一篇超级最全的python基础篇

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文章目录

数据类型和变量

1.1 整数

1.2 浮点数

1.3 字符串

1.4 布尔值

1.5 空值

1.6 变量

1.7 常量

1.8 总结

2. 字符串和编码

2.1 字符编码

2.2 字符编码使用场景

2.3 Python的字符串

2.4 字符串(编码)转换

2.4.1 encode()[str→bytes]

2.4.2 decode()[bytes→str]

2.5 格式化

2.5.1 %的方式

2.5.2 format()

3.1.1：list的定义

3.1.2 len()

3.1.3 list的索引

3.1.4 list元素增删

3.1.4.2 指定位置插入元素

3.1.4.3 删除末尾元素

3.1.4.4 删除指定位置元素

3.1.4.5 替换元素

3.1.5多维list

3.1.6 空list

3.2 tuple

3.2.1 tuple的定义

3.2.2 特别说明

4. dict和set类型

4.1 dict

4.1.1 dict的定义

4.1.2 dict的查找

4.1.3 dict的删除

4.1.4 特别说明

4.2 set

4.2.1 set的定义

4.2.2 set的添加和删除

4.2.3 set的交集和并集

4.3 不可变对象

5. 条件语句

5.1 if格式

5.2 条件简写

6. 循环语句

6.1 for循环

6.2 while循环

6.3 break

6.4 continue

文末福利

---

数据类型和变量

• Python使用缩进来组织代码块,一般使用4个空格的缩进.使用#来注释一行,其他每一行都是一个语句,当语句以冒号:结尾时,缩进的语句视为代码块.Python对大小写敏感.

1.1 整数

• Python可以处理任意大小的整数,包括负整数,写法与数学上写法一致,例如：-100.如果用十六进制表示,则用前缀为0x和0-9,a-f表示,例如：0xff00.

1.2 浮点数

• 浮点数的表示方法：3.14,-9.01.若是科学技术法表示,则10用e代替,例如：1.23$\times10^9$表示为1.23e9.

• 整数和浮点数在计算机内存储的方式不同,整数运算永远是精确的（包括除法运算）,浮点数运算可能会存在四舍五入的误差.

1.3 字符串

• 字符串是单引号或双引号括起来的文本.

• 如果字符串中包含单引号,则用双引号括起来；

• 如果包含双引号,则用单引号括起来；

• 如果既包含单引号又包含双引号,则使用转义字符\来标识,例如：'I'm "OK"!'表示的是I'm "OK"!.

• python中用r''表示''内部的字符串默认不转义,例如print(r'\\t\')即打印\\t\.

• python中用...三引号来输入多行内容,其中...是提示符,表示接着上一行输入,例如：

>>> print(```line1
...line2
... line3```)
line1
line2
line3

1.4 布尔值

• 布尔值只有True和Flase两种（注意大小写,Python对大小写敏感）,常用于if的条件判断.

布尔值运算规则如下：

1. and运算是与运算,只有所有都为True,and运算结果才是True.

2. or运算是或运算,只要其中有一个为True,or运算结果就是True.

3. not运算是非运算,它是一个单目运算符,把True变成False,False变成True.

1.5 空值

• 空值是Python里一个特殊的值,用None表示.

1.6 变量

• Python中变量类型不固定,即动态语言,不需要提前声明.使用=直接赋值,同一个变量可以反复赋值,且可以是不同类型的变量.例如：

a = 123    #a是整数,即a指向整数123
a= "ABC"  #将a赋值成字符串,即a指向字符串"ABC"
b = a      #将b指向a所指向的数据("ABC")
a = "XYZ"  #将a指向字符串"XYZ"
print(b)   #打印b将打印"ABC"而不是"XYZ"

变量a="ABC"赋值中,Python解释器处理了以下事项：

1. 在内存中创建一个"ABC"的字符串；

2. 在内存中创建了一个名为a的变量,并把它指向"ABC".

3. 把a赋值给b,实际上是将b指向a所指向的数据.

1.7 常量

• 常量一般用全部大写的变量名表示,例如：PI=3.14.实际上,Python没有机制保证PI的值不会被改变,所以本质仍然是个变量.

Python的除法：

• /的除法计算结果是浮点数,即使是两个整数相除也是浮点数,例如9 / 3结果为3.0.

• //除法只取结果的整数部分,例如10 // 3结果是整数部分3.

• %表示取余数,例如：10 % 3结果是余数1.

1.8 总结

• Python支持多种数据类型,在计算机内部可以把任何数据看成一个”对象”,而变量赋值就是将变量和数据对象关联起来,即变量指向该数据对象.例如x=y,表示把变量x指向y所指向的数据对象,随后对y的赋值并不影响x的指向.

