【Python】从入门到上头—Python基础（2）

一.基础语法

1.编码

默认情况下，Python 3 源码文件以 UTF-8 编码，所有字符串都是unicode字符串。 当然你也可以为源码文件指定不同的编码：

# -*- coding: cp-1252 -*-

2.标识符

• 首字母必须是字母表中字母或下划线 _ 。
• 标识符的其他的部分由字母、数字和下划线组成。
• 标识符对大小写敏感。

在 Python 3 中，可以用中文作为变量名，非 ASCII 标识符也是允许的了。

3.保留字

即关键字，我们不能把它们用作任何标识符名称。Python 的标准库提供了一个 keyword 模块，可以输出当前版本的所有关键字：

import keyword
keyword.kwlist
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', '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']

4.注释

Python 中单行注释以 # 开头

# 这是一个注释
print("Hello, World!")

多行注释用三个单引号 ''' 或者三个双引号 """ 将注释括起来，例如:

#!/usr/bin/python3
 
# 第一个注释
# 第二个注释
 
'''
第三注释
第四注释
'''
 
"""
第五注释
第六注释
"""
print ("Hello, Python!")

5.行与缩进

python最具特色的就是使用缩进来表示代码块，不需要使用大括号 {} 。

• 缩进的空格数是可变的，但是同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数。实例如下：

if True:
    print ("True")
else:
    print ("False")

以下代码最后一行语句缩进数的空格数不一致，会导致运行错误：

if True:
    print ("Answer")
    print ("True")
else:
    print ("Answer")
  print ("False")    # 缩进不一致，会导致运行错误

 File "test.py", line 6
    print ("False")    # 缩进不一致，会导致运行错误
                                      ^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

6.多行语句

Python 通常是一行写完一条语句，但如果语句很长，我们可以使用反斜杠 \ 来实现多行语句，例如：

total = item_one + \
        item_two + \
        item_three

7.数字(Number)类型

• int (整数), 如 1, 只有一种整数类型 int，表示为长整型，没有 python2 中的 Long。
• bool (布尔), 如 True。
• float (浮点数), 如 1.23、3E-2
• complex (复数), 如 1 + 2j、 1.1 + 2.2j

8.字符串(String)

• Python 中单引号 ' 和双引号 " 使用完全相同。
• 使用三引号(''' 或 """)可以指定一个多行字符串。
• 转义符 \。反斜杠可以用来转义，使用 r 可以让反斜杠不发生转义。 如 r"this is a line with \n" 则 \n 会显示，并不是换行。
• 按字面意义级联字符串，如 "this " "is " "string" 会被自动转换为 this is string。
• 字符串可以用 + 运算符连接在一起，用 * 运算符重复。
• Python 中的字符串有两种索引方式，从左往右以 0 开始，从右往左以 -1 开始。
• Python 中的字符串不能改变。
• Python 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为 1 的字符串。
• 字符串的截取的语法格式如下：变量[头下标:尾下标:步长]

word = '字符串'
sentence = "这是一个句子。"
paragraph = """这是一个段落，
可以由多行组成"""

#!/usr/bin/python3
 
str='123456789'
 
print(str)                 # 输出字符串
print(str[0:-1])           # 输出第一个到倒数第二个的所有字符
print(str[0])              # 输出字符串第一个字符
print(str[2:5])            # 输出从第三个开始到第六个的字符（不包含）
print(str[2:])             # 输出从第三个开始后的所有字符
print(str[1:5:2])          # 输出从第二个开始到第五个且每隔一个的字符（步长为2）
print(str * 2)             # 输出字符串两次
print(str + '你好')         # 连接字符串
 
print('------------------------------')
 
print('hello\nrunoob')      # 使用反斜杠(\)+n转义特殊字符
print(r'hello\nrunoob')     # 在字符串前面添加一个 r，表示原始字符串，不会发生转义

以上实例输出结果：

123456789
12345678
1
345
3456789
24
123456789123456789
123456789你好
------------------------------
hello
runoob
hello\nrunoob

