Python - 100天从新手到大师

作者：骆昊

说明：最近有很多想学习Python的小伙伴申请单独加我微信和QQ，因为我自己平时也很忙，没办法一一解答大家的问题，我创建了Python100天学习交流6群（之前的两个2000人群1群和2群、三个1000人群3群、4群、5群已经全部满员），群号为837590310，二维码在下方。我的同事和朋友也在这个群里，他们很多都是优秀的Python开发者，有丰富的商业项目经验，我们在时间充足的时候会及时解答大家的问题，从Python语言入门到Web应用开发，从数据分析到机器学习，每个领域都有技术大咖为大家解惑答疑。以后我们争取每周做一次视频直播，以专题的形式分享Python开发的点点滴滴，同时还会不定期的举办线上和线下的技术交流和分享活动，小伙伴们可以加群进行交流。创作不易，感谢各位小伙伴的打赏支持，也感谢北京千锋互联科技有限公司Python教学部对QQ群和公开课的支持。

Python应用领域和就业形势分析

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
• 支持面向对象和函数式编程
• 能够通过调用C/C++代码扩展功能
• 代码规范程度高，可读性强

目前几个比较流行的领域，Python都有用武之地。

• 云基础设施 - Python / Java / Go
• DevOps - Python / Shell / Ruby / Go
• 网络爬虫 - Python / PHP / C++
• 数据分析挖掘 - Python / R / Scala / Matlab
• 机器学习 - Python / R / Java / Lisp

作为一名Python开发者，主要的就业领域包括：

• Python服务器后台开发 / 游戏服务器开发 / 数据接口开发工程师
• Python自动化运维工程师
• Python数据分析 / 数据可视化 / 大数据工程师
• Python爬虫工程师
• Python聊天机器人开发 / 图像识别和视觉算法 / 深度学习工程师

下图显示了主要城市Python招聘需求量及薪资待遇排行榜（截止到2018年5月）。

给初学者的几个建议：

• Make English as your working language.
• Practice makes perfect.
• All experience comes from mistakes.
• Don’t be one of the leeches.
• Either stand out or kicked out.

第一章 - Python语言基础（1-15天）

第1天 - 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

第2天 - 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

第3天 - 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

第4天 - 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

第5天 - 构造程序逻辑

• 基础练习
  • 水仙花数 / 完美数 / 五人分鱼 / Fibonacci数列 / 回文素数
• 综合练习
  • Craps赌博游戏

第6天 - 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语句 / 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）

第7天 - 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

第8天 - 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

第9天 - 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

第10天 - 图形用户界面和游戏开发

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

第11天 - 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

第12天 - 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开头的方法 / 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

第13天 - 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
  • thread模块 / threading模块 / Thread类 / Lock类 / Condition类 / 线程池

第14天 - 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模块 / 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 / SocketServer模块
• 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

第15天 - 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模块 / xlwt模块
• 生成PDF文件
  • pypdf2模块 / reportlab模块

第二章 - Python语言进阶（16-20天）

• 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

第三章 - Web前端入门（21-30天）

• 用HTML标签承载页面内容
• 用CSS渲染页面
• 用JavaScript处理交互式行为
• jQuery入门和提高
• Vue.js入门
• Element的使用
• Bootstrap的使用

第四章 - 玩转Linux操作系统（31-35天）

• 操作系统发展史和Linux概述
• Linux基础命令
• Linux中的实用程序
• Linux的文件系统
• Vim编辑器的应用
• 环境变量和Shell编程
• 软件的安装和服务的配置
• 网络访问和管理
• 其他相关内容

第五章 - 数据库基础和进阶（36-40天）

• 关系型数据库MySQL
  • 关系型数据库概述
  • MySQL的安装和使用
  • SQL的使用
    • DDL - 数据定义语言 - create / drop / alter
    • DML - 数据操作语言 - insert / delete / update / select
    • DCL - 数据控制语言 - grant / revoke
  • 相关知识
    • 范式理论 - 设计二维表的指导思想
    • 数据完整性
    • 数据一致性
  • 在Python中操作MySQL
• NoSQL入门
  • NoSQL概述
  • Redis概述
  • Mongo概述

