第一部分 python基础部分

第一章 环境搭建

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python是什么

Python是一种跨平台、开源、免费、的高级程序设计语言。

Python是面向对象、解释型、动态数据类型的高级程序设计语言。

Python是一种脚本语言

python特点

Python的设计哲学为：优雅、明确、简单 ，相比C或C++代码量大大减少，代码质量大大提高，“Life is short，you need Python” 即“人生苦短，我用Python”

Python是一种扩充强大的编程语言，拥有丰富和强大的库，Python能够把其它语言制作的各种模块轻松的链接在一起(尤其是C/C++),又称为“==胶水==”语言

其实⽬前很多知名的机器学习、⼈⼯智能以及深度学习框架也都是基于Python语⾔进⾏开发的：

Google开源机器学习框架：TensorFlow开源社区主推学习框架：Scikit-learn百度开源深度学习框架：Paddle

python的版本变迁

2020 年 1 月 1 日， 停止 Python 2 的更新，Python 2.7 被确定为最后一个 Python 2.x 版本

版本对比：

注意：

• Python2.0对中文字符串支持性能不够好

• Python2.0与3.0系列版本的开发思想相同，只有少量语法差别

• 由于扩展库的发行总是滞后于python版本的发行，所以有些扩展库还不支持3.0系列版本（动态变化）

• 版本选择应该以开发目的、使用到的扩展库、扩展库支持的最高版本为选择标准来选择python版本

• Python2.0版本的代码不能直接在3.0的环境下运行，可以使用一些工具进行2.0代码与3.0代码转换,如:2to3.py等

• 在生产环境中，⼀般不会选择最新版本，因为可能会存在未知Bug，所以⼀般强烈建议大家在选择软件版本时，向前推1 ~ 2个版本。所以咱们课程主要讲解Python3.10版本。

搭建python的环境

python解释器

• 解释器下载网址：https://www.python.org/

• 选择安装包：Windows installer (64bit)

• 安装解释器：

选择Customize installation 自定义安装，建议不要选择上面的默认安装
Add Python3.8 to PATH一定要打勾，表示自动配置环境变量

Documentation（安装帮助文档）
pip（安装下载python包的工具pip）
td/tk and IDLE（安装Tkinter和IDLE开发环境）
Python test suite （安装标准测试套件）
py launcher （启动器）
for all users （安装所有用户都可启动python的快捷方式）

• 测设安装是否成功：打开运行输入CMD启动命令行输入python ：

pycharm集成开发环境

• 下载：https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows

Professional(专业版本) : 功能更加强大，主要是为Python和web开发者而准备，是需要付费
community(社区版本) ：轻量级，主要是为Python和数据专家而准备的

• 新建项目：选择 Create New Project

• 新建项目设置

Location：设置项目文件夹位置，可以实现新建一个目录，以pychon版本号命名，选择该目录即可
New environment using： 为项目创建一个新的环境，选择Virtualenv环境模式，Virtualenv用来创建一个虚拟pychon环境，解决了多个pychon程序共用一个解释器和插件的情况。
Location：设置虚拟环境目录，默认即可，该目录在pychon项目目录下
Base interpreter :设置python解释器的路径，稍微等待一下，会自动检索配置
Inherit global site-packages：勾选上代表创建的新项目需要copy一份全局包到虚拟环境，即可以使用base interpreter中的第三方库，不选将和外界完全隔离，==必须勾选==
Make available to all projects:勾选上，表示，当在虚拟环境下安装包的时候，copy一份到全局
注意：
全局包存放在python安装目录下：C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python38\Lib\site-packages（要打开隐藏）
虚拟环境包安装在关联的项目目录下面的${虚拟环境名}\Lib\site-packages子目录里
本机的：D:\Python\test\venv\Lib\site-packages）

• 新建python程序源文件

• 工作环境设置

• 改变编辑界面字号：File->Settings->Editor->Font->Size->20

• 添加解释器：File->Settings->Project :项目名>Project Interpreter ->点击加号（+）输入解释器名进行搜索安装

• 更换下载库源：File->Settings->Project :项目名>Project Interpreter ->点击加号（+）->Manage Repositories->删除默认源->添加新源（阿里云https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple）->重启pycharm

• pip 默认下载源更改

• pip : 是python默认的软件工具包，安装python时默认自动安装

• Python 的 pip 工具安装第三方包时默认会去 https://pypi.org/ 下载，由于“某些原因”，下载速度会很慢

• 配置阿里云镜像的pypi（Python 编程语言的软件存储库）:

• 在Windows中定位目录：C:\Users\Administrator

• 新建目录：pip

• 进入pip目录后新建配置文件：pip.ini

• 点击pip.ini配置文件单右选择“编辑

• 输入阿里源的配置命令：

[global]
index-url = https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
​
[install]
trusted-host=mirrors.aliyun.com

