python从零基础直达神经网络之基础篇 第二章 编程基础概念（二）

第 二 章 编程基础概念（二）

字符串的基本特点

很多人初学编程时，总是担心自己数学不行，潜意识里认为数学好才能编程。实际上， 大多数程序员打交道最多的是“字符串”而不是“数字”。因为，编程是用来解决现实问题 的，因此逻辑思维的重要性远远超过数学能力。

字符串的本质是：字符序列。Python的字符串是不可变的，我们无法对原字符串做任 何修改。但，可以将字符串的一部分复制到新创建的字符串，达到“看起来修改”的效果。

Python不支持单字符类型，单字符也是作为一个字符串使用的。

字符串的编码

Python3直接支持 Unicode，可以表示世界上任何书面语言的字符。Python3的字符 默认就是 16位Unicode 编码，ASCII 码是Unicode 编码的子集。

• 使用内置函数 ord()可以把字符转换成对应的Unicode 码
• 使用内置函数 chr()可以把十进制数字转换成对应的字符

>>> ord('A') 
65 
>>> chr(66) 
'B'

引号创建字符串

我们可以通过单引号或双引号创建字符串。例如：a=’abc’; b=”sxt”

使用两种引号的好处是可以创建本身就包含引号的字符串，而不用使用转义字符。例如：

>>> a = "I'm a superman!" 
>>> print(a) 
I'm a superman! 

>>> b = 'my_name is "shy-2"' 
>>> print(b) 
my_name is "shy-2"

连续三个单引号或三个双引号，可以帮助我们创建多行字符串。
例如：

 >>> result = ''' name="shy-2" 
company="XXX" 
age=18 
lover="Tom"''' 
>>> print(result) 
name="shy-2" 
company="XXX" 
age=18 
lover="Tom"

空字符串和len()函数

Python允许空字符串的存在，不包含任何字符且长度为0。例如：

>>>c = ''
>>>len(c)
0

len()用于计算字符串含有多少字符。例如：

>>> d = 'abc' 
>>> len(d) 
3

转义字符

我们可以使用“\ +特殊字符”，实现某些难以用字符表示的效果。比如：换行等。常见的 转义字符有这些：

【操作】测试转义字符的使用

>>> a = 'I\nam\nshy-2'
>>> a
'I\nam\nshy-2'
>>> print(a)
I
am
shy-2
>>> print('aaabb\
... ccc')
aaabbccc

字符串拼接

1. 可以使用+将多个字符串拼接起来。
   例如：’aa’+ ’bb’ ==>’aabb’

    (1) 如果+两边都是字符串，则拼接。 
    (2) 如果+两边都是数字，则加法运算。
    (3) 如果+两边类型不同，则抛出异常。
   

2. 可以将多个字面字符串直接放到一起实现拼接。
   例如：’aa’’bb’==>’aabb’

【操作】字符串拼接操作

>>> a = 'shy-2'+ 'xixi'
>>> a
'shy-2xixi'
>>> b = 'shy-2''xixi'
>>> b
'shy-2xixi'

字符串复制

使用*可以实现字符串复制

【操作】字符串复制操作

>>> a = 'shy-2'*3
>>> a
'shy-2shy-2shy-2'

不换行打印

我们前面调用print 时，会自动打印一个换行符。有时，我们不想换行，不想自动添加换行 符。我们可以自己通过参数 end = “任意字符串”，实现末尾添加任何内容。

print("sxt",end=' ') 
print("sxt",end='##') 
print("sxt")

#运行结果
sxt sxt##sxt

从控制台读取字符串

我们可以使用 input()从控制台读取键盘输入的内容。

>>> myname = input("请输入名字：")
请输入名字：shy-2
>>> myname
'shy-2'

str()实现数字转型字符串

str()可以帮助我们将其他数据类型转换为字符串。例如：

str(5.20) = = > ‘5.20’
str(3.14e2) = = > ’314.0’
str(True) = = > ‘True’

当我们调用 print()函数时，解释器自动调用了 str()将非字符串的对象转成了字符串。

使用[] 提取字符

字符串的本质就是字符序列，我们可以通过在字符串后面添加[ ]，在[ ]里面指定偏移量， 可以提取该位置的单个字符。

• 正向搜索： 最左侧第一个字符，偏移量是 0，第二个偏移量是 1，以此类推。直到 len(str)-1 为止。
• 反向搜索：最右侧第一个字符，偏移量是-1，倒数第二个偏移量是-2，以此类推，直到-len(str) 为止。

【操作】使用[ ] 提取字符串中的字符

>>> a = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> a
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> a[0]
'a'
>>> a[26-1]
'z'
>>> a[-1]
'z'

replace() 实现字符串替换

字符串是“不可改变”的，我们通过 [ ] 可以获取字符串指定位置的字符，但是我们不能改变字符串。我们尝试改变字符串中某个字符，发现报错了：

>>> a = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> a
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> a[4] = 's'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

字符串不可改变。但是，我们确实有时候需要替换某些字符。这时，只能通过创建新的字符串来实现。

>>> a = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> a
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> a = a.replace('d','s')
>>> a
'abcsefghijklmnopqrstuvwxyz'

整个过程中，实际上我们是创建了新的字符串对象，并指向了变量a，而不是修改了以前的 字符串。 内存图如下：

字符串切片slice操作

切片 slice 操作可以让我们快速的提取子字符串。标准格式为：
[起始偏移量start：终止偏移量end：步长 step]

