Python for Bioinformatics 2初识Python.docx

1、Python for Bioinformatics 2 初识PythonPython for Bioinformatics (2) 初识Python 第二章 初识Python2.1安装Python2.1.1边学边用Python本节说明如何安装Python开始运行你自己的程序。边做边学，是学习的最有效的方式。这是比只是被动地读一本书（即使这本书）更好。你会发现“Python交互模式”在这个意义上说非常有价值，因为它可以比一本书更快地回答你的问题，甚至超过了搜索引擎。你从Python解释器得到的答案是明确的。由于这些原因，我建议继续读这本书之前，安装Python。2.1.2 Python可能已经安

2、装Python是预先安装在Mac OS X和大多数Linux发行版上的。在Windows（XP或Vista）中，你从Python的下载页面（http:/www.python.org/download）下载Windows安装程序，然后安装它。安装非常简单，如果你是曾经安装过Windows程序，不存在任何困难。少说几句，你应该双击安装程序文件（msi扩展名）和运行的Python安装向导。接受默认设置后，不费多大劲，几分钟Python就安装好了。不仅如此，在附录A中有分步骤地指导安装（第393页）。这个附录还为在Unix类系统中（也称的*nix）的用户指示安装额外副本的Python。拥有多个版本的P

3、ython是对用于测试是非常有用的，这里的例子设计是为那些没有管理权限的用户，他又想运行自己的Python副本。2.1.3测试Python一旦安装了Python，你应该确保它工作。在Windows上，只需双击Python图标。 Linux和Mac OS X（注：在Mac上，terminal在Applications/Utilities文件夹下）的用户可以打开一个终端(terminal)，然后键入“python”。您应该看到一个像这样的画面：（注：这个显示结果可能会有所不同，取决于系统依赖的Python版本，基本系统，和在编译过程中的设置和选项。）Python 2.6.5 (r265:79063

4、, Jun 12 2010, 17:07:01)GCC 4.3.4 20090804 (release) 1 on cygwinType help, copyright, credits or license for more information._2.1.4首次使用使用Python有两种方式：交互模式和批处理模式。这两种方法是互补的，它们各有不同的用途。交互模式允许程序员在每个指令后立即得到答复。在批处理模式下，指令存储在一个或多个文件，然后执行，这是运行Python程序的标准方式。交互模式主要用于小测试，而大部分程序是在批处理模式下运行。因为测试是学习一项新技能的基础。在整本书中交互模

5、式将被采用。让我们来学习一些使用交互模式的Python基础。2.2交互模式 2.2.1第一步下面的代码显示了如何用命令解释器打印字符串“Hello World！”（注：在编程者中对显示一个语言如何工作时有一个传统，就是打印字符串“Hello World！”，python也不例外。你可以看看在你的程序中输入”import _hello_”会发生什么。）：print（“HELLO WORLD！”）HELLO WORLD！注意这里三个大于号字符()是Python的交互模式的提示。你不必键入它。它意味着Python是在准备执行我们的命令或计算我们的表达式。2.2.2 基本输入输出输出：Print在Py

6、thon 3.0之前，print是象下面的样子进行声明： print Hello World!Hello World!这是非常简单易用的，但缺乏一些开发者经常要求的功能，如更改程序的输出（从屏幕到一个文件），更换分隔符从空格到另一个字符，以及更多的功能，不容易在这种声明中实现。这在Python 3中进行了改正，现在print()是一个函数（注：函数是一段特定的代码来完成一个特定的任务，它们将在第六章详细讨论）： print(Hello World!)Hello World!这个函数可以接受几个元素： print(Hello,World!)Hello World!也可以改变分割符： print(

7、Hello,World!,sep=,)Hello,World!重定向到一个文件中： print(Hello,World!,sep=,file=filehandle)改变结束符： print(Hello,World!,sep=;,end=nn)Hello;World!输入: 在Python 2.x中的raw_input和input有两个函数可以接受用户的输入到程序中：raw_input是从用户的数据中提取一个字符串并返回它： name = raw_input(Enter your name: )Enter your name: Seba nameSebaInput是从数据中提取一个字符串，然后试