• 保存退出，在命令行中输入 pip install pygame 进行测试

• pip命令格式： pip [options]

• 查看帮助：pip help

• 升级pip：pip install --upgrade pip 或者 pip install -U pip

• 安装：pip install 包名

• 安装指定版本：pip install 包名==版本号（如：pip install matplotlib\==3.4.1）

• 临时指定源来安装：pip install -i pip源地址 包名

清华： https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
阿里云： http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
中国科技大学 https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/
华中理工大学： http://pypi.hustunique.com/
山东理工大学： http://pypi.sdutlinux.org/
豆瓣： http://pypi.douban.com/simple/
​
例：pip install -i http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ pygame

• 下载包但是不安装：pip download 包名 -d "某个路径"

• 卸载：pip uninstall 包名

• 更新：pip install --upgrade 包名

• 查看所有安装的包：pip list

• 查看需要升级包：pip list -o

• 查看某个包信息：pip show -f 包名

第一个python程序：九九乘法表

import time              #导入模块
print("Loading:",end='')
for i in range(5):
    print(".",end = '',flush = True)
    time.sleep(0.5)
print("\n\t\t\t九九乘法表")
print(end='\t')
for i in range(1,10):
    print(i,end='\t')
print()
print(end='\t')
for i in range(1,34):
    print(end='-')
print()
for i in range(1,10):
    print(i,end='\t')
    for j in range(1,10):
        if i>=j:
            print(i*j,end='\t')
    print()

运行：点击RUN 或 绿三角 或 ALT+SHIFT+F10 或 F9

注释

作用：更易于阅读理解代码，编译时会忽略，运行结果不显示，但在代码维护、解释、测试等等方面，发挥着不可或缺的重要作用，具体的注释专题，有大量的高水平文章和论述，请自行搜索并学习

语法：

• 单行注释：#注释内容 ，一般用于解释语句

#!/usr/bin/python3    
# 下面这个方法的作用是…..
# 第一个注释
# 我是单行注释
# 这是一个空的函数，它什么都不干。本条注释也是句废话。
defmain():
    pass   # pass表示占位，什么都不做。那我为什么要注释它呢？？？

pass语句是占位语句，它什么都不做，只是为了保证语法的正确性而写。以下场景中，可以使用pass语 句：
当你不知道后面的代码怎么写的时候
当你不需要写代码细节的时候
当语法必须，又没有实际内容可写的时候
其它的一些你觉得需要的场景

• 多行注释：‘’’注释内容’’’ 或 “””注释内容””” ，一般用于python的文件、模块、类等添加版权、功能等注释信息，并为 _doc_文档提供内容，这些内容可以通过现成的工具，自动收集起来，形成帮助文档，也是一种文档注释

def func(a, b):
    """ 这个是函数的说明文档。 
    :param a: 加数
    :param b: 加数
    :return:  和
    """
    return a+b
class Foo:
    """
    这个类初始化了一个age变量
    """
    def __init__(self, age):
        self.age = age

==需要强调的是这类注释必须紧跟在定义体下面，不能在任意位置==

代码头两行

• 很多时候，我们在一些py脚本文件的开头都能看到类似的以#开头的这样两行代码，它们不是注释，是一些设定

#!/usr/bin/env python
# #  -*-  coding:utf-8  -*-

• 第一行，用于指定运行该脚本的Python解释器，Linux专用，windows不需要。env方式下，系统会自动使用环境变量里指向的Python

• 第二行，是程序自己本身的字符编码方式，-*-没有特殊作用，只是美化代码

代码规范（PEP8:python增强建议书8代码样式指南）

通过缩进表示代码块包含控制关系，不需要写{}，一般推荐为tab(4个空格)或空格,同一代码块空格个数必须一致

一行可以书写多条语句，使用分号隔开，但不推荐，因为这样会造成阅读理解困难，维护耗时，容易出错，若一条语句太长可以使用（\）反斜杠实现多行语句，如：

string = "i love this country,"\
         +"because it is very beautiful!"\
         +"how do you think about it?"\
         +"Do you like it too?"

