Python 学习笔记

一、基础知识

1、输出函数print()

1. print() 可以输出数字、字符串、表达式；
2. 换行/不换行输出；
3. 将数据输出到文件中；
4. 转义字符。

# 输出字符串
print('hello world')
# 输出数字
print(520)
print(98.5)
# 输出表达式
print(3+1)
# 将数据输出到文件中
fp = open('D:/text.txt','a+') # a+：如果文件不存在就创建，存在就在文件内容后面继续追加
print("hello world",file = fp)
fp.close()
#不换行输出
print('hello','world','Python')
# 转义字符
print('hello\nworld')
print('hello\tworld')
print('helloooo\tworld')
# \b：退格
print('hello\bworld')
# world将hello覆盖了
print('hello\rworld')

print('http:\\\\www.baidu.com')
print('老师说：\'大家好\'')
# r/R 是原字符，不希望字符串中的转义字符起作用，就用原字符。最后一个字符不能是反斜杠
print(r'hello\nworld')

2、字符编码

1. 对于单个字符的编码，Python提供了以下两个函数：
   1) chr(i)：用来返回整数i所对应的Unicode字符。
   2) ord()：用来返回对应字符的ascii码。

# ASCII
print(chr(20056))
print(ord('乘'))

2. 如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需要把str变为以字节为单位的bytes。
   1) bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示，如 x=b’ABC’。
   2) 以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes。
   (1) 纯英文的str可以用ASCII编码为bytes，内容是一样的。
   (2) 含有中文的str可以用utf-8编码为bytes。
   (3) 含有中文的str无法用ASCII编码，因为中文编码的范围超过了ASCII编码的范围。

print('ABC'.encode('ascii'))
print('中国'.encode('utf-8'))
# print('中国'.encode('ascii')) # 报错UnicodeEncodeError

3. 如果我们从网络或磁盘上读取了字节流，那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str，就需要用decode()方法。如果bytes中只有一小部分无效字节，可以传入errors='ignore’忽略错误的字节。

print(b'ABC'.decode('ascii'))
print(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8',errors='ignore'))

3、保留字和标识符

1. 保留字
   python import keyword print(keyword.kwlist)
2. 标识符
   ① 变量。函数、类、模块和其他对象起的名字就叫标识符
   ② 区分大小写

4、变量

1. 变量由标识、类型、值三部分组成。
   标识：表示对象所存储的内存地址，使用id(obj)来获取
   类型：表示的是对象的数据类型，使用type(obj)来获取
   值：表示对象存储的具体数据，使用print(obj)直接打印输出

5、数据类型

1. 整数
2. 浮点数
   ① 使用浮点数进行计算时，可能会出现小数位数不确定的情况。
   ② 导入decimal模块。

from decimal import Decimal
print(Decimal('1.1')+Decimal('2.2'))

3. 布尔类型
   ① True为真，False为假
   ② 布尔值可以转化为整数

# 布尔类型
f1 = True
f2 = False
print(f1,type(f1))
print(f2,type(f2))

# 布尔值可以转成整数计算
print(f1+1)
print(f2+2)

4. 字符串类型
   ① 不可变的字符序列
   ② 可以使用单引号’'、双引号"“、三引号”“”“”"来定义
   ③ 单引号和双引号定义的字符串必须在一行，三引号定义的字符串可以分布在连续的多行
   ④ 要计算str包含多少个字符，可以用len()函数。如果换成bytes，len()函数计算的是字节数。
   ⑤ 字符串是数组，可以使用str[i]来获取字符。
   ⑥ Python中的内置方法：
   1. strip()方法删除开头和结尾的空白字符。
   2. lower()返回小写的字符串。
   3. upper()方法返回大写的字符串。
   4. replace()用另一段字符串来替换字符串。
   5. split()方法在找到分隔符的实例时将字符串拆分为子字符串。
   6. 字符串串联使用+连接。
   7. 可以使用format()方法对结果进行格式化。使用{}充当占位符。
   1）可以在花括号内添加参数以指定如何转换值；
   2）如需使用更多值，只需向 format() 方法添加更多值；
   3）可以使用索引号（花括号 {0} 内的数字）来确保将值放在正确的占位符中；
   4）还可以通过在花括号 {carname} 中输入名称来使用命名索引，但是在传递参数值 txt.format(carname = “Ford”) 时，必须使用名称。
   8. join()方法使用哈希字符作为分隔符，将元组中的所有项目连接到字符串中。
   9. find()和index()方法在字符串中搜索指定的值并返回它被找到的位置。如果找不到指定值，find()返回-1，index()报错。
   10. 所有的字符串方法都返回新值，不会改变原始字符串。

# 字符串类型
str1 = '人生苦短，我用Python'
str2 = "人生苦短，我用Python"
str3 = """人生苦短，
我用Python
"""
print(str1)
print(str2)
print(str3)
print(len(str1)) # 计算字符串长度
print(str1[1])
print(str1[2:5])

# 字符串方法
print('----------strip()删除开头和结尾的空白字符----------------')
a = ' Hello,world! '
print(a.strip())
print('----------lower()----------------')
print(a.lower())
print('----------upper()----------------')
print(a.upper())
print('----------replace()----------------')
print(a.replace('world','Python'))
print('----------split()----------------')
print(a.split(','))
print('----------检查字符串 in ， not in----------------')
print('Hello' in a)
print('----------字符串串联使用+连接----------------')
b1 = 'Good '
b2 = 'Morning'
b = b1 + b2
print(b)
print('----------format()----------------')
age = 20
gender = 'boy'
txt = 'My name is Bill, I am {} years old，and I am a {}.'
print(txt.format(age,gender))
quantity = 3
itemno = 567
price = 52
myorder = "I want {0} pieces of item number {1} for {2:.2f} dollars."
print(myorder.format(quantity, itemno, price))
myorder = "I have a {carname}, it is a {model}."
print(myorder.format(carname = "Porsche", model = "911"))
print('----------join()----------------')
new_str = '*'.join(str1)
print(new_str)
print('----------find()------------')
print(txt.find('name'))
print('----------index()------------')
print(txt.index('name'))

5. 格式化
   1) 通过使用 % 运算符来格式化字符串。
   2) 在字符串内部，%s 表示用字符串替换， %d 表示用整数替换， %f 表示用浮点数替换，有几个 %？ 占位符，后面就跟几个变量或者值，括号可以省略。格式化整数和浮点数还可以指定是否补0和整数与小数的位数。
   3) 使用format()方法格式化字符串，他会用传入的参数依次替换字符串内的占位符{0}、{1}等。
   4) f-string：是一种用以f开头的字符串格式化字符串的方法，字符串中如果包含{xxx}，就会以对应的变量替换。

# 格式化
print('Hello,%s' % 'world')
print('Hi,%s,you have $%d.' % ('Michael',1000000))
print('%2d-%03d' % (3,1))
print('%.2f' % 3.1415926)
print('Hello,{0}，数学考了{1:.1f}'.format('小明',98))
r = 2.5
s = 3.14 * r ** 2
print(f'The area of a circle with radius {r} is {s:.2f}')

6、数据类型转换

1. str()将其他类型转换成str类型
2. int()将其他类型转换成int类型
   注意：① 文字类和小数字符串不可转；② 浮点数转化成整数，抹零取整
3. float()将其他类型转换成float类型
   注意：① 文字类无法转换；② 整数转成浮点数，末尾为.0

print('-------------------str()将其他类型转换成str类型')
a = 10
b=198.7
c=False
print(str(a),str(b),str(c),type(str(a)),type(str(b)),type(str(c)))

print('--------------------int()将其他类型转换成int类型')
s1='128'
s2=98.7
s3='hello'
s4=True
print(int(s1),type(int(s1))) # 将str转换成int类型，字符串只能是整数串
print(int(s2),type(int(s2)))
# print(int(s3),type(int(s3)))
print(int(s4),type(int(s4)))

print('--------------------float()将其他类型转换成float类型')
s1='128.98'
s2=98
print(float(s1),type(float(s1)))
print(float(s2),type(float(s2)))
print(float(s4),type(float(s4)))
# print(float(s3),type(float(s3)))

7、Python注释

1. 单行注释：以#开头
2. 多行注释：将一对三引号之间的代码称为多行注释
3. 中文编码声明注释：
   在文件开头写# -- coding:utf-8 --，标识的是该文件的编码方式为utf8。

8、输入函数input()

1. 基本使用：input()函数的结果是str类型

#输入函数input()
present=input('输入提示')
print(present,type(present))
a = int(input('请输入一个数：'))
b = int(input('请输入另一个数：'))
print(a+b)