8、图把它作为一个Python程序进行计算 name = input(Enter your name: )Enter your name: SebaTraceback (most recent call last):File , line 1, in File , line 1, in NameError: name Seba is not defined.这是因为Seba不是一个定义的名字，所以就报错了。因此这次我们输入一个在Python中可以计算的表达式（这里是一个字符串）： name = input(Enter your name: )Enter your name: Seba nameSe

9、ba输入：在Python 3中的Input在python 3中没有raw_input, 它被input重命名了： name = input(Enter your name: )Enter your name: Seba nameSeba来计算表达式的值，Python 3中用eval()函数： input(Operation: )Operation: 2+22+2 eval(input(Operation: )Operation: 2+24旧的input因为它被认为不清楚的定义被废除了。2.2.3 更多的交互模式交互模式可以被用做一个计算器： 1+12当+运算作用在字符串上时，它返回一个串的连接

10、： 1+111 A string of + charactersA string of characters请注意，单引号（）和双引号（“）只要他们使用具有一致性，可以有一个模糊的使用方式。也就是说，如果一个字符串的定义是一种类型的引号开始，它必须以同样类型的引号结束。（注：在第三章将对字符串详细的描述）不同的类型是不能相加的： The answer is + 42Traceback (most recent call last):File , line 1, in ?TypeError: cannot concatenate str and int objects只有相同类型的元素可以相加。

11、要上面的加法变成字符串相加，数字必须被转换成一个字符串，可以采用str（）函数： The answer is + str(42)The answer is 42相同的最终结果可以用“字符串格式操作”得到（注：见474页有关如何使用字符串格式化的参考。在Python2.6和3，有一个新的字符串格式化操作在PEP-3101文档中http:/www.python.org/dev/peps/pep-3101）： The answer is %s%42The answer is 42你可以给任何Python的元素指定名字，而后引用它们： n = 42 The answer is %s%nThe answ

12、er is 42名称应包含只有字母，数字，下划线（），但它们不能以数字开始。在其他编程语言的名称被指代变量。有一个更详细的描述规则和命名公约见第64页和附录F中。2.2.4 数学运算任何标准的数学运算都能在Python命令行中完成： 12*224 30/310 2*8/2+100228双星（*）这里代表“的乘方”和倒斜线（/）是除法运算符。所以这个表达式的意思是：28：2+100。表2.1中有一个由Python支持的算术运算的名单。表2.1: 算术运算符符号 描述+ 加法- 减法* 乘法/ 除法* 乘方% 取模(求余) 请注意，运算符的优先级是与数学上相同的。记得优先顺序的一种简单方法的缩写P

13、EMDAS：P（Parentheses): 括号有最高的优先级，用于设置表达式求值的顺序。这是为什么2*（3-2）等于2，而（3-1）*（4-1）等于8的原因。括号也可以用来使表达式更容易阅读。E（Exponentation)：乘方的优先级是第二，所以2* 2+1是5，而不是8。MD（Multiple和Division): 乘法和除法具有相同的优先级，所以2*2-1是3,而不是2。AS（Addition)和Substraction): 加法和减法具有相同的（最低的）优先级。 最后但并非最不重要的是，运算符如果具有相同优先级就从左向右计算。所以60 / 6* 10产量100而不是1。在表D.4（

14、第464页）有运算符的优先顺序的清单。这里讨论在Python中3.0之前的版本中的数学运算中是如何处理的整数值的。Python 2.x 系列的除法这和想象中的不一样 10/33除法返回的是取整值，也就是说结果的整数部分。要得到浮点数的结果，至少有一个运算量是浮点数： 10.0/33.3333333333333335 10/3.3.3333333333333335Python 3 的除法在Python 3中，任何除法都是浮点数的除法 10/33.3333333333333335 10/25.0要得到和前面一样的结果，用/ 10/33 10/252.2.5 退出Python命令行你可以在任何版本的