在 [], {}, 或 () 中的多行语句，可以不需要使用反斜杠()，直接回车，接着写。例如：

result = subprocess.Popen("ipconfig /all",
                          stdin=subprocess.PIPE,
                          stdout=subprocess.PIPE,
                          stderr=subprocess.PIPE,
                          shell=True, check=True)

PEP8建议：每一行的字符不超过80个。该换行时咱就换行！

区分大小写字母

变量不需要直接定义即可使用

print 默认输出是换行的，如果要实现不换行需要在变量末尾加上 end=""

2.第二章 基本数据类型

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2.1概念：按被定义的性质、表示形式、占据空间大小、构造特点进行分类，结构如下。

list列表 一维数组 []

tuple元组（） 不能该值

dictionart { }

2.2.常量

2.2.1.概念：在程序运行期间，值不会发生变化的量，一般通过人工初始

化或键盘输入实现

2.2.2整数（int）

• 十进制格式：数字、正负号组成，位数任意 如：100、256、0、-248，python3可以使用下划线 _ 对数据进行分割，以便阅读记忆

a=21_47_48_36_47
b=-2048
C=0123

• 八进制格式：以0o开头或00开头，后面跟上八进制数字0-7，如：0o12 0o7770o789(错误)

python2中八进制是以0开头的注意：可以调用oct（）方法输出八进制

a=7777
print(oct(a))

• 十六进制格式：以0x或0X开头，后面跟上十六进制数字(0-9,A-F),如：0 xFFFF0x25 0xAA -0x456 可以使用hex()函数实现十六进制的输出

a=65535
print(hex(a))

• 二进制格式：以0b或者0B开头后跟上0或1，逢二进一，如：0b10110B1101,调用bin（）函数实现二进制的输出

a=127
print(bin(a))

2.2.3 浮点数（float）

• 小数表示法：由符号、数字、小数点组成，如：-2.5，3.0 ，15.

• 科学计数法：又叫指数表示法，由符号、尾数、阶码符号（E或e）、阶码数字组成 如：xey

如 -2.5e3 -> -2.5*10^3 3E5 3.4e-3

• 原则如下： xEy

E后必为整数

e后不能由空格

x和y一个都不能少

• 注意：注意：浮点数运算可能出现小数位不确定的情况，如：0.1+0.2数学上为0.3，实际python解释器计算时为0.30000000000000004，这是由于浮点数转为二进制时会有误差，尽量避免浮点数的比较

如

if 0.1+0.7 == 0.8:
    print('yes')
else:
    print('no')

2.2.4 布尔类型（boolean）

• 作用：用于表示真与假，本质为数字类型

• 组成：True False

• True和False 第一个字母必须大写

• 意义：True表示1,False表示0，可以进行数学运算，如

print(True+1) # 2

• 注意：python2中无布尔类型，使用1和0表示

2.2.5 字符串

• 本质：python中的字符串本质是一种序列，其值本质为串首地址，是一个抽象的概念，值不可改变

• 定界符：‘单引号’ ”双引号“ ”“”三引号“”“

• 注意：定界符首尾得相同

三引号使字符串分布多行

a="""china
    china
    china"""

• 作用：以反斜杠(\）开头的特定字符串序列，表述特殊功能的字符串

• 常见转义字符

转义字符	作用
\n	回车换行hang
\r	回车（输入点置为行首）
\t	制表符，tab键
\b	退格键，光标向左移动一列（不会删除）
\f	换页
\\	输出一个反斜杠
\'	输出一个单引号
\"	输出一个双引号
\000	空
\yyy	以开头后跟三位八进制
\xyy	以x开头后跟2位十六进制数字

print('\100',\x40')

print('a\bi\'lh\bovi\be\'\\\byou\'\n')
输出为：i'love'you'

a被i盖住了 会覆盖

转义字符功能失效：使得转义字符功能失效，只需在定界符之前增加r或R

print(r'c:\windows\new') 或print('c:\\windows\\new')

2.3变量

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2.3.1变量名

变量名又称为标识符，用于标识变量空间、函数、类等的名称

组成：字母、下划线、数字组成，不能以数字开头，name:mod_123 3word（错误） a.dat(错误) print

注意：变量名字母区分大小写

变量名不能使用python保留字（关键字），保留字查看

import keyword
print(keyword.kwlist)
​
#结果
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

python以下划线开头的标识符有特殊意义，一般需要避免使用

单下划线开头，如：_ width,表示不能直接访问的类属性双下划线开头，如: _ _ add,类私有成员双下划线开头和结尾，_ _ _init _ _()构造函数

• python支持汉语变量名，但不推荐，

中国='china'

print（中国）

2.3.2.变量定义·格式：变量名=value(=念做赋值，不是等于)python中变量不需要声明类型，通过存储的数据动态变化

a = 4
b = 'china'
c = []
d = 95
e = a+d

• 新的变量通过赋值动作进行开辟内存空间，保存数据，若变量未赋值直接引用会抛出异常

X

print(x)
​
Traceback (mostrecentcalllast):
File"D:\python\testl\test.py",line1,in
  X
NameError:name'x'isnotdefined

• 变量类型是通过赋值动态变化的：

  number =2048
  print(type(number))
  number'china'
  print(type(number))
  number =3.14
  print(type(number))
​
#结果：



​
#type()测试数据类型的函数

2.3.3 变量是什么

• python中一切数据皆为对象，变量是对象的引用

• 对象是分配的一块内存空间，拥有特定的值，支持特定的操作，是一种容器

• 例子

a=b=1024
print(id(a),id(b))
a=2048
print(id(a),id(b))