第六章 - 实战Django（41-45天）

第41天 - 快速上手

• Web应用工作原理和HTTP协议
• Django框架概述
• 5分钟快速上手
• 使用视图模板

第42天 - 深入模型

• 关系型数据库配置
• 管理后台的使用
• 使用ORM完成对模型的CRUD操作
• Django模型最佳实践
• 模型定义参考

第43天 - 静态资源和Ajax请求

• 加载静态资源
• 用Ajax请求获取数据

第44天 - 表单的应用

• 表单和表单控件
• 跨站请求伪造和CSRF令牌
• Form和ModelForm
• 表单验证

第45天 - Cookie和Session

• 实现用户跟踪
• cookie和session的关系
• Django框架对session的支持
• 视图函数中的cookie读写操作

第46天 - 报表和日志

• 通过HttpResponse修改响应头
• 使用StreamingHttpResponse处理大文件
• 使用xlwt生成Excel报表
• 使用reportlab生成PDF报表
• 使用ECharts生成前端图表
• 配置日志和Django-Debug-Toolbar

第47天 - 中间件的应用

• 什么是中间件
• Django框架内置的中间件
• 自定义中间件及其应用场景

第48天 - 前后端分离开发

• 返回JSON格式的数据
• 用Vue.js渲染页面

第49天 - RESTful架构和DRF入门

第50天 - RESTful架构和DRF进阶

第51天 - 使用缓存

• 网站优化第一定律

• 在Django项目中使用Redis提供缓存服务

• 在视图函数中读写缓存
• 使用装饰器实现页面缓存
• 为数据接口提供缓存服务

第52天 - 文件上传和富文本编辑

• 文件上传表单控件和图片文件预览
• 服务器端如何处理上传的文件
• 富文本编辑器概述
• wangEditor的使用

第53天 - 短信和邮件

• 常用短信网关平台介绍
• 使用螺丝帽发送短信
• Django框架对邮件服务的支持

第54天 - 异步任务和定时任务

• 网站优化第二定律
• 配置消息队列服务
• 在项目中使用celery实现任务异步化
• 在项目中使用celery实现定时任务

第55天 - 单元测试和项目上线

• Python中的单元测试
• Django框架对单元测试的支持
• 使用版本控制系统
• 配置和使用uWSGI
• 动静分离和Nginx配置
• 配置HTTPS

