简介
变量、运算符与数据类型
1. 注释
2. 运算符
3. 变量和赋值
4. 数据类型与转换
5. print()函数
位运算
1. 原码、反码和补码
2. 按位运算
3. 利用位运算实现快速计算
4. 利用位运算实现整数集合
条件语句
1. if 语句
2. if - else 语句
3. if - elif - else 语句
4. assert 关键词
循环语句
1. while 循环
2. while - else 循环
3. for 循环
4. for - else 循环
5. range() 函数
6. enumerate()函数
7. break 语句
8. continue 语句
9. pass 语句
10. 推导式
异常处理
1. Python 标准异常总结
2. Python 标准警告总结
3. try - except 语句
4. try - except - finally 语句
5. try - except - else 语句
6. raise语句
Python 是一种通用编程语言,其在科学计算和机器学习领域具有广泛的应用。如果我们打算利用 Python 来执行机器学习,那么对 Python 有一些基本的了解就是至关重要的。本 Python 入门系列体验就是为这样的初学者精心准备的。
本实验包括以下内容:
#
表示注释,作用于整行。''' '''
或者 """ """
表示区间注释,在三引号之间的所有内容被注释算术运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
+ |
加 | 1 + 1 |
- |
减 | 2 - 1 |
* |
乘 | 3 * 4 |
/ |
除 | 3 / 4 |
// |
整除(地板除) | 3 // 4 |
% |
取余 | 3 % 4 |
** |
幂 | 2 ** 3 |
比较运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
> |
大于 | 2 > 1 |
>= |
大于等于 | 2 >= 4 |
< |
小于 | 1 < 2 |
<= |
小于等于 | 5 <= 2 |
== |
等于 | 3 == 4 |
!= |
不等于 | 3 != 5 |
逻辑运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
and |
与 | (3 > 2) and (3 < 5) |
or |
或 | (1 > 3) or (9 < 2) |
not |
非 | not (2 > 1) |
位运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
~ |
按位取反 | ~4 |
& |
按位与 | 4 & 5 |
` | ` | 按位或 |
^ |
按位异或 | 4 ^ 5 |
<< |
左移 | 4 << 2 |
>> |
右移 | 4 >> 2 |
三元运算符
x, y = 4, 5
if x < y:
small = x
else:
small = y
print(small) # 4
有了这个三元操作符的条件表达式,你可以使用一条语句来完成以上的条件判断和赋值操作。
其他运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
in |
存在 | 'A' in ['A', 'B', 'C'] |
not in |
不存在 | 'h' not in ['A', 'B', 'C'] |
is |
是 | "hello" is "hello" |
not is |
不是 | "hello" is not "hello" |
注意:
运算符的优先级
3 ** -2
等价于3 ** (-2)
。1 << 3 + 2 & 7
等价于 (1 << (3 + 2)) & 7
。3 < 4 and 4 < 5
等价于(3 < 4) and (4 < 5)
。
类型 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
int | 整型
|
-876, 10 |
float | 浮点型
|
3.149, 11.11 |
bool | 布尔型
|
True, False |
除了直接给变量赋值 True
和 False
,还可以用 bool(X)
来创建变量,其中 X
可以是
确定bool(X)
的值是 True
还是 False
,就看 X
是不是空,空的话就是 False
,不空的话就是 True
。
0
, 0.0
都可认为是空的。获取类型信息
type(object)
注:
type()
不会认为子类是一种父类类型,不考虑继承关系。isinstance()
会认为子类是一种父类类型,考虑继承关系。如果要判断两个类型是否相同推荐使用 isinstance()
。
类型转换
int(x, base=10)
str(object='')
float(x)
str()
方式进行转换为字符串输出;sep
是实现分隔符,比如多个参数输出时想要输出中间的分隔字符;end
是输出结束时的字符,默认是换行符\n
;file
是定义流输出的文件,可以是标准的系统输出sys.stdout
,也可以重定义为别的文件;flush
是立即把内容输出到流文件,不作缓存。二进制有三种不同的表示形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示。
原码:就是其二进制表示(注意,有一位符号位)。
00 00 00 11 -> 3
10 00 00 11 -> -3
反码:正数的反码就是原码,负数的反码是符号位不变,其余位取反(对应正数按位取反)。
00 00 00 11 -> 3
11 11 11 00 -> -3
补码:正数的补码就是原码,负数的补码是反码+1。
00 00 00 11 -> 3
11 11 11 01 -> -3
符号位:最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。在位运算中符号位也参与运算。
~ 1 = 0
~ 0 = 1
~
把num
的补码中的 0 和 1 全部取反(0 变为 1,1 变为 0)有符号整数的符号位在 ~
运算中同样会取反。
00 00 01 01 -> 5
~
---
11 11 10 10 -> -6
11 11 10 11 -> -5
~
---
00 00 01 00 -> 4
1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 1 = 0
0 & 0 = 0
只有两个对应位都为 1 时才为 1
00 00 01 01 -> 5
&
00 00 01 10 -> 6
---
00 00 01 00 -> 4
1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 1 = 1
0 | 0 = 0
只要两个对应位中有一个 1 时就为 1
00 00 01 01 -> 5
|
00 00 01 10 -> 6
---
00 00 01 11 -> 7
1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0
只有两个对应位不同时才为 1
00 00 01 01 -> 5
^
00 00 01 10 -> 6
---
00 00 00 11 -> 3
异或操作的性质:满足交换律和结合律
A: 00 00 11 00
B: 00 00 01 11
A^B: 00 00 10 11
B^A: 00 00 10 11
A^A: 00 00 00 00
A^0: 00 00 11 00
A^B^A: = A^A^B = B = 00 00 01 11
num << i
将num
的二进制表示向左移动i
位所得的值。