• a=2系统执行2步，建立一个对象空间存储数据2，对其贴上标签2进行绑定

• a=10,将标签a从存储数据2的对象空间中撕下来，贴到存储10的对象空间中

• b=a,表示对象10贴了2个标签a和b

• 变量是一个系统表元素，拥有指向对象的链接空间，可以理解为是一种标签或名字

2.3.4 整形变量对象占用字节数

import sys
​
print(sys.getsizeof(int()))
print(sys.getsizeof(float()))
​
#结果 24  24
import sys
​
a=0
print('a=0',sys.getsizeof(a))
a=1
print('a=-1',sys.getsizeof(a))
a=-1
print('a=1',sys.getsizeof(a))
a=2**30-1
print('a=2**30-1'sys.getsizeof(a))
a=2**30
print('a=2**30'sys.getsizeof(a))
a=2**60-1
print('a=2☆*60-1'，sys.getsizeof(a))
a=2**60
print('a=2**60',sys.getsizeof(a))

• python3中不再区分int(普通) 和 long int (长整型)，统称int

• python3中int型是动态长度，理论支持无限大的数字（不能超出虚拟内存大小）

• 结论：python3中int型数据0占用24B,其它占用28B,每逢230增量4B,float数据占24B

2.4.运算符与表达式

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2.4.1.常见云算符优先级

运算符	作用
**	幂（最高优先级）
~ + -	取反 、 正号 、 负号
* / % //	乘 除 取余 取整数
+ -	加法 减法
>> <<	右移 左移
&	按位与
^	按位异或 （相同为0 ， 不同为1）
|	按位或
<= < > >=	比较运算符
== ！=	等于 不等于
is is not	身份运算符
in not in	成员运算符
not and or	逻辑运算符
= %= /= //= += -= &*=	赋值运算符
，	逗号运算符 （最低）

2.4.2.算术运算符

• 组成：+·*/川（取商的整数）**（幂）

• 除法（）：结果为浮点数，如：1/2->0.5

• 整除（）：又称为地板除，计算除法，返回值不大于除法结果的一个最大整数，余数舍弃 7//3 -> 2 -9//2 -> -5

• 例：计算一元二次方程的2个实根，a!=且b^2-4ac>0

import math
​
a = float(input('请输入二次项系数'))
b = float(input('请输入一次项系数'))
c = float(input('请输入常数项'))
x1 = (-b+math.sqrt(b*b-4*a*c)) / (2*a)
x2 = (-b-math.sqrt(b*b-4*a*c)) / (2*a)
print('x1=', x1, 'x2=', x2)

• 注意：math.sqrt()开平方根函数，之前需要导入，input()是输入函数，由于返回值为字符串则需要使用floati进行强制类型转换

• 取余（%）

• 取出表达式的余数即模运算，取余左右两边可以为小数，a%b结果符号与除数b相同，且除数b不能为0

• 例子：5%3-> 2 3%5-> 3 1.5%2-> 1.5 3.5%2-> 1.5 -1%2-> 1 5%-2> -1 50%30->20

• 例子：输入一个四位数，输出每一位及后三位

• 如：1234

• 千位：1

• 百位：2

• 十位：3

• 个位：4

• 后三位：234

x = int(input('请输入一个四位数：'))
print('千位=', x//1000)
print('百位=', x//100%10)
print('十位=', x//10%10)
print('个位=', x%10)
print('后三位=', x%1000)

• 常见数学运算函数

• int():强制类型转化为int型

• float():强制转为float型

• str():强制转为字符串

• abs():返回整数的绝对值

• math.modf(): 返回小数的整数部分和小数部分

• math.sqrt(): 计算算术平方根

• round(x,n)：四舍五入，保留n位小数

• 例：对浮点数进行四舍五入，如8.32433->8.32 8.32533->8.33

#法一
x=float(input('请输入一个四位数：)）
print(round(x,2))
#法二          
x=float(input('请输入一个四位数：'))
X=int(x*100+0.5)/100
print('四舍五入：',x)             
8.3233*100
832.533+0.5
833.033int
833/100
8.33

2.4.3 赋值运算符

• 简单赋值运算符

• 作用：将赋值运算符右侧的结果存储到左侧空间中，本质为覆盖

• 注意：赋值运算符左侧只能是变量，例：3=5 错误， a+1=10 错误

• 例子：交换变量

#法一
a=3
b=5
t=a
a=b
b=t
print(a,b)
#法二
a=3
b=5
a=a+b#a->8
b=a-b#b->3
a=a-b#a->5
print(a,b)   #空间复杂度小
#法三
a=3
b=5
a,b=b,a
print(a,b)
#法四
a=3
b=5
a=a^b  #按位异或
#0011
#0101
#110#a=6
b=a^b
#0110
#0101
#0011#b=3
a=a^b
#0110
#0011
#0101#a=5
print(a,b)

