Python 学习笔记（一）：基础与入门

注：因为先前学习过C/C#，Java。故学习Python时只会记录与此前几种语言不同之处

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Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言。

Python简介

Python 是一个高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。
Python 的设计具有很强的可读性，相比其他语言经常使用英文关键字，其他语言的一些标点符号，它具有比其他语言更有特色语法结构。

• Python 是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。
• Python 是交互式语言： 这意味着，您可以在一个Python提示符，直接互动执行写你的程序。
• Python 是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。
• Python 是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发，从简单的文字处理到 WWW 浏览器再到游戏。

Python的优点

Python为我们提供了非常完善的基础代码库，覆盖了网络、文件、GUI、数据库、文本等大量内容，用Python开发，许多功能不必从零编写，直接使用现成的即可。
许多大型网站就是用Python开发的，例如YouTube、Instagram，还有国内的豆瓣。很多大公司，包括Google、Yahoo等，甚至NASA（美国航空航天局）都大量地使用Python。
比如，完成同一个任务，C语言要写1000行代码，Java只需要写100行，而Python可能只要20行。
总的来说，Python的哲学就是简单优雅，尽量写容易看明白的代码，尽量写少的代码。

Python的缺点

Python有不能干的事情，比如写操作系统，这个只能用C语言写；写手机应用，只能用Swift/Objective-C（针对iPhone）和Java（针对Android）；写3D游戏，最好用C或C++。
第一个缺点就是运行速度慢，和C程序相比非常慢，因为Python是解释型语言，你的代码在执行时会一行一行地翻译成CPU能理解的机器码，这个翻译过程非常耗时，所以很慢。而C程序是运行前直接编译成CPU能执行的机器码，所以非常快。
第二个缺点就是代码不能加密。如果要发布你的Python程序，实际上就是发布源代码，这一点跟C语言不同，C语言不用发布源代码，只需要把编译后的机器码（也就是你在Windows上常见的xxx.exe文件）发布出去。要从机器码反推出C代码是不可能的，所以，凡是编译型的语言，都没有这个问题，而解释型的语言，则必须把源码发布出去。

Python安装

Python3.5 64位下载

基础语法

命令行模式和Python交互模式

看到类似C:>是在Windows提供的命令行模式
看到>>>是在Python交互式环境下：
在命令行模式下，可以执行python进入Python交互式环境，也可以执行python hello.py运行一个.py文件。
此外，在命令行模式运行.py文件和在Python交互式环境下直接运行Python代码有所不同。Python交互式环境会把每一行Python代码的结果自动打印出来，但是，直接运行Python代码却不会。

使用文本编辑器

Nodepad++，免费使用，有中文界面
但是绝对不能用Word和Windows自带的记事本。Word保存的不是纯文本文件，而记事本会自作聪明地在文件开始的地方加上几个特殊字符（UTF-8 BOM），结果会导致程序运行出现莫名其妙的错误。

Python的交互模式和直接运行.py文件有什么区别呢

直接输入python进入交互模式，相当于启动了Python解释器，但是等待你一行一行地输入源代码，每输入一行就执行一行。

直接运行.py文件相当于启动了Python解释器，然后一次性把.py文件的源代码给执行了，你是没有机会以交互的方式输入源代码的。

用Python开发程序，完全可以一边在文本编辑器里写代码，一边开一个交互式命令窗口，在写代码的过程中，把部分代码粘到命令行去验证，事半功倍！前提是得有个27’的超大显示器！

输入和输出

输出

print()会依次打印每个字符串，遇到逗号“,”会输出一个空格，因此，输出的字符串是这样拼起来的：

输入

Python提供了一个input()，可以让用户输入字符串，并存放到一个变量里。

行和缩进（Python用缩进写模块）

学习Python与其他语言最大的区别就是，Python的代码块不使用大括号（{}）来控制类，函数以及其他逻辑判断。python最具特色的就是用缩进来写模块。

缩进的空白数量是可变的，但是所有代码块语句必须包含相同的缩进空白数量，这个必须严格执行

多行语句（新行作为语句的结束符，与;相同）

ython语句中一般以新行作为为语句的结束符。

与;相同作用

但是我们可以使用斜杠（ \）将一行的语句分为多行显示，如下所示：

语句中包含[], {} 或 () 括号就不需要使用多行连接符。如下实例：

Python 引号（Python中不特定区分‘’和“”）

Python 接收单引号(’ )，双引号(” )，三引号(”’ “”“) 来表示字符串，引号的开始与结束必须的相同类型的。

Python注释

python中单行注释采用 # 开头。

python 中多行注释使用三个单引号(”’)或三个双引号(“”“)。

动态语言

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
a = 123 # a是整数
print(a)
a = 'ABC' # a变为字符串
print(a)
这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。

变量类型

变量（不需要类型声明）

Python 中的变量赋值不需要类型声明。

每个变量在使用前都必须赋值，变量赋值以后该变量才会被创建。

Python**允许你同时为多个变量赋值**。例如：
a = b = c = 1

您也可以为多个对象指定多个变量。例如：
a, b, c = 1, 2, “john”

标准数据类型

Python有五个标准的数据类型

• Numbers（数字）
• String（字符串）
• List（列表）
• Tuple（元组）
• Dictionary（字典）

空值

空值是Python里一个特殊的值，用None表示。None不能理解为0，因为0是有意义的，而None是一个特殊的空值。

Python数字

数字数据类型用于存储数值。

他们是不可改变的数据类型，这意味着改变数字数据类型会分配一个新的对象。

Python支持四种不同的数字类型：

• int（有符号整型）
• long（长整型[也可以代表八进制和十六进制]）
• float（浮点型）
• complex（复数）

Python字符串

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode编码的，也就是说，Python的字符串支持多语言，例如：

