Python的基础——Python学习笔记02

前言

Python是一种计算机编程语言。
计算机要根据编程语言执行任务，就必须保证编程语言写出的程序不能有歧义，故任何编程语言都有自己的一套语法，编译器或解释器就是负责把符合语法的程序代码转换成CPU能够执行的机器码，然后执行。
Python的语法采用缩进方式，写出的代码像下面的样子：

#print absolute value of an integer:a = 100if a >= 0    print(a)else:    print(-a)

以#开头的语句是注释。其他每一行都是一个语句，当语句以冒号:结尾时，缩进的语句视为代码块。
Python使用缩进来组织代码块，坚持使用4个空格的好习惯。另外，务必注意的地方是Python是大小写敏感的，像SQL语句则不区分大小写。

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Python的输入输出

输出
用print()在括号中加上字符串，就可以向屏幕上输出指定的文字。比如输出’hello, world’，用代码实现如下

>>>print('hello，world')

print()函数可以输出多个字符串，用逗号“，”隔开，就可以连成一串输出：

>>>print('The quick brown fox','jumps over','the lazy dog')The quick brown fox jumps over the lazy dog

print()函数会一次打印每个字符，遇到逗号”,”会输出成空格；
print()也可以打印整数，或者计算结果：

>>>print('100+200=',100+200)100+200=300

注意，对于100+200，Python解释器会计算出结果300，但是'100+200='是字符串而非数学公式，Python把其视为公式，print()函数便会依次打印出每个字符。

输入
Python提供了一个input()函数，可以让用户输入字符串，并存到变量中。比如放一个用户名：

>>>name=input()mojian

当你输入name=input()并按下回车时，Python交互器就等着用户输入了。输入任意内容后，按下回车完成输入。输入完成后，什么都不会提示，Python交互器又回到>>>状态了。用户刚输入的内容其实存放到name变量里了。可以直接输入name查看变量内容：

>>>name'mojian'

可以利用输入输出函数把打印的hello,world改善成一个小程序了：

name=input('please enter your name:')print('hello',name)

再次运行This程序时，会首先打印please enter your name:
，这时用户就可以根据这个提示输入名字，得到hello,xxx的输出：

C:\workspace>python hello.pyplease enter your name:mojianhello,mojian

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数据类型和变量

在python中能直接处理的数据类型有以下几种：
整数

浮点数
Python的浮点数没有大小限制，但是超出一定范围就直接表示为inf（无限大）。
字符串
字符串是以单引号'或双引号"括起来的任意文本。如果'本身也是一种字符串，那么可以用""括起来，如果字符串内部包含两者，可以用转义符\来标识，如：

'I\'m \"OK\"!'

表示的字符串内容是I’m “OK”!
转义字符可以转义很多字符，比如\n可以表示换行，\t表示制表符，字符\本身也要转义，所以\\表示的字符就是\。
Python还允许用r''表示''内部的字符串默认不转义，还能用'''...'''的格式表示多行内容。当然'''...'''前面还可以加r使用。

布尔值
在Python中可以直接用True、False表示一个布尔值（注意大小写），布尔值可以用and、or、not运算。
and运算是 与运算 ，只有所有都为True时，运算结果才是True；
or运算是 或运算，只要其中一个为True，运算结果就是True；
not运算是 非运算，它是一个单目运算，把True变成False，把False变成True。
布尔值经常用在条件判断中，如：

if age >= 18:    print('adult')else:    print('teenager')

空值
空值是Python中一个特殊的值，用None表示。None不能理解为0，因为0是有意义的。

变量
在计算机程序中，变量不仅可以是数字，还可以是任意数据类型。
变量在程序中就是用一个变量名表示，变量名必须是大小写英文、数字、和_的组合，且不能以数字开头。
在Python中，等号=是赋值语句，可以把任意数据类型赋值给变量，同一个变量可以反复赋值，而且可以是不同类型的变量。
请不要把赋值语句的等号等同于数学的符号，如：

x = 10x = x+2

在数学上，x=x+2是不成立的，但是在程序中，赋值语句先计算右侧的表达式x+2，得到结果12，再赋给变量x。
理解变量在计算机内存中的表示也很重要，当我们赋值一个变量a = 'ABC'时，Python干了两件事：
1.在内存中创建了一个ABC的字符串；
2.在内存中创建了一个名为a的变量，并把它指向ABC。