• 复合赋值运算符

• 符号：+= -= *= /= %= //= ……

• 作用：复合赋值运算，运算时进行展开

• 例子：

a=5
a+=2->a=a+2

a=5
a*=3+2   # a=a*(3+2)  #注意：展开后原右侧表达式会自带圆括号，提升优先级
print(a)

2.4.4 关系运算符

• 组成：> >= < <= == !=

• 作用：进行比较运算

• 结果：关系运算符组成的关系表达式运算结果为true （1成立） ，false(0不成立)

• 例子：true > 0 ->true

a

• 例子： x%2==0 （常用） !(x%2) x==x//2*2 偶数的判断

• 注意：== 表示左右结果是否相等，与 赋值号=应有所区别，如：a=12==3 a->False

2.4.5 身份运算符：is

• 作用：用来判断两个变量是否引用自同一个对象，即is是用来判断两个变量的地址是否相同，is not 是判断两个变量是不是引用自同一个对象

• 例子：在pycharm脚本模式下执行

a=1000
b=1000
print(a==b)#true
print(aisb)#true
print(id(a),id(b))
#脚本执行时，会被认同为一个代码块，变量值若以存在，会被重用

• 例子：在交互式的命令提示符中输入（console）：

>>>a=b=1000  # 用一个代码块
>>>print(aisb )
#true
#a=b=1000，命令行中一行为一个代码块，在同一个代码块中初始化对象时，会检查其值是否已存在，若存在直接重用
​
>>>a=50
>>>b=50
>>>print(aisb)
#true
​
>>>a=256
>>>b=256
>>>print(aisb)
#True
​
>>>a=257
>>>b=257
>>>print(aisb)
#flase

#python的垃圾回咋机制有一个称为“小整数对象池”技术，为了优化执行速度，节省内存存储空间，解释器会把[-5,256]之间的数据提前存放至小整数对象池空间中，程序中只要引用到[-5,256]之间的整数则不会重新建立内存空间，都是引用对象池中的数据，若超出其范围则会重新开辟内存空间来存储

2.4.6逻辑运算符

• 优先级：not > and > or

• 注意：

• x or y ： x为真，值为x ，短路运算

• x and y ： x为假 ，值为假 ，短路运算

• 数字零、空对象、特殊对象None都被认作False

2.4.7成员运算符 ： in 和 not in

• python独有的运算符（都是小写字母），用于判断对象是否是某个集合的元素之一，运算速度快，返回值为布尔类型

• 例：

list1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
a = 1
if a in list1:
    print('a是list1的元素之一')
else:
    print('a不是list1的元素')

2.4.8三目运算符

• 格式：result= 为真的结果 if 判断条件 else 为假时的结果

• 例

a = int(input())
b = int(input())
max = a if a>b else b
print(max)

2.5输入与输出

2.5.1标准print()函数实现输出

• 格式：print(*objects,sep=' ',end='\n',file=sys.stdout)

• 参数

• object:表示输出对象，数量自定，输出多个对象时xu'y增加逗号作为间隔符

• sep:间隔符，默认为一个空格

• end:用来设定什么作为输出结尾，默认为\n,

• file:要写入的文件对象

• 输出示例

print(1, 2, 3, 4, 5) #1 2 3 4 5
print(1, 2, 3, 4, 5, sep=',') # 1,2,3,4,5
print('hello', 'world') # hello world
print('www.openlab.com')  # www.openlab.com
print('www', 'openlab', 'com', sep='.')  # www.openlab.com
for i in range(5):
    print(i, end='\t')  #0  1   2   3   4   
​
for i in range(100):
    print(i, end='\t')
    if i%10 == 0:
        print()
print()
str = 'hello '
print(str*2)  # 注意：* 表示复制几份
​
print(5*str) #  hello hello hello hello hello 
​
print(str+'wprld')  # 注意： + 表示字符串链接  hello wprld
​
fp = open(r'd:\test.txt', 'w')  # 打开文件
print('2023,你好', file=fp)
fp.close() #  关闭文件
2.5.2 格式化print()输出

• 无符号八进制：%o,无符号十六进制：%x(%X),无符号整数：%u,整数：%d

num1=10
num2=20
print('八进制输出：0o%o,0o%o'%(nUm1,num2))
#八进制输出：0o12,0o24
print('十六进制输出：0x%X,0x%X'%(nUm1,nUm2))
#十六进制输出：0xA 0x14

• %f:浮点型数据，小数后6位，第7位四合五入

print('%f'%1.23456789)

• %e:科学计数法输出

print('%e'%123.456) #1.23456e+02

• %g:保留六位有效数字的前提下，使用小数方式，否则使用科学计数法

• %s：输出字符串

print('%s'%'china')

