“人生苦短，我用Python“——python基础＜3＞

字符串

在Python中字符串是基本数据类型，是一个不可变的字符序列。

什么是字符串的驻留机制？

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的驻留池中，Python的驻留机制对相同的字符串只保留一份拷贝，后续创建相同字符串时，不会开辟新空间，而是把该字符串的地址赋给新创建的变量。

a='Python'
b="Python"
c='''Python'''
print(a,id(a))#Python 2794637196512
print(b,id(b))#Python 2794637196512
print(c,id(c))#Python 2794637196512  地址相同，abc变量中存储的是同一个引用。

驻留机制的集中情况(交互模式)

1. 字符串的长度为0或1时。
2. 符合标识符的字符串。
3. 字符串只在编译时进行驻留，而非运行时。
4. [-5,256]之间的整数数字。

sys中的intern方法强制2个字符串指向同一对象。



PyCharm对字符串进行了优化处理

s1='abc%'
s2='abc%'
print(s1 is s2)#True

字符串驻留机制的优缺点

• 当需要值相同的字符串时，可以直接从字符串池里拿来使用，避免频繁的创建和销毁，提升效率和节约内存，因此拼接字符串和修改字符串是会比较影响性能的。
• 在需要进行字符串拼接时建议使用str类型的join方法，而非+，因为join()方法是先计算出所有字符中的长度，然后再拷贝，只new一个对象，效率要比"+“高(”+"拼接需要new多个对象：例如’a’+‘b’，new两个对象)。

字符串的查询操作

方法名称	作用
index()	查找子串substr第一次出现的位置，如果查找的子串不存在时，则抛出ValueError
rindex()	查找子串substr最后一次出现的位置，如果查找的子串不存在时，则抛出ValueError
find()	查找子串substr第一次出现的位置，如果查找的子串不存在时，则返回-1
rfind()	查找子串substr最后一次出现的位置，如果查找的子串不存在时，则返回-1

s='hello,hello'
print(s.index('lo'))#3
print(s.find('lo'))#3
print(s.rindex('lo'))#9
print(s.rfind('lo'))#9

print(s.index('k'))#ValueError: substring not found  查询不存在的元素，报错
print(s.find('k'))#-1 查询不存在元素，返回-1

字符串的大小写转换操作

方法名称	作用
upper()	把字符串中所有字符都转成大写字母
lower()	把字符串中所有字符都转成小写字母
swapcase()	把字符串中所有大写字母转成小写字母，把所有小写字母都转成大写字母
capitalize()	把第一个字符转换为大写，把其余字符转换成小写
title()	把每个单词的第一个字符转换为大写，把每个单词的剩余字符转换为小写

s='hello,python'
a=s.upper()
print(a)#HELLO,PYTHON
print(id(a))#2149937377456
print(id(s))#2149937342960  会产生新的对象
b=s.lower()
print(b,id(b))#hello,python 2067692450160
print(s,id(s))#hello,python 2067692415472  虽然都是小写，转化后也会产生一个新的对象。这里驻留机制可解释，转换操作在运行后。

s2='hello,Python'
print(s2.swapcase())#HELLO,pYTHON
print(s2.title())#Hello,Python

字符串内容对齐操作

方法名称	作用
center()	居中对齐，第1个参数指定宽度，第2个参数指定填充符，第2个参数是可选的，默认是空格，如果设置宽度小于实际宽度则返回原字符串
ljust()	左对齐，第1个参数指定宽度，第2个参数指定填充符，第2个参数是可选的，默认是空格，如果设置宽度小于实际宽度则返回原字符串
rjust()	右对齐，第1个参数指定宽度，第2个参数指定填充符，第2个参数是可选的，默认是空格，如果设置宽度小于实际宽度则返回原字符串
zfill()	右对齐，左边用0填充，该方法只接收一个参数，用于指定字符串的宽度，如果指定的宽度小于等于字符串的长度，返回字符串本身

s='hello,Python'

print(s.center(20,'*'))#****hello,Python****

print(s.ljust(20,'*'))#hello,Python********
print(s.ljust(10))#print(s.ljust(10))

print(s.rjust(20,'*'))#********hello,Python
print(s.rjust(10))#hello,Python

print(s.zfill(20))#00000000hello,Python
print(s.zfill(10))#hello,Python
print('-8910'.zfill(8))#-0008910

