python基础

1整数与浮点数

在数据类型中我们学习了,整数和浮点数在计算机内部存储方式不同,整数运算永远是精确的,而浮点数则可能会有四舍五入的误差。

Python的除法:

Python中有两种除法,一种为/
>>>10/3
3.3333333333333335
>>>9/3
3.0
/除法计算结果是浮点数,即使能够整除,得到的结果也是浮点数。
还有一种除法//,我们叫它地板除,两个整数相除仍然是整数。
>>>10//3
3
最后,由于地板除//只保留了整数部分,Python还提供了余数计算%,可以得到两个整数相除的余数
>>>10%3
1
所以无论整数的地板除//还是取余计算%,得到的结果永远是整数,也就是说整数运算结果永远是精确的。

  • Python的浮点数也没有大小限制,但是超出一定范围就直接表示为inf(无限大)
  • 但事实上PI仍然是一个变量,Python根本没有任何机制保证PI不会被改变

2字符问题:

由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字符被编码到计算机里,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母A的编码是65,小写a是96,小写字母z的编码是122。0是48.
因此,Unicode字符集应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。
Unicode标准也在不断发展,但最常用的是UCS-16编码,用两个字节表示一个字符(如果要用到非常偏僻的字符,就需要4个字节)。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持Unicode。
现在,捋一捋ASCII编码和Unicode编码的区别:ASCII编码是1个字节,而Unicode编码通常是2个字节。
字母A用ASCII编码是十进制的65,二进制的01000001;
字符0用ASCII编码是十进制的48,二进制的00110000,注意字符'0'和整数0是不同的;
汉字中已经超出了ASCII编码的范围,用Unicode编码是十进制的20013,二进制的01001110 00101101。
你可以猜测,如果把ASCII编码的A用Unicode编码,只需要在前面补0就可以,因此,A的Unicode编码是00000000 01000001。
新的问题又出现了:如果统一成Unicode编码,乱码问题从此消失了。但是,如果你写的文本基本上全部是英文的话,用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间,在存储和传输上就十分不划算。
所以,本着节约的精神,又出现了把Unicode编码转化为“可变长编码”的UTF-8编码。UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节,常用的英文字母被编码成1个字节,汉字通常是3个字节,只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符,用UTF-8编码就能节省空间。
在计算机内存中,统一使用Unicode编码,当需要保存到硬盘或者需要传输的时候,就转换为UTF-8编码。
用记事本编辑的时候,从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里,编辑完成后,保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件:
最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255)


3字符串:

对于单个字符的编码,Python提供了ord()函数获取字符的整数表示,chr()函数把编码转换为对应的字符:

print('%9d-%09d' % (3, 1)) 数字表示占位
print('%.2f' % 3.1415926)

如果你不太确定应该用什么,%s永远起作用,它会把任何数据类型转换为字符串:

format()
另一种格式化字符串的方法是使用字符串的format()方法,它会用传入的参数依次替换字符串内的占位符{0}、{1}……,不过这种方式写起来比%要麻烦得多

f-string
最后一种格式化字符串的方法是使用以f开头的字符串,称之为f-string,它和普通字符串不同之处在于,字符串如果包含{xxx},就会以对应的变量替换:

r = (s2-s1)/s2*100
print('小爽成绩提升了{0:.1f}%'.format(r))     
format语法有几个变量对应几个表示。如有有俩个变量就对应:{0:xxx} {1:xxx}
print(f'小爽成绩提升了{r:.1f}%')    
f语法最简洁
print('小爽成绩提升了: %.1f %%' %r)
基本语法最容易错]

---------------------------
L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']
for name in L:
   print("Hello %s" %name)  基本语法注意没有逗号,百分号使用
   print(f"hello1 {name}")       f {变量}
   print("hello2  {0}".format(name))  {数字}占位即可
   print('Hello3,',name+'!')  字符串拼接最简单了!

