DataWhale_python训练营task1

一. Task01： 变量、运算符、数据类型及位运算(2天)

理论部分

• 了解python中基本的变量类型，运算符，及数据类型。
• 了解python的位运算

练习部分

• 课后思考题
• leetcode练习题

1.注释

# 单行注释
'''
多行注释
'''

2.变量

变量类型

• 整型：Python中可以处理任意大小的整数（Python 3.x中整数只有int这一种了），而且支持二进制（如0b100，换算成十进制是4）、八进制（如0o100，换算成十进制是64）、十进制（100）和十六进制（0x100，换算成十进制是256）的表示法。
• 浮点型：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，浮点数除了数学写法（如123.456）之外还支持科学计数法（如1.23456e2）。
• 字符串型：字符串是以单引号或双引号括起来的任意文本，比如'hello'和"hello"（用三个单引号或三个双引号开头，三个单引号或三个双引号结尾）。
• 布尔型：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（例如3 < 5会产生布尔值True，而2 == 1会产生布尔值False）。
• 复数型：形如3+5j，跟数学上的复数表示一样，唯一不同的是虚部的i换成了j。实际上，这个类型并不常用，大家了解一下就可以了。

变量命名
硬性规则：

• 变量名由字母（广义的Unicode字符，不包括特殊字符）、数字和下划线构成，数字不能开头。
• 大小写敏感（大写的a和小写的A是两个不同的变量）。
• 不要跟关键字（有特殊含义的单词，后面会讲到）和系统保留字（如函数、模块等的名字）冲突

PEP 8要求：

• 用小写字母拼写，多个单词用下划线连接。
• 受保护的实例属性用单个下划线开头。
• 私有的实例属性用两个下划线开头。

变量类型转换

• 使用int(),float(),str(),chr(),ord()进行类型转换

• bool(X) X为数据类型时，只要值不为0，则为True。X为容器类型：集合、元组、列表、字典时，只要不为空，则为True

• 利用type()和isinstance(object, class)来判断变量类型，isinstance更佳，因为承认父类继承关系

3.运算符

运算符	描述
[] [:]	下标，切片
**	指数
~ + -	按位取反, 正负号
* / % //	乘，除，模，整除
+ -	加，减
>> <<	右移，左移
&	按位与
^ |	按位异或，按位或
<= < > >=	小于等于，小于，大于，大于等于
== !=	等于，不等于
is is not	身份运算符
in not in	成员运算符
not or and	逻辑运算符
= += -= *= /= %= //= **= &= |= ^= >>= <<=	（复合）赋值运算符

注意：
1.is is not 代表对比的是两个变量的内存地址, ==, != 对比的是两个变量的值。
容器类型地址可变，数据类型地址不变，故使用 ==, != 更佳。
2.特殊三元运算符：

small = x if x < y else y

3.一元运算符优于二元运算符，如正负号。
先算术运算，后移位运算，最后位运算。
逻辑运算最后结合。

4.位运算

原码、反码和补码
计算机中按照补码保存数据。

	正数	负数
原码	符号位正为0	负为1
反码	原码	对应正数取反
补码	原码	对应正数取反加一

位运算符

运算符	描述
~	按位非
|	按位或
&	按位与
^	按位异或
<<	按位左移
>>	按位右移

利用位运算实现快速运算

• 通过 << ， >> 快速计算2的倍数问题

n << 1 # -> 计算 n*2
n >> 1 # -> 计算 n/2，负奇数的运算不可用
n << m # -> 计算 n*(2^m)，即乘以 2 的 m 次方
n >> m # -> 计算 n/(2^m)，即除以 2 的 m 次方
1 << n # -> 2^n

• 通过 ^ 快速交换两个整数。

a ^= b
b ^= a
a ^= b

原理：
假定下边等式中的等号右侧的a和b为初始固定值。由于多个数进行异或运算的值只与1的个数有关，1的个数为奇数则结果为1，1个数为偶则结果为0。
b = b ^ a ^ b b^b 每一位的1个数都为偶数，故结果只取决于a， 即最终达到 b = a。
下边再看第三行代码，a = a ^ b, 此时的a 为初始的a ^ b,而此时的b为初始的a,同理最终实现将b的初始值赋给a，从而实现值的交换。

• 通过 a & (-a) 快速获取 a 的最后为 1 位置的整数。

原理：a和-a为一正一负，假定a为正，-a为负（反之结果相同），故a为原码，-a为a原码取反加一，两者相与的话结果几乎全为0，只有加一的地方会不同。观察最后为1位置，取反加一后此处也为1，故与后该位仍为1，故最终结果为 a 的最后为 1 位置的整数。

利用位运算实现整数集合
一个数的二进制表示可以看作是一个集合（0 表示不在集合中，1 表示在集合中）。
比如集合 {1, 3, 4, 8} 可以表示成 01 01 10 00 10 而对应的位运算也就可以看作是对集合进行的操作。

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	1	0	1	1	0	0	0	1	0

集合与元素的操作

a | (1<<i) -> 把 i 插入到集合中
a & ~(1<<i) -> 把 i 从集合中删除
a & (1<<i) -> 判断 i 是否属于该集合（零不属于，非零属于）

集合之间的操作

a 补 -> ~a
a 交 b -> a & b
a 并 b -> a | b
a 差 b -> a & (~b)

练习题1

• 怎样对python中的代码进行注释？
  使用#+空格号进行单行注释。
• python有哪些运算符，这些运算符的优先级是怎样的？
  包含算术运算符，逻辑运算符，比较运算符、位运算符和其他运算符。
  优先级：
  一元运算符 > 二元运算符
  算术运算符 > 移位运算 > 位运算
  逻辑运算最后进行
• python 中 is , is not 与 == , != 的区别是什么？
  is not 和is比较的是数据的内存地址，==和!=比较的数据本身。
• python 中包含哪些数据类型？这些数据类型之间如何转换？
  整型、浮点型、字符串型、布尔型、复数型。
  使用int(),float(),str(),chr(),ord()进行类型转换。

练习题2

• 只出现一次的数字

给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。尝试使用位运算解决此题。
思路：利用异或运算的特性，任何数与本身相异或为0，任何数和0相异或为本身，故出现两次的数不产生影响，将全部的数异或便可以得到剩余的单个数。

"""
Input file
example1: [2,2,1]
example2: [4,1,2,1,2]
Output file
result1: 1
result2: 4
"""
class Solution:
 def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
 	a = 0
    for num in nums:
        a ^= num
    return a

• 解题过程中的教训：
  a.不要钻牛角尖
  b.a^num并不会改变a的值，记得写等号a^=num！