【Python基础知识-pycharm版】编程基础概念

Python程序的构成

1. Python程序由模块组成。一个模块对应 python源文件，一般后缀名是：.py。
2. 模块由语句组成。运行 Python 程序时，按照模块中语句的顺序依次执行。
3. 语句是Python程序的构造单元，用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制语句等。

Python文件的创建和执行

1. 前面使用的交互式环境，每次只能执行一条语句；为了编写多条语句实现复杂的逻辑， 通过创建 Python 文件，并执行该文件。
2. 在 IDLE 环境中，我们可以通过 File–>new 创建 Python 文件，并可以编辑该文件内 容。我们也可以通过File–>save/save as 保存文件。一般保存成扩展名为 py的文件。
3. 需要执行编辑好的文件，可以用快捷键F5 或者点击 Run–>Run module

代码的组织和缩进

1. 很多编程语言通过字符(例如：花括号{})、关键字(例如：begain/end)来划分代码块。 同时，在配合代码的缩进增加可读性。“缩进”成为了Python语法强制的规定。
2. 缩进时，几个空格都是允许的，但是数目必须统一。我们通常采用“四个空格”表示一 个缩进。
3. 同时，也要避免将“tab 制表符”或者tab与空格混合的缩进风格。目前，常用的编辑 器一般设置成：tab 制表符就是4 个空格。
4. Python官方推荐的PEP-8代码风格详细说明，有兴趣的同学可以参考： https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/

使用注释#

1. 注释是程序中会被Python解释器忽略的一段文本。程序员可以通过注释记录任意想写的内 容，通常是关于代码的说明。
2. Python中的注释只有单行注释，使用#开始知道行结束的部分。

>>> # 注释是个好习惯，方便自己方便他人 
>>> a = [10,20,30] #生成一个列表对象，变量 a引用了这个变量

使用\行连接符

1. 一行程序长度是没有限制的，但是为了可读性更强，通常将一行比较长的程序分为多行。这 是，我们可以使用\行连接符，把它放在行结束的地方。Python 解释器仍然将它们解释为同 一行。

>>> a = [10,20,30,40,
\ 50,60,70,
\ 80,90,100] 
>>> a [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100] 
>>> a = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> b = 'abcdefg
\ hijklmn
\ opqrst
\ uvwxyz' 
>>> a
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz' 
>>> b 
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'

对象

Python 中，一切皆对象。每个对象由：标识（identity）、类型（type）、value（值） 组成。

1. 标识用于唯一标识对象，通常对应于对象在计算机内存中的地址。使用内置函数 id(obj) 可返回对象obj 的标识。
2. 类型用于表示对象存储的“数据”的类型。类型可以限制对象的取值范围以及可执行的 操作。可以使用type(obj)获得对象的所属类型。
3. 值表示对象所存储的数据的信息。使用print(obj)可以直接打印出值。

对象的本质就是：一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的相关操作。

#源码示例
>>> a=3
>>> a
3
>>> id(3)
490005296
>>> type(3)

>>> id(a)
490005296
>>> type(a)

>>> b="我爱你"
>>> b
'我爱你'
>>> id(b)
59442584
>>> type(b)

引用

1. 在Python中，变量也成为：对象的引用。因为，变量存储的就是对象的地址。 变量通过地址引用了“对象”。
2. 变量位于：栈内存。
3. 对象位于：堆内存。

Python是动态类型语言

变量不需要显式声明类型。根据变量引用的对象，Python解释器自动确定数据类型。

Python是强类型语言

每个对象都有数据类型，只支持该类型支持的操作。

标识符

基本用法

标识符：用于变量、函数、类、模块等的名称。
标识符有如下特定的规则：

1. 区分大小写。如：sxt 和SXT 是不同的
2. 第一个字符必须是字母、下划线。其后的字符是：字母、数字、下划线
3. 不能使用关键字。比如：if、or、while 等。
4. 以双下划线开头和结尾的名称通常有特殊含义，尽量避免这种写法。比如：__init__是类 的构造函数。