2.5.3 带有修饰符的格式化输出

• %md：表示输出m位十进制，m位最小列宽，默认右对齐，若小于m位，则左起补空格，若大于m列，则原样输出，例子：

a=123
b=456
print('%5d' % a)   #输出  123   左边两空格
print('%2d' % a)   #输出123 原样输出
print('%05d' % a)  #输出00123  
print('%-5d%d' % (a,b)  #输出123  456  左对齐

• %m.nf:表示输出float小数，m为总宽度（包含小数点），n为小数位数，小于n表示小数位数不足则右起补零，大于n则n+1位四舍五入，m省略时值同n

a=123.456
print('%10.4f'%a)  #  123.4560
print('%10.2f'%a)   #    123.46
print('%.2f'%a)    #123.46
str = 'hello world'
print('%10.2s'%str)
#        he
print('%-10.2s%s'%(str,str))#he        hello world

2.5.4使用input()函数实现输入

• 格式：变量名=input（提示文字）

• 返回值：字符串

• 注意：需要使用强制类型转换函数进行转换

age=int(input('请输入年龄：'))

2.6图形化程序设计

---

2.6.1Turtle是python（）内置的绘图函数，可以实现线条、矩形、圆等形状绘制

2.6.2 常见方法

方法	作用
showturtle()	显示当前的位置及方向
write(string)	绘制一个文本字符串
forward(int)	向箭头方向移动int个像素并绘制直线
right(int）	转向int度
color（string）	颜色
goto(int,int)	移动到指定位置
penup()	抬起笔
pendown()	放下笔
circle(int)	绘制半径为int的圆
done()	绘制完毕

import turtle
​
turtle.pensize(10)  # 粗细
turtle.right(60)  # 画笔转向
turtle.forward(100)
turtle.right(120)
turtle.forward(100)
turtle.right(120)
turtle.forward(100)
turtle.done()   # 三角形
​
​import turtle
t.pensize(10)
t.color('red')
t.right(72)
t.forward(100)
t.right(144)
t.forward(100)
t.right(144)
t.forward(100)
t.right(144)
t.forward(100)
t.right(144)
t.forward(100)
t.done()
​
​
import turtleast
t.pensize(5)
t.color('blue')
t.penup()
t.goto(-110,-25)
t.pendown()
t.circle(45)
​
t.penup()
t.color('black')
t.goto(0,-25)
t.pendown()
t.circle(45)
​
t.penup()
t.color('red')
t.goto(110,-25)
t.pendown()
t.circle(45)
​
t.penup()
t.color('yellow')
t.goto(-55,-75)
t.pendown()
t.circle(45)
​
t.penup()
t.color('green')
t.goto(55,-75)
t.pendown()
t.circle(45)
t.done()

第三章 程序流程控制

---

3.1顺序结构

3.1.1程序设计的一般面向过程思路

• 变量初始化（名称 个数 初始值）

• 输入（input()）

• 处理 (算法)

• 输出 （print()）

3.1.2原则：自顶向下，逐步细化，由上到下逐条执行，即书写顺序就是执行顺序，清晰第一，效率第二

3.1.3 例：输入一个华氏温度，要求输出摄氏温度，公式，c=5/9*(f-32)

#定义变量初始化 输入
F=int(input('请输入一个华氏温度'))
#算法
c=5/9*(F-32)
#输出
print('摄氏温度',c)

3.1.4例子：从键盘输入2个整数a和b,合成一个新四位数c a=12 b=34 c=1324

a = int(input('请输入一个两位数：'))
b = int(input('请输入一个两位数：'))
c = a//10*1000+b//10*100+a%10*10+b%10
print('新四位为：', c)

3.1.5例子：财务人员给员工发工资时经常遇到如下问题：根据每个人的工作金额计算人民币的张数，且要求总张数最少

z = int(input('请输入金额'))
print('100的张数', z//100)
z = z%100
print('50的张数', z//50)
z = z%50
print('20的张数', z//20)
z = z%20
print('10的张数', z//10)
z = z%10
print('5的张数', z//5)
print('1的张数', z%5)

3.1.6例子:输入三角形的三边长度，计算面积：

已知三角形三边长度为a,b,c,面积公式为：area=sqrt(s(s-a)(s-b)(s-c))其中s=(a+b+c)/2

import math
​
a = int(input('a='))
b = int(input('b='))
c = int(input('c='))
if (a+b<= c) | (a+c<= b) | (b+c<= a):
    print('该三边无法形成三角形')
else:
    s = (a+b+c) /2
    area = math.sqrt(s* (s-a) * (s-b) * (s-c))
   # area = (s * (s - a) * (s - b) * (s - c))**0.5
print('area=', area)

