Python学习笔记：基础

前言

最近在学习深度学习，已经跑出了几个模型，但Pyhton的基础不够扎实，因此，开始补习Python了，大家都推荐廖雪峰的课程，因此，开始了学习，但光学有没有用，还要和大家讨论一下，因此，写下这些帖子，廖雪峰的课程连接在这里：廖雪峰
python的相关介绍，以及它的历史故事和运行机制，可以参见这篇：python介绍
python的安装可以参见这篇：Python安装
Python的运行模式以及输入输出可以参见这篇：Python IO
目录：

基本概念

Python属于编程语言。计算机编程语言和我们日常使用的自然语言有所不同，最大的区别就是，自然语言在不同的上下文下可以有不同的理解，而计算机要根据给定的代码执行任务，就必须保证编程语言写出的程序绝对不能有歧义，所以，任何一种编程语言都有自己的一套语法，编译器或者解释器就是负责把符合语法的程序代码转换成CPU能够执行的机器代码，并且执行。
Python也不例外，Python的语法比较简单，没有特殊的提示符，采用缩进方式，写出来的代码就像下面的样子：

#输出绝对值
a = 100
if a >= 0:
print(a)
else:
print(-a)

以#开头的语句是注释，注释是给人看的，可以是任意内容，解释器会忽略掉注释。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。
缩进有利有弊，好处时少打了提示符，以及强迫你写出符合规定的代码，但没有规定缩进是几个空格还是Tab，只有一个默认的规范，应该始终坚持使用4个空格的缩进。 缩进的坏处就是“复制－粘贴”功能失效了，这是最坑爹的地方。当你重构代码时，粘贴过去的代码必须重新检查缩进是否正确。此外，IDE很难像格式化Java代码那样格式化Python代码。
最后，请务必注意，Python程序是大小写敏感的，如果写错了大小写，程序会报错。

数据结构：

数据类型
计算机程序理所当然地可以处理各种数值。但是，计算机能处理的远不止数值，还可以处理文本、图形、音频、视频、网页等各种各样的数据，不同的数据，需要定义不同的数据类型，将之存放到电脑上。在Python中，能够直接处理的数据类型有以下几种：

1整数：

Python可以处理任意大小的整数，当然包括负整数，在程序中的表示方法和数学上的写法一模一样，例如：2，10，-8080，0，等等。
计算机由于使用二进制，所以，有时候用十六进制表示整数比较方便，十六进制用0x前缀和0-9，a-f表示，例如：0xff0，0xa5b4c3，等等。

2浮点数

浮点数也就是小数，之所以称为浮点数，是因为按照科学记数法表示时，一个浮点数的小数点位置是可变的，比如，1.23x109和12.3x108是完全相等的。浮点数可以用数学写法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是对于很大或很小的浮点数，就必须用科学计数法表示，把10用e替代，1.23x109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000013可以写成1.3e-5，等等。
Tips：整数和浮点数在计算机内部存储的方式是不同的，整数运算永远是精确的（除法难道也是精确的？是的！），而浮点数运算则可能会有四舍五入的误差。

3字符串

字符串是以单引号’或双引号”括起来的任意文本，比如’abc’，”xyz”等等。请注意，”或”“本身只是一种表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串’abc’只有a，b，c这3个字符。如果’本身也是一个字符，那就可以用”“括起来，比如”I’m OK”包含的字符是I，’，m，空格，O，K这6个字符。
如果字符串内部既包含’又包含”怎么办？可以用转义字符\来标识，比如：

‘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\，其他常见转移字符可以参考转义字符表，可以在Python的交互式命令行用print()打印字符串看看：
print(‘I\’m ok.’)
I’m ok.
print(‘I\’m learning\nPython.’)
I’m learning
Python.
print(‘\\n\’)
\
\
如果字符串里面有很多字符都需要转义，就需要加很多\，为了简化，Python还允许用r”表示”内部的字符串默认不转义，可以自己试试：
print(‘\\t\’)
\ \
print(r’\\t\’)
\\t\
如果字符串内部有很多换行，用\n写在一行里不好阅读，为了简化，Python允许用”’…”’的格式表示多行内容，可以自己试试：
print(”’line1
… line2
… line3”’)
line1
line2
line3
当输入完结束符“`和括号)后，执行该语句并打印结果。
输出结果：