【操作】使用 Python 帮助系统查看关键字

>>> help()
help> keywords
Here is a list of the Python keywords.  Enter any keyword to get more help.
False               def                 if                  raise
None                del                 import              return
True                elif                in                  try
and                 else                is                  while
as                  except              lambda              with
assert              finally             nonlocal            yield
break               for                 not                 
class               from                or                  
continue            global              pass 

Python标识符命名规则

开发中，我们通常约定俗称遵守如下规则：

变量和简单赋值语句

变量的声明和赋值

1. 变量的声明和赋值用于将一个变量绑定到一个对象上，格式如下： 变量名 = 表达式
2. 最简单的表达式就是字面量。比如：a=123 。 运行过程中，解释器先运行右边的表达式， 生成一个代表表达式运算结果的对象；然后，将这个对象地址赋值给左边的变量。

【操作】变量在使用前必须先被初始化（先被赋值）
变量xxx 在被使用前未做赋值，因此报错：’xxx’is not defined。

删除变量和垃圾回收机制

1. 可以通过 del语句删除不在使用的变量。
2. 如果对象没有变量引用，就会被垃圾回收器回收，清空内存空间。

链式赋值

链式赋值用于同一个对象赋值给多个变量。
x=y=123 相当于：x=123; y=123

系列解包赋值

系列数据赋值给对应相同个数的变量（个数必须保持一致）
>>> a,b,c=4,5,6 相当于：a=4;b=5;c=6
【操作】使用系列解包赋值实现变量交换

>>> a,b=1,2 
>>> a,b=b,a 
>>> print(a,b) 
2 1

常量

Python不支持常量，即没有语法规则限制改变一个常量的值。我们只能约定常量的命名规 则，以及在程序的逻辑上不对常量的值作出修改。

>>> MAX_SPEED = 120 
>>> print(MAX_SPEED) 
120 
>>> MAX_SPEED = 140 #实际是可以改的。只能逻辑上不做修改。 
>>> print(MAX_SPEED) 
140

最基本内置数据类型和运算符

每个对象都有类型，python中最基本的内置数据类型：

1. 整型 整数，2345,10,50
2. 浮点型 小数，3.14 或者科学计数法 314e-2
3. 布尔型 表示真假，仅包含：True、False
4. 字符串型 由字符组成的序列。 “abc”,”wps”,“哈哈哈”,”呵呵呵”

数字和基本运算符

Python 支持整数(如：50,520)和浮点数(如：3.14,10.0, 1.23e2)，我们可以对数字做如下 运算。

使用 divmod()函数同时得到商和余数：
>>> divmod(13,3) (4, 1)
divmod()是一个函数，他返回的是一个元组。

整数

Python中，除10 进制，还有其他三种进制：

0b或0B，二进制 0 1 
0o或0O，八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 
0x或0X，十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f

这三种进制可以非常方便的进行“位运算”操作。位运算知识后续将会介绍。
使用int()实现类型转换：

1. 浮点数直接舍去小数部分。如：int(9.9)结果是：9
2. 布尔值True转为1，False转为 0。 如：int(True)结果是 1
3. 字符串符合整数格式（浮点数格式不行）则直接转成对应整数，否则报错。
   自动转型：
   整数和浮点数混合运算时，表达式结果自动转型成浮点数。比如：2+8.0 的结果是 10.0
   整数可以有多大？
   Python2 中，int 是 32 位，可以存储从-2147483648 到 2147483647 的整数（约± 21亿）。Long类型是64 位，可以存储：-2^63–263-1 之间的数值。 Python3 中，int 可以存储任意大小的整数，long 被取消。
   Python3 中可以做超大数的计算，而不会造成“整数溢出”，这也是 Python 特别适 合科学运算的特点。

浮点数

浮点数，称为 float。
浮点数用 axb¹⁰形式的科学计数法表示。比如：3.14，表示成：314E-2或者 314e-2。
这些数字在内存中也是按照科学计数法存储。

类型转换和四舍五入

1. 类似于int()，我们也可以使用 float()将其他类型转化成浮点数。
2. 整数和浮点数混合运算时，表达式结果自动转型成浮点数。比如：2+8.0 的结果是 10.0
3. round(value)可以返回四舍五入的值
   注：但不会改变原有值，而是产生新的值