9、运算符

1. 算术运算符

# 算术运算符
print(1+1)
print(3-1)
print(2*4)
print(11/2)
print(11//2) # 整除运算
print(-9//-2)
print(9//-2) # 一正一负向下取整
print(-9//2)
print(11%2) # 取余运算：余数=被除数-除数*商
print(9%-2) # 9-(-2)*(-5)=-1
print(-9%2) #-9-2*(-5)=1
print(2**3) # 幂运算

2. 赋值运算符
   ① 执行顺序：右→左
   ② 链式赋值：a=b=c=20
   ③ 支持参数赋值：+=、-=、*=、/=、//=、%=
   ④ 支持系列解包赋值：左右变量的个数与值的个数对应

print('------------赋值运算符--------')
a=b=c=20 # 链式赋值
print(a,id(a))
print(b,id(b))
print(c,id(c))

print('--------支持参数赋值----------')
a=20
a+=30
print(a)
a-=10
print(a)
a*=2
print(a)
a/=3
print(a,type(a))
a//=2
print(a,type(a))
a%=2
print(a,type(a))

print('--------支持系列解包赋值-----------')
a,b,c=20,30,40
print(a,b,c)

print('-----交换两个变量的值-----')
a,b=10,20
print('交换前：',a,b)
a,b=b,a
print('交换后：',a,b)

3. 比较运算符：结果为True或False

# 比较运算符
a,b=10,10
print('a>b吗？',a>b)
print('a,a<b)
print('a>=b吗？',a>=b)
print('a<=b吗？',a<=b)
print('a==b吗？',a==b) # ==比较的是值 is 比较的是地址（标识）
print('a is b?',a is b)
print('a is not b?',a is not b)
print('a!=b吗？',a!=b)
lst1=[11,22,33,44]
lst2=[11,22,33,44]
print('lst1 == lst2?',lst1 == lst2)
print('lst1 is lst2?',lst1 is lst2)

4. 布尔运算符：and、or、not、in、not in

# 布尔运算符
a,b = 1,2
print(a==1 and b==2) # and 且
print(a==2 or b==2) # or 或
print(not a==1) # not 非
print('---------in 与 not in----------')
s = 'hello world'
print('w' in s)
print('k' in s)
print('w' not in s)

5. 位运算符：
   ① 按位与 &：同为1结果为1，其余为0
   ② 按位或 |：同为0时结果为0，其余为1
   ③ 左移位：向左移动一位相当于乘以2（高位溢出低位补0）
   ④ 右移位：向右移动相当于除以2（高位补0低位溢出）

# 位运算符
print(4&8) # 按位与：同为1时结果为1，其余为0
print(4|8) # 按位或：同为0时结果为0，其余为1
print(4<<1) # 左移位：向左移动一位
print(4<<2) # 向左移动两位
print(4>>1) # 右移位：向右移动一位
print(4>>2) # 向右移动两位

6. 运算符的优先级
   算术运算(**、*,/,//,%、+,-)>位运算(<<,>>、&、|)>比较运算>布尔运算（and、or）>赋值运算(=)

二、程序的组织结构

1、顺序结构

1. 从上到下顺序执行代码，中间没有任何判断和跳转，直到程序结束。
2. 对象的布尔值：Python一切皆对象，所有对象都有一个布尔值。
   使用内置函数bool()获取对象的布尔值
3. 以下对象的布尔值全为False：False、数值0、None、空字符串、空列表、空元组、空字典、空集合。

# 对象的布尔值
print(bool(False))
print(bool(0))
print(bool(0.0))
print(bool(None))
print(bool(''))
print(bool([])) # 空列表
print(bool(list())) # 空列表
print(bool(())) # 空元组
print(bool(tuple())) # 空元组
print(bool({})) # 空字典
print(bool(dict())) # 空字典
print(bool(set())) # 空集合

2、选择结构

1. 单分支结构
2. 双分支结构
3. 多分支结构
4. 嵌套if

# 单分支结构
money=1000
s=int(input('请输入取款金额：'))
# 判断余额是否充足
if money>=s:
    money-=s
    print('取款成功，余额为：',money)

# 双分支结构
'''从键盘录入一个整数，判断是奇数还是偶数'''
num=int(input('请输入一个整数：'))
if num%2==0:
    print(num,"是偶数")
else:
    print(num,"是奇数")

# 多分支结构
'''从键盘录入一个整数成绩，判断成绩的范围'''
score=int(input('请输入一个整数成绩：'))
if score>=90 and score <=100:#也可写成 90<=score<=100
    print('A')
elif score>=80 and score<90:
    print('B')
elif score>=70 and score<80:
    print('C')
elif score>=60 and score<70:
    print('D')
elif score>=0 and score<60:
    print('E')
else:
    print('成绩无效')

# 嵌套if
'''会员：购物金额≥200打8折，≥100打9折，否则不打折
    非会员：购物金额≥200打9.5折，否则不打折
'''
answer=input('您是会员吗？y/n')
money=int(input('请输入您的购物金额：'))
if answer=='y':
    if money>=200:
        print('打8折，付款金额为：',money * 0.8)
    elif money>=100 and money<200:
        print('打9折，付款金额为：',money * 0.9)
    else:
        print('不打折，付款金额为：',money)
else:
    if money>=200:
        print('打9.5折，付款金额为：', money * 0.95)
    else:
        print('不打折，付款金额为：', money)

5. 条件表达式：是if-else的简写

# 条件表达式
num_a=int(input('请输入第一个整数：'))
num_b=int(input('请输入第二个整数：'))
print((num_a,'大于等于',num_b) if num_a >= num_b else (num_a,'小于',num_b))

6. pass语句：语句什么都不做，只是一个占位符，用在语法上需要语句的地方。

# pass语句
answer=input('您是会员吗？y/n')
if answer=='y':
    pass
else:
    pass

3、循环结构

1. 内置函数range()：用于生成一个整数序列
   1. range()的三种创建方式
      (1) range(stop)：创建一个[0,stop)之间的整数序列，步长为1
      (2) range(start,stop)：创建一个[start,stop]之间的整数序列，步长为1
      (3) range(start,stop,step)：创建一个[start,stop]之间的整数序列，步长为step
   2. 返回值是一个迭代器对象
   3. 不管range对象表示的整数序列有多长，所有range对象占用的内存空间都是相同的，只需存储start，stop和step。
   4. in 与 not in 判断整数序列中是否存在（不存在）指定整数

#range()的三种常见方式
'''1. range(stop)'''
r=range(10)
print(r)
print(list(r)) # 用于查看range对象中的整数序列 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
'''2. range(start,stop)'''
r=range(1,10)
print(list(r)) # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
'''3. range(start,stop,step)'''
r=range(1,10,2)
print(list(r)) # [1, 3, 5, 7, 9]

'''判断指定整数是否在序列中 in 或 not in'''
print(10 not in r)
print(9 in r)

2. while循环：判断n+1次，条件为True执行n次。

# while循环
'''1到100之间的偶数和'''
a=1
sum=0
while(a<=100):
    if a%2==0:# not bool(a%2)
        sum+=a
    a+=1
print('1-100之间的偶数和为',sum)

3. for-in循环
   1. in 表示从（字符串、序列等）中依次取值，又称为遍历
   2. 遍历的对象必须是可迭代对象（字符串、序列等）。
   3. 如果在循环体中不需要使用自定义变量，可将自定义变量写为’_‘。

'''输出100-999之间的水仙花数
    水仙花数：153=3^3+5^3+1^3
'''
for item in range(100,1000):
    ge=item%10 # 个位
    shi=item//10%10 # 十位
    bai=item//100 # 百位
    # print(bai,shi,ge)
    if (ge**3 + shi**3 + bai**3) == item:
        print(item)

4. 流程控制语句
   1) break
   (1) 用于结束循环结构。
   (2) 直接跳出当前循环。
   2) continue：结束当前循环，进入下一次循环。
   3) else：可以与if、while、for配合使用。

# break语句
for _ in range(1,4):
    pwd = input('请输入密码：')
    if pwd=='8888':
        print('密码正确')
        break
    else:
        print('密码错误')

# continue 语句
for item in range(0,51):
    if item%5!=0:
        continue
    print(item)

# else语句
# for _ in range(3):
#     pwd = input('请输入密码：')
#     if pwd=='8888':
#         print('密码正确')
#         break
#     else:
#         print('密码错误')
# else:
#     print('三次密码输入错误')

a=0
while a<3:
    pwd = input('请输入密码：')
    if pwd=='8888':
        print('密码正确')
        break
    else:
        print('密码错误')
    a+=1
else:
    print('三次密码输入错误')

5. 嵌套循环：外层循环执行一次，内层循环执行完整的一轮。

# 嵌套循环
'''产生一个三行四列的矩形'''
for _ in range(1,4):
    for _ in range(1,5):
        print('*',end='\t') # 不换行输出
    print()

'''打印出99乘法表'''
print()
for i in range(1,10):
    for j in range(1,i+1):
        print(i,'*',j,'=',i*j,end='\t')
    print()