Python访问字符串中的值

Python不支持单字符类型，单字符也在Python也是作为一个字符串使用。

Python访问子字符串，可以使用方括号来截取字符串，如下实例：

Python字符串更新

你可以对已存在的字符串进行修改，并赋值给另一个变量，如下实例：

Python字符串运算符

下表实例变量a值为字符串”Hello”，b变量值为”Python”：

bytes型数据

由于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，就需要把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

要注意区分’ABC’和b’ABC’，前者是str，后者虽然内容显示得和前者一样，但bytes的每个字符都只占用一个字节。

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

Python List（相当于链表）

Python内置的一种数据类型是列表：list。list是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。
声明时跟数组相似

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：

当索引超出了范围时，Python会报一个IndexError错误，所以，要确保索引不要越界，记得最后一个元素的索引是len(classmates) - 1。
如果要取最后一个元素，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：

list是一个可变的有序表，所以，可以往list中追加元素到末尾：

也可以把元素插入到指定的位置，比如索引号为1的位置

要删除list末尾的元素，用pop()方法
要删除指定位置的元素，用pop(i)方法，其中i是索引位置

ist里面的元素的数据类型也可以不同
list元素也可以是另一个list，比如：

Python tuple（元组，不可变的List）

不可变的tuple有什么意义？因为tuple不可变，所以代码更安全。如果可能，能用tuple代替list就尽量用tuple。

tuple的陷阱：当你定义一个tuple时，在定义的时候，tuple的元素就必须被确定下来

Python dict(相当于map)

Python内置了字典：dict的支持，dict全称dictionary，在其他语言中也称为map，使用键-值（key-value）存储，具有极快的查找速度。

举个例子，假设要根据同学的名字查找对应的成绩，如果用list实现，需要两个list

给定一个名字，要查找对应的成绩，就先要在names中找到对应的位置，再从scores取出对应的成绩，list越长，耗时越长。

如果用dict实现，只需要一个“名字”-“成绩”的对照表，直接根据名字查找成绩，无论这个表有多大，查找速度都不会变慢。用Python写一个dict如下：

这种key-value存储方式，在放进去的时候，必须根据key算出value的存放位置，这样，取的时候才能根据key直接拿到value。

由于一个key只能对应一个value，所以，多次对一个key放入value，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，有两种办法，一是通过in判断key是否存在：

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：

要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会从dict中删除

List和tuple，dict的比较

列表和元组有几处重要的区别。列表元素用中括号( [ ])包裹，元素的个数及元素的值可以改变。

元组元素用小括号(( ))包裹，不可以更改（尽管他们的内容可以）。
元组可以看成是只读的列表。通过切片运算( [ ] 和 [ : ] )可以得到子集

字典元素用大括号({ })包裹，字典是 Python 中的映射数据类型，工作原理类似 Perl 中的关联数组或者哈希表，由键-值(key-value)对构成。几乎所有类型的 Python 对象都可以用作键，不过一般还是以数字或者字符串最为常用。

List和dict的比较

和list比较，dict有以下几个特点：
查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而变慢；
需要占用大量的内存，内存浪费多。

而list相反：
查找和插入的时间随着元素的增加而增加；
占用空间小，浪费内存很少。

Python set

set和dict类似，也是一组key的集合，但不存储value。由于key不能重复，所以，在set中，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：

重复元素在set中自动被过滤：

通过add(key)方法可以添加元素到set中，可以重复添加，但不会有效果
通过remove(key)方法可以删除元素

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合

不可变对象

str是不变对象，而list是可变对象。

对于可变对象，比如list，对list进行操作，list内部的内容是会变化的

而对于不可变对象，比如str，对str进行操作呢

虽然字符串有个replace()方法，也确实变出了’Abc’，但变量a最后仍是’abc’，应该怎么理解呢？

要始终牢记的是，a是变量，而’abc’才是字符串对象！有些时候，我们经常说，对象a的内容是’abc’，但其实是指，a本身是一个变量，它指向的对象的内容才是’abc’

当我们调用a.replace(‘a’, ‘A’)时，实际上调用方法replace是作用在字符串对象’abc’上的，而这个方法虽然名字叫replace，但却没有改变字符串’abc’的内容。相反，replace方法创建了一个新字符串’Abc’并返回如果我们用变量b指向该新字符串，就容易理解了，变量a仍指向原有的字符串’abc’，但变量b却指向新字符串’Abc’了：

所以，对于不变对象来说，调用对象自身的任意方法，也不会改变该对象自身的内容。相反，这些方法会创建新的对象并返回，这样，就保证了不可变对象本身永远是不可变的。

Python数据类型转换

有时候，我们需要对数据内置的类型进行转换，数据类型的转换，你只需要将数据类型作为函数名即可。

以下几个内置的函数可以执行数据类型之间的转换。这些函数返回一个新的对象，表示转换的值。

Python运算符

Python算术运算符

Python赋值运算符

Python逻辑运算符（此处有区别）

Python成员运算符

除了以上的一些运算符之外，Python还支持成员运算符，测试实例中包含了一系列的成员，包括字符串，列表或元组。

Python身份运算符

身份运算符用于比较两个对象的存储单元

条件判断语句（if，else 语法中有:）

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：
与之前学习的语言语法区别之处，用斜体标注出来了

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>

循环

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

for…in循环（相当于forech循环）

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

range()函数，可以生成一个整数序列

再通过list()函数可以转换为list

while循环

比如我们要计算100以内所有奇数之和，可以用while循环实现

循环使用 else 语句

在 python 中，for … else 表示这样的意思，for 中的语句和普通的没有区别，else 中的语句会在循环正常执行完（即 for 不是通过 break 跳出而中断的）的情况下执行，while … else 也是一样。

没有do-while循环，没有传统意义上的for循环