字符串分隔操作方法

方法名称	作用
split()	①从字符串的左边开始分隔，默认的分隔符是空格，返回的值是一个列表②通过参数sep指定分隔字符串的分隔符③通过参数maxsplit指定分隔字符串时最大分隔次数，在经过最大次分隔后，剩余子串单独作为一部分
rsplit()	从字符串的右边开始分隔，默认分隔符是空格，返回值是一个列表②通过参数sep指定分隔字符串的分隔符③通过参数maxsplit指定分隔字符串时最大分隔次数，在经过最大次分隔后，剩余子串单独作为一部分

s='hello world Python'
lst=s.split()
print(lst)#['hello', 'world', 'Python']

s1='hello,world,Python'
lst1=s1.split(sep=',',maxsplit=1)
print(lst1)#['hello', 'world,Python']

判断字符串的方法

方法名称	作用
isidentifier()	判断指定的字符串是不是合法的标识符
isspace()	判断指定的字符串是否全部由空白字符组成(回车、换行、水平制表符)
isalpha()	判断指定的字符串是否全部由字母组成
isdecimal()	判断指定的字符串是否全部由十进制的数字组成
isnumeric()	判断指定的字符串是否全部由数字组成
isalnum()	判断指定字符串是否全部由字母和数字组成

s='hello,python'
print(s.isidentifier())#False 合法字符数字字母下划线，不包括逗号
print('hello'.isidentifier())#True
print('张三'.isidentifier())#True
print('张三_123'.isidentifier())#True

print('\t'.isspace())#True

print('abc'.isalpha())#True
print('张三'.isalpha())#True
print('张三1'.isalpha())#False

print('123'.isdecimal())#True
print('123四'.isdecimal())#False
print('Ⅳ'.isdecimal())#False

print('123'.isnumeric())#True
print('123四'.isnumeric())#True
print('Ⅳ'.isnumeric())#True

print('abc1'.isalnum())#True
print('张三123'.isalnum())#True
print('abc!'.isalnum())#False

字符串操作的其他方法

方法名称	作用
replace()	第1个参数指定被替换的子串，第2个参数指定替换子串的字符串，该方法返回替换后得到的字符串，替换前的字符串不发生变化，调用该方法时可以通过第3个参数指定最大替换次数
join()	将列表或元组的字符串合并成一个字符串

s='hello,python'
print(s.replace('hello','python'))#python,python
s1='hellp,python,python,python'
print(s1.replace('python','java',2))#hellp,java,java,python



lst=['hello','java','Python']
print('|'.join(lst))#hello|java|Python
print(''.join(lst))#hellojavaPython

t=('hello','java','python')
print(''.join(t))#hellojavapython

print('*'.join('Python'))#P*y*t*h*o*n

字符串的比较操作

运算符：>，>=，<，<=，==，!=
***比较规则：***首先比较两个字符串中的第一个字符，如果相等则继续比较下一个字符，依次比较下去，直到两个字符串中的字符不相等时，其比较结果就是两个字符串的比较结果，两个字符串中的所有后续字符将不再被比较。
***比较原理：***两个字符进行比较时，比较的是其ordinal value(原始值)，调用内置函数ord可以得到指定字符的ordinal value。其内置函数ord对应的内置函数chr，调用内置函数chr时指定ordinal value可以得到其对应的字符。

print('apple'>'app')#True
print('apple'>'banana')#False
print(ord('a'),ord('b'))#97 98
print(chr(97),chr(98))#a b
print(ord('张'))#24352
print(chr(24352))#张