6. break和continue在二重循环用于控制本层循环

# break和continue在二重循环的使用
print('---------break在二重循环的使用--------')
for i in range(1,5):
    for j in range(1,10):
        if j%2==0:
            break
        print(j)
print('---------continue在二重循环的使用--------')
for i in range(1,5):
    for j in range(1,10):
        if j%2==0:
            continue
        print(j)

三、列表

1、列表的创建

1. 通过[]进行创建
2. 使用内置函数list()创建
3. len()函数可以获取列表中元素的个数

# 列表
lst1 = ['hello','world',98] # 使用方括号创建
lst2 = list(['hello','world',98]) # 使用内置函数list()创建
print('lst1:',lst1)
print('lst2:',lst2)
print(len(lst1))

2、列表的特点

1. 列表元素按顺序有序排序
2. 索引映射唯一一个数据
3. 列表可以存储重复数据
4. 任意数据类型混存
5. 根据需要动态分配和回收内存

3、列表的查询操作

1. 获取指定元素的索引：index(‘item’)
   1) 如果列表中存在N个相同元素，只返回相同元素中第一个元素的索引
   2) 如果查询的元素在列表中不存在，则会抛出ValueError
   3) 还可以在指定的start和stop之间进行查找[start,stop)

# 列表的查询操作
lst1 = ['hello','world',98,'hello']
print(lst1.index('hello'))
# print(lst1.index('python'))
print(lst1.index('hello',1,4))

2. 获取列表中的单个元素
   1) 正向索引从0到N-1，如：lst[0]
   2) 逆向索引从-N到-1，如：lst[-N]
   3) 指定索引不存在，抛出IndexError

# 获取列表中的单个元素
lst1 = ['hello','world',98,'hello',234]
print(lst1[2]) # 正向索引
print(lst1[-3]) # 逆向索引
# print(lst1[5]) # IndexError: list index out of range

3. 获取列表中的多个元素
   1) 语法格式：列表名[start:stop:step]
   2) 切片操作
   (1) 切片的结果：原列表片段的拷贝
   (2) 切片的范围：[start,stop)
   (3) step默认为1：简写为[start,stop)
   (4) step为正数：从start开始往后计算切片
   ① [:stop:step] ： 切片的第一个元素默认是列表的第一个元素
   ② [start::step]：切片的最后一个元素默认是列表的最后一个元素
   (5) step为负数：从start开始往前计算切片
   ① [:stop:step]：切片的第一个元素默认是列表的最后一个元素
   ② [start::step]：切片的最后一个元素默认是列表的第一个元素

# 获取列表中的多个元素
lst=[10,20,30,40,50,60,70,80]
lst2=lst[1:4:1]
print(lst2)
print('原列表地址：',id(lst))
print('切片地址：',id(lst2))
print(lst[1:6]) # step默认为1
print(lst[1:6:]) # step默认为1
print(lst[:6:2]) # start默认为0
print(lst[1::2]) # stop采用默认
print('------------step步长为负数的情况-------------')
print(lst[::-1]) # 列表逆序
print(lst[7::-1]) # stop省略
print(lst[6:0:-2])

4. 列表元素的查询操作
   1) 判断指定元素在列表中是否存在
   (1) 元素 in 列表名
   (2) 元素 not in 列表名
   2) 列表元素的遍历
   for 迭代变量 in 列表名:
   操作

# 列表元素的判断及遍历
lst=['hello','world',98,'python']
print(98 in lst) # True
print(98 not in lst) # False
print('good' in lst) # False
print('good' not in lst) # True
print('----------列表元素的遍历-----------')
for item in lst:
    print(item)

5. 列表元素的增删改操作
   1) 增加元素
   (1) append()：在列表的末尾添加一个元素（如果添加的是列表，则把这个列表看作一个元素）。
   (2) extend()：在列表的末尾一次性添加多个元素（如果添加的是列表，则将该列表中的元素依次添加）。
   (3) insert()：在列表的任意位置添加一个元素。
   (4) 切片：在列表的任意位置添加至少一个元素。

'''增加元素'''
lst=[10,20,30]
print('添加元素之前',lst,id(lst))
lst.append(40) # 在列表的末尾添加一个元素
print('添加元素之后',lst,id(lst))
lst2=['hello','world']
# lst.append(lst2) # 如果添加的是列表，则把这个列表看作一个元素
# print(lst)
lst.extend(lst2) # 在列表的末尾一次性添加多个元素
print(lst)

# 在任意位置上添加一个元素
lst.insert(1,90)
print(lst)

# 使用切片在任意位置上添加n多个元素
lst3=[True,False,'hello']
lst[1:]=lst3
print(lst)

	2) 删除元素
			(1) remove()：从列表中移除一个元素，如果有重复元素，则只删第一个元素，元素不存在抛出ValueError。
			(2) pop()：根据索引移除元素，如果不指定索引，将删除列表中的最后一个元素，指定索引不存在抛出IndexError。
			(3) 切片：切片操作删除至少一个元素，将产生一个新的列表对象。
			(4) clear()：清空列表
			(5) del：删除列表对象

'''删除元素'''
lst=[10,20,30,40,50,60,30]
lst.remove(30) # 从列表中移除一个元素，如果有重复元素，则只删第一个元素
print(lst)

lst.pop(1) # 根据索引移除元素
print(lst)
lst.pop() # 如果不指定索引，将删除列表中的最后一个元素
print(lst)

print('-------切片操作删除至少一个元素，将产生一个新的列表对象------')
new_lst=lst[1:3]
print('原列表',lst)
print('切片后的列表',new_lst)

'''不产生新的列表对象，删除原列表中的内容'''
lst[1:3]=[]
print(lst)

'''clear()清除列表中的所有元素'''
lst.clear()
print(lst)

'''del语句将列表对象删除'''
del lst
# print(lst) # 报错，列表对象已被删除

	3) 修改元素
		(1) 为指定索引的元素赋予一个新值。
		(2) 为指定的切片赋予一个新值。

'''修改元素'''
lst=[10,20,30,40]
# 一次修改一个值
lst[2]=100
print(lst)
# 一次修改多个值
lst[1:3]=[300,400,500,600]
print(lst)

4、 列表元素的排序操作

1. 调用sort()方法：升序排序，在括号中指定reverse=True，进行降序排序，在原列表的基础上排序。
2. 调用内置函数sorted()：升序排序，在括号中指定reverse=True，进行降序排序，原列表不发生变化。

	# 列表元素的排序操作
	lst=[20,40,10,98,54]
	print('----调用sort()方法排序-------')
	print('排序前的列表',lst,id(lst))
	lst.sort() # 升序排序 省略了reverse=False
	print('升序排序后的列表',lst,id(lst))
	lst.sort(reverse=True) # 降序排序
	print('降序排序后的列表',lst,id(lst))
	print('----调用内置函数sorted()排序，将产生一个新的列表对象-------')
	lst=[20,40,10,98,54]
	print('排序前的列表',lst)
	new_lst=sorted(lst) # 升序排序
	print('升序排序后的列表',new_lst)
	desc_lst=sorted(lst,reverse=True) # 降序排序
	print('降序排序后的列表',desc_lst)

5、 列表生成式

1. 语法格式：[i*i for i in range(1,10)]
2. 注意：表示列表元素的表达式（如i*i）中通常包含自定义变量。
3. for循环后面还可以加上if判断。如果把if写在for前面，必须加上else。
4. 还可以使用两层循环。

# 列表生成式
lst=[i*i for i in range(1,10)]
print(lst)
lst2 = [i * i for i in range(1,10) if i % 2 == 0]
print(lst2)
lst3 = [i  if i % 2 == 0 else -i for i in range(1,10)]
print(lst3)
'''使用两层循环生成全排列'''
lst4 = [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
print(lst4)

6、生成器

1. 在Python中，一边循环一边计算的机制，称为生成器：generator。
2. 创建生成器：把列表生成式的[]改为()
3. 可以通过next()函数获得generator的下一个返回值，直到最后抛出StopIteration错误表示无法继续返回下一个值。
4. 可以使用for循环遍历生成器中的元素。

g = (i*i for i in range(1,10))
# print(next(g))
for x in g:
    print(x)

5. 如果一个函数定义中包含yield关键字，那么这个函数就不再是一个普通函数，而是一个generator函数，调用一次generator函数将返回一个generator对象。
   generator函数在每次调用next()时执行，遇到yield语句返回，再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。

