Python概述和学习路线说明

作者：华王
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Python应用领域和职业发展分析

简单的说，Python是一个“优雅”、“明确”、“简单”的编程语言。

• 学习曲线低，非专业人士也能上手
• 开源系统，拥有强大的生态圈
• 解释型语言，完美的平台可移植性
• 动态类型语言，支持面向对象和函数式编程
• 代码规范程度高，可读性强

Python在以下领域都有用武之地。

• 后端开发 - Python / Java / Go / PHP
• DevOps - Python / Shell / Ruby
• 数据采集 - Python / C++ / Java
• 量化交易 - Python / C++ / R
• 数据科学 - Python / R / Julia / Matlab
• 机器学习 - Python / R / C++ / Julia
• 自动化测试 - Python / Shell

作为一名Python开发者，根据个人的喜好和职业规划，可以选择的就业领域也非常多。

• Python后端开发工程师（服务器、云平台、数据接口）
• Python运维工程师（自动化运维、SRE、DevOps）
• Python数据分析师（数据分析、商业智能、数字化运营）
• Python数据挖掘工程师（机器学习、深度学习、算法专家）
• Python爬虫工程师
• Python测试工程师（自动化测试、测试开发）

说明：目前，数据分析和数据挖掘是非常热门的方向，因为不管是互联网行业还是传统行业都已经积累了大量的数据，各行各业都需要数据分析师从已有的数据中发现更多的商业价值，从而为企业的决策提供数据的支撑，这就是所谓的数据驱动决策。

给初学者的几个建议：

• Make English as your working language. （让英语成为你的工作语言）
• Practice makes perfect. （熟能生巧）
• All experience comes from mistakes. （所有的经验都源于你犯过的错误）
• Don't be one of the leeches. （不要当伸手党）
• Either outstanding or out. （要么出众，要么出局）

Python语言基础（01~15 ）

01 - 初识Python

• Python简介 - Python的历史 / Python的优缺点 / Python的应用领域
• 搭建编程环境 - Windows环境 / Linux环境 / MacOS环境
• 从终端运行Python程序 - Hello, world / print函数 / 运行程序
• 使用IDLE - 交互式环境(REPL) / 编写多行代码 / 运行程序 / 退出IDLE
• 注释 - 注释的作用 / 单行注释 / 多行注释

02 - 语言元素

• 程序和进制 - 指令和程序 / 冯诺依曼机 / 二进制和十进制 / 八进制和十六进制
• 变量和类型 - 变量的命名 / 变量的使用 / input函数 / 检查变量类型 / 类型转换
• 数字和字符串 - 整数 / 浮点数 / 复数 / 字符串 / 字符串基本操作 / 字符编码
• 运算符 - 数学运算符 / 赋值运算符 / 比较运算符 / 逻辑运算符 / 身份运算符 / 运算符的优先级
• 应用案例 - 华氏温度转换成摄氏温度 / 输入圆的半径计算周长和面积 / 输入年份判断是否是闰年

03 - 分支结构

• 分支结构的应用场景 - 条件 / 缩进 / 代码块 / 流程图
• if语句 - 简单的if / if-else结构 / if-elif-else结构 / 嵌套的if
• 应用案例 - 用户身份验证 / 英制单位与公制单位互换 / 掷骰子决定做什么 / 百分制成绩转等级制 / 分段函数求值 / 输入三条边的长度如果能构成三角形就计算周长和面积

04 - 循环结构

• 循环结构的应用场景 - 条件 / 缩进 / 代码块 / 流程图
• while循环 - 基本结构 / break语句 / continue语句
• for循环 - 基本结构 / range类型 / 循环中的分支结构 / 嵌套的循环 / 提前结束程序
• 应用案例 - 1~100求和 / 判断素数 / 猜数字游戏 / 打印九九表 / 打印三角形图案 / 猴子吃桃 / 百钱百鸡

05 - 构造程序逻辑

• 经典案例：水仙花数 / 百钱百鸡 / Craps赌博游戏
• 练习题目：斐波那契数列 / 完美数 / 素数

06 - 函数和模块的使用

• 函数的作用 - 代码的坏味道 / 用函数封装功能模块
• 定义函数 - def关键字 / 函数名 / 参数列表 / return语句 / 调用自定义函数
• 调用函数 - Python内置函数 / 导入模块和函数
• 函数的参数 - 默认参数 / 可变参数 / 关键字参数 / 命名关键字参数
• 函数的返回值 - 没有返回值 / 返回单个值 / 返回多个值
• 作用域问题 - 局部作用域 / 嵌套作用域 / 全局作用域 / 内置作用域 / 和作用域相关的关键字
• 用模块管理函数 - 模块的概念 / 用自定义模块管理函数 / 命名冲突的时候会怎样（同一个模块和不同的模块）

