python笔记task01：变量、运算符与数据类型及位运算

python笔记task01：变量、运算符与数据类型及位运算

仅记录datawhale打卡学习中遇到的新知识点和过往不曾注意的知识点。

一、变量、运算符与数据类型

1.注释

注释有两种方式。

（1）单行注释

#这是一个注释

（2）多行注释

''' 这是一个注释
啦啦啦
'''

"""
三个双引号也是多行注释
嘻嘻
"""

2.运算符

（1）逻辑运算符

比较简单：
与或非
and or not

（2）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
>>	右移

关于位运算符的说明：
摘自百度：

位操作是程序设计中对位模式按位或二进制数的一元和二元操作。
在许多古老的微处理器上， 位运算比加减运算略快， 通常位运算比乘除法运算要快很多。
在现代架构中， 情况并非如此：位运算的运算速度通常与加法运算相同（仍然快于乘法运算）。

具体用到后面再补充。
示例：

右移运算符“>>”是双目运算符。右移n位就是除以2的n次方。

参考：
位运算

（3）三元运算符

三元运算符是软件编程中的一个固定格式，语法是“条件表达式？表达式1：表达式2”。

比如

x, y = 4, 5
small = x if x < y else y
print(small)  # 4

可以取代条件表达式。

（4）上述运算符的优先级

• 一元运算符优于二元运算符。例如3 ** -2等价于3 ** (-2)。
• 先算术运算，后移位运算，最后位运算。例如 1 << 3 + 2 &7等价于 (1 << (3 + 2)) & 7。
• 逻辑运算最后结合。例如3 < 4 and 4 < 5等价于(3 < 4) and (4
  < 5)。

一元运算符有1个操作数。例如，递增运算符"++“就是一元运算符，二元运算符有2个操作数。例如，除法运算符”/"有2个操作数。

3.变量和赋值

• 在使用变量之前，需要对其先赋值。
• 变量名可以包括字母、数字、下划线、但变量名不能以数字开头。
• Python 变量名是大小写敏感的，foo != Foo。

4.数据类型和转换

（1）面向对象思想

int
float
bool ：True False

a = 1031
print(a, type(a))
# 1031 

Python 里面万物皆对象（object），整型也不例外，只要是对象，就有相应的属性 （attributes） 和方法（methods）。

b = dir(int)
print(b)

Python 里面有很多用途广泛的包 (package)，用什么你就引进 (import) 什么。包也是对象，也可以用上面提到的dir(decimal) 来看其属性和方法。

比如：

可以通过这种方法查看sklearn库中tree中的属性和方法。

（2）浮点型

保留浮点小数点后n位

#保留四位小数
import decimal
from decimal import Decimal
decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c)
# 0.3333

5.print（）函数

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

关于python参数
关键字参数end是输出结束时的字符，默认是换行符\n，如果不做改变，则输出时每次输出后都会换行。

但加上关键字参数就不会换行了。这里我的默认结束字符是空格。

l = ["miffy","zyx","rsl","Bob"]
for i in l:
    print(i,end = ' ')

其他参数说明：

• 将对象以字符串表示的方式格式化输出到流文件对象file里。其中所有非关键字参数都按str()方式进行转换为字符串输出；
• 关键字参数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；
• 关键字参数end是输出结束时的字符，默认是换行符\n；
• 关键字参数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；
• 关键字参数flush是立即把内容输出到流文件，不作缓存。

示例：

l = ["miffy","zyx","rsl","Bob"]
for i in l:
    print("欢迎你",i,sep=':')

输出结果：

6.练习题

（1）怎样对python中的代码进行注释？

答：
#用来单行注释
‘’’ ‘’'和""" “”"用来多行注释

（2）python有哪些运算符，这些运算符的优先级是怎样的？

见2（4）

（3）python 中 is, is not 与 ==, != 的区别是什么？

参考：
python 中 is, is not ,==, != 的区别
is, is not 对比的是两个变量的内存地址
==,!= 对比的是两个变量的值

a="hello"
b="hello"
print(a is b, a==b) # 输出为 True, True

a=["hello"]
b=["hello"]
print(a is b, a==b) # 输出为 False, True

（4）python 中包含哪些数据类型？这些数据类型之间如何转换？

整型字符型浮点型。

• 转换为整型 int(x, base=10)
• 转换为字符串 str(object=’’)
• 转换为浮点型 float(x)