# 斐波那契数列
def fib(max):
    n,a,b = 0,0,1
    while n < max:
        yield b
        a,b = b, a + b
        n = n + 1
    return 'done'
'''使用for循环调用generator时，拿不到generator的return语句的返回值。'''
for n in fib(6):
    print(n)

四、元组

1、基本概念

1、元组是有序且不可变的序列。
2、语法格式：thistuple = （‘张三’,‘李四’,‘王五’）
3、更改元组值：将元组转换为列表，再将列表转换为元组。
4、只有一个元素的tuple定义时，必须加一个逗号，来消除歧义。
5、如果元组中有可变序列，那么元组看起来也是“可变”的。
6、确定元组长度，用len()方法。
7、count()方法返回元组中指定值出现的次数
8、index() 方法在元组中搜索指定的值并返回它被找到的位置，如果有多个相同值，则返回第一个值的位置。

# 元组
'''创建元组'''
thisTuple = ('张三','李四','王五','apple','banana','lemon')
'''通过构造函数tuple()创建元组'''
thisTuple2 = tuple(('apple','banana','lemon'))
'''创建空元组'''
t = ()
print(thisTuple)
print(thisTuple2)
print(t)
print(thisTuple[1]) # 元组中第二个元素
print(thisTuple[-1]) # 元组中最后一个元素
print(thisTuple[2:5]) # 切片返回多个元素

'''只有一个元素的元组'''
t1 = (1,)
print(t1)

'''无法删除元组中的元素，只能删除整个元组'''
tuple1 = ['a','b','c','d']
del tuple1
# print(tuple1) # NameError: name 'tuple1' is not defined

# 更改元组值
fruit = ('apple','banana','cherry','lemon')
y = list(fruit)
y[1] = 'watermelon'
fruit = tuple(y)
print(fruit)

# "可变"元组
t2 = ('a','b',['A','B'])
t2[2][0] = 'X'
t2[2][1] = 'Y'
print(t2)
# 确定元组长度
print(len(t2))

# 合并元组
tuple1 = ('a','b','c','a')
tuple2 = (1,2,3)
tuple3 = tuple1 + tuple2
print(tuple3)

# count()方法
print('a的个数：',tuple1.count('a'))
#index()方法
print('a的位置：',tuple1.index('a'))

五、字典

1. 字典与列表一样，是一个可变序列。
2. 以键值对的方式存储数据，字典是一个无序序列。
3. 语法格式：thisDict = {‘name’:‘张三’,‘age’:18}
4. 通过字典名[‘键名’]或字典名.get(‘键名’)来访问字典的元素。
5. 可以通过引用其键名来更改特定项的值，也可以使用update()方法向字典中添加。
6. 使用values()函数返回字典的值。
7. 通过使用items()函数遍历键和值。
8. 确定字典有多少键值对，使用len()方法。
9. 嵌套字典：字典中包含字典。
10. fromkeys() 方法返回具有指定键和值的字典，语法：dict.fromkeys(keys, value)。
11. setdefault() 方法使用指定的键返回项目的值。如果键不存在，则插入这个具有指定值的键。

# 字典
'''创建字典'''
thisDict = {
    'name':'张三',
    'age':18,
    'gender':'男'
}
print(thisDict)
'''使用dict()构造函数创建字典'''
thisDict2 = dict(brand='Porsche',model='911',year=1963)
print(thisDict2)
'''通过方括号内引用其键名来访问字典的元素'''
name = thisDict['name']
print(name)
'''通过get()访问字典的元素'''
age = thisDict.get('age')
print(age)

'''更改元组内元素的值'''
thisDict['gender'] = '女'
print(thisDict)

# 遍历字典的键
for item in thisDict:
    print(item)

# 使用values()函数返回字典的值
print(thisDict.values())

# 通过使用items()函数遍历键和值
for key,value in thisDict.items():
    print(key,value)

# 确定字典中是否存在指定的键，使用 in 关键字
if 'name' in thisDict:
    print(True)

# 确定字典有多少键值对，使用len()方法
print(len(thisDict))

# 向字典中添加键值对
thisDict['school'] = 'QUT'
print(thisDict)
thisDict.update({'class':'Software'})
print(thisDict)

# 删除键值对
'''pop()方法删除具有指定键名的项'''
thisDict.pop('age')
print(thisDict)

'''popitem()删除最后一个键值对'''
thisDict.popitem()
print(thisDict)

'''del 关键字删除具有指定键名的键值对'''
del thisDict['name']
print(thisDict)

'''clear()清空字典'''
thisDict.clear()
print(thisDict)

'''del 删除字典对象'''
del thisDict
# print(thisDict)

# 复制字典
'''使用copy()方法来复制字典'''
dict1 = {
    'name':'Mike',
    'age':20,
    'gender':'男'
}
mydict = dict1.copy()
print('mydict:',mydict)

'''使用dict()方法创建字典的副本'''
dict2 = dict(dict1)
print('dict2:',dict1)

# 嵌套字典
myfamily1 = {
    'child1':{
        'name':'Phoebe Adele',
        'year':2002
    },
    'child2':{
        'name':'Mike',
        'year':2001
    },
    'child3':{
        'name':'Rory John',
        'year':1999
    }
}
print('myfamily1:',myfamily1)

'''创建三个字典，然后创建一个包含其他三个字典的字典'''
child1 = {
    'name':'Phoebe Adele',
    'year':2002
}
child2 = {
    'name':'Mike',
    'year':2001
}
child3 = {
    'name':'Rory John',
    'year':1999
}
myfamily2 = {
    'child1':child1,
    'child2':child2,
    'child3':child3
}
print('myfamily2:',myfamily2)

# fromkeys()
x = ('name','age','gender')
y = 0
dict3 = dict.fromkeys(x,0)
print('dict3：',dict3)

# setdefault()方法
car = {
  "brand": "Porsche",
  "model": "911",
  "year": 1963
}
year = car.setdefault("year")
print('year:',year)
color = car.setdefault("color", "white")
print('color:',color)

六、集合

1. 集合是无序和无索引的集合。
2. 语法表示：thisSet={‘apple’,‘banana’,‘lemon’}
3. 可以使用for循环遍历set，或者使用in关键字查询集合中是否存在指定值。
4. 集合一旦创建，就无法更改其中的元素。
5. 可以使用add()和update()方法添加元素。
6. 使用len()方法获取 set的长度。
7. 使用remove() 或 discard()方法删除元素。如果删除的元素不存在，remove()会报错，而discard()不会。
8. pop()方法删除的是集合中的最后一个元素，因为集合是无序的，所以不知道删除的是哪个元素。
9. clear()方法清空集合，del 删除集合对象。
10. 合并两个集合：union()方法返回包含两个集合中所有项目的新集合，update()将一个集合插入另一个集合。两个方法都排除重复项。
11. difference()返回差集。
12. intersection()返回交集。

# 集合
'''创建集合'''
thisSet = {'apple','banana','lemon'}
print('thisSet:',thisSet)
'''通过使用set()构造函数来创建集合'''
thisSet2 = set(('apple','banana','lemon'))
print('thisSet2:',thisSet2)

'''遍历set'''
for item in thisSet:
    print(item)

'''检查set中是否存在指定值'''
print('apple' in thisSet)

'''添加元素'''
thisSet.add('orange')
print('thisSet:',thisSet)
thisSet.update(['mango','grapes'])
print('thisSet:',thisSet)

# 获取 set 的长度
print(len(thisSet))

# 删除元素
print('--------remove()--------')
thisSet.remove('banana')
print('--------discard()--------')
thisSet.discard('mango')
print('thisSet:',thisSet)
# thisSet.remove('watermelon')
thisSet.discard('watermelon')
print('thisSet:',thisSet)
print('--------pop()--------')
thisSet.pop()
print('thisSet:',thisSet)
print('--------clear()--------')
thisSet.clear()
print('thisSet:',thisSet)
print('--------del--------')
del thisSet

# 合并两个集合
print('--------union()--------')
set1 = {'a','b','c'}
set2 = {'a',1,2,3}
set3 = set1.union(set2)
print('set3：',set3)
print('--------difference()--------')
set4 = set1.difference(set2) # 返回差集
print('set4：',set4)
print('--------intersection()--------')
set5 = set1.intersection(set2)
print('set5：',set5)
print('--------update()--------')
set1.update(set2)
print('set1:',set1)

七、函数

1、概念

1. 函数是一种仅在调用时运行的代码块。
2. 函数中可以传参。
3. 函数可以把数据作为结果返回。
4. 函数名就是指向一个函数对象的引用，完全可以把函数名赋给一个变量，相当于给这个函数起了一个别名。

2、创建及调用函数

1. 使用 def 关键字定义函数。
2. 使用函数名()来调用函数。

# 函数
'''创建函数'''
def my_function():
    print('Hello, Function')

'''调用函数'''
my_function()

