python基础知识

Posted 2020-11-01 Zou

1、print()函数
print函数用于向控制台、python解释器、cmd命令行输出你想要输出的内容。print函数有输入参数，可以是字符串、数字、变量等等，也可以是它们的混合，不同对象之间可以使用,来分隔，print函数遇到,的时候会输出一个空格来作为分隔输出的效果。注意：在print函数中，如果输入的内容是可以继续计算或者合并的，那么python会先计算或者合并之后再输出。
如：
print(100+200)
print(‘a‘+‘b‘)
会输出数字300以及字符串‘ab‘

2、input()函数
用于从命令行、python解释器获取用户的输入，从subline text中无法输入。用户的所有输入都会被当做是str类型，即字符串类型，用户可以将input的输入内容放入变量中，即：name=input()用于保存输入的内容用作后续代码的指代。同时，为了更友好的界面，可以给input函数输入参数值，参数值可以是一个字符串，也可以是一个变量的指代，用于在提示用户输入的时候给出详细的说明，即：name=input(‘inpurt your name:‘)或者i=‘please input here:‘   ,  name=input(变量i)。

3、组织方式
python的组织方式是通过统一缩进，主旨是简洁优雅。

4、数据类型和变量
====整数和浮点数：
整数分为正整数、负整数、0
浮点数有精度问题，很大的浮点数可以用科学计数法标记，其中的10使用e来表示，即：12300000 =  1.23e7 ，或者类似2.35e-5等等
====字符串：
字符串，顾名思义，是一串字符序列，使用单引号或者双引号包括起来，外围的单引号或者双引号不算字符串的内容。
如果字符串内容有单引号，那么外围要使用双引号包围，反之亦然，如果字符串内容中既有单引号又有双引号，则要使用\来转义其中一个引号
如：‘ i\‘am  a "good" man  ‘ ,使用\‘来表示转义单引号
====字符串+转义字符：
在print函数中无法通过回车来体现最终打印字符串的换行，必须使用\n来表示换行，使用\t表示制表符，\单引号或者双引号，\\表示\符号
注意：默认情况下，一个字符串中的\转义字符是会转义的，转义规则根据上述说明。但是如果在字符串前面加上r，则表示不对字符串内容做转义
如：
默认转义，print(‘line1\‘line2‘)---->line1‘line2
强制不转义，print(r‘line1\‘line2‘)----->line1\‘line2(可用于re的过滤规则中)
这种情况下，不会转义：print(‘line1\\‘+‘nline2‘)------>line1\nline2
====字符串+‘‘‘‘‘‘实现简化换行：
如果要输出一个段落，涉及字符串内部的多处换行，可以使用\n来实现，也可以使用print(‘‘‘  ‘‘‘)来实现，里面的字符串根据实际内容直接回车
如：
print(‘‘‘
这里是根据传入的页数，形成了所有的链接
这里是server端
这是一张新图片,准备下载
‘‘‘)
====布尔值：
True和False，用于各种判断，意味着一件事件为真或者为假，如3>2为真，2==0为假
逻辑运算and，or，not，逻辑运算会与布尔值结合计算，如True  and  True 的结果为True
 
注意：在python中，1可以被认为是True，0被认为是False（可以计算），其他值即不是True也不是False
注意is是表示两边是同一个对象
====空值：
python中的空值使用None表示，注意，None不是0,对于0而言是有意义的，而None是一种特殊的属性，意味着空
====变量：
python支持多种数据类型，有内置原生数据类型，也有自定义扩展数据类型，任何类型的数据都可以看成一个对象，通过变量来指向它，对变量进行赋值就是让某一个变量指向某一个对象，建立他们两之间的关系。
变量类似一个指针，指向某一个内存对象，python是动态语言，所以可以指向不同类型的对象，如str，int，float，list等等，java是静态语言一旦int  a，那么a只能指向ini类型对象
a=‘hello‘ , b=a ,意味着把a指向的对象的地址赋给b，或者说，让b指向a所指向的对象，这时候‘hello‘对象有两个指向自己的指针。如果此时a=‘world‘，那么print(b)还是等于‘hello‘
====常量：
约定俗成的使用全部大写变量名来表示常量，如PI
对于除法/，python3中是不会取整的，python2是取整的
对于地板除//，python3和2都是取整的
使用%获取余数