常量
常量就是不能改变的量，通常用全部大写的变量名表示常量。
在Python中，有两种除法：
一种除法是／，其计算结果是浮点数，即使是整除，结果也是浮点数：

>>>9 / 33.0

另一种除法是／／，称为地板除，两个整数的除法仍然是整数:

>>>10 / 33

Python还提供一个余数运算，可以得到两个整数相除的余数：

>>>10 % 31

综合练习
题：请打印出以下变量的值：

n = 123f = 456.789s1 = 'Hello, world's2 = 'Hello, \'Adam\''s3 = r'Hello, "Bart"'s4 = r'''Hello,Lisa!'''

不唯一答案：

>>>print('''n = 123f = 456.789s1 = 'Hello,world's2 = 'Hello,\'Adam\''s3 = 'Hello,"Bart"'s4 = r\'''Hello,Lisa!\'\'\'''')

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字符串和编码

字符编码
最早美国制定的编码表是ASCII，包括大小写英文字母、数字和一些符号；
中国制定了GB2312编码，用来把中文编进去…
各国有各国的标准，就不可避免地产生冲突——乱码。
因此，Unicode把所有语言都统一到一套编码中，避免乱码的问题。
ASCII和Unicode的区别：ASCII编码是一个字节，Unicode编码通常是两个字节。
如果统一成Unicode编码，写的基本上全是英文的话，那么用Unicode编码比ASCII编码要多一倍的储存空间，所以出现了把Unicode编码转换为“可变长编码”的UTF-8编码。
现在计算机系统通用的字符编码工作方式：

1.在计算机内存中，统一使用Unicode编码，当需要保存到硬盘或者需要传输的时候，就转换为UTF-8编码。
2.用记事本编辑时，从文件读取的UTF-8字符转换为Unicode字符到内存中，编辑完成后，保存时再把Unicode转换为UTF-8保存到文件：

3.浏览网页时，服务器会把动态生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器：

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Python的字符串
在Python3版本中，字符串使用Unicode编码。
对于单个字符的编码，Python提供了ord()函数获取字符的整数表示，chr()函数把编码转换为对应的字符：

>>>ord('中')20013>>>chr('20013')'中'

如果知道字符的整数编码，还可以用十六进制这么写str（两种写法完全是等价的）：

>>>'\u4e2d\u6587''中文'

因为Python的字符串类型是str，在内存中以Unicode表示，一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需把str变为以字节为单位的bytes。
Python对bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示：

x = b'ABC'

以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes，如：

>>>'ABC'.encode('ascii')b'ABC'>>>'中文'encode('UTF-8')b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

如果我们从网络或磁盘上读取了字节流，那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str，就需要用decode()方法：

>>>b'ABC'.decode('ascii')'ABC'>>>b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')'中文'

要计算str包含多少个字符，可以用len()函数：

>>>len('ABC')3>>>len('中文')2

如果换成bytes，len()函数就计算字节数：

>>>len(b'ABC')3>>>len('中文'.encode('utf-8'))6

操作字符串时，应坚持使用UTF-8编码对str和bytes进行转换。
当Python解释器读取源代码时，为让它按UTF-8编码读取，我们通常在文件开头加上：

#!/usr/bin/env python3# -*- coding: utf-8 -*-

另需确保文本编辑器正在使用UTF-8 without BOM编码。

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格式化
在Python中，采用的格式化方式和C语言是一致的，用%实现，如：

>>>'Hello, %s' % 'world''Hello, world'>>>'Hi, %s, you have $%d.' %('mojian', 100000)'Hi, mojian, you have $100000.'