3、参数

1. 在函数名后的括号内指定，用逗号分隔多个参数。
2. 默认参数值：def my_function(country=‘China’): …，注意：必选参数在前，默认参数在后。默认参数必须指向不变对象。
3. 关键字参数：可以使用key = value 语法发送参数，参数的顺序无关紧要。这些关键字参数在函数内部自动组装成一个dict。
4. 命名关键字参数：必须传入参数名。命名关键字参数需要一个特殊分隔符 * ， * 后面的参数被视为命名关键字参数。如果函数定义中已有一个可变参数，后面跟着的命名关键字参数就不需要特殊分隔符 * 了。
5. 可变参数：如果不知道传几个参数，在定义的参数名称前添加 *，这样函数将接收一个参数元组，并可以相应的访问各项。

# 参数
def function_1(fname):
    print(fname+' Gates')

function_1('Bill')
function_1('Steve')
function_1('Elon')

'''默认参数值'''
def function_2(country = 'China'):
    print('I am from ' + country)
function_2('India')
function_2()

'''以List传参'''
def function_3(food):
    for x in food:
        print(x)
fruits = ['apple','banana','cherry']
function_3(fruits)

'''关键字参数'''
def function_4(child3,child2,child1):
    print('The youngest child is ' + child3)

function_4(child1 = 'Bill', child2 = 'Mike', child3 = 'Steve')
def function4(name,age,**kw):
    print('name:',name,'age:',age,'other:',kw)

function4('张三',18,city='北京')
extra = {'gender':'男','city':'北京'}
function4('张三',18,**extra) # **extra表示把rxtra中的所有键值对用关键字参数传到函数的**kw中。
'''命名关键字参数'''
def person(name,age,*,city,job):
    print(name,age,city,job)

person('Mike',20,city='Beijing',job='Doctor')

def person(name,age,*args,city,job):
    print(name,age,args,city,job)

person('Mike',20,'Boy',city='Beijing',job='Doctor')
'''可变参数'''
def function_5(*kids):
    print('The youngest child is ' + kids[2])

function_5('Bill','Mike','Steve')

4、返回值

1. 如果需要使函数返回值，使用return语句。
2. 函数也可以返回多个值，实际上是返回一个元组。

# 返回值
def function_6(x):
    return x * x, x * 2
print(function_6(3))

5、递归

1. 尾递归可以解决递归调用栈溢出。
2. 尾递归是指在函数返回的时候，调用自身本身，并且 return 语句不能包含表达式。这样，编译器或者解释器就可以把尾递归做优化，使递归本身无论调用多少次，都只占用一个栈桢，不会出现栈溢出的情况。
3. Python标准的解释器没有针对尾递归做优化，任何递归函数都存在栈溢出的问题。

# 递归
'''实现阶乘'''
def fact(k):
    if k==1:
        return 1
    return k * fact(k-1)
print(fact(5))

# 汉诺塔问题
def move(a,c):
    print(a,'-->',c)
def hanoi(n,a,b,c):
    if n == 1:
        move(a,c)
    else:
        hanoi(n-1,a,c,b)
        move(a,c)
        hanoi(n-1,b,a,c)
hanoi(3,'A','B','C')

八、数组

Python没有内置对数组的支持，可以使用Python列表代替。

九、函数式编程

1、高阶函数

1. 将函数作为参数传入的函数称为高阶函数。
2. map()函数接收两个参数，一个是函数，另一个是Iterable，map 将传入的函数依次作用到序列的每个元素，并把结果作为新的Iterator返回。

'''map()'''
def f(x):
    return x * x
r = map(f,[1,2,3,4,5,6,7,8,9])
print(list(r))
print(list(map(str,[1,2,3,4,5,6])))

3. reduce()函数把一个函数作用在一个序列上，这个函数必须接收两个参数，reduce把结果继续和序列的下一个元素做累积计算。

'''reduce()'''
from functools import reduce
def fn(x,y):
    return x * 10 + y
def char2num(s):
    digits = {'0':0,'1':1,'2':2,'3':3,'4':4,'5':5,'6':6,'7':7,'8':8,'9':9}
    return digits[s]
print(reduce(fn,map(char2num,'13579')))

4. filter()函数用于过滤序列。filter()函数接收一个函数和一个序列，filter()把传入的函数依次作用于每个元素，然后根据返回值是True还是False决定保留还是丢弃该元素。

'''filter()'''
'''在一个list中，删除偶数，只保留奇数'''
def not_odd(x):
    return x % 2 == 1
print(list(filter(not_odd,[1,2,3,4,5,6,7,8,9])))

5. sorted()函数可以对list进行排序，还可以接受一个key函数来实现自定义排序，要进行反向排序，传入第三个参数reverse = True即可。

'''sorted()'''
print(sorted([5,7,1,4,-3]))
print(sorted(['bob','about','Zoo','Credit'],key=str.lower))
print(sorted(['bob','about','Zoo','Credit'],key=str.lower,reverse=True))

2、返回函数

1. 高阶函数还可以把函数作为结果值返回。
2. 闭包函数是能够读取其他函数内部变量的函数。
3. 返回一个函数时，该函数并未执行，返回函数中不要引用任何可能会变化的变量。

def count():
    def f(j):
        def g():
            return j * j
        return g
    fs = []
    for i in range(1,4):
        fs.append(f(i))
    return fs
f1,f2,f3 = count()
print(f1())
print(f2())
print(f3())

3、匿名函数Lambda

1. Lambda函数是一种小的匿名函数，冒号前面的变量表示函数参数。
2. Lambda函数可接受任意数量的参数，但只能有一个表达式。
3. 语法表示：lambda arguments : expression
4. 如果在短时间内需要匿名函数，使用lambda函数。

# Lambda
x = lambda a,b : a * b
print(x(5,6))
y = lambda a,b,c : a + b+ c
print(y(1,2,3))
'''把lambda作为返回值返回'''
def myfunc(n):
    return lambda a : a * n
mydoubler = myfunc(2)
print(mydoubler(11))

4、装饰器

1. 在代码运行期间动态增加功能的方式，称为装饰器。
2. 函数对象有一个__name__属性，可以拿到函数的名字。

import functools
def log(func):
    @ functools.wraps(func)
    def wrapper(*args,**kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args,**kw)
    return wrapper

# 把decorator置于函数的定义处，相当于执行了 now = log(now)
@log
def now():
    print('2022-10-15')
now()
print(now.__name__)

5、偏函数

1. 通过functools.partial来创建偏函数。
2. functools.partial的作用就是把一个函数的某些参数固定住（即设置默认值），返回一个新的函数，调用这个新函数会更简单。
3. 创建偏函数时，实际上可以接收函数对象、*args、**kw三个参数。

# 偏函数
import functools
'''相当于 
    kw = {'base': 2} 
    int('100000',**kw)
'''
int2 = functools.partial(int,base=2)
print(int2('100000'))
'''相当于 
    args = (10,5,7,12) 
    max(*args)
'''
max2 = functools.partial(max,10)
print(max2(5,7,12))

十、模块

1、 基本概念

1. 模块是包含一组函数的文件，希望在应用程序中引用。
2. 在Python中，一个.py文件就是一个模块。
3. 使用模块的好处： 1) 大大提高了代码的可维护性。 2) 可以避免函数名和变量名冲突。
4. 为了避免模块名冲突，可以通过包来组织模块。

2、 使用模块

1. 如需创建模块，只需将所需代码保存在文件扩展名为.py的文件中。
2. 通过import 语句来导入模块。
3. 如果使用模块中的函数，语法为：module_name.function_name。
4. 模块可以包含已经描述的函数，但也可以包含各种类型的变量（数组、字典、对象等）。
5. 重命名模块：使用as关键字创建别名。如： import mymodule as mx。
6. Python中有几个内建模块，可以随时导入，如：platform。
7. 使用dir()函数可以列出模块中的所有函数名（或变量名）。
8. 可以使用from关键字选择仅从模块中导入部件。此时引用模块中的元素时不需要使用模块名称了。

# -*- coding: utf-8 -*-

' a test module '  # 表示模块的文档注释，任何模块代码的第一个字符串都被视为模块的文档注释

__author__ = 'CuiYuqing'  # 作者姓名

import sys

def test():
    '''sys.argv即 "argument value" 是一个列表对象，
    其中存储的是在命令行调用python脚本时提供的“命令行参数”.
     sys.argv[0]是被调用的脚本文件名或全路径。
     sys.argv[1:]之后的元素就是从程序外部输入的，而非代码本身的，
     想要看到它的效果，就要将程序保存，从外部（即命令行）运行程序并给参数。
     '''
    args = sys.argv
    if  len(args) == 1:
        print('Hello, World!')
    elif len(args) == 2:
        print('Hello, %s!' % args[1])
    else:
        print('Too Many Arguments!')