5、字符串编码问题
====历史：
在计算机历史上，计算机被设计成拥有处理数字的功能，计算机底层1个字节定义成8个位，1个字节可以表示的数字最大是255，如果需要表示更大的数字，就需要更多的字节，2个字节可以表示最大65535,4个字节可以表示42亿左右。根据计算机的原本设计是只能处理数字，如果要处理文本，即处理字符串，则需要把字符串与数字进行映射，即通过编码的方式记录每一个字符对应的数字。计算机是美国人发明的，所以当时只需要处理英文字符串，所有英文字符，包括字母大小写、数字、符号等等加在一起一共形成了127个字符，这127个字符通过1个字节就可以完全表示。通过1个字节对应的1个整数，映射到不同的字符，这种编码方式就是ASCII编码方式。
随着计算机的发展，不同国家都在使用，都想通过计算机输入本国的语言，如中文，对于中文而言，中文的字符至少需要2个字节即至少需要65535个数字才能表示，所以中国为中文定制了GB2312编码方式，用于将中文编码到计算机的底层整数。同样的，不同国家有不同的编码方式，这就导致：同样的1个编码整数可能会在不同国家有不同的表示，而且，如果多个国家的程序放在一起，计算机就无法识别某一个字符串是属于英文还是中文还是其他国家的字符。
为了解决不同国家定制不同的编码标准，出现了unicode统一字符编码标准，unicode标准常常使用2个字节表示1个字符，将世界上所有的语言都包含到这个编码标准中，这样不论计算机在哪里使用，不论计算机使用的是哪种语言，都不会出现混乱和冲突的问题。对于一些生僻的字符，unicode可能需要使用4-6个字符来表示。
而如果单纯只使用unicode编码的时候，会出现空间浪费的问题，如果程序全部使用英文编写，所有英文字符默认2个unicode字节对应1个英文字符。所以使用unicode虽然可以很好的解决不同语言之间互通的问题，但是会带来空间浪费和效率不高的问题。
这时候就需要使用UTF-8可变长编码方式，使用UTF-8的时候，如果是中文就是2个字节对应1个中文字符，如果是英文就是1个字节对应1个英文字符，即UTF-8的字节使用数量是根据实际使用的语言来灵活变化的，这种好处尤其体现在数据的保存、压缩、传输上。所以现在的计算机保存的数据都是UTF-8编码方式，一旦被程序调用的时候，文件中的数据则转换成unicode编码方式在内存中被处理，在处理完毕再次保存之前又被转换成高效的UTF-8编码方式。
我们从网站上获取网页的时候，网页html是以源代码的形式传回给我们的浏览器，源代码中经常有：<meta charset="utf-8" /> 表示该网页使用UTF-8编码的方式来传输数据。
====python字符串的编码：
python3版本中，所有的字符串str类型对象都是使用unicode编码方式，即python中的所有字符串，都有对应的unicode整数，如：
 
unicode是针对每一个字符做编码的，可以通过ord()函数对任意一个字符求出对应的unicode整数，也可以通过chr()输入unicode整数来得到对应的unicode字符
当然，也可以这样写：‘\uxxxx‘其中要放入unicode整数的十六进制数，如，25991的十六进制数是0x6587：
 
====编码转换：
python在内存中的数据都是unicode编码，都是str类型的对象。而数据在保存或者网络传输的时候，必须转换成byte类型的字节流的形式，把unicode转换成byte类型需要依据不同的内容做不同的编码，所有byte类型的对象都是b开头，如：
‘abc‘是str类型的对象，是unicode编码，是英文，所以转换成可传输的字节流就是‘abc‘.encode(‘ascii‘)---->b‘abc‘，此时ascii编码中，1个字节对应1个英文字符
‘中文‘是str类型的对象，是unicode编码，是中文，所以转换成可传输的字节流就是‘中文‘.encode(‘utf-8‘)---->b‘\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87‘，此时utf-8编码中，使用3个字节表示1个中文字符
------------------------------------------------------------------------------------------------------‘中文‘.encode(‘gb2312‘)---->b‘\xd6\xd0\xce\xc4‘ ，此时gb2312编码中，使用2个字符表示1个中文字符
总结：在计算机内存中，在python3中，所有str对象都是unicode编码，这是为了使不同国家语言可以互通，unicode编码一般是2个字节编码1个字符。而在传输、保存数据的时候，需要把unicode编码的字符转换成其他的编码方式，英文可以转换成ascii或者utf-8，中文可以转换成gb2312或者utf-8，变成可传输的字节流。使用不同的编码方式，1个字符使用的字节数量不同。
一般情况下，我们都使用unicode和utf-8这两种，因为中文和英文都可以使用utf-8方式编码。即：
str对象.encode(‘utf-8‘)可以变成字节流byte类型对象以b开头，    
byte对象.decode(‘utf-8‘)可以变成unicode字符的str类型对象用于计算机和程序的处理，
所以在hello.py文件的开头都有：#coding:utf-8就是告诉python解释器：使用utf-8编码方式来decode到unicode来处理，然后将unicode的数据encode到utf-8来保存和传输
====python的格式化字符串：
last=72
today=85
rate=(today-last)/last
print(‘小明的成绩从去年的%d分提升到了今年的%d分，增长百分比是：%.1f%%‘   %(last,today,rate))