第七章 - 实战Flask（56-60天）

第56天天 - Flask入门

第57天 - 模板的使用

第58天 - 表单的处理

第59天 - 数据库操作

第60天 - 项目实战

第八章 - 实战Tornado（61-65天）

第61天 - 预备知识

• 并发编程
• I/O模式和事件驱动

第62天 - Tornado入门

• Tornado概述
• 5分钟上手Tornado
• 路由解析
• 请求处理器

第63天 - 异步化

• aiomysql和aioredis的使用

第64天 - WebSocket的应用

• WebSocket简介
• WebSocket服务器端编程
• WebSocket客户端编程
• 项目：Web聊天室

第65天 - 项目实战

• 前后端分离开发和接口文档的撰写
• 使用Vue.js实现前端渲染
• 使用ECharts实现报表功能
• 使用WebSocket实现推送服务

第九章 - 爬虫开发（66-75天）

第66天 - 网络爬虫和相关工具

• 网络爬虫的概念及其应用领域
• 网络爬虫的合法性探讨
• 开发网络爬虫的相关工具
• 一个爬虫程序的构成

第67天 - 数据采集和解析

• 数据采集的标准和三方库
• 页面解析的三种方式：正则表达式解析 / XPath解析 / CSS选择器解析

第68天 - 存储数据

• 如何存储海量数据
• 实现数据的缓存

第69天 - 并发下载

• 多线程和多进程
• 异步I/O和协程
• async和await关键字的使用
• 三方库aiohttp的应用

第70天 - 解析动态内容

• JavaScript逆向工程
• 使用Selenium获取动态内容

第71天 - 表单交互和验证码处理

• 自动提交表单
• Cookie池的应用
• 验证码处理

第72天 - Scrapy入门

• Scrapy爬虫框架概述
• 安装和使用Scrapy

第73天 - Scrapy高级应用

• Spider的用法
• 中间件的应用：下载中间件 / 蜘蛛中间件
• Scrapy对接Selenium抓取动态内容
• Scrapy部署到Docker

第74天 - Scrapy分布式实现

• 分布式爬虫的原理
• Scrapy分布式实现
• 使用Scrapyd实现分布式部署

第75天 - 爬虫项目实战

• 爬取招聘网站数据
• 爬取房地产行业数据
• 爬取二手车交易平台数据

第十章 - 数据处理和机器学习（76-90天）

第76天 - 机器学习基础

第77天 - Pandas的应用

第78天 - NumPy和SciPy的应用

第79天 - Matplotlib和数据可视化

第80天 - k最近邻(KNN)分类

第81天 - 决策树

第82天 - 贝叶斯分类

第83天 - 支持向量机(SVM)

第84天 - K-均值聚类

第85天 - 回归分析

第86天 - 大数据分析入门

第87天 - 大数据分析进阶

第88天 - Tensorflow入门

第89天 - Tensorflow实战

第90天 - 推荐系统

第十一章 - 团队项目开发（91-100天）

第91天 - 团队项目开发准备

1. 软件过程模型

   • 经典过程模型（瀑布模型）

     • 可行性分析（研究做还是不做），输出《可行性分析报告》。
     • 需求分析（研究做什么），输出《需求规格说明书》和产品界面原型图。
     • 概要设计和详细设计，输出概念模型图、物理模型图、类图、时序图等。
     • 编码 / 测试。
     • 上线 / 维护。
     • 敏捷开发（Scrum）- 产品所有者、Scrum Master、研发人员 - Sprint
     • 产品的Backlog（用户故事、产品原型）。
     • 计划会议（评估和预算）。
     • 日常开发（站立会议、番茄工作法、结对编程、测试先行、代码重构……）。
     • 修复bug（问题描述、重现步骤、测试人员、被指派人）。
     • 评审会议（Showcase）。
     • 回顾会议（当前周期做得好和不好的地方）。

     补充：敏捷软件开发宣言

     • 个体和互动 高于 流程和工具
     • 工作的软件 高于 详尽的文档
     • 客户合作 高于 合同谈判
     • 响应变化 高于 遵循计划

     

     角色：产品所有者（决定做什么，能对需求拍板的人）、团队负责人（解决各种问题，专注如何更好的工作，屏蔽外部对开发团队的影响）、开发团队（项目执行人员，具体指开发人员和测试人员）。

     准备工作：商业案例和资金、合同、憧憬、初始产品需求、初始发布计划、入股、组建团队。

     敏捷团队通常人数为8-10人。

     工作量估算：将开发任务量化，包括原型、Logo设计、UI设计、前端开发等，尽量把每个工作分解到最小任务量，最小任务量标准为工作时间不能超过两天，然后估算总体项目时间。把每个任务都贴在白板上面，白板上分三部分：to do（待完成）、in progress（进行中）和done（已完成）。

2. 项目团队组建

   • 团队的构成和角色

     说明：谢谢付祥英女士绘制了下面这张精美的公司组织架构图。

     

   • 编程规范和代码审查（flake8、pylint）

     

   • Python中的一些“惯例”（请参考《Python惯例-如何编写Pythonic的代码》）

   • 影响代码可读性的原因：

     • 代码注释太少或者没有注释
     • 代码破坏了语言的最佳实践
     • 反模式编程（意大利面代码、复制-黏贴编程、自负编程、……）

3. 团队开发工具介绍

   • 版本控制：Git、Mercury
   • 缺陷管理：Gitlab、Redmine
   • 敏捷闭环工具：禅道、JIRA
   • 持续集成：Jenkins、Travis-CI