%运算符是用来格式化字符串的，在字符串内部，%s表示用字符串替换，%d表示用整数替换，有几个占位符%?，后面就跟几个变量或者值，顺序要对应。若只有一个占位符，括号可以省略。
格式化整数和浮点数%f还可以指定是否补0和整数与小数的位数：

>>>'%2d-%02d' % (3, 1)' 3-01'>>>'%.2f' %3.1415926'3.14'

如果%只是普通字符，用%%来转义表示%。

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使用list和tuple

list
list是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。
变量classmates就是一个list。

>>>classmates = [‘mojian’,’Bob’,’Tracy’]>>>classmates[‘mojian’,’Bob’,’Tracy’]

用len()函数可以获得list元素的个数：

>>>len(classmates)3

用索引来访问list中每一个位置的元素，记得索引是从0开始的，确保索引不越界，最后一个索引是len(classmates) -1.
如果要获取最后一个元素，除了计算索引位置外，还可以用-1做索引，直接获取最后一个元素：

>>>classmates[-1]’Tracy’

可以向list中追加元素至末尾：

>>>classmates.append(‘Adam’)>>>classmates[‘mojian’,’Bob’,’Tracy’,’Adam’]

也可以把元素插入到指定位置，比如索引号为1的位置：

>>>classmates[1,’Jack’]>>>classmates[‘mojian’,’Jack’,’Bob’,’Tracy’,’Adam’]

要删除末尾的元素，使用pop()方法,pop(i)是删除指定位置元素的方法：

>>>classmates.pop()‘Adam’>>>classmates.pop(1)>>>classmates[‘mojian’,’Bob’,’Tracy’]

要把某个元素替换成别的元素，可以直接赋值给对应的索引位置：

>>>classmates[1] = ‘Susan’>>>>classmates[‘mojian’,’Suan’,’Tracy’]

list中的元素类型可以不同，也可以是另外一个list，如：

>>>L = [‘A’,123,False,[‘java’,’ruby']]>>>len(L)4

注意L只有4个元素，其中L(3)是一个list，可以拆开写：

>>>s = [‘java’,’ruby’]>>>L = [‘A’,123,False,s]

要拿到java可以写s[1]或者L[3][1]
如果一个list中一个元素也没有，就是一个空的list，其长度为0.

tuple
tuple和list非常相似，但是tuple一初始化就不能修改。因为其不可变，相比list更安全。

>>>classmates = (‘mojian’,’Bob’,’Jack’)

它不能使用.append(),insert()这样的方法，其他获取元素的方法和list是一样的：classmates[0],classmates[-1]，但不能赋值为其他元素。

tuple的陷阱：当定义一个元素的时候，必须加一个逗号’，’，来消除歧义：

>>>t = (1,)>>>t(1,)

‘可变的’tuple：

>>>t = (‘a’,’b’,[‘A’,’B’])>>>t[2][0] = ‘X’>>>t[2][1] = ‘Y’>>>t(‘a’,’b’,[‘X’,’Y’])

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条件判断

**
elif是else if的缩写，完全可以有多个elif，所以if语句的完整形式就是：

if <条件判断1>:    <执行1>elif <条件判断2>:    <执行2>elif <条件判断3>:    <执行3>else:    <执行4>

If语句是从上往下判断，如果在某个判断是True，把该判断语句执行后，就忽略剩下的elif和else.
If 判断语句还可以简写，比如：

>>>if x:print(’True’)

只要x是非零数值、非空字符集、非空list等，就判断为True，否则为False。

input
可以用input()读取用户的输入，但是input()返回的数据类型是str，str不能直接和整数或者小数比较，必须先把str转换成整数或者小数，python提供了int()函数和float()函数来完成：

s = input(‘birth:’)birth = int(s)if birth < 2000:print(‘00前’)else:print(‘00后’)

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循环

Python循环有两种，一种是for...in循环，依次把list或tuple中的每个元素迭代出来，如：

nemes = ['mojian','Bob','Jack']for name in names:    print(name)

执行这段会依次打印出names中的每个元素，所以for x in ...循环就是把每个元素代入变量x，然后执行缩进块的语句。
如果计算1-100的整数之和，Python提供了range()函数，range(101)就可以生成0-100的整数序列，计算如下：

sum = 0for x in range(101):    sum = sum + xprint(sum)

第二种循环是while循环，只要条件满足，就不断循环，条件不满足时退出循环。
用while循环实现100以内的奇数之和：

sum = 0n=99while n > 0:    sum = sum +n    n = n-2print(sum)

