Python 程序设计语言 笔记（二）

第二周 类型及应用

2.1类型 —— 编程语言对数据的划分

数字类型、字符串类型、元组类型

列表类型、文件类型、字典类型

（1）数字类型：数字类型对python语言中的数字的表示和使用进行了定义和规范

[1] 分类：①整数类型 ② 浮点数类型 ③ 复数类型

① 整数类型概念与数学一致，没有取值范围限制

例：1010（十进制数），0x9a（十六进制数，以0x/0X开头），0b010（二进制数，以0b/0B开头） 0o123（八进制数，以0o/0O开头）

② 浮点数类型是带有小数点及小数的数字，数值范围和小数精度有一定限制，因系统而异

例：0.0（与整数0不同），96e4（科学计数法，e/E代表10的次幂，e/E后的数字为指数）

③ 复数类型概念与数学一致，z=a+bj（j/J代表虚数部分）例：12.3+4j

     对于一个复数，如z = 1.1+9j，可以使用z.real和z.imag来获得复数的实部和虚部

[2] 数字类型的关系：

← 特例    ← 特例

整数 → 浮点数 → 复数 （范围逐渐扩大）                                整数 浮点数 浮点数

因此这三种数字类型可以进行混合运算，生成结果为最宽类型 例：3 + 4.2  = 7.2

[3] 类型转换：利用int(), float() 和complex() 三个函数实现

例：int(4.5) = 4; float(4) =4.0; complex(4) = 4 + 0j;

【注意】不能将复数转成整数和浮点数！（但可以间接利用取实部虚部的方法实现）

[4] 数字类型的判断 —— type(x); 例：type(4.5)↙ 得到 <class‘float‘>

[5] 数字类型的运算：

运算符和运算函数	操作含义
x+y	x与y之和
x-y	x与y之差
x*y	x与y之积
x/y	x与y之商
x//y	不大于x和y之商的最大整数
x%y	x与y之商的余数
+x	x
-x	x的负值
x**y	x的y次幂
abs(x)	x的绝对值
divmod(x,y)	(x//y,x%y)
pow(x,y)	x的y次幂

（2）字符串类型 —— 用双引号“”或单引号‘‘括起来的一个或多个字符

                           —— 可以保存在变量中，也可以单独存在

[1] 判断字符串类型：输入：type(str1)↙ 输出：<class‘str‘>

[2] 可以使用 \ 转义字符输出“”或‘‘之类的字符

     也可以用同样的方法 \\ 输出转义字符，\n 输出换行符等

     例：print(“\”大家好\””);

输出：”大家好”

[3] 字符串是一个字符序列，字符串最左端位置标示为0，向右递增

     字符串中字符位置的标示称为“索引”，例如：

H	e	l	l	o		J	h	o	n
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

可以使用单个索引访问字符串的特定位置。格式如下：

<string>[<索引>]

其中索引可以为常量和表达式

[4] python中字符串（设长度为L）索引从0开始，最后一个字符索引为L-1

     同时也允许使用负数，对字符串从右至左进行反向检索，最右索引值为-1

     可以通过两个索引值来确定一个范围，从而返回这个范围内的子字符串。格式如下：

<string>[<start>,<end>]

     其中start和end都为整型，索引范围为[start, end)

程序实例：

【题目描述】输入一个月份数字，返回对应月份名称的缩写

【分析】IPO模式：① 输入：输入一个表示月份的数字（1-12）

                  ② 处理：利用字符串基本操作实现功能

                    ③ 输出：输出数字对应月份名称缩写

【解答】

程序3：

# month.py
months="JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec"
n=input("请输入月份数(1-12):")
pos=(int(n)-1) * 3
monthAbbrev=months[pos:pos+3]
print("月份简写是"+monthAbbrev+".")

输入：    输出：

7↙        月份简写是Jul.

