2.1　程序设计

Python是一门面向对象编程的语言，它具备丰富的库，能够轻松地与其他语言进行连接，因此Python语言也经常被称为“胶水”语言。在Python中，“类、成员、对象、属性、方法”是面向对象编程的几个核心概念。例如把具有相同属性和方法的对象归为一个类（class），“物以类聚”，类是抽象的。对象是某个类中的每个实体，对象是类的实例化结果，万物皆对象，对象是具体存在的事物。对象可以有自己的属性和动态行为，静态的属性、动态的方法，属性和方法是所在类的成员，属性和方法是构成一个类的主要部分。

2.1.1　编码规范

依据尼古拉斯·沃斯的理论：程序本质上就是对数据的一种处理流程。任何流程都有基本的输入与输出，只有当输入遵循一定的规则时，输出才能达到预期的效果。这些输入的规则便是Python编码与命名规范等。

在生产制造行业有“模具是工业之母，IE（工业工程）是工业之父”的说法。IE在面向微观管理时有要求遵循“简单化、专业化、标准化”3个原则，并且一再强调“标准化是改善的基线”，由此可见规范的重要性。

以下是Python编码规则与注意事项：

（1）推荐每个import语句只导入一个模块，不建议一次导入多个模块。宜采用的导入方式如下：

    #ch02d001.ipynb
    import numpy as np
    import pandas as pd

不建议采用以下方式导入模块：

    import numpy as np,pandas as pd

在Python中有“模块、包、库”等术语，其中模块（module）是一个．py文件，文件名就是模块的名称，里面定义了函数、变量或类等，需要的时候可通过import命令导入。主要有以下几种导入方式：

    import模块名
    import模块名as别名
    from模块名  import类名/函数名

包（package）是在模块之上的概念，模块是一个文件，包则存放了多个模块，相当于一个文件夹。原则上，只要文件夹包含__init__.py文件（该文件可以没有内容）则该文件夹就会被视为Python的一个包。假如其子目录文件夹内也有__init__.py，那么它就是这个包的子包。以获取Pandas的文件夹路径为例，代码如下：

    import pandas as pd
    print(pd.__file__)

运行以上代码，返回的值如下：

    D:\Users\HFX\anaconda3\lib\site－packages\pandas\__init__.py

可以通过资源浏览器访问该文件夹来查看xlwings中的所有模块、子包和子模块等。相对于Python中的内置模块与包而言，由第三方提供的包又称“第三方库”或“第三方模块”，例如本书所用到的NumPy、Pandas、Matplotlib、xlwings、openpyxl等都是第三方库，需要（用pip或conda）另外安装；不过在Anaconda中这些库都已经事先自动安装好了。

（2）推荐使用小括号对多行内容进行隐式连接，不建议采用反斜杆（\）进行连接。

宜采用的方式如下：

    (df.groupby(['片区','包装方式'])
       .agg({'订单数':['mean',sum],'入库数':['size',sum,'mean']})
       .pipe(y)
    ).head()

不建议采用以下方式：

    df.groupby(['片区','包装方式'])\
       .agg({'订单数':['mean',sum],'入库数':['size',sum,'mean']})\
       .pipe(y)\
    .head()

2.1.2　命名规范

在每个族谱中都有各自的辈分名序，如果所有人都按照名序命名，则族人聚会时能够轻松了解到各自辈分的高低。当然，如果不按族谱名序命名也是可以的，但是族人聚会时信息的透明度与可比性就会下降很多。同理，在团队合作过程中，命名规范是很重要的，既方便自己日后维护，也方便团队共享与维护。

以下是Python中的一些命名规则举例：

（1）模块名全部使用小写字母；当模块名由两个或多个单词构成时，单词间用下画线连接。

（2）包名全部使用小写字母；当包名由两个或多个单词构成时，单词间用点（.）连接，例如matplotlib.pyplot。

（3）类名采用单词首字母大写，例如Path。

注意：在Python中字母有严格的大小写区分。

2.1.3　保留字

保留字（或称关键字）是Python中一些已经被赋予特定意义的单词。在程序开发过程中，这些保留字不能再作为标识符给变量、函数、类、模板及其他对象命名。

在Python中，可通过以下方式查看所有保留字，代码如下：

    import keyword
    print(keyword.kwlist)

运行以上代码，返回的值如下：

    ['False','None','True','__peg_parser__','and','as','assert','async','await','break','class',
    'continue','def','del','elif','else','except','finally','for','from','global','if','import','in','is
    ','lambda','nonlocal','not','or','pass','raise','return','try','while','with','yield']

以上保留字是区别大小写的。例如将True写成true、将False写成false后用作变量或标识符是不受影响的，因为true与false不是Python中的关键字或保留字。