• 典型操作(三个量为正数的情况)如下：
  
• 其他操作（三个量为负数）的情况：
  
  切片操作时，起始偏移量和终止偏移量不在[0,字符串长度-1]这个范围，也不会报错。起始 偏移量小于0则会当做 0，终止偏移量大于“长度-1”会被当成-1。例如：

>>> "abcdefg"[3:50] 
'defg'

split()分割和join()合并

split()可以基于指定分隔符将字符串分隔成多个子字符串(存储到列表中)。如果不指定分隔 符，则默认使用空白字符(换行符/空格/制表符)。示例代码如下：

>>> a = 'to be number one'
>>> a.split()
['to', 'be', 'number', 'one']
>>> a.split("be")
['to ', ' num', 'r one']

join()的作用和split()作用刚好相反，用于将一系列子字符串连接起来。示例代码如下：

>>> a = ['shy-2','i','i']
>>> "x".join(a)
'shy-2xixi'

拼接字符串要点：

使用字符串拼接符+，会生成新的字符串对象，因此不推荐使用+来拼接字符串。推荐 使用join 函数，因为join函数在拼接字符串之前会计算所有字符串的长度，然后逐一拷贝， 仅新建一次对象。

【操作】测试+拼接符和 join()，不同的效率

字符串驻留机制和字符串比较

字符串驻留：仅保存一份相同且不可变字符串的方法，不同的值被存放在字符串驻留池中。 Python 支持字符串驻留机制，对于符合标识符规则的字符串（仅包含下划线（_）、字母 和数字）会启用字符串驻留机制驻留机制。

>>> a = 'abd_123'
>>> b = 'abd_123'
>>> a is b
True
>>> c = 'aa#'
>>> d = 'aa#'
>>> c is d
False
>>> str1 = 'aa'
>>> str2 = 'bb'
>>> str1 + str2 is 'aabb'
False
>>> str1 + str2 == 'aabb'
True

字符串比较和同一性

我们可以直接使用==,!=对字符串进行比较，是否含有相同的字符。

我们使用is / not is，判断两个对象是否同一个对象。比较的是对象的地址，即 id(obj1)是 否和 id(obj2)相等

成员操作符

in /not in 关键字，判断某个字符(子字符串)是否存在于字符串中。

>>> a = "shy-2"
>>> "y" in a
True
>>> "s" not in a
False

字符串常用方法汇总

字符串有很多常用的方法，我们需要熟悉。

常用的查找方法

我们以一段文本作为测试：

a = ‘’‘我是shy-2，是一名编程爱好者， … 我会一直在CSDN上分享我的学习心得， … 希望大家多多支持’’’

>>> len(a)
46
>>> a.startswith("我是shy-2")
True
>>> a.endswith("支持")
True
>>> a.find("2")
6
>>> a.rfind("我")
30
>>> a.count("多")
2
>>> a.isalnum()
False

去掉首尾信息

我们可以通过 strip()去除字符串首尾指定信息。通过 lstrip()去除字符串左边指定信息， rstrip()去除字符串右边指定信息。

【操作】去掉字符串首尾信息

>>> "*shy*-*2*".strip("*")
'shy*-*2'
>>> "  shy  ".strip()
'shy'
>>> "*shy*-*2*".lstrip("*")
'shy*-*2*'
>>> "*shy*-*2*".rstrip("*")
'*shy*-*2'

大小写转换

编程中关于字符串大小写转换的情况，经常遇到。下面列出有关大小写转换的方法：

格式排版

center()、ljust()、rjust()这三个函数用于对字符串实现排版。示例如下：

>>> a = "shy-2"
>>> a.center(10,"*")
'**shy-2***'
>>> a.center(10)
'  shy-2   '
>>> a.ljust(10,"*")
'shy-2*****'

其他方法

1. isalnum() 是否为字母或数字
2. isalpha() 检测字符串是否只由字母组成(含汉字)。
3. isdigit() 检测字符串是否只由数字组成。
4. isspace() 检测是否为空白符
5. isupper() 是否为大写字母
6. islower() 是否为小写字母

字符串格式化

Python2.6 开始，新增了一种格式化字符串的函数 str.format()，它增强了字符串格式化的 功能。

基本语法是通过 {} 和 : 来代替以前的 % 。
format 函数可以接受不限个参数，位置可以不按顺序。

【操作】练习字符串格式化

>>> a = "名字是:{0},年龄是:{1}"
>>> a.format("shy-2",18)
'名字是:shy-2,年龄是:18'

>>> b = "名字是{name},年龄是{age}"
>>> b.format(age=18,name="shy-2")
'名字是shy-2,年龄是18'

我们可以通过{索引}/{参数名}，直接映射参数值，实现对字符串的格式化，非常方便。

填充和对齐

填充常跟对齐一起使用 ^、<、>分别是居中、左对齐、右对齐，后面带宽度 :号后面带填充的字符，只能是一个字符，不指定的话默认是用空格填充

>>> "{:*>8}".format("shy-2")
'***shy-2'
>>>
>>> "我是{0},我喜欢{1:*^8}".format("shy-2","XXX")
'我是shy-2,我喜欢**XXX***'

数字格式化

浮点数通过f，整数通过d进行需要的格式化。案例如下：

可变字符串

在Python中，字符串属于不可变对象，不支持原地修改，如果需要修改其中的值，只能创建新的字符串对象。但是，我们有时确实需要原地修改字符串，可以使用 io.StringIO 对象或array 模块。

import io

s = "hello,shy-2"
sio = io.StringIO(s)
print(sio)
#输出结果：<_io.StringIO object at 0x000001D356D63D38>

print(sio.getvalue())
#输出结果：hello,shy-2

sio.seek(7)
sio.write("g")
print(sio.getvalue())

#输出结果：hello,sgy-2