Python入门基础语法101-Wayne1

0. 计算机硬件基础

基于图灵提出的概念，冯诺依曼体系：计算机包含运算器、控制器、输入设备、输出设备、存储器。其中CPU包含了运算和控制功能，是编程主要针对的对象。CPU不直接在IO设备输入输出数据；IO设备输入输出是有内存操作的。

冯诺依曼体系，梯度下降

cpu>CPU1级>2级>3级缓存>内存>IO设备
详细说：
CPU–>>内存的1级CPU独享缓存–CPU独享二级缓存–多核CPU共享三级缓存–>>内存–>>IO设备

动态语言和静态语言

静态语言一旦定义类型，就不能变化了
动态语言不用事先声明类型，随时可以复制为其它类型，没有做类型约束，上线后容易出问题。

隐式类型转换

• 隐式类型转换举例：
  
• 不能隐式类型转换：
  

强类型语言，必须做强制类型转换：

弱类型语言，可以隐式转换，以Javascript为例：

Python基础语法

数字运算

数值类型

• 整数int：Python3不再区分int和long，long被重命名为int所以，只有int类型了。
  • 进制表示方法：10 进制 10； 16进制0xa；八进制0o10；二进制0b10。
  • 进制函数：bin() oct() hex()
• 浮点数float，对等于c的double类型
• 复数complex
• • Bool属于int的子类，只有True和False两个实例。

加减乘除

加+、减-、乘*、整除/、//向下取整、%取模、**取幂
注：python2中/和//都是整除

字符串处理

• ‘’’ 三引号可以换行’’’

r和f前缀

r前缀：字符前加r或者R,表示该字符串不做特殊处理：

f前缀：格式化字符串输出

a =1
b =2
f"{a}的朋友是{b}"
>>> '1的朋友是2'

转义序列

\ \t \r \n ’ "
前缀r，把里面所有字符当做普通字符对待，转义字符不再转义。

续行

行尾使用, 注意\之后处理紧跟换行之外，不能有其它字符。
括号不支持跨行。

标识符

• 即以前称谓的变量名。
• 以字母、数字和下划线为组成，字母开头；不能数字开头。
• 没有常量。（只有字面量常量，比如1，‘abc’）

进制

每8位（bit）为一个字节byte。
一个字节能表示整数的范围：

• 无符号数即 2¹⁶ -1=255
• 有符号数，包含127个正数和127个负数，加上0，也是255种。
  转为10进制，按位乘以权，累加求和。

二进制种最低位为1，一定是奇数，最低位为0一定是偶数。

二进制转16进制

每4位一断：

二进制	十六进制
1000 0000	8 0

特殊二进制0b	十进制	十六进制0x
1	1	1
11	3	3
111	7	7
1111	15	F
1 1111	31	1F
11 1111	63	3F
111 1111	127	7F
1111 1111	255	FF
1 0000 0000	256	100

特殊十六进制记忆

特殊十六进制0x	十进制
9	9
A	10
D	13
10	16
20	32
30	48
31	49
41	65
61	97
7F	127
FF	255
FE	254

二进制转8进制，每3位一断：

二进制	八进制
10 000 000	2 0 0

十六、八进制转二进制

• 十六进制转二进制，按位展开即可，
  例如0xF8, 得二进制0b 1111 1000
• 八进制转二进制，按位展开即可，
  例如0o664,得二进制0b 110 110 100

十进制转2、8、16进制

• 十进制转二进制
  除以基数2，直到商为0，反向提取余数。
• 十进制转八进制
  除以基数8，直到商为0，反向提取余数。
• 十进制转十六进制
  除以基数16，直到商为0，反向提取余数。

码制

原码

原码：把生活应该有的正负概念，原原本本的表示出来。把左边第一位腾出位置，存放符号，正用0来表示，负用1来表示。

反码

反码：但使用“原码”储存的方式，方便了看的人类，却苦了计算机。例如，我们希望 （+1）和（-1）相加是0，但计算机只能算出0001+1001=1010 (-2)。 为了解决“正负相加等于0”的问题，在“原码”的基础上，人们发明了“反码”。
“反码”表示方式是用来处理负数的，符号位置不变，其余位置相反。
就算计无需算原码：0001+1001=1010 (-2)；只需算反码：0001+1110=1111，刚好反码表示方式中，1111象征-0。

补码

（+1）和（-1）相加，变成了0001+1101=1111，刚好反码表示方式中，1111象征-0人们总是进益求精，历史遗留下来的问题—— 有两个零存在，+0 和 -0我们希望只有一个0，所以发明了"补码"，同样是针对"负数"做处理的"补码"的意思是，从原来"反码"的基础上，补充一个新的代码，（+1）

有得必有失，在补一位1的时候，要丢掉最高位我们要处理"反码"中的"-0",当1111再补上一个1之后，变成了10000，丢掉最高位就是0000，刚好和左边正数的0，完美融合掉了这样就解决了+0和-0同时存在的问题另外"正负数相加等于0"的问题，同样得到满足举例，3和（-3）相加，0011 + 1101 =10000，丢掉最高位，就是0000（0）。

简述：

1. 原码呢，就是后面不动，第一位表示符号。5是0101,-5是1101.优点是，人能直接念出来1101是-5。缺点呢，你把0101和1101加起来，是啥？反正和0没啥关系吧…对，缺点就是没法直接加。
2. 反码的负数是把原码“符号位不变，数值位取反”。如-5原码是1101，所以它的反码就是1010；老师只给了一行课件，我跟它真的不熟，我不知道他有什么用，个人揣测它是原码到补码的一种过渡形态。也就是说，我们可以快速从反码知道原码和补码。
3. 补码，用补码表示负数就是反码+1。-5的反码是1010，所以它的补码就是1011。它的优点是，可以把负数直接拿来算加法。