3.2 选择结构

3.2.1 单分支结构

• 语法：

if 表达式：

语句块

• 流程图：

• 例1：输入2个数，输出最大值

a = int(input())
b = int(input())
max = a
ifa

• 例2：输入一个数，判断是否被7或11整除,不能同时整除

num = int(input('请输入数字：'))
if (num%7 == 0 or num%11 == 0) and num%77!= 0:
    print('yes')
else:
    print('no')

• 例3：判断是否是闰年

year = int(input('请输入四位数的年份：'))
if year%4 == 0 and year%100!= 0 or year%400 == 0:
    print('闰年')  # 能被4整除但不能被100整除或者能被400整除
else:
    print('平年')

3.2.3多分枝结构

• 语法1：

if 表达式1：

语句块1

else:

if表达式2：

语句块2

else:

if 表达式3：

语句块3

……

• 语句2:

if表达式1：

语句块1

elif 表达式2：

语句块2

elif 表达式3：

语句块3

else:

……

• 程序流程图：

• 例子：输入一个百分制成绩，输出等级成绩

x>=90 优秀

90>=x>=80 良好

80>=x>=60 合格

x<60 补考

#法一
num = int(input('请输入一个百分制成绩：'))
if num<0 or num>100:
    print('请再输入0-100之间的程序')
else:
    if num>= 90:
        print('优秀')
    else:
        if num>= 80:
            print('良好')
        else:
            if num>60:
                print('合格')
            else:
                print('补考')
  
​
#法二
num = int(input('请输入一个百分制成绩：'))
if num<0 or num>100:
    print('请再输入0-100之间的程序')
elif num>= 90:
    print('优秀')
elif num>= 80:
    print('良好')
elif num>60:
    print('合格')
else:
    print('补考')

3.2.4注意：

• if和else之后的冒号不能省略

• else elif不能单独使用必须配合if进行处理

• if-else是通过tab缩进表达控制关系，需要注意

3.3 循环结构

3.3.1while循环

• 格式：

while 条件表达式：

循环体

• 流程图：

3.3.2 for循环

• 格式：

for 迭代的变量 in 对象(列表等)：

循环体

for 迭代变量 in range(start,step)

循环体

• range()函数

• python3内置函数，用于生成一系列的连续整数

• start：计数的起始值，省略则为0

• end:计数的终止值，不包含，如：range(7),代表生成0-6，end参数不可省略

• step：步长，若省略默认为1

• 例子：计算1+2+3+4+……100

# while
sum = 0
i = 1
while i<= 100:
    sum += i
    i = i+1
print(sum)
​
# for
sum = 0
for i in range(1, 101):
    sum += i
    i += 1
print('sum:', sum)

• 注意

• 循环条件一般为关系表达式或者逻辑表达式，为非0时执行循环体，0时循环结束

• 循环条件尽量使用开区间

• 循环嵌套：长循环在内短循环在外以减少循环跨越次数，提高效率

for i in range(10):
    for j in range(3):
        pass
    
for j in range(3):  # 选择
    for i in range(10):
        pass

3.4 程序实例

3.4.1 累加和

• 框架

sum=0

for i in range(终止值)：

sum=sum+新项

新项一般与循环迭代变量i有关或者与前后项关系有关

• 例子：计算1+1/2+1/3+1/4+……1/100

sum = 0
for i in range(1, 101):
    sum = sum+1/i;
    i += 1
print('sum=', sum)  
#结果sum= 5.187377517639621

• 例子：计算1-1/2+1/3-1/4+1/5……-1/100

sum = 1
f = -1
for i in range(2, 101):
    sum = sum+1/i*f
    f = -f  # 符号位切换
print('sum=', sum)
#sum= 0.688172179310195

• 例子：计算1+1/2-1/3+1/4-1/5……+1/100

sum = 1
f = -1
for i in range(2, 101):
    sum = sum+1/i*-f
    f = -f
print('sum=', sum)

• 计算下列多项式：

n = int(input('n:'))
sum1 = 0
sum2 = 0
for i in range(1, n+1):
    sum1 = sum1+i
    sum2 = sum2+1/sum1
print('sum=%.6f', sum2)

• 例子：计算下列多项式的结果：前20项之和

新的分子=旧的分子+旧分母新的分母=旧分子

a = 2
b = 3
sum = 0
for i in range(20):
    sum = sum+b/a
    t = a+b
    m = b
    b = t
    a = m
print('sum=.6f'%sum)

• 例子：计算下列多项式的结果：n的值

pi = 1
i = 3
f = -1
while 1/i>1e-6:#多项式某项值大于1e-6说明误差太大需要独述铁代
    pi = pi+1/i*f
    f = -f
    i += 2# 分母
print('pai=%.6f'% (pi*4))

• 例子：用泰勒级数计算e的近似值，e=1+1/1!+1/2!+1/3!+……1/n!