9.空行

函数之间或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。
- 类和函数入口之间也用一行空行分隔，以突出 函数入口的开始 。

• 是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构。

记住：空行也是程序代码的一部分。

10.等待用户输入

执行下面的程序在按回车键后就会等待用户输入：

#!/usr/bin/python3
input("\n\n按下 enter 键后退出。")

11.同一行显示多条语句

Python 可以在同一行中使用多条语句，语句之间使用分号 ; 分割

#!/usr/bin/python3
import sys; x = 'runoob'; sys.stdout.write(x + '\n')

12.多个语句构成代码组

缩进相同的一组语句构成一个代码块，我们称之代码组。

• 像if、while、def和class这样的复合语句，首行以关键字开始，以冒号( : )结束，该行之后的一行或多行代码构成代码组。

我们将首行及后面的代码组称为一个子句(clause)。

if expression : 
   suite
elif expression : 
   suite 
else : 
   suite

13.print 输出

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=""：

x="a"
y="b"
# 换行输出
print( x )
print( y )
 
print('---------')
# 不换行输出
print( x, end=" " )
print( y, end=" " )
print()

以上实例执行结果为：

a
b
---------
a b

14.import 与 from…import

在 python 用import或者from...import来导入相应的模块。

• 将整个模块(somemodule)导入，格式为： import somemodule

• 从某个模块中导入某个函数,格式为： from somemodule import somefunction

• 从某个模块中导入多个函数,格式为： from somemodule import firstfunc, secondfunc, thirdfunc

• 将某个模块中的全部函数导入，格式为： from somemodule import *

导入 sys 模块

import sys
print('================Python import mode==========================')
print ('命令行参数为:')
for i in sys.argv:
    print (i)
print ('\n python 路径为',sys.path)

导入 sys 模块的 argv,path 成员

from sys import argv,path  #  导入特定的成员
 
print('================python from import===================================')
print('path:',path) # 因为已经导入path成员，所以此处引用时不需要加sys.path

二.基本数据类型

1.变量和赋值

Python 中的变量不需要声明。每个变量在使用前都必须赋值，变量赋值以后该变量才会被创建。

• 在 Python 中，变量就是变量，它没有类型，我们所说的"类型"是变量所指的内存中对象的类型。

  • 等号（=）用来给变量赋值。

counter = 100          # 整型变量
miles   = 1000.0       # 浮点型变量
name    = "runoob"     # 字符串

print (counter)
print (miles)
print (name)

2.多个变量赋值

Python允许你同时为多个变量赋值。例如：

a = b = c = 1

以上实例，创建一个整型对象，值为 1，从后向前赋值，三个变量被赋予相同的数值。

您也可以为多个对象指定多个变量。例如：

a, b, c = 1, 2, "run"

以上实例，两个整型对象 1 和 2 的分配给变量 a 和 b，字符串对象 “run” 分配给变量 c。

3.标准数据类型

• Number（数字）
• String（字符串）
• bool（布尔类型）
• List（列表）
• Tuple（元组）
• Set（集合）
• Dictionary（字典）

Python3 的六个标准数据类型中：

• 不可变数据（3 个）：Number（数字）、String（字符串）、Tuple（元组）；
• 可变数据（3 个）：List（列表）、Dictionary（字典）、Set（集合）。

4.Number（数字）

Python3 支持 int、float、bool、complex（复数）。

a, b, c, d = 20, 5.5, True, 4+3j

5.数值运算

5 + 4  # 加法
9

4.3 - 2 # 减法
2.3

3 * 7  # 乘法
21

2 / 4  # 除法，得到一个浮点数
0.5

2 // 4 # 除法，得到一个整数
0

17 % 3 # 取余 
2

2 ** 5 # 乘方
32

6.String（字符串）

Python中的字符串用单引号 ' 或双引号 " 括起来，同时使用反斜杠 \ 转义特殊字符。

字符串的截取的语法格式如下：

变量[头下标:尾下标]