6、list和tuple
====list的性质：
list是python的内置数据类型，翻译成列表或者数组。list是一组数据或者一组对象或者一组元素的序列，同样的元素不同的排列是不同的列表。列表的元素数量可以通过len(a)来获得，list是可变长数组，可以随时通过append在末尾增加元素，通过pop(i)弹出位置i的元素默认是末尾，通过insert(i,xx)在位置i插入xx元素。除此之外，list还是混合类型数组，即数组内部可以允许不同类型的元素，如：a=[1,True,‘abc‘,2.2]，此时的a是一个指向一个list地址的变量(性质上是指针)。list通过下标0~len-1的范围来获取每一个元素。list可以通过-1,-2来从尾部开始获取元素，-1表示倒数第1个元素，-2表示倒数第2个元素，以此类推。list中可以放任何类型的对象，除了python内置的整数、浮点数、布尔值、字符串等，还可以是list，tuple，dict，其他自定义数据类型等等。如果list中还有一个list，则意味着内部的list是一个二维数组，如果内部list的一个对象还是一个list，则最内部list是三维数组，以此类推，通过a[1][2]来获取二维数组的元素。
====tuple的性质：
tuple的性质和list很相似，最大的不同在于tuple更严格、更安全、数据只能取不能增删改，即tuple一旦初始化后则无法改变内容，而list可以随时增删改元素。
====注意：二义性的tuple符号：
list在创建的时候使用[],tuple在创建的时候使用()，如果是创建一个空list则是a=[]，如果是创建空tuple则是a=(),如果创建一个只含有1个元素的tuple，不应该写成a=(1)这会被python解释成a=1，a是一个int类型的对象因为python遇到()的时候有二义性，到底是tuple还是普通的小括号，python规定当做小括号使用，所以声明一个只有1个元素的tuple应该是：a=(1,)注意不要缺少这个逗号。
====注意：“可变的”tuple
tuple的不可修改指的是每一个tuple中的元素所指向的对象都不发生地址变化，但是所指向的对象的内容却可以改变，如：
a=(‘a‘,‘b‘,[‘A‘,‘B‘])
a[2][0]=‘X‘
a[2][1]=‘Y‘
print(a)  -- > (‘a‘,‘b‘,[‘X‘,‘Y‘])
这种修改是合法的，因为对于tuple   a而言，a[2]这个元素地址并没有发生改变，即并没有指向其他的list，而这个未改变地址的list的内容发生改变并不影响tuple的规定。

7、条件判断
if，elif，else判断语句，用于分支判断，if可以理解成判断后面的语句是否为真，如果是真则执行if语句块，如果不为真就一定为假，则执行else语句块，使用elif可以增加多个判断条件。连用多个if和elif的判断逻辑类似于ACL访问控制列表，判断顺序也是自上而下，一条没有满足即顺延到下一条判断条件，一旦某一条判断条件是真，则不再进行后续判断，如果所有if和elif都判断为假，则用最后的else作为permit any含义。
注意条件判断后面不要遗漏:冒号，条件判断还可以简写成if  x: 这个x只要是非零整数、非空列表、非空tuple、非空字符串等等，都认为是True，否则认为是False。
input()函数用于获取用户输入，无论用户输入的是数字、字符、还是字符串等等，都被input函数以str的类型返回。
可以通过eval()函数获取一个字符串的值，如：‘2‘就是2，‘a‘会得到变量a