==与is的区别

==比较的是value，is比较的是地址(id)是否相同。

a=b='Python'
c='Python'
print(a==b)#True
print(a is b)#True
print(c is b)#True

字符串的切片操作

字符串是不可变类型

1. 不具备增、删、改等操作。
2. 切片操作将产生新的对象。

s='hello,Python'
s1=s[:5]#字符串切片产生新的对象，从0开始到5(不包含5)
s2=s[6:]
s3='!'
newstr=s1+s3+s2
print(s1)#hello
print(s2)#Python
print(newstr)#hello!Python


"""切片[start:end:step]"""
print(s[1:5:1]) #ello 从1开始截到5(不包含5)，补偿为1
print(s[::2])#hloPto 默认从0开始，最后一个结束。元素之间索引间隔为2
print(s[::-1])#nohtyP,olleh 默认从字符串最后一个元素开始，到第一个字符结束，步长为1，就是倒叙
print(s[-6::1])#Python 从-6开始到字符串最后，步长为1

格式化字符串

为什么要格式化字符串？

格式化字符串：按一定格式输出的字符串。
格式化字符串的两种方式

#(1) % 占位符
name='张三'
age=20
print('我叫%s,今年%d岁' % (name,age))#我叫张三,今年20岁

#(2) {}
print('我叫{0},今年{1}岁'.format(name,age))#我叫张三,今年20岁

#(3) f-string ——python3+支持
print(f'我叫{name},今年{age}岁')#我叫张三,今年20岁

print('%10d' % 99)#        99 10表示的是宽度
print('%.3f' % 3.1415926)#3.142 保留三位小数
print('%10.3f' % 3.1415926)#     3.142 同时表示精度和宽度

print('{0:.3}'.format(3.1415926))#3.14    .3表示一共三位数   0代表占位符，也可以省略
print('{:.3f}'.format(3.1415926))#3.142  .3f表示保留三位小数
print('{:10.3f}'.format(3.1415926))#     3.142   宽度是10，保留三位小数

字符串的编码转换

为什么需要字符串的编码转换？

编码与解码的方式：

• 编码：将字符串转换为二进制数据(bytes)。
• 解码：将bytes类型的数据转换成字符串类型。

s='天涯共此时'
#编码
print(s.encode(encoding='GBK')) #b'\xcc\xec\xd1\xc4\xb9\xb2\xb4\xcb\xca\xb1' 在GBK编码中，汉字占两个字节
print(s.encode(encoding='UTF-8'))#b'\xe5\xa4\xa9\xe6\xb6\xaf\xe5\x85\xb1\xe6\xad\xa4\xe6\x97\xb6' 在UTF-8编码中，汉字占三个字节

#解码
byte=b'\xcc\xec\xd1\xc4\xb9\xb2\xb4\xcb\xca\xb1'
print(byte.decode(encoding='GBK'))#天涯共此时

函数

什么是函数？
函数就是执行特定任何以完成特定功能的一段代码。
为什么需要函数？

1. 复用代码
2. 隐藏实现细节
3. 提供可维护性
4. 提供可读性便于调试

函数的创建与调用

def 函数名(输入参数):
	函数体
	[return xxx]

#函数的创建
def calc(a,b):
    c=a+b
    return c
#函数的调用
result=calc(1,2)
print(result)#3

函数调用的参数传递

• 位置实参：根据形参对应的位置进行参数的传递。

• 关键字实参：根据形参名称进行实参传递。

def calc(a,b): 
    c=a+b
    return c


result=calc(1,2)#实参位置
print(result)#3

result1=calc(b=2,a=1)#关键字参数
print(result1)#3

函数调用的参数传递内存分析图

def fun(arg1,arg2):
    print('arg1',arg1)
    print('arg2',arg2)
    arg1=100
    arg2.append(10)
    print('arg1',arg1)
    print('arg2',arg2)
    #return

n1=11
n2=[22,33,44]
fun(n1,n2)
print(n1)
print(n2)