实践：
利用循环依次对list中的每个名字打印出Hello,xxx!
for循环：

# -*- coding: utf-8 -*-L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']for s in L:    print('Hello,',s,'!')

while循环：

# -*- coding: utf-8 -*-L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']p = 0while p < 3 :    print('Hello,%s!' %L[p])    p = p + 1

break

在循环中，break语句可以提前退出循环，如：

n = 1while n <= 100:    if n >10: #当n=11时，条件满足，执行break语句        break #break语句会结束当前循环    print(n)    n = n + 1print('END')

continue
在循环过程中，可以通过continue语句跳过当前的这次循环，直接开始下次循环。
如用continue打印1-10的奇书：

n = 0while n < 10:    n = n + 1    if n % 2 == 0: #如果n是偶然，执行continue语句        continue #continue语句会直接继续下一轮循环    print(n)

break语句和continue语句通常必须和if语句使用。如果滥用这两个语句，会造成代码执行逻辑分叉过多。
当代码写成死循环时，利用Ctrl+C退出程序。

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使用dict和set

dict
python内置了字典：dict的支持，使用键-值（key-value）储存，具有极快的查找速度。
用python写一个dict如下：

>>>d = {‘mojian’: 95, ’Bob’: 75, ’Tracy’: 85}>>>d[‘mojian’]95

把数据放入dict的方法，除了初始化时指定外，还可以通过key放入：

>>>d[‘Adam’] = 60>>>d[‘Adam’]60

由于一个key只能对应一个值，所以多次对一个key放入value时，后面的值会把前面的值冲掉。
如果key不存在，dict就会报错，要避免key不存在的错误，有两种方法。
一个是通过in判断key是否存在：

>>>’Tom’ in dFalse

二是通过dict提供的get方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value：

>>>d.get(’Tom’)>>>d.get(’Tom’,-1)-1

PS:返回None时，Python交互式命令行不显示结果。
要删除一个key时，可以用pop(key)方法，对应的value值也会从dict中删除:

>>>d.pop(‘Bob’)75>>>d{‘mojian’: 95 ,’Tracy’: 85}

注意：dict内部存放key的顺序和放入key的顺序无关。
与list的特点相反，dict的特点有：
1.查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而变慢；
2.占用大量的内存，内存浪费多。

正确使用dict需牢记一点：dict的key必须是 不可变对象。
在python中，字符串、整数等都是不可变的，但是list是可变的，所以就不能作为key。

set
set和dict类似，也是一组key的集合，但不储存value，也没有重复的key。
要创建一个set，需要提供一个list作为输入集合：

>>>s =set ([1, 2, 3])>>>s{1, 2, 3}

显示的{1， 2， 3}只是告诉我们这个set中有三个元素，显示的顺序也不表示set是有序的。
重复元素在set中会被自动过滤:

>>>s = set([1,1, 2, 2, 3, 3])>>>s{1, 2, 3, 4}

，通过set.add(key)方法可以添加元素到set中，可重复添加但不会有效果。

>>>s.add(4)>>>s.add(4)>>>s{1, 2, 3, 4}

通过remove(key)方法可以删除元素：

>>>s.remove(4)>>>s{1, 2, 3}

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合，因此，两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作：

>>>s1 = set([1,2,3])>>>s2 = set([2,3,4])>>>s1 & s2{2, 3}>>>s1 | s2{1, 2, 3, 4}

set和dict的唯一区别在于没储存对应的value。
set同样不可以放入可变对象，因为不能判断两个对象是否相等，这样就不能保证内部无重复元素。

不可变对象
对于可变对象，比如list，对list进行操作，list的内容会发生改变，如：

>>>a = [‘c’, ‘b’, ‘a’]>>>a.sort()>>>a[‘a’, ’b’, ’c']

对于不可变对象，比如str，对str进行操作，str的内容不会变化，如：

>>>a = ‘abc’>>>a.replace(‘a’, ‘A’)‘Abc’>>>a‘abc’

对于不变对象来说，调用对象本身的任意方法，都不会改变自身的内容，这些方法会创建新的对象返回，这样就保证了不可变对象本身永远是不可变的。

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