【Python3】初识Python及其基础知识

前言 

        hi~大家好呀，本篇我在自学Python3过程中的一篇自学笔记，主要参考书上和网络上的内容，有错请大家多多指出，让我们一起学习吧~

        本篇文章，我会具体学习Python程序的运行原理以及如何运行Python程序，之后就是在具体学习Python前的一些基础知识。

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目录

一、初识Python程序并且学会使用自带IDLE

1.Python运行程序原理

2.Python程序的运行以及在IDLE环境下的使用

二、Python基础知识：

1.Python的书写规范

2.标识符和关键字

3.Python的数据类型

4.Python的运算符

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一、初识Python程序并且学会使用自带IDLE

1.Python运行程序原理

        首先，Python是一种程序语言。在Python的发展过程中形成了Python2.x和Python3.x两种不同系列的版本。本篇就是基于我的Python版本3.10下写的。

        既然是一种程序语言，那么也满足人对计算机实现指令操控的需求。程序在具体的实现上遵循了一定的模式，典型的程序设计模式就是IPO模式：程序由输入（Input）、处理（Process）、输出（Output）三部分组成。

        那么，实现上述要求的首先就是我们所完成的源代码。正如C语言中的.c文件，C++中的.cpp文件，java中的.java文件，Python中类似这样的文件就是.py文件，同样的，也就是源文件。然后经过Python解释器翻译成中间码，中间码是.pyc文件。再由Python虚拟机PVM就像Java中的虚拟机JVM那样，将这个中间码逐条翻译成机器指令进行执行。

        上面的大致过程可以用如下图进行解释：

 

         需要进行说明的是，.pyc文件保存在Python的安装目录下的Lib中的__pycache__下的。

 

        如果Python无法在磁盘上写入字节码即.pyc文件的话，那么其字节码文件就会只在内存中生成，程序运行结束时丢弃。所以平时写的源程序只需要装载一次，所以并没有保存.pyc文件。但是比如import（导入头文件类似的功能）导入其他的源文件时，此时就会在当前目录下生成.pyc文件，后序会进行演示。 -- .pyc文件可以重复利用，省略了解释器那一步，能够提高执行效率。

2.Python程序的运行以及在IDLE环境下的使用

        在安装完Python包后，会发现在计算机快捷栏下的Python3中会出现如下四种可执行文件：

        第一个IDLE就是自带的集成开发环境。

        第二个时以命令行的方式启动Python的解释器。

        第三个和第四个均为帮助文档。

        首先，我们需要认识到的是如何在windows自带的cmd下执行Python程序和如何在自带的IDLE下完成新建源程序文件、执行的过程。

        先要明确Python编程语言的程序执行方式：

1.交互方式：

        Python解释器即时响应并且运行用户的程序代码，有输出就输出结果。

2.文件方式：

        即编程方式，写在程序文件中，启动解释器批量执行文件的代码。

        这两种的执行方式分别适用于调试少量代码和最常用的编程方式。

        比如，在cmd下以交互执行方式进行运行：（两种方式打开：1.cmd --输入Python 2.打开Python包中的第二个执行文件）

        第一种方式：

         第二种方式：

 

         当输入一行Python代码后，按下enter，解释器立马进行工作，执行当前这条Python语句。

        同样的，此时光标继续闪动，可以继续输入简单的Python代码，按下enter就执行。（如果没有显示打出，那么也就相当于换行效果）

        上面就是简单的cmd下的交互实现，下面我们具体了解一下在IDLE的执行Python程序吧：

        IDLE下的交互执行：（打开IDLE可以去那四个文件中的第一个文件打开哦，也可以参照目录：C:\Users\HP\AppData\Roaming\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Python 3.10） 

        直接打开此画面就可以直接进行交互执行了：

        可以发现和刚刚的操作无异。

        可以发现，在Python的交互执行模式下，并没有写入磁盘中的.py文件，也就是没有实现文件的执行方式。cmd下交互执行无法使用文件的执行方式，但是在自带的IDLE下是可以进行实现的：

        IDLE下的文件执行：（程序的常见标准执行方式）

        首先按下File->New File就可以新建一个Python文件，初始文件名就是untitled，当crl s或者File->Save第一次保存，就会要求输入文件名字。我们写入之前测试的简单Python代码，然后保存为test1的名字。

        写入

         保存

        然后在当前界面， 按下Run->Run Module就可以运行了（或者快捷键F5）：

(注意是在源文件所在的界面按下Run)