8、循环
python中的循环有两类
====for循环：
for循环用于遍历一个序列，将序列中的每一个元素赋值给自定义的变量以便操作序列中的所有元素值，如：
 
注意：一般会使用list(range(10))来构造一个10个元素的列表，因为从0开始所以是0~9的10个元素。
for循环的循环执行依赖于明确的范围遍历(无法依赖条件判断)
====while循环：
while循环的执行依赖于while关键字后面的条件判断，当为真的时候执行循环体，执行完毕后再次条件判断，为假的时候跳出循环，所以循环体内部需要有一定的限制条件或者手段来保证有限次的循环后可以跳出，即while循环的执行依赖于条件判断+循环体内部限制条件
注意：跳出while循环的时候，一定是第一次不满足循环条件判断的时候
====break：
在循环体内部使用break可以跳出当前一层循环，用于特殊、有需要的程序执行分支流程
====continue：
在循环体内部使用continue可以省略剩余的循环体语句并立即开始下一次循环，如果是for就中断并提前遍历下一个元素，如果是while就中断并提前执行下一次条件判断
注意：大量的、不加规划的使用break和continue的确会导致程序的逻辑、执行流程混乱，加重代码的复杂度以及后期debug的工作量。
另外，就像无限迭代会导致机器崩溃一样，无限循环也会导致机器崩溃，所以编写循环首要注意的就是是否可以在必要的时候跳出循环体，尤其是while循环体中是否有足够的限制条件和手段。

9、dict和set
就像list和tuple非常的类似，并且都是python的内置数据类型一样。dict和set也是python的内置数据类型，也一样非常类似。
====dict：
dict在python中称为字典，是一种key-value对，其实类似于哈希表，即一个输入(key)，有着唯一的输出(value)，中间通过hash算法来完成唯一的映射。dict使用{}来表示，里面填写每一个key-value对使用逗号分隔。dict中的key就是哈希表中的输入或者关键字，dict使用哈希算法将key映射成唯一的内存地址，该内存地址上可以保存其他对象即value，所以key被要求不可变(即一旦初始化即不可再改变)，如整数、字符串、元祖tuple等等，而value的值却是可变的，但若value变化多次则会以最后一次的值为准。在dict中，key是没有排序的，即无法使用dict[0]这种类似list和tuple的方式来获取第1个元素，dict只能使用d[key名称]的形式来获取这个key所对应的value。
dict使用d[key名称]=value的方式来为一个dict新增键值对，也可以使用del  d[key]的方式删除一个键值对，或者是d.pop(key)的方式弹出一个键值对，dict使用d[key名称]的方式来访问这个key对应的value，如果没有该key则会报错，所以访问方式还可以是：key  in  d 使用布尔判断是否含有此key，或者是d.get(key,-1)获取d的key的value，如果没有key则返回-1，默认返回None无法在python解释器中显示结果。
遇到任何有联系的两个对象，都可以使其一成为key，另一个成为value放入dict中，在dict中的查找速度是非常快的基本等于O(1)。
====set：
set在python中称为集合，更确切的说，就是一些不重复的对象的集合，之所以不说是序列，是因为set是无序的，即无法使用s[0]这种序列访问方式来访问，就像dict一样，也是无序的。
同时，set的构造使用{}来表示，和dict一样，但是set的对象并不是dict那样的键值对，事实上，set的对象只有key而没有value。
可以使用s=set(某个序列)函数来构造一个集合，输入需要是一个序列，可以是list、tuple、range(10)等。
set最重要的特性是：
1、set中对象无重复
2、set作为集合，可用于数学上的集合运算，如交集&，并集|
交集：取s1和s2中共有的部分作为结果，即交集是s1的子集，也是s2的子集
并集：将s1和s2所有元素整合并消除重复，即s1是并集的子集，s2页是并集的子集
3、set可以增加或者减少对象，s.add(100), s.remove(2)如果新增多个重复的对象，set会自动过滤
====注意：
关于不可变对象：首先，对象不可变指的是某个对象一旦被构造并被初始化值之后，就不能再改变这个对象的地址以及这个对象的值，如：整数、字符串、tuple、dict的key等等。其次，不可变对象的一些函数如果涉及到需要改变对象的值，则一般会复制一份同值的对象并返回，而原来的不可变对象还是没有改变值，以此来保证对象的不可变性。对于可变对象，对象的函数如果涉及改变对象的值，则直接在原有对象上进行改变。如：
因为str1不可变，所以replace涉及修改值的时候返回了另一个对象
因为list1可变，所以直接在list1对象上直接修改值，并不返回另一个对象