00 00 10 11 -> 11
11 << 3
---
01 01 10 00 -> 88
num >> i
将num
的二进制表示向右移动i
位所得的值。
00 00 10 11 -> 11
11 >> 2
---
00 00 00 10 -> 2
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。 通过 ^
快速交换两个整数。
a ^= b
b ^= a
a ^= b
通过 a & (-a)
快速获取a
的最后为 1 位置的整数。
00 00 01 01 -> 5
&
11 11 10 11 -> -5
---
00 00 00 01 -> 1
00 00 11 10 -> 14
&
11 11 00 10 -> -14
---
00 00 00 10 -> 2
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 00 01 10 10
而对应的位运算也就可以看作是对集合进行的操作。
元素与集合的操作:
a | (1< 把 i 插入到集合中
a & ~(1< 把 i 从集合中删除
a & (1< 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)
注意:整数在内存中是以补码的形式存在的,输出自然也是按照补码输出。
是不是很颠覆认知,我们从结果可以看出:
bin
一个负数(十进制表示),输出的是它的原码的二进制表示加上个负号,巨坑。所以为了获得负数(十进制表示)的补码,需要手动将其和十六进制数0xffffffff
进行按位与操作,再交给bin()
进行输出,得到的才是负数的补码表示。
if expression:
expr_true_suite
expr_true_suite
代码块只有当条件表达式 expression
结果为真时才执行,否则将继续执行紧跟在该代码块后面的语句。expression
条件表达式可以通过布尔操作符 and
,or
和not
实现多重条件判断。if expression:
expr_true_suite
else:
expr_false_suite
if expression1:
expr1_true_suite
elif expression2:
expr2_true_suite
.
.
elif expressionN:
exprN_true_suite
else:
expr_false_suite
assert
这个关键词我们称之为“断言”,当这个关键词后边的条件为 False 时,程序自动崩溃并抛出AssertionError
的异常。while
语句最基本的形式包括一个位于顶部的布尔表达式,一个或多个属于while
代码块的缩进语句。
while 布尔表达式:
代码块
while
循环的代码块会一直循环执行,直到布尔表达式的值为布尔假。
如果布尔表达式不带有<、>、==、!=、in、not in
等运算符,仅仅给出数值之类的条件,也是可以的。当while
后写入一个非零整数时,视为真值,执行循环体;写入0
时,视为假值,不执行循环体。也可以写入str、list
或任何序列,长度非零则视为真值,执行循环体;否则视为假值,不执行循环体。
while 布尔表达式:
代码块
else:
代码块
当while
循环正常执行完的情况下,执行else
输出,如果while
循环中执行了跳出循环的语句,比如 break
,将不执行else
代码块的内容。
for
循环是迭代循环,在Python中相当于一个通用的序列迭代器,可以遍历任何有序序列,如str、list、tuple
等,也可以遍历任何可迭代对象,如dict
。
for 迭代变量 in 可迭代对象:
代码块
每次循环,迭代变量被设置为可迭代对象的当前元素,提供给代码块使用。
for 迭代变量 in 可迭代对象:
代码块
else:
代码块
当for
循环正常执行完的情况下,执行else
输出,如果for
循环中执行了跳出循环的语句,比如 break
,将不执行else
代码块的内容,与while - else
语句一样。
range([start,] stop[, step=1])
step=1
表示第三个参数的默认值是1。range
这个BIF的作用是生成一个从start
参数的值开始到stop
参数的值结束的数字序列,该序列包含start
的值但不包含stop
的值。enumerate(sequence, [start=0])
break
语句可以跳出当前所在层的循环。
continue
终止本轮循环并开始下一轮循环。
pass
语句的意思是“不做任何事”,如果你在需要有语句的地方不写任何语句,那么解释器会提示出错,而 pass
语句就是用来解决这些问题的。
列表推导式
[ expr for value in collection [if condition] ]
元组推导式
( expr for value in collection [if condition] )
字典推导式
{ key_expr: value_expr for value in collection [if condition] }
集合推导式
{ expr for value in collection [if condition] }
其它
next(iterator[, default]) Return the next item from the iterator. If default is given and the iterator is exhausted, it is returned instead of raising StopIteration.
异常就是运行期检测到的错误。计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型,某种错误引发对应的异常时,异常处理程序将被启动,从而恢复程序的正常运行。
异常体系内部有层次关系,Python异常体系中的部分关系如下所示:
try:
检测范围
except Exception[as reason]:
出现异常后的处理代码
try 语句按照如下方式工作:
try
子句(在关键字try
和关键字except
之间的语句)except
子句,try
子句执行后结束。try
子句的过程中发生了异常,那么try
子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和except
之后的名称相符,那么对应的except
子句将被执行。最后执行try - except
语句之后的代码。except
匹配,那么这个异常将会传递给上层的try
中。try: 检测范围 except Exception[as reason]: 出现异常后的处理代码 finally: 无论如何都会被执行的代码
不管try
子句里面有没有发生异常,finally
子句都会执行。
如果在try
子句执行时没有发生异常,Python将执行else
语句后的语句。
try:
检测范围
except:
出现异常后的处理代码
else:
如果没有异常执行这块代码
使用except
而不带任何异常类型,这不是一个很好的方式,我们不能通过该程序识别出具体的异常信息,因为它捕获所有的异常。
try: 检测范围 except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]): 发生以上多个异常中的一个,执行这块代码 else: 如果没有异常执行这块代码。
注意:else
语句的存在必须以except
语句的存在为前提,在没有except
语句的try
语句中使用else
语句,会引发语法错误。
Python 使用raise
语句抛出一个指定的异常。
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