在Python使用过程中，不可以把这些保留字用作变量、函数、类、模块和其他对象的名称，否则会报错提示invalid syntax。应用举例：

    and= '苏州'                 #SyntaxError:invalid syntax
    or= '杭州'                  #SyntaxError:invalid syntax

2.1.4　标识符

标识符主要用来标识变量、函数、类、模块和其他对象的名称。在Python中，标识符的命名规则如下：

（1）标识符由字母、下画线和数字构成，但首字符不能是数字。

（2）标识符中，不能包含空格、@、%及＄等特殊字符。

（3）标识符不能和Python中的保留字相同。

在Python中，标识符严格区分大小写。应用举例，代码如下：

    nws= '(华东)苏州'
    Nws = 512
    NWS = 'sz'

在以上代码中：变量nws、Nws、NWS彼此独立且有效。利用id（）查看各标识符或变量的地址。代码及返回的值如下：

    id(nws)                 #2273574901328
    id(Nws)                 #2273573510096
    id(NWS)                 #2273469182512

当标识符中存在空格、@、%及＄等特殊字符时将报错提示。应用举例如下：

    @苏州                   #SyntaxError:unexpected EOF while parsing
    %苏州                   #UsageError:Line magic function`%苏州`not found
    $苏州                   #SyntaxError:invalid syntax
    苏州                    #SyntaxError:invalid syntax

2.1.5　变量

在Python中，变量是用于存储数据的内存空间，依据变量作用域的不同可分为“全局变量”和“局部变量”。将数据放入变量的过程叫作赋值，可通过“变量名=值”的方式来对变量赋值。在Python中，变量的命名与使用规则如下：

（1）变量必须是一个有效的标识符。

（2）不能使用Python中的保留字。

（3）宜选择有意义的字词作为变量。

（4）在Python中变量需要先定义后使用。

（5）命名时，同一字母的大小写代表的是不同变量。

变量赋值应用举例，代码如下：

    nws= '(华东)苏州'
    va = 32

在以上代码中，nws、va为变量名，（华东）苏州、32为值。在变量赋值时遵循的是“无则新增、有则修改”的原则。例如对以上的nws变量重新赋值，代码如下：

    nws= '(江苏)苏州'
    nws

返回的值为“（江苏）苏州”，原有的值“（华东）苏州”则被替换。在Python中可通过内置函数id（）来查看变量的内存地址。应用举例，代码如下：

    id(nws)

返回的值为2273573797200。

例如，使用未被事先定义的变量ws，代码如下：

    print(ws)

此时返回的错误提示如下：

    －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
    NameError　　　　　　　　　　　   Traceback(most recent call last)
    ～\AppData\Local\Temp/ipyKernel_12292/2210202466.py in＜module＞
    －－－－＞1 print(ws)
　　　　　
    NameError:name  'ws'is not defined

2.1.6　代码缩进

在Python中，采用Tab键、2个空格或4个空格进行代码缩进，但是，出于跨平台兼容性考虑，在代码缩进过程中不建议Tab键与空格键混合使用，因为不同平台间对于一个Tab键占据多少个空格是没有统一规定的。如此下来会造成平台切换后因代码不整齐而运行报错。代码缩进，应用举例：

    …
    ws2.title= '苏州'
    for i in range(1,ws1.max_row+1):
        for j in range(1,ws1.max_column+1):
           ws2.cell(row = i,column = j).value = ws1.cell(row = i,column = j).value

在以上代码中，流程控制语句行尾的冒号（：）和下一行的缩进代表一个代码块的开始，而缩进的结束则代表该代码块的结束。

2.1.7　注释

在Python中有单行注释和多行注释之分。

1．单行注释

在Python中，使用#接注释内容。从#开始至换行为止，#后面所接的内容将被作为注释内容而被Python编译器所忽略。应用举例，代码如下：

    #'该行为注释,不会被编译'
    #－*－coding:utf－8－*－              #中文编码声明注释
    from pathlib import Path              #导入pathlib模块中的Path
    from openpyxl import load_workbook    #导入openpyxl模块中的load_workbook

2．多行注释

在Python中，使用三单引号或三双引号进行多行注释。三单引号或三双引号间的多行内容均会被作为注释内容而被Python编译器所忽略。应用举例，代码如下：

    ＂＂＂
    Created on Wed Feb　1 16:59:01 2023
    @author:HFX
    《从Excel到Python数据分析》
    －*－Pandas、xlwings、openpyxl、Matplotlib的交互与应用
    ＂＂＂

以上多行注释也可写成如下形式：

    #Created on Wed Feb　1 16:59:01 2023
    #@author:HFX
    #《从Excel到Python数据分析》
    #－*－Pandas、xlwings、openpyxl、Matplotlib的交互与应用

2.1.8　输入与输出

在Python中，可通过调用input（）内置函数实现信息的输入，通过print（）内置函数实现信息的输出。这两个函数的语法如下：

    input([prompt])
    print(value,…,sep = '',end = '\n')