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### Python在生物信息学中的应用课程知识点概览 #### 一、课程介绍与目标受众本课程《Python in Bioinformatics》由Katja Schuerer和Catherine Letondal编写，版权所有归2008年的巴斯德研究所所有。该课程旨在为已经具备一定编程经验（如Perl或C语言）的生物学研究者提供Python及其在生物信息学领域的应用指导。 **目标受众：** - 已经有一定编程基础的生物学研究人员。 - 希望深入了解Python如何应用于生物信息学的科学家。 - 对生物信息学感兴趣的Python开发者。 **学习成果：** - 掌握Python的基本语法和数据结构。 - 学习如何使用Python处理生物学数据。 - 了解Biopython模块的功能和用法。 - 能够独立完成生物信息学相关的编程任务。 #### 二、课程内容概述 ##### 1. 一般介绍 - **运行Python：** 包括安装Python环境、设置开发环境等内容。 - **文档获取：** 学习如何获取Python官方文档和其他资源。 - 一般信息：介绍Python官方网站和社区支持。 - 获取信息：教授如何查询特定函数或模块的帮助文档。 - 制作文档：教授如何为自己的代码添加文档注释。 - **工作环境：** 包括编辑器的选择和配置。 - Emacs：介绍Emacs编辑器的基本使用方法和快捷键。 ##### 2. Python基本类型简介 - **字符串：** 字符串的操作方法，包括字符串切片、格式化等。 - **列表：** 列表的创建、索引、切片操作及常见方法。 - **元组：** 元组的定义和特性，与列表的区别。 - **序列类型总结：** 对列表、元组、范围类型、字符串和Unicode字符串进行比较。 - 列表与元组：讨论两者的异同点。 - Xrange类型：介绍Python 2.x中的Xrange类型。 - 字符串与Unicode字符串：讲解Python 2.x和3.x中字符串类型的差异。 - 缓冲区：解释缓冲区的概念。 - **字典：** 字典的创建、索引和遍历。 - **数字：** 数值类型的基本操作，包括整型、浮点型和复数。 - **类型转换：** 不同数据类型之间的转换方法。 - **文件操作：** 如何读写文件，包括打开、关闭、读取和写入等操作。 - 打印语句：介绍Python中的print语句用法。 ##### 3. 语法规则 - **缩进：** Python中使用缩进来表示代码块。 - 行结构：介绍Python中的行结构，包括多行语句和注释。 #### 三、生物学示例与实践练习课程中广泛采用了生物学实例来讲解Python的应用场景，这些实例包括但不限于蛋白质结构分析、序列比对、基因表达数据分析等。此外，还提供了许多实践练习，帮助学员巩固所学知识并提高解决实际问题的能力。 #### 四、Biopython模块介绍在课程的后半部分，专门介绍了Biopython模块集，这是Python在生物信息学领域最常用的工具包之一。通过学习Biopython，学员可以更加高效地处理生物数据，例如： - 序列分析：包括序列对齐、模式匹配等。 - 生物数据库访问：连接到NCBI等生物数据库。 - 结构生物学：处理蛋白质和核酸的三维结构数据。 #### 五、参考资料与联系方式 - 官方网站：[http://www.python.org/](http://www.python.org/) - Biopython官网：[http://www.biopython.org/](http://www.biopython.org/) - 联系方式：[mailto:help@pasteur.fr](mailto:help@pasteur.fr) #### 六、结语通过本课程的学习，学员不仅能够掌握Python的基本语法和数据结构，还能够在生物信息学领域运用Python进行高效的科学研究。希望每位学员都能从这门课程中学到有用的知识，并在未来的研究工作中发挥重要作用。

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Python course in Bioinformatics

by Katja Schuerer and Catherine Letondal

Table of Contents

1. General introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1. Running Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2. Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.1. General informations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.2. Getting information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.3. Making documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3. Working environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3.1. Emacs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Introduction to basic types in Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1. Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2. Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3. Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4. Sequence types: Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.4.1. Lists and Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4.2. Xrange types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4.3. Strings and Unicode strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4.4. Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.5. Dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.6. Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.7. Type conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.8. Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.8.1. The print statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3. Syntax rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.1. Indentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.1.1. Line structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.1.2. Block structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2. Special objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4. Variables and namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.1. Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.1.1. Multiple assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2. Assignments, references and copies of objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.3. Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.3.1. Accessing namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5. Control ﬂow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.1. Conditionals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2. Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.2.1. while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.2.2. for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.2.3. More about loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6. Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.1. Some deﬁnitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.2. Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46