（3）元组类型（Tuple） — 包含0个至多个元素的类型，元素之间用逗号分割

例：t1 = 123, 45.6, “hello”; t2 = (); t3 = 12;

元组外部可以使用或不使用括号

[1]元组类型的三个特点：  ① 元组中的元素可以是不同类型的，可以嵌套（用括号区分）

                                    ② 元组中的各个元素存在先后关系，可以通过索引来访问元组中的元素

                                         例：t1[0];

                                    ③ 元组定义后不能更改和删除—— 安全

[2] 与字符串类型类似，可以通过索引区间来访问元组中的部分元素

           也可以对元组进行+和*的运算 例：t2[1:];

（4）列表类型( List ) — 有序的元素集合

[1] 与元组类似，列表的每个元素类型可以不同，可以通过索引访问列表的单个元素

      例：a = [0,1,2] print(a) 输出：[0,1,2]

[2] 与元组不同，列表的大小没有限制，可以随时修改

（5）小结：

[1] 序列（字符串、元组、列表）类型的操作：

序列操作符	操作的含义
<seq> + <seq>	连接两个序列
<seq> + <整数类型>	对序列进行整数次重复
<seq>[<整数类型>]	索引序列中的元素
<seq>[<整数类型>:<整数类型>]	取序列的一个子序列
len(<seq>)	序列中元素个数
for <var> in <seq>	对序列进行循环列举
<expr> in <seq>	成员检查，判断<expr>是否在序列中

[2] 方法，格式如下：

<type>.func()

① 字符串方法：

字符串方法	含义
<string>.upper()	字符串中字母大写
<string>.lower()	字符串中字母小写
<string>.strip()	去掉两边空格和指定字符
<string>.split()	按指定字符分割字符串为数组
<string>.join()	连接两个字符串序列
<string>.find()	搜索指定字符串
<string>.replace()	字符串替换

② 列表方法：

列表方法	含义
<list>.append(x)	将元素x增加到列表最后
<list>.sort()	将列表元素排序
<list>.reverse()	将列表元素反转
<list>.index(x)	返回第一次出现元素x的索引值
<list>.insert(i,x)	在位置i处插入新元素x
<list>.count(x)	返回元素x在列表中的数量
<list>.remove(x)	删除列表中第一次出现的元素x
<list>.pop(i)	取出列表中位置i的元素并删除

2.2 math库和random库的使用及实例：

（1）math库：

函数	数学表示	含义
圆周率pi	π	π的近似值，15位小数
自然常数e	e	e的近似值，15位小数
ceil(x)	⌈x⌉	对浮点数向上取整
floor(x)	⌊x⌋	对浮点数向下取整
pow(x,y)	x^y	x的y次幂
log(x)	lnx	以e为底的对数
log10(x)	log10x	以10为底的对数
sqrt(x)	√x	平方根
exp(x)	e^x	e的x次幂
degrees(x)		弧度转角度
radians(x)		角度转弧度
sin(x)	sinx	x的正弦值
cos(x)	cosx	x的余弦值
tan(x)	tanx	x的正切值
asin(x)	arcsinx	x的反正弦值
acos(x)	arccosx	x的反余弦值
atan(x)	arctanx	x的反正切值 x∈[-1.0, 1.0]

（2）random库：

函数	含义
seed(x)	给随机数一个种子值，默认随机种子是系统时钟
random()	生成一个[0, 1.0]之间的随机小数
uniform(a,b)	生成一个a到b之间的随机小数
randint(a,b)	生成一个a到b之间的随机整数
randrange(a,b,c)	随机生成一个从a开始到b以c递增的数
choice(<list>)	从列表中随机返回一个元素
shuffle(<list>)	将列表中元素随机打乱
sample(<list>,k)	从指定列表随机获取k个元素

【注意】seed()函数用来设置随机种子，随机种子相同，随机序列相同— 伪随机数

【实例】π的计算 — 蒙特卡洛方法（随机抽样/统计实验方法）

① 先构造单位正方形和1/4圆

② 向正方形内抛洒大量点

③ 统计落入圆内的点占所有点的比例

【分析】IPO：① 输入：抛点的数量

                     ② 处理：对于每个抛洒点，计算点到圆心的距离

                                     通过判断该点在圆内或圆外。统计圆内点的数量

                     ③ 输出：π值

程序4：

# pi.py
from randomimport random
from math importsqrt
from time importclock
DARTS = 1200
hits = 0
clock()
for i inrange(1,DARTS):                 # 抛洒DARTS次
    x, y = random(), random()         <span style="white-space:pre">	</span># 给出随机坐标（x，y）
    dist = sqrt(x**2 + y**2)       <span style="white-space:pre">	</span># 计算抛点到原点的距离
    if dist <= 1.0:                     # 判断距离是否在圆内，若是则hits自增1
        hits = hits + 1
pi = 4 *(hits/DARTS)                    # 计算比值，得到π值
print("Pi的值是 %s" % pi)
print("程序运行时间是 %-5.5ss" % clock())

输出：Pi的值是 3.14

程序运行时间是 0.015s