索引值以 0 为开始值，-1 为从末尾的开始位置。

加号 + 是字符串的连接符， 星号 * 表示复制当前字符串，与之结合的数字为复制的次数。实例如下：

str = 'Runoob'

print (str)          # 输出字符串
print (str[0:-1])    # 输出第一个到倒数第二个的所有字符
print (str[0])       # 输出字符串第一个字符
print (str[2:5])     # 输出从第三个开始到第五个的字符
print (str[2:])      # 输出从第三个开始的后的所有字符
print (str * 2)      # 输出字符串两次，也可以写成 print (2 * str)
print (str + "TEST") # 连接字符串

执行以上程序会输出如下结果：

Runoob
Runoo
R
noo
noob
RunoobRunoob
RunoobTEST

7.bool（布尔类型）

在 Python 中，True 和 False 都是关键字，表示布尔值。

a = True
b = False

# 比较运算符
print(2 < 3)   # True
print(2 == 3)  # False

# 逻辑运算符
print(a and b)  # False
print(a or b)   # True
print(not a)    # False

# 类型转换
print(int(a))   # 1
print(float(b)) # 0.0
print(str(a))   # "True"

8.List（列表）

List（列表） 是 Python 中使用最频繁的数据类型。

• 完成大多数集合类的数据结构实现。

• List写在方括号[]]之间，元素用逗号隔开，它支持数字，字符串甚至可以包含列表（所谓嵌套）。

• 和字符串一样，列表同样可以被索引和截取，列表被截取后返回一个包含所需元素的新列表。

• List中的元素是可以改变的。
  列表截取的语法格式如下：

变量[头下标:尾下标]

索引值以 0 为开始值，-1 为从末尾的开始位置。

加号 + 是列表连接运算符，星号 * 是重复操作。如下实例：

list = [ 'abcd', 786 , 2.23, 'runoob', 70.2 ]
tinylist = [123, 'runoob']

print (list)            # 输出完整列表
print (list[0])         # 输出列表第一个元素
print (list[1:3])       # 从第二个开始输出到第三个元素
print (list[2:])        # 输出从第三个元素开始的所有元素
print (tinylist * 2)    # 输出两次列表
print (list + tinylist) # 连接列表

以上实例输出结果：

['abcd', 786, 2.23, 'runoob', 70.2]
abcd
[786, 2.23]
[2.23, 'runoob', 70.2]
[123, 'runoob', 123, 'runoob']
['abcd', 786, 2.23, 'runoob', 70.2, 123, 'runoob']

与Python字符串不一样的是，列表中的元素是可以改变的：

a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
a[0] = 9
a[2:5] = [13, 14, 15]
a
[9, 2, 13, 14, 15, 6]
a[2:5] = []   # 将对应的元素值设置为 []
a
[9, 2, 6]

Python 列表截取可以接收第3个参数，参数作用是截取的步长，以下实例在索引 1 到索引 4 的位置并设置为步长为 2（间隔一个位置）来截取字符串：

如果第三个参数为负数表示逆向读取，以下实例用于翻转字符串：

def reverseWords(input): 
      
    # 通过空格将字符串分隔符，把各个单词分隔为列表
    inputWords = input.split(" ") 
  
    # 翻转字符串
    # 假设列表 list = [1,2,3,4],  
    # list[0]=1, list[1]=2 ，而 -1 表示最后一个元素 list[-1]=4 ( 与 list[3]=4 一样) 
    # inputWords[-1::-1] 有三个参数
    # 第一个参数 -1 表示最后一个元素
    # 第二个参数为空，表示移动到列表末尾
    # 第三个参数为步长，-1 表示逆向
    inputWords=inputWords[-1::-1] 
  
    # 重新组合字符串
    output = ' '.join(inputWords) 
      
    return output 
  
if __name__ == "__main__": 
    input = 'I like runoob'
    rw = reverseWords(input) 
    print(rw)