请参考《团队项目开发》。

项目选题和理解业务

1. 选题范围设定

   • CMS（用户端）：新闻聚合网站、问答/分享社区、影评/书评网站等。
   • MIS（用户端+管理端）：KMS、KPI考核系统、HRS、CRM系统、供应链系统、仓储管理系统等。
   • App后台（管理端+数据接口）：二手交易类、报刊杂志类、小众电商类、新闻资讯类、旅游类、社交类、阅读类等。
   • 其他类型：自身行业背景和工作经验、业务容易理解和把控。

2. 需求理解、模块划分和任务分配

   • 需求理解：头脑风暴和竞品分析。
   • 模块划分：画思维导图（XMind），每个模块是一个枝节点，每个具体的功能是一个叶节点（用动词表述），需要确保每个叶节点无法再生出新节点，确定每个叶子节点的重要性、优先级和工作量。

   • 任务分配：由项目负责人根据上面的指标为每个团队成员分配任务。

     

3. 制定项目进度表（每日更新）

第92天 - Docker的使用

第93天 - 数据库设计和OOAD

概念模型和正向工程

1. UML（统一建模语言）的类图

1. 通过模型创建表（正向工程）

   python manage.py makemigrations app
   python manage.py migrate

物理模型和反向工程

1. PowerDesigner

1. 通过数据表创建模型（反向工程）

   python manage.py inspectdb > app/models.py

第94天 - 网络API接口设计

第95天 - 使用Django开发项目

项目开发中的公共问题

1. 数据库的配置（多数据库、主从复制、数据库路由）
2. 缓存的配置（分区缓存、键设置、超时设置、主从复制、故障恢复（哨兵））
3. 日志的配置
4. 分析和调试（Django-Debug-ToolBar）
5. 好用的Python模块（日期计算、图像处理、数据加密、三方API）

REST API设计

1. RESTful架构
   • 理解RESTful架构
   • RESTful API设计指南
   • RESTful API最佳实践
2. API接口文档的撰写
   • RAP2
   • YAPI
3. django-REST-framework的应用

项目中的重点难点剖析

1. 使用缓存缓解数据库压力 - Redis
2. 使用消息队列做解耦合和削峰 - Celery + RabbitMQ

第96天 - 软件测试和自动化测试

单元测试

1. 测试的种类
2. 编写单元测试（unittest、pytest、nose2、tox、ddt、……）
3. 测试覆盖率（coverage）

项目部署

1. 部署前的准备工作
   • 关键设置（SECRET_KEY / DEBUG / ALLOWED_HOSTS / 缓存 / 数据库）
   • HTTPS / CSRF_COOKIE_SECUR / SESSION_COOKIE_SECURE
   • 日志相关配置
2. Linux常用命令回顾
3. Linux常用服务的安装和配置
4. uWSGI/Gunicorn和Nginx的使用
   • Gunicorn和uWSGI的比较
     • 对于不需要大量定制化的简单应用程序，Gunicorn是一个不错的选择，uWSGI的学习曲线比Gunicorn要陡峭得多，Gunicorn的默认参数就已经能够适应大多数应用程序。
   • uWSGI支持异构部署。
   • 由于Nginx本身支持uWSGI，在线上一般都将Nginx和uWSGI捆绑在一起部署，而且uWSGI属于功能齐全且高度定制的WSGI中间件。
   • 在性能上，Gunicorn和uWSGI其实表现相当。
5. 虚拟化技术（Docker）

性能测试

1. AB的使用
2. SQLslap的使用
3. sysbench的使用

自动化测试

1. 使用Shell和Python进行自动化测试
2. 使用Selenium实现自动化测试
   • Selenium IDE
   • Selenium WebDriver
   • Selenium Remote Control
3. 测试工具Robot Framework介绍

第97天 - 电商网站技术要点剖析

第98天 - 项目部署上线和性能调优

1. MySQL数据库调优
2. Web服务器性能优化
   • Nginx负载均衡配置
   • Keepalived实现高可用
3. 代码性能调优
   • 多线程
   • 异步化
4. 静态资源访问优化
   • 云存储
   • CDN

第99天 - 面试中的公共问题

第100天 - 英语面试

致谢：感谢的我的同事古晔、张旭、肖世荣、王海飞、荣佳伟、路丰坤等在技术上给予的指导和帮助。