sum = 1
t = 1
i = 1
while 1/t>1e-6:
    t = t*i
    sum = sum+1/t
    i += 1
print('e=%.6f'%sum)
#e=2.718282

• 例子：计算a+aa+aaa+aa...aa ,若a=2,计算前6项之和

2 a=2

22 a=a*10+2 ? a

222

2222

22222

a = 2
sum = 0
for i in range(6):
    sum += a
    a = a*10+2
print('sum=', sum)
#sum=246912

3.4.2 素数判断

• break语句：终止当前循环，执行循环外的下一跳语句，一般会和if配对使用，例：计算的r=1到r=10的圆面积，直到100为止

import math
​
for r in range(1, 11):
    area = math.pi*r*r
    if area>100:
        break
print('r:', r, 'area is :%.6f '%area)

• continue语句：跳出当次循环，继续执行下一次循环，continue语句之后循环语句之前所有的语句不再执行，例子：计算100到150之间不能被3整除的数，要求一行输出10个（加速循环）

i = 0
for n in range(100, 151):
    if n%3 == 0:
        continue
    print(n, end=' ')
    i += 1
    if i%10 == 0:
        print()

• for-else结构：for循环执行完毕（for循环不是通过break跳出而中断的）或者未进入循环的情况下执行else后的语句

for i in range(1, 100):
    if i%2 == 0 and 1%3 == 0 and 1%5 == 0:
        print('%d是2、3、5的最小公倍数'%i)
        break
else 
    print('未找到')

• 执行过程：当for循环正常执行完毕(range（）中超出范围）则执行else之后的语句块，若执行break异常跳出循环则不会执行else后的语句块此例中break不可删除，若删除则不能保证找到最小公倍数，同时由于没有中断机制使得for顺利执行完毕则会执行else后的语句块，输出结果矛盾

• 注意：for…if......break..else…为基本结构

• while......else也同理

• 素数：只能被1和自己整除

• 例子：输入一个整数，判断是否为素数

#法1
prime=int(input('请输入一个大于等于2的整数：'))
if prime<2:
    print('数据错误，请输入大于等于2的整数')
else:
    for i in range(2,prime):
        if prime%i==0:
            print('平数')
            break
        else:
            print('素数')

• 例子：

#法2
i=2
prime=int(input('请输入一个大于等于2的整数：'))
if prime<2:
    print('数据错误，请输入大于等于2的整数')
else:
    while prime%i:
        i=i+1
    if i == prime:
        print('素数')
    else:
        print('平数')

• 例3：

#筛选法：素数的倍数一定不是素数，给出序列2-50，去掉2的倍数，去掉3的倍数，去掉4的倍数……,剩余一定为素数

3.4.3 穷举搜索

• 原则：在指定范围内寻找符号条件的数

• 框架：

for i in range(起始值，终止值)：
	if 条件判断：
		处理
例子：输出100以内的素数
for i in range(2, 100):  # 穷举2-99之间
    for j in range(2, i-1):  # 判断i是否为素数
        if i%j == 0:
            break
    else:
        print(i, end=' ')

• 例2：输出大于m且紧随m的k个素数，如：m=5,k=3,结果为：7 11 13

m = int(input('请输入起始值'))
k = int(input('请输入个数：'))
i = m+1  # 从m+1开始搜索
count = 0# 记录找到的素数个数
while count

• 例3 输出200-400之间的非素数

for i in range(200, 400):
    for j in range(2, i):
        if i%j == 0:
            print(i, end=' ')
            break

• 例子：输出水仙花数：是一个三位数、每一位的立方和等于原值，153=1^3+5^3+3^3

for i in range(100, 1000):
    if (i%10) **3+ (i//10%10) **3+ (i//100) **3 == i:
        print('水仙花数：', i)

#水仙花数： 153

#水仙花数： 370

#水仙花数： 371

#水仙花数： 407

• 例子：输出1000以内的完数，完数：因子之和等于原值，6==1+2+3

for i in range(6, 1000): #穷举6-999
    sum = 0#因子之和清零
    for j in range(1, i):  # 查找因子
        if i%j == 0:
            sum += j
    if sum == i: # 判断完数
        print(i, end='\t')  # 6 28 496

• 例子：查找100以内的同构数，同构数：一个正整数出现在它的平方数右侧，如：5==25 6==36

25==625
for i in range(1, 100):
    if i == i*i%10 or i == i*i%100:
        print(i, end='\t')
#1  5   6   25  76  

• 例子：输出100以内能被9整除余数为2的整数，并计算平均值的平方根

sum = 0
a = 0
num = 0
for i in range(1, 100):
    if i%9 == 2:
        print(i, end=' ')
        num = num+1
        sum += i
        a = (sum/num) **0.5
print()
print(a)

3.4.4 数学问题

• 例子：判断回文数