4布尔值

布尔值和布尔代数（数字逻辑）的表示完全一致，一个布尔值只有True、False两种值，要么是True，要么是False，在Python中，可以直接用True、False表示布尔值（请注意大小写），也可以通过布尔运算计算出来：
上面是输入的命令，下面一行是输出的结果

>>>True
True
>>>False
False
>>> 3 > 2
True
>>> 3 > 5
False

布尔值可以用and、or和not运算。
and运算是与运算，只有所有变元都为True，and运算结果才是True：
example

>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and False
False
>>> 5 > 3 and 3 > 1
True

or运算是或运算，只要其中有一个变元为True，or运算结果就是True：

>>> True or True
True
>>> True or False
True
>>> False or False
False
>>> 5 > 3 or 1 > 3
True

not运算是非运算，它是一个单目运算符，把输入的True变成False，False变成True：

>>> not True
False
>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True

布尔值经常用在条件判断中，比如：

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

5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。
此外，Python还提供了列表、字典等多种数据类型，还允许创建自定义数据类型，我们后面会继续讲到。

变量

变量是程序语言里一个很基本的概念，但python语言里的变量和其他语言有所不同，因此，特地讲一讲。
Python里面变量的类型是不固定的，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。例如C是静态语言，赋值语句如下（// 表示注释）：

int a = 123; // a是整数类型变量
a = "kkl"; // 错误：不能把字符串赋给整型变量

和静态语言相比，动态语言更灵活，就是这个原因，但也会带来更多不可查阅的错误。
请不要把赋值语句的等号等同于数学的等号。比如下面的代码：

x = 12
x = x + 3

如果从数学上理解x = x + 3那无论如何是不成立的，这里的=号不是相等的意思，而是赋值的意思，在程序中，赋值语句先计算右侧的表达式x + 3，得到结果15，再赋给变量x。由于x之前的值是12，重新赋值后，x的值变成15。
最后，理解变量在计算机内存中的表示也非常重要。当我们写：

a = 'ABC'

时，Python解释器干了两件事情：

1 在内存中存储了一个’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’。

也可以把一个变量a赋值给另一个变量b，这个操作实际上是把变量b指向变量a所指向的数据。

常量

所谓常量就是不能变的变量，比如常用的数学常数π就是一个常量。在Python中，通常用全部大写的变量名表示常量：
PI = 3.14159265359
但事实上PI仍然是一个变量，Python根本没有任何机制保证PI不会被改变，所以，用全部大写的变量名表示常量只是一个习惯上的用法。
最后解释一下整数的除法为什么也是精确的。在Python中，有两种除法，一种除法:

\>>> 10 / 3
3.3333333333333335

计算结果是浮点数，即使是两个整数恰好整除，结果也是浮点数：

>>> 9 / 3
3.0

还有一种除法是//，称为地板除，两个整数
>>> 10 // 3
整数的地板除//永远是整数，即使除不尽。要做精确的除法，使用/就可以。

因为//除法只取结果的整数部分，所以Python还提供一个余数运算，可以得到两个整数相除的余数：

>>> 10 % 3

小结

无论整数做//除法还是取余数，结果永远是整数，所以，整数运算结果永远是精确的。
Python支持多种数据类型，在计算机内部，可以把任何数据都看成一个“对象”，而变量就是在程序中用来指向这些数据对象的，对变量赋值就是把数据和变量给关联起来。
对变量赋值x = y是把变量x指向真正的对象，该对象是变量y所指向的。随后对变量y的赋值不影响变量x的指向。
注意：Python的整数没有大小限制，而某些语言的整数根据其存储长度是有大小限制的，例如Java对32位整数的范围限制在-2147483648-2147483647。
Python的浮点数也没有大小限制，但是超出一定范围就直接表示为inf（无限大）。