本文是《如何七周成為數(shù)據(jù)分析師》的第二十教程，如果想要了解寫作初衷，可以先行閱讀七周指南。溫馨提示：如果您已經(jīng)熟悉Python，大可不必再看這篇文章，或只挑選部分。

Python之所以靈活，就是因為它函數(shù)式編程的特性。今天開始學習Python的一些高級特性。

控制流

Python等程序語言，都是從程序頂端從上到下一行行執(zhí)行語句，可以把它想象成線性。生活中的很多情況，并不只是單一的線性。

某程序員的老婆叫他上街買幾個桃子，吩咐如果有西瓜，買一個。 后來他就真的只買了一個桃子回來。這里就用到了典型的條件判斷（程序員有沒有買對的吐槽我們先放下），條件是如果有西瓜。

我們用If表示條件：

這是一個最簡單的邏輯判斷，當我們發(fā)現(xiàn)a大于5，輸出特定語句。python用縮進控制語法，當if后面的條件為true時，程序才會執(zhí)行縮進中的內(nèi)容，否則跳過。縮進在Jupyter中用tab輸入，也可以使用四個空格。

當條件為false時，可以用else，此時不會執(zhí)行if中的內(nèi)容，而是else。

條件可以進一步細化，用elif語句。

elif可以使用多個。不論if、elif還是else，后面都要加冒號。當if、elif、else中有一個條件執(zhí)行為true，后續(xù)的條件都pass不執(zhí)行。

我們把程序員買西瓜的故事簡單翻譯成代碼：

條件判斷中可以應(yīng)對更復雜的邏輯。比如有一個數(shù)字，我們即想判斷它的奇偶，也想判斷它能不能被3整除。

if中套著一個if，我們把它稱為嵌套。第二層的if，仍舊要遵循縮進規(guī)則，它是基于上第一層的邏輯，所以此時距行首八個空格。如果忽略了縮進，會報錯。新手在縮進很容易犯錯，尤其是在邏輯復雜有七八個縮進的時候。

while是Python的循環(huán)執(zhí)行語句，在某條件下，一直執(zhí)行語句，直到條件為False。

在上圖中，count作為計數(shù)器，每次循環(huán)都會累加1，直到count大于等于10。count=count+1可以有一種更優(yōu)雅的寫法：count += 1。

while還有兩個重要的命令，break和continue，break是終止整個循環(huán)，continue是跳過本次循環(huán)。

第一個是在循環(huán)計數(shù)器為5時停止輸出，第二個循環(huán)是只輸出偶數(shù)。需要注意的是，如果while的條件始終不為true，那么它為無休止地進行下去，計算機會被拖垮。這也是為什么第二個循環(huán)會將count+=1放在上面，因為放在下面會讓continue跳過累計計數(shù)，永遠不會達到10。

和依據(jù)條件進行循環(huán)的while不同，for語句可以設(shè)置循環(huán)的次數(shù)。

range函數(shù)用來控制循環(huán)次數(shù)，默認從0開始，執(zhí)行n次。這里的i是循環(huán)過程中的數(shù)字變量，即第幾次循環(huán)。如果想設(shè)置循環(huán)的起始數(shù)字，用兩個參數(shù)表示，第一個為起始，第二個為終止。有一種進階用法是設(shè)置第三個參數(shù)n，叫步長，循環(huán)過程的計數(shù)不是默認的1，而是n，類似于count += n。

for in range 的用法，是循環(huán)一組數(shù)字。它也能引入更豐富的列表和字典。

這里for將列表里面的所有元素都遍歷出來，i表示list中第幾個元素。字典用for比較特殊，因為它是key-value鍵值對，需要聲明循環(huán)的目標是key還是value。

keys()可以不用加，默認的輸出就是key。dict的循環(huán)輸出依舊不是按賦值時的順序，這點要注意。如果想要同時輸出key和value，用items。

這里的k指代key，v指代value，items將key和value組成元組，把這些元組依舊返回。

嚴格意義上說，上述的代碼可以細分成循環(huán)、迭代和遍歷。循環(huán)是滿足一定條件下，執(zhí)行相同的代碼，while就是典型的循環(huán)。迭代是按順序范圍訪問列表中的項，比如for，上文中針對列表和字典的循環(huán)更應(yīng)該稱呼為迭代。遍歷是按一定的規(guī)則訪問所有的元素，它可以是線性，也可以是樹型。另外還有一種用法叫遞歸，它在函數(shù)中用到。