15、Python中用CRTLD来退出（这是用Control和D同时按下），从Python2.5开始，有一个退出函数exit()（注：以前的版本用sys.exit()退出）$ python2.5Python 2.5 (r25:51908, May 7 2007, 15:38:46)GCC 3.3.5 (Debian 1:3.3.5-3) on linux2Type help, copyright, credits or license for more exit()$2.3 批处理模式虽然交互式解释器是非常有用的，但是大多数非平凡的方案都是存储在文件中的。在一个交互式会话中使用的代码只有当会话处于活

16、动状态才可以访问。当一个交互式会话关闭时，所有类型代码已经一去不复返了。为了保持代码的持久性，程序就需要存储在文本文件中。当程序从这样的一个文本文件中执行，而不是在交互式解释，它被称为批处理模式。程序都是常规的文本文件，并以“.py”作扩展名。这些文件可以由任何标准文本编辑器产生（如Windows记事本。注；任何文本编辑器都可以用作Python编程，但是这里还是强烈推荐采用编程用的编辑器。本章的最后一节用于帮助你选择一个编辑器。）在一个类Unix系统下的Python脚本的一个可选功能，是第一行添加Python解释器的路径。如果Python解释器是位于/usr/bin/python（在Linux

17、的典型位置），第一行是：#!/usr/bin/python这就是所谓的shebang（译者注：是！的缩写），它是一种Unix的惯例，允许操作系统知道什么是该程序的翻译和解释器，这样在没有显式调用Python解释器的时候用户可以执行程序。（注：这个解释器的路径也在安装多个版本情况下用来选择一个特定的Python版本)如果脚本没有这一行，调用Python程序导致操作系统系统尝试执行一个shell(系统命令行，译者注) 脚本程序。让我们假设你有这样的非常简单的程序：Listing 2.1: “Hello World!” 程序 (hello.py)_print(Hello World!)_只有当它是一

18、个名为Python解释器的参数时，这个程序将在命令行下工作：$ python hello.pyHello World!但是如果你想作为一个独立的程序来运行它，你将看到的是这样的：$ ./hello.py./hello.py: line 1: syntax error near unexpected token Hello world!./hello.py: line 1: print(Hello world!)shell发送这个错误消息是因为试图执行程序时，把它作为一个系统脚本（不调用Python的解释器）。这可以由编辑程序的第一行来避免：Listing 2.2: 有Python命令行的Hel

19、lo World!_#!/usr/bin/pythonprint(Hello World!)_这个版本是工作的，它就象一个可执行的二进制文件（注：在Linux和Mac OSX中，你必须确保该文件可执行权限，这样做是用chmod a+x hello.py）$ ./hello2.pyHello World!如果你想调用的第一个可用的Python解释器，而不是一个特定的解释器，使用#!/usr/bin/env python 。 只有当你想用特定的版本运行你的程序时,使用特定的路径Python解释器（如/mnt/hda2/py252/bin/python2.5）。在Windows中，此行被忽略，因为翻

20、译器的执行是根据文件扩展名（.py）。Python可以在程序编辑器内执行，本文提供的编辑器有此功能。在Python IDLE中（以及大多数其他编辑器也是），你可以用F5键启动程序。在Python程序中文件发现的另一种行通常是“编码注释行（ecoding comment）”。下面这行定义文档其余部分的字符编码方式，采用这种形式:# -*- coding: ENCODING -*-ENCODING可以是例如ascii，latin1，8859-1，UTF-8和其它。因此，与西班牙字符编码的源代码是这一行：# -*- coding: latin1 -*-没有编码注释，Python的解析器将假定为ASC