07 - 字符串和常用数据结构

• 字符串的使用 - 计算长度 / 下标运算 / 切片 / 常用方法
• 列表基本用法 - 定义列表 / 用下表访问元素 / 下标越界 / 添加元素 / 删除元素 / 修改元素 / 切片 / 循环遍历
• 列表常用操作 - 连接 / 复制(复制元素和复制数组) / 长度 / 排序 / 倒转 / 查找
• 生成列表 - 使用range创建数字列表 / 生成表达式 / 生成器
• 元组的使用 - 定义元组 / 使用元组中的值 / 修改元组变量 / 元组和列表转换
• 集合基本用法 - 集合和列表的区别 / 创建集合 / 添加元素 / 删除元素 / 清空
• 集合常用操作 - 交集 / 并集 / 差集 / 对称差 / 子集 / 超集
• 字典的基本用法 - 字典的特点 / 创建字典 / 添加元素 / 删除元素 / 取值 / 清空
• 字典常用操作 - keys方法 / values方法 / items方法 / setdefault方法
• 基础练习 - 跑马灯效果 / 列表找最大元素 / 统计考试成绩的平均分 / Fibonacci数列 / 杨辉三角
• 综合案例 - 双色球选号 / 井字棋

08 - 面向对象编程基础

• 类和对象 - 什么是类 / 什么是对象 / 面向对象其他相关概念
• 定义类 - 基本结构 / 属性和方法 / 构造器 / 析构器 / __str__方法
• 使用对象 - 创建对象 / 给对象发消息
• 面向对象的四大支柱 - 抽象 / 封装 / 继承 / 多态
• 基础练习 - 定义学生类 / 定义时钟类 / 定义图形类 / 定义汽车类

09 - 面向对象进阶

• 属性 - 类属性 / 实例属性 / 属性访问器 / 属性修改器 / 属性删除器 / 使用__slots__
• 类中的方法 - 实例方法 / 类方法 / 静态方法
• 运算符重载 - __add__ / __sub__ / __or__ /__getitem__ / __setitem__ / __len__ / __repr__ / __gt__ / __lt__ / __le__ / __ge__ / __eq__ / __ne__ / __contains__
• 类(的对象)之间的关系 - 关联 / 继承 / 依赖
• 继承和多态 - 什么是继承 / 继承的语法 / 调用父类方法 / 方法重写 / 类型判定 / 多重继承 / 菱形继承(钻石继承)和C3算法
• 综合案例 - 工资结算系统 / 图书自动折扣系统 / 自定义分数类

10 - 图形用户界面和游戏开发

• 使用tkinter开发GUI程序
• 使用pygame三方库开发游戏应用
• “大球吃小球”游戏

11 - 文件和异常

• 读文件 - 读取整个文件 / 逐行读取 / 文件路径
• 写文件 - 覆盖写入 / 追加写入 / 文本文件 / 二进制文件
• 异常处理 - 异常机制的重要性 / try-except代码块 / else代码块 / finally代码块 / 内置异常类型 / 异常栈 / raise语句
• 数据持久化 - CSV文件概述 / csv模块的应用 / JSON数据格式 / json模块的应用

12 - 字符串和正则表达式

• 字符串高级操作 - 转义字符 / 原始字符串 / 多行字符串 / in和not in运算符 / is_xxx方法 / join和split方法 / strip相关方法 / pyperclip模块 / 不变字符串和可变字符串 / StringIO的使用
• 正则表达式入门 - 正则表达式的作用 / 元字符 / 转义 / 量词 / 分组 / 零宽断言 /贪婪匹配与惰性匹配懒惰 / 使用re模块实现正则表达式操作（匹配、搜索、替换、捕获）
• 使用正则表达式 - re模块 / compile函数 / group和groups方法 / match方法 / search方法 / findall和finditer方法 / sub和subn方法 / split方法
• 应用案例 - 使用正则表达式验证输入的字符串

13 进程和线程

• 进程和线程的概念 - 什么是进程 / 什么是线程 / 多线程的应用场景
• 使用进程 - fork函数 / multiprocessing模块 / 进程池 / 进程间通信
• 使用线程 - threading模块 / Thread类 / RLock类 / Condition类 / 线程池

14 - 网络编程入门和网络应用开发

• 计算机网络基础 - 计算机网络发展史 / “TCP-IP”模型 / IP地址 / 端口 / 协议 / 其他相关概念
• 网络应用模式 - “客户端-服务器”模式 / “浏览器-服务器”模式
• 基于HTTP协议访问网络资源 - 网络API概述 / 访问URL / requests三方库 / 解析JSON格式数据
• Python网络编程 - 套接字的概念 / socket模块 / socket函数 / 创建TCP服务器 / 创建TCP客户端 / 创建UDP服务器 / 创建UDP客户端
• 电子邮件 - SMTP协议 / POP3协议 / IMAP协议 / smtplib模块 / poplib模块 / imaplib模块
• 短信服务 - 调用短信服务网关

15 - 图像和文档处理

• 用Pillow处理图片 - 图片读写 / 图片合成 / 几何变换 / 色彩转换 / 滤镜效果
• 读写Word文档 - 文本内容的处理 / 段落 / 页眉和页脚 / 样式的处理
• 读写Excel文件 - xlrd / xlwt / openpyxl

Python语言进阶

• 常用数据结构
• 函数的高级用法 - “一等公民” / 高阶函数 / Lambda函数 / 作用域和闭包 / 装饰器
• 面向对象高级知识 - “三大支柱” / 类与类之间的关系 / 垃圾回收 / 魔术属性和方法 / 混入 / 元类 / 面向对象设计原则 / GoF设计模式
• 迭代器和生成器 - 相关魔术方法 / 创建生成器的两种方式 /
• 并发和异步编程 - 多线程 / 多进程 / 异步IO / async和await