        在了解完Python程序的执行方式后以及使用Windows的cmd进行交互式执行、IDLE的使用，我们来稍微了解一下Python的相关基础知识，语法吧：(之后我就会在PyCharm下进行编程哦)

二、Python基础知识：

1.Python的书写规范

        Python通常一行书写一条语句，一行一条的时候，语句结束不加分号。

        Python一行书写多条语句的时候，语句间应该使用分号间隔。

        如果书写一条语句过长，需要进行换行书写的话，可以在一条语句外部加上\就表示分行，如果是()、[]、{}括号之类的在内部默认支持分行。

        上述就是Python的语句规范，下面代码作为演示：

data1 = 1
data2 = 2
# Python语句通常一行书写一条，结尾不加分号
data3 = 3; data4 = 4
print(data3); print(data4)
# 一行书写多条语句直接应该使用分号进行间隔
str1 = "Hello" \
        "world"
# 一条语句写不下一行时可以使用\进行间隔
str2 = ("hello"
        "world")
day = [1, 2,
       3, 4]
print(str1)
print(str2)
print(max(day))
# 同样使用括号也支持一行语句分行书写，需要注意"

        注意""括起来的是字符串哦，在换行的时候，别忘了""的存在哦~

        Python中的语句块：

一个语句块，也就是复合语句，由多行代码组成。Python中的一个语句块由多行代码相同的缩进组成。C/C++和Java中一个语句块就是用大括号来进行表示的{}

建议以4个空格为一个缩进。

         比如下面使用if else语句进行演示：

electricity = 10
if electricity < 20:
    i = 100 - electricity
    print("当前电量不足，需要充{}的电量".format(i))
else:
    print("当前电量充足，还有{}的电量".format(electricity))

        注意if和else语句在C/C++/Java中的条件判断的圆括号()不存在，取而代之的就是在对应关键字之后加一个空格,结束条件后加上:作为此语句下的语句块开始。

        Python中的注释：

多行注释使用的是三个'或者"作为开始和结束的标志，单独为一行，中间就可以进行多行注释了。这其实是一种跨行的字符串。

单行注释使用的是#,在其后面（此行）写即就为注释 。

str1 = """
    多行注释
    2022 - 10 - 24
"""
print("单行注释")  # 输出语句 -- 单行注释
print(str1)  # 可以证明多行注释实际上就是一个多行字符串
'''
    这个
    也是多行注释哦
'''

        当然，在写注释的时候也需要一定的规范：比如在#后写注释时，之间要留下一个空格。然后在行内注释的时候直接的间隔至少两个空格哦。

2.标识符和关键字

        计算机数据中的一个变量、方法、对象都需要名称，而这些名称所使用的的符号就是所谓的标识符，方便程序进行调用。

        标识符的格式：

Python标识符可以由如下组成：字母、数字、_。同理，注意不能以数字开头。

标识符区分大小写，没有长度限制。

注意不可和关键字重名。

标识符的命名尽量符合见名知义的原则，提高代码的可读性。

        在了解完后标识符后，我们再来看看关键字吧：

        Python语言保留某些单词作为特殊用途，这些单词被称为关键字。标识符不可与其重名哦~

and	as	assert	break	class	continue
def	del	elif	else	except	False
finally	for	from	global	if	import
in	is	lambda	nonlocal	not	or
None	pass	raise	return	True	try
while	with	yield

        可以使用帮助文档进行详细查看关键字信息哦，在交互执行下，输入help()

        然后输入指令keyworlds

         任意输入一个关键字名字即可：

        按下enter就是看下一行，输入q就可退出当前画面，quit就退出此查询系统。

3.Python的数据类型

        计算机程序设计的目的是存储和处理数据，将数据分为不同并且合理的类型既可以方便数据处理，也可以提高数据的处理效率，节省储存空间。数据类型指明了数据的状态和行为。

        在Python中，数据类型有：

数值类型（Number）

        基本数据类型，包含整型(int)、浮点型(float)、复数类型(complex)、布尔类型(bool)四种。

字符串类型(Str)

        是由一对' 或者"以及三个引号'''、"""括起来的字符序列。由于字符串应用频繁，有时候我们也将字符串当做基本数据类型哦。

列表类型(List)

        是一种序列类型，由[]括起来的数据集合。列表内容用,进行分隔。

元组类型

        元组由0个和读个元素组成的不可变序列类型。用()括起来的数据集合，和列表的区别除了括号不同外就是无法修改数据。

字典类型

        映射类型，可以实现通过数据查找关联数据的功能，是用{}括起来的数据集合：字典中的数据包含两部分：键和值，键通常是一个字符串，对应的值可以任意类型，中间由:表示映射关系。同样的不同元素之间用,进行间隔。