函數(shù)

大家在讀書時想必都學過函數(shù)，y=f(x)就是一個典型的函數(shù)，通過輸入x，經(jīng)過特定的函數(shù)，最終輸出我們想要的結(jié)果y。

在計算機語言中，函數(shù)可以簡單地抽象為輸入和輸出。很多時候，我們并不需要知道輸入和輸出的底層計算過程，只需要知道這個函數(shù)能輸出什么。這點和Excel中的函數(shù)很像。

Python有很多內(nèi)置的函數(shù)，abs、len、int、max等，具體的應(yīng)用可以查詢文檔。對于新手，不需要掌握全部的函數(shù)，花費的精力太久，最好的方法是學會查詢。這一點通過搜索引擎加關(guān)鍵詞輕松做到。

當內(nèi)置函數(shù)無法滿足我們的需求時，就需要用到自定義函數(shù)。

通過def定義函數(shù)，func是函數(shù)的名稱，括號中是函數(shù)的參數(shù)，也可以理解為輸入。冒號依舊是必須的?？s進塊內(nèi)是函數(shù)的主體，沒有被縮進的部分不會被認為是函數(shù)。

案例中的代碼是一個簡單的判斷器，輸入年齡x，在函數(shù)主體中進行判斷，分別輸出adult或者child。當我們定義好函數(shù)，在后續(xù)的使用中直接調(diào)用函數(shù)，并且輸入，不用再一遍遍的寫重復代碼。

函數(shù)的意義就是將工作中的重復內(nèi)容簡化，一個良好的程序員會定義清晰簡潔的函數(shù)。對于數(shù)據(jù)分析師，雖然函數(shù)的要求不那么嚴格，但是學會了也能將數(shù)據(jù)工作精簡。

比如你每天都需要重復相同的數(shù)據(jù)清洗工作，諸如拼接，計算，合并等，把繁瑣的工作步驟寫成一個函數(shù)，正式名字叫封裝，以后的工作只需要運行函數(shù)就能輕松搞定。

函數(shù)可以定義多個參數(shù)/輸入，也能將運行后的結(jié)果輸出。

上面就是一個最簡單的加法函數(shù)，return表示將結(jié)果返回。返回的結(jié)果可以用于賦值，result = add(3,10)，result就是13。參數(shù)除了輸入的作用，本身還能作為開關(guān)。

案例是一個簡單的四則運算器，第三個參數(shù)就是開關(guān)，選擇加減乘除。這點，不妨想一下excel的函數(shù)比如vlookup，它的第四個參數(shù)true和false就是判斷要精確匹配還是模糊匹配，是一個開關(guān)的作用。

如果足夠細心，你會發(fā)現(xiàn)vlookup的第四個參數(shù)可以忽略，因為它默認為True，在使用的過程中實際有三個就行了，方便使用。Python也能設(shè)置默認參數(shù)。

只要在參數(shù)部分自動賦值，就可以作為默認參數(shù)，這里默認執(zhí)行plus，不需要額外聲明。

函數(shù)能夠進行復雜運算嗎？答案是肯定的，我們結(jié)合描述統(tǒng)計，通過輸入一組數(shù)據(jù)，返回描述統(tǒng)計中的常用指標，最大值，最小值，中位值，平均值。

最大值、最小值和平均數(shù)的計算沒有難度，中位數(shù)復雜一些，奇數(shù)和偶數(shù)的計算邏輯不一樣，所以函數(shù)中要用到if判斷。大家可以思考一下為什么要排序，以及除法為什么是//而不是/，這些都是早期知識點的掌握。還可以再想一下，這個函數(shù)會不會有問題？

接下來繼續(xù)加大難度，如果是輸入一個數(shù)組，求其標準差，應(yīng)該怎么計算？

在計算標準差的過程中，我們要先定義一個空列表，循環(huán)求出(實際值-平均數(shù))^2的值，求和后再除以變異值，整個步驟略顯冗余。在Python中，步驟可以再精簡。

[(i-avg)**2 for i in x]是一種優(yōu)雅寫法，它直接將循環(huán)計算后的結(jié)果生成一個新列表，避免使用append，也不需要縮進。接下來看幾個簡化的應(yīng)用。