二、位运算

先来复习一下前面学过的位运算符：

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
>>	右移

1.原码、反码和补码

举例：

原码：
00 00 00 11 -> 3
10 00 00 11 -> -3
反码：
00 00 00 11 -> 3
11 11 11 00 -> -3
补码：
00 00 00 11 -> 3
11 11 11 01 -> -3

2.按位非操作~(这里没太搞明白)

~代表按位置取反

~ 1 = 0
~ 0 = 1

例如二进制下00 00 01 01表示正整数5，取反

~5

输出：-6

00 00 01 01 -> 5
~
操作后：
11 11 10 10 -> -6

~-5

输出：4

11 11 10 11 -> -5
~
操作后：
00 00 01 00 -> 4

3.按位与操作&

1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 1 = 0
0 & 0 = 0

00 00 01 01 -> 5
&
00 00 01 10 -> 6
结果：
00 00 01 00 -> 4

注意：2个对应位为1结果的对应位才为1

4.按位或操作|

00 00 01 01 -> 5
|
00 00 01 10 -> 6
结果：
00 00 01 11 -> 7

5.按位异或操作 ^

说明：

1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0

00 00 01 01 -> 5
^
00 00 01 10 -> 6
结果：
00 00 00 11 -> 3

注意：对应位置不同时才为1

不仅如此，异或操作^还满足数学中的交换律和结合律

6.按位左移操作<<

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
结果：
01 01 10 00 -> 88

相当于将1011整体向左移动了3位

7.按位右移操作

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
结果：
00 00 00 10 -> 2

8.如何利用位运算实现快速计算？

可以利用位运算中的位左移和位右移计算2的倍数问题

n << 1 -> 计算 n2
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

可以利用位运算中的按位异或^交换两个整数

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

如：

利用位运算中的按位与：
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
结果：（最后为1的位置是1）
00 00 00 01 -> 1

00 00 11 10 -> 14
&
11 11 00 10 -> -14
结果：（最后为1的位置是2）
00 00 00 10 -> 2

疑问：在实际中能解决什么问题？

9.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 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。

01 00 01 10 10
98 76 54 32 10

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）

具体操作参考：Python之位运算实现整数集合

如原集合为 {1, 3, 4, 8}，此时需要插入数字5，则运用
a | (1< 把 i 插入到集合中

a = 0b0100011010  #0b为二进制，表示集合 {1, 3, 4, 8}
b = a | (1<<5)
print(bin(b))  #输出结果：0b100111010

输出对应：集合{1，3，4，5，8}

01 00 11 10 10
98 76 54 32 10

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。
举例：python的bin()输出

print(bin(3))  # 0b11
print(bin(-3))  # -0b11

print(bin(-3 & 0xffffffff))  
# 0b11111111111111111111111111111101

print(bin(0xfffffffd))       
# 0b11111111111111111111111111111101

print(0xfffffffd)  # 4294967293

• Python中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。
• Python中的整型是补码形式存储的。
• Python中整型是不限制长度的不会超范围溢出。
• 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。

10.leetcode练习题

练习题：
leetcode习题 136. 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。
我还没想到怎么用位运算做

题目解答（用一个空字典做）:

"""
Input file
example1: [2,2,1]
example2: [4,1,2,1,2]

Output file
result1: 1
result2: 4
"""

class Solution:
    def findRepeatNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        dic = {
     }
        for num in nums:
            dic[num] = dic.get(num,0) + 1   #print(d.get(a,0))如果字典d里面没有指定的键值，则返回0
            #通过这种方式把值不断放入字典，如果num在前面已经出现了说明value值为1，再通过get查找
            #返回的就是1，再+1就是2，最终只要找那些大于1的数就行了
            if dic[num] > 1:   #num代表字典中的key值，
                return num
#创建一个字典，记录每个数字出现的次数，每次记录后判断，次数大于1则返回该数字。