对C语言有非常深入的讲解,例如C语言的范型和内存管理。这些知识,对阅读 Python 源码也有大有帮助。

Python 的许多最佳实践都隐藏在那些众所周知的框架和类库中,例如 Django、Tornado 等等。在它们的源代码中淘金,也是个不错的选择。

¶  最后的话

每个人学编程的道路都是不一样的,其实大都殊途同归,没有迷路的人只有不能坚持的人!

希望想学 Python 想学编程的同学,不要犹豫了,看完这篇文章,

Just Getting Started  !!!

我使用python这门语言也有三年了,被其简洁、易读、强大的库所折服,我已经深深爱上了python。其pythonic语言特性,对人极其友好,可以说,一个完全不懂编程语言的人,看懂python语言也不是难事。

在数据分析和交互、探索性计算以及数据可视化等方面,相对于R、MATLAB、SAS、Stata等工具,Python都有其优势。近年来,由于Python库的不断发展(如pandas),使其在数据挖掘领域崭露头角。结合其在通用编程方面的强大实力,我们完全可以只使用Python这一种语言去构建以数据为中心的应用程序。

由于python是一种解释性语言,大部分编译型语言都要比python代码运行速度快,有些同学就因此鄙视python。但是小编认为,python是一门高级语言,其生产效率更高,程序员的时间通常比CPU的时间值钱,因此为了权衡利弊,考虑用python是值得的。

Python强大的计算能力依赖于其丰富而强大的库:

Numpy

Numerical Python的简称,是Python科学计算的基础包。其功能:

1. 快速高效的多维数组对象ndarray。

2. 用于对数组执行元素级计算以及直接对数组执行数学运算的函数。

3. 线性代数运算、傅里叶变换,以及随机数生成。

4. 用于将C、C++、Fortran代码集成到Python的工具。

除了为Python提供快速的数组处理能力,NumPy在数据分析方面还有另外一个主要作用,即作为在算法之间传递数据的容器。对于数值型数据,NumPy数组在存储和处理数据时要比内置的Python数据结构高效得多。此外,由低级语言(比如C和Fortran)编写的库可以直接操作NumPy数组中的数据,无需进行任何数据复制工作。

SciPy

是一组专门解决科学计算中各种标准问题域的包的集合,主要包括下面这些包:

1. scipy.integrate:数值积分例程和微分方程求解器。

2. scipy.linalg:扩展了由numpy.linalg提供的线性代数例程和矩阵分解功能。

3. scipy.optimize:函数优化器(最小化器)以及根查找算法。

4. scipy.signal:信号处理工具。

5. scipy.sparse:稀疏矩阵和稀疏线性系统求解器。

6. scipy.special:SPECFUN(这是一个实现了许多常用数学函数(如伽玛函数)的Fortran库)的包装器。

7. scipy.stats:标准连续和离散概率分布(如密度函数、采样器、连续分布函数等)、各种统计检验方法,以及更好的描述统计法。

8. scipy.weave:利用内联C++代码加速数组计算的工具。

注:NumPy跟SciPy的有机结合完全可以替代MATLAB的计算功能(包括其插件工具箱)。

SymPy

是python的数学符号计算库,用它可以进行数学表达式的符号推导和演算。

pandas

提供了使我们能够快速便捷地处理结构化数据的大量数据结构和函数。你很快就会发现,它是使Python成为强大而高效的数据分析环境的重要因素之一。

pandas兼具NumPy高性能的数组计算功能以及电子表格和关系型数据库(如SQL)灵活的数据处理功能。它提供了复杂精细的索引功能,以便更为便捷地完成重塑、切片和切块、聚合以及选取数据子集等操作。

对于使用R语言进行统计计算的用户,肯定不会对DataFrame这个名字感到陌生,因为它源自于R的data.frame对象。但是这两个对象并不相同。R的data.frame对象所提供的功能只是DataFrame对象所提供的功能的一个子集。也就是说pandas的DataFrame功能比R的data.frame功能更强大。

matplotlib

是最流行的用于绘制数据图表的Python库。它最初由John D. Hunter(JDH)创建,目前由一个庞大的开发人员团队维护。它非常适合创建出版物上用的图表。它跟IPython(马上就会讲到)结合得很好,因而提供了一种非常好用的交互式数据绘图环境。绘制的图表也是交互式的,你可以利用绘图窗口中的工具栏放大图表中的某个区域或对整个图表进行平移浏览。

TVTK

是python数据三维可视化库,是一套功能十分强大的三维数据可视化库,它提供了Python风格的API,并支持Trait属性(由于Python是动态编程语言,其变量没有类型,这种灵活性有助于快速开发,但是也有缺点。而Trait库可以为对象的属性添加检校功能,从而提高程序的可读性,降低出错率。) 和NumPy数组。此库非常庞大,因此开发公司提供了一个查询文档,用户可以通过下面语句运行它:

>>>from enthought.tvtk.toolsimport tvtk_doc

>>>tvtk_doc.main()

Scikit-Learn

是基于python的机器学习库,建立在NumPy、SciPy和matplotlib基础上,操作简单、高效的数据挖掘和数据分析。其文档、实例都比较齐全。

小编建议:初学者使用python(x, y),其是一个免费的科学和工程开发包,提供数学计算、数据分析和可视化展示。非常方便!