if __name__ == '__main__':  # 相当于python模拟的程序入口
    ''' 如果if __name__ == '__main__' 所在模块是被直接运行的，则该语句下代码块被运行，如果所在模块是被导入到其他的python脚本中运行的，则该语句下代码块不被运行。'''
    test()

import platform
import mymodule as mx # 重命名模块
from mymodule import person2 # 使用 from 关键字选择仅从模块导入部件
x = dir(platform) # dir()可以列出模块中的所有函数名（或变量名）。
print(x)

age = mx.person1["age"] # 访问模块中的变量
print('age:',age)

print('person2["name"]:',person2['name'])

3、作用域

1. 正常的函数和变量名是公开的（public），可以直接被引用。
2. 类似“ xxx ”这样的变量是特殊变量，可以被直接引用，但是有特殊用途。如：author
3. 类似 “_xxx”和“__xxx”这样的函数或变量就是非公开的（private），不应该被直接引用。

'''在模块里公开greeting()函数，而把内部逻辑用private函数隐藏起来，
这样，调用greeting函数不用关心内部private函数的细节'''
'''这是一种非常有用的代码封装和抽象的方法：即：
外部不需要引用的函数全部定义为private，只有外部需要引用的函数才定义为public
'''
def _private_1(name):
    return 'Hello, %s' % name
def __private_2(name):
    return 'Hi, %s' % name
def greeting(name):
    if len(name)==3:
        return _private_1(name)
    else:
        return __private_2(name)

print(greeting('李明'))

4、安装第三方模块

1. 安装语法：pip install 模块名
2. Anaconda是一个基于Python的数据处理和科学计算平台。
3. 下载后直接安装，Anaconda会把系统Path中的python指向自带的Python，并且，Anaconda安装的第三方模块会安装在Anaconda自己路径下，不影响系统已安装的Python目录。

面向对象编程（OOP）

1、基本概念

1. OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。
2. 面向过程的程序设计就是把计算机程序视为一系列的命令集合，即一组函数的顺序执行。面向过程把函数切分成子函数，来降低系统的复杂度。
3. 面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合，每个对象都可以接收其他对象发过来的消息，并处理这些消息。
4. 在Python中，所有数据类型都可以视为对象，自定义的对象数据类型就是面向对象中的类的概念。

2、类和实例

1. 类是抽象的模板。
2. 实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”。每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。
3. 类是通过class关键字定义的，class后面紧接着是类名，类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的。
4. object类是所有类的父类。
5. 创建实例是通过类名()实现的。
6. init()函数。 1) 所有类都有一个名为 init() 的函数，他始终在启动类时执行。 2) 使用__init__()函数将值赋值给对象属性，或者在创建对象时需要执行的其他操作。 3)
   每次使用类创建新对象时，都会自动调用__init__()函数。 4)
   init()函数的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，是对类的当前实例的引用，用于访问属于该类的变量。因此，在__init__()方法内部，就可以把各种属性绑定到self。
   5) 有了__init__()方法，在创建实例时，必须传入与__init__方法匹配的参数，但是self不需要传。
7. 数据封装 1) 可以直接在类的内部定义访问类中数据的函数，这就把数据封装起来了。 2) 这些封装数据的函数称为类的方法。 3) 定义方法时，方法的第一个参数也必须是self，其他和普通函数一样。 4) 调用方法时，使用对象.方法名()直接调用。
8. 修改对象属性 使用 对象.属性名 = 要修改的属性值 来修改对象属性。
9. 删除对象属性 使用del关键字删除对象属性。del 对象.属性名
10. 删除对象 使用 del 对象 来删除对象。

class Student(object):
    # 初始化方法，self表示创建的实例本身
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name
        self.score = score

    def print_score(self):
        print('The score of %s is: %s' % (self.name,self.score))

# 创建实例（对象）
stu1 = Student('Mike',90)
stu1.print_score()

stu2 = Student('Bill',100)
stu2.print_score()

# 修改对象的属性
stu2.score = 88
stu2.print_score()

# 删除对象属性
del stu2.score
# stu2.print_score() # AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

# 删除对象
del stu2

3、访问限制

1. 如果想让内部属性不被外部访问，可以将属性变成私有属性（private），这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态。
2. 如果外部代码要获取内部属性，可以给类增加get_属性名()方法。
3. 如果外部代码要修改内部属性，可以给类增加set_属性名()方法。在set方法中，可以对参数做检查，避免传入无效的参数。

class Student(object):
    # 初始化方法，self表示创建的实例本身
    def __init__(self,name,score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('The score of %s is: %s' % (self.__name,self.__score))
    def get_name(self):
        return self.__name
    def get_score(self):
        return self.__score
    def set_name(self,name):
        self.__name = name
    def set_score(self,score):
        if 0<=score<=100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('error score')

# 创建实例（对象）

stu2 = Student('Bill',100)
stu2.print_score()

# 修改对象的属性
# print(stu2.__score) # AttributeError: 'Student' object has no attribute '__score'
print(stu2.get_name())
stu2.set_score(99)
stu2.print_score()

4、继承和多态

1. 继承允许我们定义继承另一个类的所有方法和属性的类。
2. 父类是被继承的类，也称为基类、超类。
3. 子类也称为派生类。
4. 继承的好处 1) 子类获得了父类的全部功能。 2) 子类可以新增自己特有的方法，也可以重写父类的方法。
5. 当子类和父类存在相同的方法时，子类会覆盖父类的方法。
6. 判断一个变量是否是某个类型，可以用 isinstance()判断。
7. 多态：不同的子类对象调用相同的父类方法产生不同的执行结果。
8. 对于静态语言来说，如果需要传入一个Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者其子类，否则，无法调用run()方法。
9. 对于Python这样的动态语言，则不一定需要传入Animal类型，只需保证传入的对象有一个run()方法就可以了。这就是动态语言的“鸭子类型”。
10. super()函数，会使子类自动从其父继承所有方法和属性。
11. 添加属性 使用self.属性名 = 属性值来添加。

# 继承和多态
class Animal(object):
    def run(self):
        print("Animal is running...")

class Dog(Animal):
    pass

dog = Dog()
dog.run()

class Cat(Animal):
    def run(self): # 多态：子类重写了父类的方法
        print("Cat is running...")

    def eat(self):
        print('Eat fish...')

cat = Cat()
cat.run()
cat.eat()

# 判断一个变量是否是某个类型
print(isinstance(cat,Animal))

def run_twice(animal):
    animal.run()

run_twice(Animal())
run_twice(Cat())

class Tortoise(object):
    def run(self):
        print("Tortoise is running...")

run_twice(Tortoise())

class Person(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

class Student(Person):
    def __init__(self,name,age,year):
        super().__init__(name,age)
        self.graduationyear = year

    def show(self):
        print('%s 今年 %s 岁，在 %s 年毕业' % (self.name,self.age,self.graduationyear))

x = Student('Mike',20,2023)
x.show()

5、获取对象信息

1. 使用type()判断对象类型。
2. 使用isinstance()判断对象类型。能用type()判断的基本类型也可以用isinstance()判断。
3. 还可以使用isinstance()判断一个变量是否是某些类型中的一种。
4. 使用dir()可以获得一个对象的所有属性和方法。
5. getattr(obj, attr[, default]) 用来获取属性，如果属性不存在，就返回传入的默认值。
6. setattr(obj, attr, 属性值) 用来为obj对象设置属性值。
7. hasattr(obj, attr) 判断obj对象是否有属性attr。
8. 只有在不知道对象信息时，才会去获取对象信息。
9. 如果可以直接写 sum = obj.x + obj.y，就不要写 sum = getattr(obj,‘x’) + getattr(obj,‘y’) 。

# 获取对象信息

# type()
print(type(123))
print(type(123) == type(456))

# 判断一个对象是否是函数
import types
def fn():
    pass

print(type(fn) == types.FunctionType)

# isinstance()

print(isinstance(123,int))
# 判断一个变量是否是某些类型中的一种
print(isinstance([1,2,3],(list,tuple)))

print('--------------------')
class MyObject(object):
    def __init__(self):
        self.x = 9
    def power(self):
        return self.x * self.x

obj = MyObject()
print(dir(obj)) # 获得该对象的所有属性和方法
print(hasattr(obj,'x'))
print(getattr(obj,'x'))
print(getattr(obj,'y',100))
setattr(obj,'z',2)
print(getattr(obj,'z'))

6、实例属性和类属性

1. 实例属性属于各个实例所有，互不干扰；
2. 类属性属于类所有，所有实例共享一个属性‘
3. 不要对实例属性和类属性使用相同的名字，否则将产生难以发现的错误。