码	规则	正数-	负数
原码	左边第一位腾出位置，存放符号，正用0来表示，负用1来表示。	0110 1100	1110 1100
反码	计算机使用:反码可由原码得到。如果机器数是==正数，则该机器数的反码与原码一样==；如果机器数是负数，则该机器数的反码是对它的 原码符号位不变，各位取反而得到的。	0110 1100	1001 0011
补码	为给人看的:补码可由原码得到。如果机器数是==正数，则该机器数的补码与原码一样==；如果机器数是负数，则该机器数的补码是对它的原码符号位不变，各位取反,并在未位加1，即反码+1而得到补码的补码就是原码	0110 11000	1001 0100

补码求原码

已知一个数的补码，求原码的操作分两种情况：
如果补码的符号位为“0”，表示是一个正数，所以补码就是该数的原码。
如果补码的符号位为“1”，表示是一个负数，求原码的操作可以是：符号位为1；其余各位取反，然后再整个数加1。 

补码加、减运算公式

在做补码加减法时，只需将符号位和数值部分一起参与运算，并且将符号位产生的进位丢掉即可。

补码加法公式
  [X+Y]补 ＝ [X]补 + [Y]补
补码减法公式
  [X-Y]补 = [X]补-[Y]补 = [X]补 + [-Y]补
其中：[-Y]补称为负补,求负补的办法是：对补码的每一位(包括符合位)求反，且未位加1.
假设字长为8的计算机sbyte类型所能表示的最大数是11111111，若再加1称为100000000(9位)，但因只有8位，最高位1自然丢失。又回了00000000，所以字长为8的二进制系统的模为2^8。

详解阅读推荐：
张子秋博客
知乎趣味讨论

思考题1：内存中如果看0xFF,这个数一定是255吗？

不一定，如果是无符号数，才是255. 在计算机中，负整数就是由补码存储的。

例如 5-1，即5+(-1)
0000 0101 -->5的原码
1111  1111 -->-1的补码
---------------------------
0000 0101 --结果是4 （溢出位删除）

运算符

比较运算符

支持链式比较： 4>3>2

成员运算符

in, not in

身份运算符

is , is not

位运算

&： 位与；
|：位或
^：异或
<<：左移
>>： 右移
~：按位取反，包括符号位
内存操作会用到，举例5&3=1:
0000 0101
0000 0011 &与
----------------
0000 0001

5|3=7:
0000 0101
0000 0011 |或
----------------
0000 0111

5^3=6:
0000 0101
0000 0011 |异或，相异出一
----------------
0000 0110
~12 =-13

0000 1100 12
1111 0011 取反(计算机存储的是这个）
---------------------
1000 1101 为给人看，出补码的补码，即原码 -13

逻辑运算真值表

快速计算法 :与做乘法，或做加法（其中1+1=2->1 作为特例）。

Python运算符优先级：算数运算>比较>逻辑;not>and>or

按照这个规则，可以很容易识别如下执行顺序：

1 + 2 > 3 and 4 + 5 < 10

更详细一点： 算术运算符>位运算符>比较运算符>逻辑
单目运算符>双目运算符 -2 优先于 -2 < -1。
幂>乘除 2*2**3 =16
四则运算>移位>比较。

多用括号，避免阅读歧义

(1 + 2 > 3) and (4 + 5 < 10) #简单易懂，可以不用括号
((1 + 2 == 3) and "a" and (4 + 5 < 10) and 0)  or (1 and 0) #复杂的，要用括号注释

and 要将可以短路的0值放到前面；
or要将可以短路的1值放到最前面。

2. 表达式

内置函数

e.g.

Type

• Type是元类，即构造其它类的类
• 
• True 是Bool类; True in int类,但不是int类。

isinstance 的用法

False等价

False 等价布尔值，相当于 bool(value)

空容器

• 空集合set

• 空字典dict

• 空列表list

• 空元组tuple

空字符串
None
0

Print 的sep和end

取整运算

• ceil向上；floor向下；

• // 除， 向下取整

正数负数都是

• int只截取整数部分,正数向下取整；负数向上取整

• round 四舍六入五取偶

惰性对象range

前包后不包。

for i in range(1,10,2):
    print(i)
    

range倒序输出的实现：

for i in range(10,-1,-2):
    print(i)

3. 分支和循环

分支语句

单分支 if
多分支 if …elif(elif隐含上一个if不成立的条件）

循环语句

for 循环的else子语句，在循环没有被break的是才执行
即，被break后，不会else

for i in range(1,10,2):
    print(i)
    if i > 6:
        break
else:
    print("这句不会被执行")
>>> 
1
3
5
7

3. 线性表

线性表的类别

• 顺序表：使用一大块连续内存顺序存储的元素，这样的成为顺序表。
• 链表：是线性结构的线性表，内存分布上看着不连续，但是内部有指向，所以它是有明确的顺序的。

3.1 Python列表的操作

列表操作原理
详见： https://blog.csdn.net/pagean/article/details/104999730

3.2 Python元组的操作: 待撰

3.3 Python字典的操作 ：待撰

3.4 Python集合的操作：待撰

Python入门测试

详见： https://blog.csdn.net/pagean/article/details/105043990