"""
arg1 11
arg2 [22, 33, 44]
arg1 100
arg2 [22, 33, 44, 10]
11
[22, 33, 44, 10]
"""
#总结：在函数调用过程中，进行参数的传递，如果是不可变对象，在函数体的修改不会影响实参的值。如果是可变对象，在函数体内的修改会影响到实参的值。

总结：在函数调用过程中，进行参数的传递，如果是不可变对象，在函数体的修改不会影响实参的值。如果是可变对象，在函数体内的修改会影响到实参的值。

函数的返回值

• 如果函数没有返回值，return可以省略
• 函数返回值，如果是一个，直接返回类型
• 函数返回值，如果是多个，返回结果为元组

def fun(num):
    odd=[] #存奇数
    even=[] #存偶数
    for i in num:
        if i%2:
            odd.append(i)
        else:
            even.append(i)
    return odd,even
lst=[11,22,3,44,55,421]
print(fun(lst))#([11, 3, 55, 421], [22, 44])

函数定义默认值参数

函数定义时，给形参设置默认值，只有与默认值不符的时候才需要传递实参。

def fun(a,b=100):
    print(a,b)

fun(200)#200 100
fun(200,300)#200 300

个数可变的位置参数/关键字形参

个数可变的位置参数

1. 定义参数时，可能无法实现确定传递的位置实参的个数时，使用可变的位置参数
2. 使用 * 定义个数可变的位置形参
3. 结果为一个元组

def fun(*args):
    print(args)

fun(1)#(1,)
fun(1,2,3)#(1, 2, 3)

个数可变的关键字形参

1. 定义参数时，可能无法实现确定传递的位置实参的个数时，使用可变的关键字形参
2. 使用 ** 定义个数可变的关键字形参
3. 结果为一个字典

def fun(**args):
    print(args)

fun(a=1)#{'a': 1}
fun(a=1,b=2,c=3)#{'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}

==注意：个数可变位置参数/关键字参数，只能是一个 ==

在一个函数的定义的过程中，既有个数可变的关键字形参，也有个数可变的位置参数，要求位置形参放置在关键字形参之前，否则报错

def fun(*args,**args2):
    pass

函数的参数总结

参数的类型	函数的定义	函数的调用	备注
位置实参		√
将序列中的每个元素都转换为位置实参		√	使用 *
关键字实参		√
将字典中每个键值对都转换为关键字实参		√	使用 **
默认值形参	√
关键字形参	√		使用 *
个数可变的位置形参	√		使用 *
个数可变的关键字形参	√		使用 **

def fun(a,b,c): #a,b,c在函数的定义处，所以是形式参数
    print('a=',a)
    print('b=',b)
    print('c=',c)

fun(10,20,30)# 函数调用时的参数传递，称为位置传参
lst=[11,22,33]
fun(*lst) # 在函数调用时，将列表中的每个元素都转换为位置实参传入

fun(a=100,c=200,b=300)#函数调用，关键字实参
dic={'a':111,'b':222,'c':333}
fun(**dic) #在函数调用时，将字典中的键值对都转换为关键字参数传入

def fun(a,b,*,c,d):# 从*之后的参数，在函数调用时，只能采用关键字参数传递
    print('a=',a)
    print('b=',b)
    print('c=',c)
    print('d=',d)
fun(10,20,c=30,d=40)

其他几种参数定义形式

def fun1(a,b,*,c,d,**args):
    pass
def fun2(*args,**args2):
    pass
def fun3(a,b=10,*args,**args2):
    pass

变量的作用域

程序代码能访问该变量的区域称为作用域。
根据变量的有效范围可分为：

• 局部变量：在函数内定义并使用的变量，只能函数内部有效，局部变量使用global声明，这个变量就会变成全局变量。
• 全局变量：函数体外定义的变量，可作用于函数内外。

def fun(a,b):
    c=a+b # c就是局部变量
    print(c)

name='张三'#name是全局变量
def fun2():
    print(name)#可在函数内部使用
fun2()#张三

def fun3():
    global age #局部变量使用global定义变为全局变量
    age=20
    print(age)
fun3()#20
print(age)#20