输出结果

runoob like I

9.Tuple（元组）

• 元组（tuple）与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改。元组写在小括号 () 里，元素之间用逗号隔开。
• 元组中的元素类型也可以不相同：
• 元组也可以被索引和切片，方法一样。
• 注意构造包含 0 或 1 个元素的元组的特殊语法规则。
• 元组也可以使用+操作符进行拼接。

tuple = ( 'abcd', 786 , 2.23, 'runoob', 70.2  )
tinytuple = (123, 'runoob')

print (tuple)             # 输出完整元组
print (tuple[0])          # 输出元组的第一个元素
print (tuple[1:3])        # 输出从第二个元素开始到第三个元素
print (tuple[2:])         # 输出从第三个元素开始的所有元素
print (tinytuple * 2)     # 输出两次元组
print (tuple + tinytuple) # 连接元组

结果

('abcd', 786, 2.23, 'runoob', 70.2)
abcd
(786, 2.23)
(2.23, 'runoob', 70.2)
(123, 'runoob', 123, 'runoob')
('abcd', 786, 2.23, 'runoob', 70.2, 123, 'runoob')

元组与字符串类似，可以被索引且下标索引从0开始，-1 为从末尾开始的位置。也可以进行截取 其实，可以把字符串看作一种特殊的元组。

10.Set（集合）

• Python 中的集合（Set）是一种无序、可变的数据类型，用于存储唯一的元素。

  • 集合中的元素不会重复，并且可以进行交集、并集、差集等常见的集合操作。

• 在 Python 中，集合使用大括号 {} 表示，元素之间用逗号 , 分隔。

  • 另外，也可以使用 set() 函数创建集合。

注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为{ }是用来创建一个空字典。

创建格式：

parame = {value01,value02,...}
# 或者
set(value)

sites = {'Google', 'Taobao', 'Runoob', 'Facebook', 'Zhihu', 'Baidu'}

print(sites)   # 输出集合，重复的元素被自动去掉

# 成员测试
if 'Runoob' in sites :
    print('Runoob 在集合中')
else :
    print('Runoob 不在集合中')


# set可以进行集合运算
a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')

print(a)

print(a - b)     # a 和 b 的差集

print(a | b)     # a 和 b 的并集

print(a & b)     # a 和 b 的交集

print(a ^ b)     # a 和 b 中不同时存在的元素

结果

{'Zhihu', 'Baidu', 'Taobao', 'Runoob', 'Google', 'Facebook'}
Runoob 在集合中
{'b', 'c', 'a', 'r', 'd'}
{'r', 'b', 'd'}
{'b', 'c', 'a', 'z', 'm', 'r', 'l', 'd'}
{'c', 'a'}
{'z', 'b', 'm', 'r', 'l', 'd'}

11.Dictionary（字典）

• 列表是有序的对象集合，字典是无序的对象集合。两者之间的区别在于：字典当中的元素是通过key来存取的，而不是通过偏移存取。

  • 字典是一种映射类型，字典用 { } 标识，它是一个无序的 键(key) : 值(value) 的集合。

  • 键(key)必须使用不可变类型。

  • 在同一个字典中，键(key)必须是唯一的。

dict = {}
dict['one'] = "1 - 菜鸟教程"
dict[2]     = "2 - 菜鸟工具"

tinydict = {'name': 'runoob','code':1, 'site': 'www.runoob.com'}


print (dict['one'])       # 输出键为 'one' 的值
print (dict[2])           # 输出键为 2 的值
print (tinydict)          # 输出完整的字典
print (tinydict.keys())   # 输出所有键
print (tinydict.values()) # 输出所有值

结果

1 - 菜鸟教程
2 - 菜鸟工具
{'name': 'runoob', 'code': 1, 'site': 'www.runoob.com'}
dict_keys(['name', 'code', 'site'])
dict_values(['runoob', 1, 'www.runoob.com'])

构造函数 dict() 可以直接从键值对序列中构建字典如下：

dict([('Runoob', 1), ('Google', 2), ('Taobao', 3)])
#{'Runoob': 1, 'Google': 2, 'Taobao': 3}