21、II（即默认的编码方式）。如果你的源代码包含了非ASCII字符，你应该指定一个编码。2.3.1注释如果你尝试IDLE或任何其他有语法着色能力的编辑器创建这个程序，你可能已经注意到，第一行（#!/usr/bin/python）有一种特定的颜色。这是由于使用“#”符号。这个字符在Python有特殊的意义，它是用来识别不被解释执行的行。因此，以该符号开始的行被称为“注释(comments)”。注释不能为程序添加功能，但能帮助程序员和其他可能的读者理解代码。让我们来看看对以前的程序的注释：Listing 2.3: 有注释的Hello World!_#!/usr/bin/env python# The

22、next line prints the string Hello World!print(Hello World!)_在这个特殊的代码的注释是相当没有意义的，因为打印函数的意义很明确。但在其他程序中有的代码不是那么容易理解，注释可以提高代码的可读性。在你的代码前面加注释，这是习惯。（注：这里有一个代码风格的导言来规范代码的写作，改编后的这个导言可以在附录F找到。）注释大部分是想法，用来帮助别人了解我们的代码，但它们甚至可以对程序员自己也有用，有时在看到书写了的一些代码时不记得它的目的了。注释也可以用来禁用部分代码（这就是在编程术语中所谓的“注释掉”，comment-out）。这通常是用于调试

23、目的。当试图替代的代码确定完成一个任务前，最好你保留代码的非活动部分直到你确定使用哪个代码。在代码中改变非活动的注释比重新输入删除的东西比较容易。所有的Python编辑工具都有注释掉或取消注释整个文本块的任务。（注：在Python默认的编辑器（IDLE）中，这个工具在格式（Format）菜单中。）_小技巧：在Python扩展名Python文件具有.py的扩展名，但你也可以找到其他的扩展名的文件是与python相关的：.py：标准的Python文件。.pyc：“编译了”的Python文件。当您第一次导入（import）一个Python模块时，它被编译成字节码，这样在下一次启动的速度更快。用Pyt

24、hon中在compileall模块中的compile_dir函数可以强制编译。请注意，.pyc文件只是加载速度更快，但不是运行速度更快。.pyo：“优化”的代码。它是由运行Python解释器使用-o标志。不要被这个名字骗了，即使启用了-o标志，大多数代码将运行在一样的速度下。 .pyw：这是一个标准的Python文件的扩展，它使得Windows用pythonw.exe而不是python.exe执行。 Pythonw.exe无法启动DOS控制台，所以它的首选是在Windows下的图形程序。 _2.3.2 缩进对Python程序员来说第一件特别的事情是它的代码缩进系统。非编程人员一定会疑惑什么是源

25、代码的缩进。下面是一些不缩进的C代码：if (attr = -1)while (x5)printf(Waiting.n);wait(1);x = x+1;printf(Everything is OKn);else printf(There is an errorn);采用缩进的代码部分（或代码片段）是:if (attr = -1) while (x5) printf(Waiting.n); wait(1); x = x+1; printf(Everything is OKn);else printf(There is an errorn);甚至不需要知道C，我们就可以说第二个程序是比第一个“

26、更清晰”。在编程语言如C或Java中，代码块作为一个实体在执行，是用大括号隔开的。采取这种方式解释器知道，例如printf（”Everything is OKn”）是在if结构内，而不是while结构内。有缩进的程序比没有缩进的程序，其元素之间的逻辑关系更加清晰。考察下面在Python中的代码片段，在这里没有大括号，但是他的代码块是通过缩进定义的：if attr=-1: while x5: print(Waiting.) wait(1) x = x + 1 print(Everything is OK)else print(There is an error)如果你不明白这个程序，这并不重要。这个例子的目的是显示语言中最引人注目的方面之一。它被认为是一种优势，因为当代码的结构是清晰的，它被引入编码错误的机会就会更少。有人说保持这样的代码很烦人，但这种情况并非如此，大多数文本编辑器处理的代码是自动缩进的，所以不存在程序员的负担。另一种批评强制缩进是对深度嵌套代码:一些语句放置在很右边的地方。 有编程工具以避免编写的代码有层次过多的缩进（如编写模块化代码）。适当地使用这些工具是所需要的技能，它是独立于编程语言使用的。(注：Linus Torv