# 实例属性和类属性
class Student(object):
    name = 'Student' # 类属性
    # def __init__(self,name):
    #     self.name = name # 实例属性

s = Student()
print(s.name) # 实例没有name属性，所以会继续查找cass的name属性
print(Student.name)
s.name = 'Mike'
print(s.name) # 实例属性的优先级比类属性高，所以实例属性会覆盖类属性

面向对象高级编程

1、使用__slots__

1. 在类中定义一个__slots__变量来限制该类的实例能添加的属性。
2. __slots__定义的属性只对当前类实例起作用，对继承的子类不起作用。
3. 如果在子类中也定义__slots__，子类实例就允许定义的属性就是自身的__slot__加上父类的__slots__。

class Student(object):
    __slots__ = ('name','age')

s = Student()
s.name = 'Mike'
s.age = 20
# s.score = 90  # AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

# __slots__定义的属性只对当前类实例起作用，对继承的子类不起作用
class S(Student):
    pass
a = S()
a.score = 99

#  如果在子类中也定义__slots__，子类实例就允许定义的属性就是自身的__slot__加上父类的__slots__
class Stu(Student):
    __slots__ = ('name', 'age')

b = Stu()
# b.score = 80

2、使用@property

1. @property装饰器就是负责把一个方法变成属性调用。
2. 属性名和方法名一定要区分开，不然会进入死循环。
3. 实例化的对象使用属性时，不是调用属性，而是用的方法名。
4. @property实现的是getter功能，@xxx.setter实现的是setter功能；@xxx.deleter实现的是删除功能。
5. 定义方法时@property必须在@xxx.setter之前，且二者修饰的方法名相同。
6. 如果只实现了@property，那么该属性为只读属性。

# @property用法
class Student(object):
    def __init__(self,name,age):
        self._name = name
        self._age = age

    @property # 实现一个age相关的getter方法
    def age(self):
        return self._age

    @age.setter # 实现一个age相关的setter方法
    def age(self,value):
        if isinstance(value,int):
            self._age = value
        else:
            raise ValueError("'int' type need")

stu = Student('Xiaohong',18)
stu.age = 19
print(stu.age)

3、多重继承

1. 通过多重继承，一个子类就可以同时获得多个父类的所有功能。
2. 在设计类的继承关系时，通常主线都是单一继承下来的。如果需要“混入”额外的功能，通过多重继承可以实现，这种设计称为MixIn。
3. MixIn的目的就是给一个类增加多个功能。

# 多重继承

class Animal(object):
    pass

# 大类：
class Mammal(Animal):
    pass

class Bird(Animal):
    pass

# 会飞
class FlyableMixIn(object):
    def fly(self):
        print("Flying...")

# 会跑
class RunnableMixIn(object):
    def run(self):
        print("Runnable...")

# 各种动物：多重继承
class Dog(Mammal,RunnableMixIn):
    pass

class Parrot(Bird,RunnableMixIn):
    pass

4、使用枚举类

1. Python在使用枚举类时需要导入enum模块，枚举定义用class关键字，继承Enum类。
2. 定义枚举时，成员名称不允许重复，成员名称相同时就会报错。
3. 默认情况下，不同的成员值允许相同。但是两个相同值的成员，第二个成员的名称被视作第一个成员的别名。
4. 可以使用装饰器@unique【要导入unique模块】，可以帮助我们检查保证没有重复值。
5. 既可以用成员名称引用枚举常量，又可以直接根据value的值获得枚举常量。
6. 如果枚举有值重复的成员，循环遍历枚举时只获取值重复成员的第一个成员。如果想把值重复的成员也遍历出来，要用枚举的一个特殊属性__members__。
7. 枚举成员可进行同一性比较，使用is和not等，枚举成员可进等值比较，使用==，枚举成员不能进行大小比较。

# 枚举类

from enum import Enum,unique

Month = Enum('Month',('Jan','Feb','Mar','Apr','May','Jun','Jul','Aug','Sep','Oct','Nov','Dec'))

for name,member in Month.__members__.items():
    print(name,'=>',member,',',member.value)


@unique # 保证没有重复值
class Weekday(Enum):
    Sun = 0
    Mon = 1
    Tue = 2
    Wed = 3
    Thu = 4
    Fri = 5
    Sat = 6

print(Weekday.Mon)
print(Weekday['Tue'])
print(Weekday.Wed.value)
print(Weekday(1))

5、定制类

1. 使用__str__()方法可以返回一个自定义的字符串。
2. repr()方法：当直接打印类的实例化对象时，系统将会自动调用该方法，输出对象的自我描述信息，用来告诉外界对象具有的状态信息。repr()方法返回程序开发者看到的字符串。
3. 如果一个类像被用于for…in循环，就实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象。
4. getitem(self,key):这个方法返回与指定键相关联的值。 对序列来说（通常是列表），键应该是0~n-1的整数，其中n为序列的长度。对映射来说（通常是字典），键可以是任何类型。
5. getattr()方法可以动态返回一个属性。只有当调用不存在的属性时，Python解释器会试图调用__getattr__(self,‘score’)来尝试获得属性。
6. 在类中定义一个__call__()方法，可以直接对实例进行调用。call()还可以定义参数。

# 定制类

class Student(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    # 使用__str__()方法可以返回一个自定义的字符串
    def __str__(self):
        return 'Student object (name: %s)' % self.name
    # __repr__()方法返回程序开发者看到的字符串。
    __repr__ = __str__

    #  __getattr__()方法可以动态返回一个属性.只有当调用不存在的属性时，Python解释器会试图调用__getattr__(self,'score')来尝试获得属性。
    def __getattr__(self,attr):
        if attr == 'score':
            return 99

    #  __call__()可以直接对实例进行调用。
    def __call__(self):
        print('My name is %s.' % self.name)
s = Student('Mike')
print(s)

print('score:',s.score)
s()
# iter()方法
class Fib(object):
    def __init__(self):
        self.a, self.b = 0,1
    def __iter__(self):
        return self # 实例本身就是迭代对象
    def __next__(self):
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 计算下一个值
        if self.a > 100000:
            raise StopIteration()
        return self.a   # 返回下一个值
    #  __getitem__(self,key):这个方法返回与指定键相关联的值。
    def __getitem__(self,n):
        a,b = 1,1
        for x in range(n):
            a,b = b,a+b
        return a

for n in Fib():
    print(n)

f = Fib()
print(f[0])

错误、调试和测试

1、错误处理

try…except…finally

1. 当我们认为某些代码可能会出错时，就可以使用try来运行这段代码，如果执行出错，则后续代码不会继续执行，而是直接跳转至错误处理代码，即except语句块，
   执行完except后，如果有finally语句块，则执行finally语句块，至此，执行完毕。
2. 如果没有错误发生，就不会执行except语句块，但是如果有finally，则一定会被自行。
3. 如果发生了不同类型的错误，应该有不同的except语句块来捕获不同类型的错误。
4. 使用try…except捕获错误可以跨越多层调用。不需要在每个可能出错的地方捕获错误，只要在合适的层次去捕获就可以。
5. Python内置的logging 模块可以容易的记录错误信息，然后让程序继续执行下去。
6. 可以使用raise语句抛出错误。raise语句如果不带参数，就会把当前错误原样抛出。

try:
    print('try...')
    r = 10 / int('2')
    print('result:',r)
except ValueError as e:
    print('ValueError:',e)
except ZeroDivisionError as e:
    print('ZeroDivisionError:', e)
else:
    print('no error!')
finally:
    print('finally...')
print('END')

import logging

def foo(s):
    return 10 / int(s)
def main():
    try:
        foo('0')
    except Exception as e:
        logging.exception(e)

main()
print('End')

# 捕获错误后，打印ValueError后，又把错误抛出去
def foo(s):
    n = int(s)
    if n==0:
        raise ValueError('invalid value: %s' % s)
    return 10 / n

def bar():
    try:
        foo('0')
    except ValueError as e:
        print('ValueError!')
        raise
bar()

2、单元测试

1. 单元测试是用来对一个模块、一个函数或者一个类来进行正确性检验的测试工作。
2. 如果我们对某个函数代码做了修改，只需要再跑一遍单元测试，如果通过，说明我们的修改不会对函数原有的行为造成影响， 否则，说明我们的修改与原有行为不一致，要么修改代码，要么修改测试。
3. 为了编写单元测试，需要引入Python自带的unittest模块。
4. 编写单元测试时，我们需要编写一个测试类，从unittest.TestCase继承。以test开头的方法就是测试方法，否则就不是测试方法，测试时不会被执行。
5. 最常用的断言是assertEqual()，判断函数返回值是否与指定值相等。
6. 另一个重要的断言是assertRaises(Error)，期待抛出指定类型的Error。
7. 在单元测试中编写setUp()和tearDown()方法，会分别在每调用一个测试方法的前后分别被执行。

import unittest
from mydict import Dict

class TestDict(unittest.TestCase):
    def test_init(self):
        d = Dict(a=1,b='test')
        self.assertEqual(d.a,1)
        self.assertEqual(d.b,'test')
        self.assertTrue(isinstance(d,dict))

    def test_key(self):
        d = Dict()
        d['key'] = 'value'
        self.assertEqual(d.key,'value')
    def setUp(self):
        print('setUp...')
    def tearDown(self):
        print('tearDown...')

if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

3、文档测试

1. Python内置的“文档测试”（doctest）模块可以直接提取注释中的代码并执行测试。
2. doctest严格按照Python交互式命令行的输入和输出来判断测试结果是否正确。
3. 当模块正常导入时，doctest不会被执行，只有在命令行直接运行时，才执行doctest。
4. 如果什么输出也没有，说明编写的doctest运行都是正确的。

class Dict(dict):
    '''
    Simple dict but also support access as x.y style.