集合类型

        在Python中，集合是一组对象的集合，此对象可以是任何类型。元素之间没有任何顺序，并且元素都不重复。集合和数学上的集合类似，使用{}进行表示或者set()进行表示。空集合必须使用set()进行表示。

        上述类型只是大致的介绍和理解，下面简单使用代码演示一下如上类型：

        整型中，表示其数据的方式有四种：十进制(直接就是字面值)，二进制(以0B/0b开头)，八进制(0o/0O开头)，十六进制(0X/0x开头)。可以使用方法type()测试类型。将十进制转化为对应进制类型的方法有：bin()、oct()、hex()

（在Python中变量具备类型的概念，即变量的类型由所赋的值来决定。--系统自动识别变量的数据类型）

        我们可以使用交互执行的方式测试代码：

         浮点型是带有小数点的数据类型，也可以使用十进制或者科学计数法进行表示：科学计数法中E或者e的基数为10，后面的整数表示指数，默认为+，想表示负数在E/e后加-即可。Python的浮点型占8个字节，能表示数的精度为2.2e-302~1.8e308。

f = 1.2  # 带有小数点的
f3 = 1.1e2  # 可以使用科学计数法进行表示
f4 = 1.2E-2  # +-
print(f, f3, f4)
print(type(f), type(f3), type(f4))

         布尔类型可以看做是一种特殊的整型，True和False。如果将这两个关键字进行数值运算就分别代表1和0.空对象空的数据类型均可以当做是False，有值的均为True。

        使用bool方法可以验证变量是否为空。

Bool = True
print(type(Bool))
i = 0
print(bool(i))  # 验证空对象
while Bool:
    print(i, end=" ")  # end参数可以修饰结尾的符号，默认为\n
    i += 1
    if i == 10:
        Bool = False
print()  # 打印\n
print(i)
print(bool(i))  # 验证非空对象

         

          字符串类型、列表类型、元组类型、集合类型：

str1 = 'Hello'
str2 = "Hello"  # ''或者 "",多行字符串使用'''或者"""进行，上面已经演示过
print(str1, str2)
list1 = [1, 2, 3, "world", 3.2]  # 列表 数据集合 -- 可变
print(list1[0])
list1[0] = "Yu"
print(list1[0])
tuple1 = (1, 2, 3, "world")  # 元组 数据集合 -- 不可变
print(tuple1[0])
print(tuple1[3])
gather1 = {1, 2, 3}  # 集合 元素不重复
gather2 = set([1, 2, "shen"])
gather3 = set()  # 空集合
print(bool(gather3))
print(gather1, gather2)

         字典类型：使用{},数据有两个部分，键值。每个数据之间用,进行分隔。

dictionary = {'year': 2022, 'age': 19, '生日': "农历6月初10"}
print(dictionary)
print(dictionary.get("year"))
print(dictionary.get("age"))
print(dictionary.get("生日"))

        使用get方法可以返回键对应的值。

        如果想要比较类型之间的是否相同的话可以使用isinstance(obj, 类型)，相同就返回True，否则返回False。

4.Python的运算符

         运算符是用来表示不同运算类型的符号，运算符可以分为算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符：

        算术运算符：

+	相加
-	相减
*	相乘
/	相除
%	求余
**	求幂
//	整除

        比较运算符：< > <= >= == != （判断完后返回的值也就是布尔类型的）

        赋值运算符：=

                相关应用：

        复合赋值运算符：+=、-=、*=、**=、/=、%=、//=

        位运算符：根据整型的二进制进行变化

~	~i	按位取反（二进制每一位进行取反）
&	i&j	按位与（二进制对应的一位均为1就为1，否则为0）
|	i|j	按位或（二进制对应的一位有1就为1，全0就为0）
^	i^j	按位异或（二进制对应的相等就为0，不相等就为1）
>>	i>>j	右移（i为被操作数，向右移动j位，左边补符号位，无符号补0）
<<	i<	左移（i为被操作数，向左移动j位，右边补0）

         逻辑运算符：and、or、not表示逻辑与、逻辑或、逻辑非。C/C++中为&&、||、！

        运算符的优先级：

优先次序	运算符	优先次序	运算符
1	**（指数）	8	|
2	~ +（正数） -（负数）	9	< > <= >=
3	* / % //	10	== !=
4	+ -	11	= += -= *= /= %= //=
5	>> <<	12	not
6	&	13	and or
7	^