递归函数

什么是递归函数？
如果在一个函数的函数体内调用了该函数本身，这个函数就称为递归函数。
递归的组成部分
递归调用与递归终止条件
递归的调用过程

• 每递归调用一次函数，都会在栈内存分配一个栈帧
• 每执行完一次函数，都会释放相应的空间

递归的优缺点

• 缺点：占用内存多，效率低下
• 优点：思路和代码简单

递归计算阶乘

def fac(n):
    if n==1:
        return 1
    else:
        return n*fac(n-1)

print(fac(6))#720

斐波那契数列

斐波那契数列：第3项=第1项+第2项

def fib(n):
    if n==1:
        return 1
    elif n==2:
        return 1
    else:
        return fib(n-1)+fib(n-2)
print(fib(6))#8

Bug

Bug常见类型

粗心导致的语法错误，SyntaxError

1. 漏了末尾的冒号，如if语句，循环语句，else子句等
2. 缩进错误
3. 把英文符号写成中文符号
4. 字符串拼接时，把字符串和数字拼在一起
5. 没有定义变量，比如while的循环条件变量
6. “==”比较运算符和"="赋值运算符混用
   知识点不熟练导致的错误：index下标越界等
   思路不清导致的错误
   解决方案：(1)使用print()函数，一步一输出。(2)使用#注释，暂时注释掉部分代码。

异常处理机制

***被动掉坑：***程序代码逻辑没有错误，只是因为用户错误操作或一些“意外情况”而导致的程序崩溃。
例如：输入两个整数进行除法运算。

a=int(input('请输入一个整数'))
b=int(input('请输入另外一个整数'))
result=a/b
print(result)

输入非整数，直接报错。

除数输入0也会报错

被动掉坑问题的解决方案——异常处理机制
python提供了异常处理机制，可以在异常出现时即时捕获，然后内部“消化”，让程序继续运行。

try:
    a=int(input('请输入一个整数'))
    b=int(input('请输入另外一个整数'))
    result=a/b
    print(result)
except ZeroDivisionError:
    print('除数不能为0')

多个except结构
捕获异常的顺序按照先子类后父类的顺序，为了避免遗漏可能出现的异常，可以在最后增加BaseException。

try:
    a=int(input('请输入一个整数'))
    b=int(input('请输入另外一个整数'))
    result=a/b
    print(result)
except ZeroDivisionError:
    print('除数不能为0')
except ValueError:
    print('不能将字符串转换为数字')
except BaseException as e:
    print(e)

try…except…else结构
如果try块中没有抛出异常，则执行else块，如果try中抛出异常，则执行except块。

try:
    a=int(input('请输入一个整数'))
    b=int(input('请输入另外一个整数'))
    result=a/b
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print(result)

try…except…else…finally结构
finally块无论是否发生异常都会被执行，能常用来释放try块中申请的资源。

try:
    a=int(input('请输入一个整数'))
    b=int(input('请输入另外一个整数'))
    result=a/b
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print(result)
finally:
    print('无论是否产生异常，都会执行')#一般用来释放资源
print('程序结束')

python中常见的异常类型

异常类型	描述
ZeroDivisionError	除(或取模)零(所有数据类型)
IndexError	序列中没有此索引(index)
KeyError	映射中没有这个键
NameError	未声明/初始化对象(没有属性)
ValueError	传入无效参数

traceback模块

使用traceback模块打印异常信息。

import traceback

try:
    print('--------------')
    print(1/0)
except:
    traceback.print_exc()
"""
--------------
Traceback (most recent call last):
  File "D:/Applications/PycharmProjects/untitled1/demo03.py", line 5, in 
    print(1/0)
ZeroDivisionError: division by zero
"""