{x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
#{2: 4, 4: 16, 6: 36}

dict(Runoob=1, Google=2, Taobao=3)
#{'Runoob': 1, 'Google': 2, 'Taobao': 3}

12.Python数据类型转换

隐式类型转换

• 在隐式类型转换中，Python 会自动将一种数据类型转换为另一种数据类型，不需要我们去干预。
  • 对两种不同类型的数据进行运算，较低数据类型（整数）就会转换为较高数据类型（浮点数）以避免数据丢失。

  num_int = 123
  num_flo = 1.23
  
  num_new = num_int + num_flo
  
  print("num_int 数据类型为:",type(num_int))
  print("num_flo 数据类型为:",type(num_flo))
  
  print("num_new 值为:",num_new)
  print("num_new 数据类型为:",type(num_new))
  

显式类型转换
在显式类型转换中，用户将对象的数据类型转换为所需的数据类型。 我们使用 int()、float()、str() 等函数来执行显式类型转换。

#int() 强制转换为整型：
x = int(1)   # x 输出结果为 1
y = int(2.8) # y 输出结果为 2
z = int("3") # z 输出结果为 3

#float() 强制转换为浮点型：
x = float(1)     # x 输出结果为 1.0
y = float(2.8)   # y 输出结果为 2.8
z = float("3")   # z 输出结果为 3.0
w = float("4.2") # w 输出结果为 4.2

#str() 强制转换为字符串类型：
x = str("s1") # x 输出结果为 's1'
y = str(2)    # y 输出结果为 '2'
z = str(3.0)  # z 输出结果为 '3.0'

三.运算符

四.条件判断

1.if 语句

1. 每个条件后面要使用冒号 :，表示接下来是满足条件后要执行的语句块。
2. 使用缩进来划分语句块，相同缩进数的语句在一起组成一个语句块。
3. 在 Python 中没有 switch…case 语句，但在 Python3.10 版本添加了 match…case，功能也类似，详见下文。

if condition_1:
    statement_block_1
elif condition_2:
    statement_block_2
else:
    statement_block_3

实例

var1 = 100
if var1:
    print ("1 - if 表达式条件为 true")
    print (var1)
 
var2 = 0
if var2:
    print ("2 - if 表达式条件为 true")
    print (var2)
print ("Good bye!")

结果

1 - if 表达式条件为 true
100
Good bye!

2.if 嵌套

在嵌套 if 语句中，可以把 if...elif...else 结构放在另外一个 if…elif…else 结构中。

if 表达式1:
    语句
    if 表达式2:
        语句
    elif 表达式3:
        语句
    else:
        语句
elif 表达式4:
    语句
else:
    语句

实例

num=int(input("输入一个数字："))
if num%2==0:
    if num%3==0:
        print ("你输入的数字可以整除 2 和 3")
    else:
        print ("你输入的数字可以整除 2，但不能整除 3")
else:
    if num%3==0:
        print ("你输入的数字可以整除 3，但不能整除 2")
    else:
        print  ("你输入的数字不能整除 2 和 3")

3.match…case

match subject:
    case <pattern_1>:
        <action_1>
    case <pattern_2>:
        <action_2>
    case <pattern_3>:
        <action_3>
    case _:
        <action_wildcard>

case _: 类似于 C 和 Java 中的 default:，当其他 case 都无法匹配时，匹配这条，保证永远会匹配成功。

例如

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            return "Bad request"
        case 404:
            return "Not found"
        case 418:
            return "I'm a teapot"
        case _:
            return "Something's wrong with the internet"

mystatus=400
print(http_error(400))

五.循环

1.while 循环

语法

while 判断条件(condition)：
    执行语句(statements)……

实例

n = 100
 
sum = 0
counter = 1
while counter <= n:
    sum = sum + counter
    counter += 1
 
print("1 到 %d 之和为: %d" % (n,sum))

结果

1 到 100 之和为: 5050

2.无限循环

可以通过设置条件表达式永远不为 false 来实现无限循环，实例如下：

var = 1
while var == 1 :  # 表达式永远为 true
   num = int(input("输入一个数字  :"))
   print ("你输入的数字是: ", num)
 
print ("Good bye!")