--------------------------------------
L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']
n=3
while n>0:
    print('hello',L[n-1])
    n=n-1  思路可以,但是麻烦了

4列表list与元组tuple:

Python内置的一种数据类型是列表:list。list是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素。
当索引超出了范围时,Python会报一个IndexError错误,所以,要确保索引不要越界,记得最后一个元素的索引是len(classmates) - 1。
如果要取最后一个元素,除了计算索引位置外,还可以用-1做索引,直接获取最后一个元素。
以此类推,可以获取倒数第2个 [-2]、倒数第3个[-3]
list是一个可变的有序表,所以,可以往list中追加元素到末尾
也可以把元素插入到指定的位置,比如索引号为1的位置:.insert(1, 'Jack')
要删除list末尾的元素,用pop()方法:
要删除指定位置的元素,用pop(i)方法,其中i是索引位置:
要把某个元素替换成别的元素,可以直接赋值给对应的索引位置:
list里面的元素的数据类型也可以不同,比如: L = ['Apple', 123, True]
如果一个list中一个元素也没有,就是一个空的list,它的长度为0:L = []

list元素也可以是另一个lis 比如:s = ['python', 'java', ['asp', 'php'], 'scheme']
>>> p = ['asp', 'php']
>>> s = ['python', 'java', p, 'scheme']
要拿到'php'可以写p[1]或者s[2][1],因此s可以看成是一个二维数组,类似的还有三维、四维……数组。

元组
有序列表叫元组:tuple。tuple和list非常类似,但是tuple一旦初始化就不能修改
因为tuple不可变,所以代码更安全。
【重点】
如果可能,能用tuple代替list就尽量用tuple。
【容易混淆点1】
只有1个元素的tuple定义时必须加一个逗号,来消除歧义:【因为计算优先】

>>> t = (1,)
>>> t
(1,)

【容易混淆点2】
你定义一个tuple时,在定义的时候,tuple的元素就必须被确定下来,不可变

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
>>> t[2][0] = 'X'
>>> t[2][1] = 'Y'
>>> t
('a', 'b', ['X', 'Y'])
表面上看,tuple的元素确实变了,但其实变的不是tuple的元素,而是list的元素。tuple一开始指向的list并没有改成别的list,所以,tuple所谓的“不变”是说,tuple的每个元素,指向永远不变。即指向'a',就不能改成指向'b',指向一个list,就不能改成指向其他对象,但指向的这个list本身是可变的!

5条件判断

【易混淆点1】注意格式,缩进错误,elif写法

IndentationError: expected an indented block 
age = 3
if age >= 18:
    print('adult')
elif age >= 6:
    print('teenager')
else:
    print('kid')

只要条件是是非零数值、非空字符串、非空list等,就判断为True,否则为False。俩条路选一个。

【易混淆点2】input()返回的数据类型是str,str不能直接和整数比较,必须先把str转换成整数。Python提供了int()函数来完成这件事情:

s = input('birth: ')
birth = int(s)
if birth < 2000:
    print('00前')
else:
    print('00后')

6循环(for...in和while)

Python的循环有两种,一种是for...in循环,依次把list或tuple中的每个元素迭代出来,看例子:

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)
----------------------------------
sum = 0
for x in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]:
    sum = sum + x
print(sum)

如果要计算1-100的整数之和,从1写到100有点困难,幸好Python提供一个range()函数,可以生成一个整数序列,再通过list()函数可以转换为list。比如range(5)生成的序列是从0开始小于5的整数:

>>> list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]
---------------------
sum = 0
for x in range(101):
    sum = sum + x
print(sum)

sum = 0
n = 100
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 1
print(sum)
最后sum=5050