    >>> d1 = Dict()
    >>> d1['x'] = 100
    >>> d1.x
    100
    >>> d1.y = 200
    >>> d1.y
    200
    >>> d2 = Dict(a=1,b=2,c='3')
    >>> d2.c
    '3'
    >>> d2['empty']
    Traceback (most recent call last):
        ...
    KeyError: 'empty'
    >>> d2.empty
    Traceback (most recent call last):
        ...
    AttributeError: 'Dict' object has no attribute 'empty'
    '''
    def __init__(self,**kw):
        super().__init__(**kw)

    def __getattr__(self,key):
        try:
            return self[key]
        except KeyError:
            raise AttributeError(r"'Dict' object has no attribute '%s'" % key)

    def __setattr__(self,key,value):
        self[key] = value
if __name__=='__main__':
    import doctest
    doctest.testmod()

Python日期

1. Python中的日期不是其自身的数据类型，但是我们可以导入名为datetime的模块，把日期视作日期对象进行处理。
2. 可以使用datetime模块的datetime()类来创建日期。datetime() 类需要三个参数来创建日期：年、月、日，其他参数可选。
3. datetime 对象拥有把日期对象格式化为可读字符串的方法。该方法称为 strftime()，并使用一个 format 参数来指定返回字符串的格式。
4. %A：Weekday； %B：月； %d：日； %m：数字的月； %Y：年； %H：小时； %M：分； %S：秒

import datetime

x = datetime.datetime.now()

print(x) # 返回当前日期
print(x.year)   # 返回年份
# strftime()方法可以把日期对象格式化为可读字符串，使用一个format参数来指定返回字符串的格式。
print(x.strftime("%A")) # 返回weekday的名称
print(x.strftime("%B")) # 返回month的名称

# 创建日期对象
y = datetime.datetime(2020,5,20,13,14) # 年月日必须有，其他参数可选
print(y)

Python JSON

1. JSON是用于存储和交换数据的语法。
2. JSON是用JavaScript对象表示法编写的文本。
3. Python中有一个名为json的内置包，可用于处理JSON数据。
4. JSON转化为Python：若有JSON字符串，则可以使用json.loads()方法对其进行解析，结果将是Python字典。
5. Python转化为JSON：若有Python对象，可以使用json.dumps()方法转换为JSON字符串。
6. json.dumps()中的参数 1) 可以使用indent参数定义缩进数。 2) 使用 separators 参数来更改默认分隔符，默认值为（", ", ": "），这意味着使用逗号和空格分隔每个对象，使用冒号和空格将键与值分开。 3) 使用
   sort_keys 参数来指定是否应对结果进行排序.

import json

# JSON字符串
x = '{"name":"Bill","age":63,"city":"USA"}'

# 解析 JSON：JSON转化为Python
y = json.loads(x)

# 结果是Python字典
print(y,type(y))

# Python转化为JSON
'''Python 对象（字典）'''
dict = {
    "name":"Mike",
    "age":30,
    "city":"USA"
}
y = json.dumps(dict) # 把Python对象转换为JSON字符串

print(y,type(y))
print(json.dumps(["apple","banana"])) # 把Python的list转换为JSON的Array
print(json.dumps(("apple","banana"))) # 把Python的tuple转换为JSON的Array
print(json.dumps(42)) # 把Python的int转换为JSON的Number
print(json.dumps(None)) # 把Python的None转换为JSON的null

print(json.dumps(dict,indent=4,separators=(".","="),sort_keys=True))

Python RegEx

1. RegEx 或正则表达式是形成搜索模式的字符序列。
2. RegEx可用于检查字符串是否包含指定的搜索模式。
3. Python 提供名为 re 的内置包，可用于处理正则表达式。
4. re 模块提供了一组函数，允许我们检索字符串以进行匹配。 1） findall()：返回包含所有匹配项的列表。 2） search()：如果字符串中的任意位置存在匹配，则返回Match对象。如果有多个匹配，就返回首个匹配项。 3）
   split()：返回在每次匹配时拆分字符串的列表。 4） sub()：用字符串替换一个或多个匹配项。
5. 元字符 []：表示一组字符； \：表示特殊序列（如：转义字符）； .：除换行符以外的任何字符； ^：起始字符； $：结束字符； *：0次或多次出现； +：一次或多次出现； {}：确切指定出现次数； |：两者任一；
   ()：捕获和分组
6. Match 对象是包含有关搜索和结果信息的对象。 1） 如果没有匹配，则返回值 None，而不是 Match 对象。 2） span() 返回的元组包含了匹配的开始和结束位置。 3） .string 返回传入函数的字符串。 4） group()
   返回匹配的字符串部分。

import re

txt = "China is a great country"
x = re.search("^China.*country$",txt)
x2 = re.findall("a",txt)
x3 = re.split("\s",txt) # \s 返回字符串包含空白字符的匹配项
x4 = re.split("\s",txt,1) # 仅在首次出现时拆分字符串
x5 = re.sub("\s","\t",txt)
print(x.group())
print(x.span())
print(x.string)
print(x2)
print(x3)
print(x4)
print(x5)

Python 文件处理

1. 文件打开、关闭

1. 在Python中使用文件的关键函数是open()函数。
2. open()函数有两个参数：文件名和模式。
3. 打开文件的方法： 1） “r”：读取，默认值，打开文件进行读取，文件不存在则报错。 2） “a”：追加，打开供追加的文件，文件不存在则创建文件。会追加到文件末尾。 3）
   “w”：写入，打开文件进行写入，文件不存在则创建文件。会覆盖已有的全部内容。 4） “x”：创建，创建指定文件，文件存在则报错。
4. 指定文件处理方式： 1） “t”：默认值，文本模式。 2） “b”：二进制模式。
5. 关闭文件：f.close()

2. 文件读取

1. open()函数返回文件对象，使用该对象的read()方法用于读取文件内容。
2. 默认情况下，read() 方法返回整个文本，也可以指定要返回的字符数。
3. 使用 readline() 方法返回一行。通过循环遍历文件中的行，可以逐行读取整个文件。
4. 使用 readlines() 方法读取文件的所有行，自动将文件内容分析成一个行的列表，返回的每一行内容包含换行符。

# 文件打开、读取、关闭
f = open("D:\\text.txt") # 等同于 f = open("D:\test.txt","rt")
# print(f.read()) # 读取整个文本
# print(f.read(5)) # 读取文本中的指定字符数
# print(f.readline()) # 读取文件中的一行
# print(f.readlines()) # 读取文件的所有行，自动将文件内容分析成一个行的列表
# 通过循环遍历文件中的行，您可以逐行读取整个文件
for x in f:
    print(x)
f.close()

3. 文件写入

1. 如需写入已有文件，必须向open()函数中添加"a"、"w"参数。
2. 使用write()函数追加内容。
3. 如需在 Python 中创建新文件，请使用 open() 方法，并使用"a"、“w”、"x"中的一个参数。

f = open("D:\\text.txt","a") # 向文件中追加内容
f.write("Happy New Year!")
f = open("D:\\text.txt","w") # 覆盖文件中的内容
f.write("Happy New Year!")
f = open("D:\\demo.txt","x") # 创建新文件
f.write("Happy New Year!")

4. 删除文件

1. 删除文件时，需要导入os模块，并使用os.remove()函数。
2. 为了避免出现错误，在删除文件之前检查文件是否存在。
3. 如果需要删除空文件夹，使用os.rmdir()方法。

# 删除文件
import os
if os.path.exists("D:\\demo.txt"): # 检查文件是否存在
    os.remove("D:\\demo.txt")
else:
    print("The file does not exist")
os.rmdir("D:\\test") # 只能删除空的文件夹