输入一个数字  :5
你输入的数字是:  5
输入一个数字  :

• 你可以使用 CTRL+C 来退出当前的无限循环。
• 无限循环在服务器上客户端的实时请求非常有用。

3.while 循环使用 else 语句

类似 if 语句的语法，如果你的 while 循环体中只有一条语句，你可以将该语句与 while 写在同一行中， 如下所示：

flag = 1
 
while (flag): print ('欢迎访问百度!')
 
print ("Good bye!")

注意：以上的无限循环你可以使用 CTRL+C 来中断循环。
欢迎访问百度教程!
欢迎访问百度教程!
欢迎访问百度教程!
欢迎访问百度教程!
欢迎访问百度教程!
……

4.简单语句组

5.for循环

Python for 循环可以遍历任何可迭代对象，如一个列表或者一个字符串。

语法

for <variable> in <sequence>:
    <statements>
else:
    <statements>

遍历集合

sites = ["Baidu", "Google","Runoob","Taobao"]
for site in sites:
    print(site)

结果

Baidu
Google
Runoob
Taobao

打印字符串中的每个字符：

word = 'abc'
 
for letter in word:
    print(letter)

结果

a
b
c

整数范围值可以配合 range() 函数使用：

#  1 到 5 的所有数字：
for number in range(1, 3):
    print(number)

结果

1
2
3

6.for…else

在 Python 中，for…else 语句用于在循环结束后执行一段代码。

语法格式如下：

for item in iterable:
    # 循环主体
else:
    # 循环结束后执行的代码

• 当循环执行完毕后，会执行 else 子句中的代码，如果在循环过程中遇到了 break 语句，则会中断循环，此时不会执行 else 子句。

for x in range(3):
  print(x)
else:
  print("Finally finished!")

0
1
2
3
Finally finished!

sites = ["Baidu", "Google","Runoob","Taobao"]
for site in sites:
    if site == "Runoob":
        print("菜鸟教程!")
        break
    print("循环数据 " + site)
else:
    print("没有循环数据!")
print("完成循环!")

结果

循环数据 Baidu
循环数据 Google
菜鸟教程!
完成循环!

7.range() 函数

如果你需要遍历数字，可以使用内置 range() 函数。它会生成数列，例如:

for i in range(5):
    print(i)

0
1
2
3
4

也可以使用 range() 指定区间的值

for i in range(5,9) :
	print(i)
 
5
6
7
8

也可以使 range() 以指定数字开始并指定不同的增量(甚至可以是负数，有时这也叫做'步长'):

for i in range(0, 10, 3) :
    print(i)
 
0
3
6
9

负数

for i in range(-10, -100, -30) :
    print(i)
    
-10
-40
-70

可以结合range() 和 len()函数以遍历一个序列的索引

a = ['Google', 'Baidu', 'Runoob', 'Taobao', 'QQ']
for i in range(len(a)):
	print(i, a[i])

0 Google
1 Baidu
2 Runoob
3 Taobao
4 QQ

8.break 和 continue 语句及循环中的 else 子句

• break 语句可以跳出 for 和 while 的循环体。如果你从 for 或 while 循环中终止，任何对应的循环 else 块将不执行。

• continue 语句被用来告诉 Python 跳过当前循环块中的剩余语句，然后继续进行下一轮循环。

while 中使用 break：

n = 5
while n > 0:
    n -= 1
    if n == 2:
        break
    print(n)
print('循环结束。')

4
3
循环结束。

while 中使用 continue ：

n = 5
while n > 0:
    n -= 1
    if n == 2:
        continue
    print(n)
print('循环结束。')

4
3
1
0
循环结束。

9.pass 语句

• Python pass是空语句，是为了保持程序结构的完整性。

• pass 不做任何事情，一般用做占位语句，如下实例

for letter in 'baidu': 
   if letter == 'i':
      pass
      print ('执行 pass 块')
   print ('当前字母 :', letter)
 
print ("Good bye!")

当前字母 : b
当前字母 : a
当前字母 : i
执行 pass 块
当前字母 : d
当前字母 : u
Good bye!