第二种循环是while循环,只要条件满足,就不断循环,条件不满足时退出循环。

n = 1
while n <= 100:
    print(n)
    n = n + 1
print('END')

break 和 continue

用break语句,提前结束整个循环:
用continue语句的作用是提前结束本轮循环,并直接开始下一轮循环。
这两个语句通常都必须配合if语句使用。
要特别注意,不要滥用break和continue语句。break和continue会造成代码执行逻辑分叉过多,容易出错。大多数循环并不需要用到break和continue语句,上面的两个例子,都可以通过改写循环条件或者修改循环逻辑,去掉break和continue语句。
这时可以用Ctrl+C退出程序,或者强制结束Python进程。

n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
    if n > 10: # 当n = 11时,条件满足,执行break语句
        break # break语句会结束当前循环
    if n % 2 == 0: # 如果n是偶数,执行continue语句
        continue # continue语句会直接继续下一轮循环,后续的print()语句不会执行
    print(n)

6是用字典dict和集合set

字典dict全称dictionary,在其他语言中也称为map,使用键-值(key-value)存储

>>> d = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
>>> d['Michael']
  • 把数据放入dict的方法,除了初始化时指定外,还可以通过key放入:
  • 由于一个key只能对应一个value,所以,多次对一个key放入value,后面的值会把前面的值冲掉:
  • 如果key不存在,dict就会报错:
  • 要删除一个key,用pop(key)方法,对应的value也会从dict中删除:
>>> d['Thomas']
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
KeyError: 'Thomas'

要避免key不存在的错误,有两种办法,注意:返回None的时候Python的交互环境不显示结果。

一是通过in判断key是否存在:
>>> 'Thomas' in d
False

二是通过dict提供的get()方法,如果key不存在,可以返回None,或者自己指定的value:
>>> d.get('Thomas')
>>> d.get('Thomas', -1)
-1

list优点:

  1. 查找和插入的速度极快,不会随着key的增加而变慢;
  2. 需要占用大量的内存,内存浪费多。

dic优点:

  1. 查找和插入的时间随着元素的增加而增加;
  2. 占用空间小,浪费内存很少。
    所以,dict是用空间来换取时间的一种方法。

请务必注意,dict内部存放的顺序和key放入的顺序是没有关系的。
dict可以用在需要高速查找的很多地方,在Python代码中几乎无处不在,正确使用dict非常重要,需要牢记的第一条就是dict的key必须是不可变对象。
这是因为dict根据key来计算value的存储位置,如果每次计算相同的key得出的结果不同,那dict内部就完全混乱了。这个通过key计算位置的算法称为哈希算法(Hash)。
要保证hash的正确性,作为key的对象就不能变。在Python中,字符串、整数等都是不可变的,因此,可以放心地作为key。而list是可变的,就不能作为key:

>>> key = [1, 2, 3]
>>> d[key] = 'a list'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
TypeError: unhashable type: 'list'

set

set和dict类似,也是一组key的集合,但不存储value。由于key不能重复,所以,在set中,没有重复的key。

要创建一个set,需要提供一个list作为输入集合:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s
{1, 2, 3}
注意,传入的参数[1, 2, 3]是一个list,而显示的{1, 2, 3}只是告诉你这个set内部有1,2,3这3个元素,显示的顺序也不表示set是有序的。。
  1. 重复元素在set中自动被过滤:

  2. 通过add(key)方法可以添加元素到set中,可以重复添加,但不会有效果:

  3. 通过remove(key)方法可以删除元素:>>> s.remove(4)

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合,因此,两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作:

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([2, 3, 4])
>>> s1 & s2
{2, 3}
>>> s1 | s2
{1, 2, 3, 4}

set和dict的唯一区别仅在于没有存储对应的value,但是,set的原理和dict一样,所以,同样不可以放入可变对象,因为无法判断两个可变对象是否相等,也就无法保证set内部“不会有重复元素”。试试把list放入set,看看是否会报错。

对于不变对象来说,调用对象自身的任意方法,也不会改变该对象自身的内容。相反,这些方法会创建新的对象并返回,这样,就保证了不可变对象本身永远是不可变的。

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