增强型赋值运算符

运算符+、-、*，/、//、**和%和赋值符=结合可以构成“增强型赋值运算符”。 a = a + 1 等价于： a +=1

时间的表示

计算机中时间的表示是从“1970 年 1月 1日 00:00:00”开始，以毫秒（1/1000 秒） 进行计算。我们也把1970 年这个时刻成为“unix 时间点”。 这样，把时间全部用数字来表示了。

python中可以通过 time.time() 获得当前时刻，返回的值是以秒为单位，带微秒 （1/1000 毫秒）精度的浮点值。

>>> import time
>>> time.time()
1594303236.0543609
>>> b=int(time.time())
>>> b
1594303272
>>> totalMinute=b/60
>>> totalMinute
26571721.2
>>> b//60
26571721

定义多点坐标_绘出折线_并计算起始点和终点距离

#源码示例
import turtle
import math

#定义多个点的坐标
x1,y1=100,100
x2,y2=100,-100
x3,y3=-100,-100
x4,y4=-100,100

#绘制折线
turtle.penup()
turtle.goto(x1,y1)
turtle.pendown()

turtle.goto(x2,y2)
turtle.goto(x3,y3)
turtle.goto(x4,y4)

#计算起始点和终点的距离
distance=math.sqrt((x1-x4)**2 + (y1-y4)**2)
turtle.write(distance)

执行结果：

布尔值

Python2中没有布尔值，直接用数字 0表示 False,用数字1 表示True。
Python3中，把 True和 False 定义成了关键字，但他们的本质还是 1和 0，甚至可以和数 字相加。

>>> a = True 
>>> b = 3 
>>> a+b 
4

比较运算符

所有比较运算符返回1表示真，返回0表示假。这分别与特殊的变量True和False等价。
以下假设变量a为15，变量b为 30：

逻辑运算符

同一运算符

同一运算符用于比较两个对象的存储单元，实际比较的是对象的地址。

is 与 == 区别：
is 用于判断两个变量引用对象是否为同一个，既比较对象的地址。
== 用于判断引用变量引用对象的值是否相等，默认调用对象的 _ eq_()方法。

整数缓存问题

Python仅仅对比较小的整数对象进行缓存（范围为[-5, 256]）缓存起来，而并非是所有整数对 象。需要注意的是，这仅仅是在命令行中执行，而在Pycharm或者保存为文件执行，结果是不一样 的，这是因为解释器做了一部分优化(范围是[-5,任意正整数])。

小结

1、is 比较两个对象的 id 值是否相等，是否指向同一个内存地址；
2、== 比较的是两个对象的内容是否相等，值是否相等；
3、小整数对象[-5,256]在全局解释器范围内被放入缓存供重复使用；
4、is 运算符比 == 效率高，在变量和None进行比较时，应该使用 is。

基本运算符

1. 比较运算符可以连用，并且含义和我们日常使用完全一致。

>>> a = 4 
>>> 3<a<10 #关系运算符可以连用 True 

2. 位操作

>>> a = 0b11001 
>>> b = 0b01000 
>>> c = a|b 
>>> bin(c) #bin()可以将数字转成二进制表示 '0b11001' 
>>> bin(c&b) 
'0b1000' 
>>> bin(c^b)
'0b10001' 
>>> a = 3 
>>> a<<2 #左移1 位相当于乘以2.左移 2位，相当于乘以4 
12 
>>> a = 8 
>>> a>>1 #右移 1位相当于除以 2. 

3. 加法操作
   (1) 数字相加 3+2 > 5
   (2) 字符串拼接 “3”+“2”> “32”
   (3) 列表、元组等合并 [10,20,30]+[5,10,100] ==>[10,20,30,5,10,100]
4. 乘法操作
   (1) 数字相乘 3*2 ==> 6
   (2) 字符串复制 “wps”*3 ==> ”wpswpswps”
   (3) 列表、元组等复制 [10,20,30]*3 ==> [10,20,30,10,20,30,10,20,30]

复合赋值运算符

运算符优先级问题

实际使用中，记住如下简单的规则即可，复杂的表达式一定要使用小括号组织。 1. 乘除优先加减
2. 位运算和算术运算>比较运算符>赋值运算符>逻辑运算符