在完成標準差函數(shù)后，如果我們希望同時生成標準差和方差應(yīng)該如何處理？函數(shù)可以有多個輸入，那么自然也支持多個輸出。

return多個值時，它返回的是元組，也可以將元組賦值給多個變量。

在函數(shù)中，還有更多的用法，比如可變參數(shù)，關(guān)鍵字參數(shù)，遞歸函數(shù)等。不過數(shù)據(jù)分析師用不太到，很多業(yè)務(wù)分析是一次性的，代碼寫得丑就丑了，用拼音命名變量也可以，畢竟和excel比起來，效率提升還是足夠的。

包、模塊和類

學會函數(shù)，工作中讓你省一半力氣，但是Python的優(yōu)勢就是還能再省力。比如中位數(shù)、標準差等，依舊需要寫代碼，有沒有現(xiàn)成的直接調(diào)用呢？

第一種思路是搜索，「python 中位數(shù)」和「python 標準差」的關(guān)鍵詞在網(wǎng)上可以搜出一堆，直接參考即可。

第二種思路是調(diào)包，世界上好心人很多，他們已經(jīng)寫好了現(xiàn)成的諸多功能，把它們共享在了網(wǎng)上，這些功能統(tǒng)一做成了「包」。

包的概念類似于文件夾，文件夾中放著很多文件，文件在Python中指代「模塊」，對應(yīng)一個.py文件。py文件中包含著具體的代碼，代碼太多會顯得比較凌亂，為了規(guī)范和整理代碼，引入了「類」。類是一種抽象的概念，是面向?qū)ο缶幊痰暮诵模瑪?shù)據(jù)分析不用深入理解這塊，只要知道類是各種函數(shù)的集合，方便復用，用起來很簡單就行。

拿之前的統(tǒng)計函數(shù)舉例，程序員老王是一個好人，它將統(tǒng)計的常用代碼做成了一個包叫「老王統(tǒng)計包」，老王統(tǒng)計包里面有多個模塊，比如描述統(tǒng)計模塊，概率模塊。描述統(tǒng)計模塊中有一個stats類，把計算平均數(shù)標準差的函數(shù)都裝進去了。

上述代碼就是一個簡化的類，list是根據(jù)Stats創(chuàng)建的實例，實例是編程名詞，粗糙理解就是把具體的數(shù)據(jù)存到內(nèi)存空間了。然后我們直接為list調(diào)用不同的函數(shù)，不論sum、count還是avg，一次性出來。數(shù)據(jù)分析師不用專程學怎么創(chuàng)建類，大概了解就行。

接下來的問題是，怎么使用這些包、模塊和類呢？

Python提供了很方便的操作命令，pip install。以往后我們要學的pandas為例。打開終端/cmd，鍵入pip install pandas。如果系統(tǒng)里既安裝python2又安裝python3，則鍵入pip3 install pandas。

如果未安裝過，會自動安裝，已經(jīng)安裝過的會提醒已安裝。我們用的Anaconda3已經(jīng)集合了絕大部分的數(shù)據(jù)分析包，不需要安裝了。Anaconda3有另外一個命令可以安裝，是conda install，如果Python3.3，Python3.4，Python3.5安裝了一堆版本，這個命令可以切換版本方便點。

安裝包很容易遇到各種各樣的問題，windows會比較多，遇到的話擅用搜索引擎即可。

包安裝好以后就可以使用了，在Python用import表示加載包，也可以加載Python自帶的模塊。默認放在文件開頭。

Python提供了非常豐富的包和模塊，合理應(yīng)用這些模塊將極大程度的提供數(shù)據(jù)分析能力。numpy、scipy、pandas是數(shù)據(jù)分析最常用的三個包，matplotlib、seaborn是常用的繪圖包，scikit-learn、Gensim、NLTK是機器學習相關(guān)的包，urllib、BeautifulSoup是常用的爬蟲包等。

在下一篇內(nèi)容，會講解用Pandas進行數(shù)據(jù)分析。當然中間會穿插一到兩篇強化基礎(chǔ)的內(nèi)容，比如做Python的算法競賽題、高階函數(shù)如Map/Reduce和filter的使用、實現(xiàn)數(shù)據(jù)清洗等。

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秦路，微信公眾號ID：tracykanc，人人都是產(chǎn)品經(jīng)理專欄作家。

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