• Python的整数和浮点数没有大小的限制.若超出一定范围就用inf（无限大）表示.

2. 字符串和编码

2.1 字符编码

1. ASCII编码,早期的编码包含大小写英文字母、数字和一些符号,用一个字节（8位）表示.因编码量少可能会出现乱码问题.

2. Unicode编码,统一各国语言编码,用两个字节（16位）表示.如果文本全是英文,则会比ASCII编码需要多一倍的存储空间,在存储和传输上不划算.

3. UTF-8编码,即可变长的Unicode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编码能节省空间.

2.2 字符编码使用场景

1. 在计算机内存中,统一使用Unicode编码.

2. 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. 例如： 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.

浏览网页的时候,服务器会把动态的生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器,所以很多网页的源码上会有类似的信息,表示该网页正是用的UTF-8编码.

2.3 Python的字符串

• Python3的版本中,字符串是Unicode编码,即支持多语言.

• 对于单个字符的编码,Python提供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.例如：

>>> ord('A')
65
>>> ord('中')
20013
>>> chr(66)
'B'
>>> chr(25991)
'米'

如果知道字符的整数编码,可以用十六进制写str：

>>> '\u4e2d\u6587'
'中文'

2.4 字符串(编码)转换

• Python的字符串类型是str,在内存中以Unicode表示,一个字符对应若干个字节.如果要在网络上传输,或者保存到磁盘上,就需要把str变为以字节为单位的bytes(UTF-8/ASCII编码).

Python对bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示：

x = b'ABC'

2.4.1 encode()[str→bytes]

• 以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes,即Unicode编码转换成UTF-8编码或ASCII编码,例如：

>>> 'ABC'.encode('ascii')
b'ABC'
>>> '中文'.encode('utf-8')
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
#错误例子
>>> '中文'.encode('ascii')  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)

2.4.2 decode()[bytes→str]

• 要把UTF-8编码或ASCII编码转换成Unicode编码,即bytes类型转换为str类型,可用decode()转换.例如：

>>> b'ABC'.decode('ascii')
'ABC'
>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
'中文'
#错误例子
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8')
Traceback (most recent call last):
  ...
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 3: invalid start byte

如果bytes中只有一小部分无效的字节,可以传入errors='ignore'忽略错误的字节：

>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore')
'中'
2.4.3 len()
 对于str类型len()计算的是字符数,对于bytes类型len()计算的是字节数.
#对于str类型
>>> len('ABC')
3
>>> len('中文')
2
#对于bytes类型
>>> len(b'ABC')
3
>>> len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')
6
>>> len('中文'.encode('utf-8'))
6

• 1个中文字符经过UTF-8编码后通常会占用3个字节,而1个英文字符只占用1个字节.

• 为了避免中文乱码,一般使用UTF-8编码对str和bytes进行转换,即Unicode→UTF-8.所以一般在Python源文件开头写以下信息：

1
2 #!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

• 第一行注释是为了告诉Linux/OS X系统,这是一个Python可执行程序,Windows系统会忽略这个注释；

• 第二行注释是为了告诉Python解释器,按照UTF-8编码读取源代码,否则,你在源代码中写的中文输出可能会有乱码.

2.5 格式化

2.5.1 %的方式

• 使用%来格式化字符串,其中%s永远起作用,可以把任何数据类型转换成字符串,如果字符串中包含%,则使用%%转义表示字符串中的%.常用占位符如下：

占位符 替换内容
%s 字符串
%d 整数
%f 浮点数
%x 十六进制整数

例如：

>>> 'Hello, %s' % 'world'
'Hello, world'
>>> 'Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000)
'Hi, Michael, you have $1000000.'
#整数和浮点数
>>> print('%2d-%02d' % (3, 1))
>>> print('%.2f' % 3.1415926)
# %s的通用性
>>> 'Age: %s. Gender: %s' % (25, True)
'Age: 25. Gender: True'
#转义字符串中的%
>>> 'growth rate: %d %%' % 7
'growth rate: 7 %'

2.5.2 format()

• 可以使用字符串的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}…….但建议直接使用%的方式.

>>> 'Hello, {0}, 成绩提升了 {1:.1f}%'.format('小明', 17.125)
'Hello, 小明, 成绩提升了 17.1%'
3. list和tuple类型
3.1 list

• list表示列表,是可变的有序列表,即有序的集合,可以随时添加和删除元素.

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3.1.1：list的定义

>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

3.1.2 len()

用len()函数可以获得list元素的个数

1
2 >>> len(classmates)
3

3.1.3 list的索引

• list元素索引从0开始

• 索引可以引用负数表示倒数序号,例如classmates[-1]表示倒数最后一个元素,索引-1等价于len(classmates) - 1

• 索引越界会报IndexError错误,倒序索引也会越界

3.1.4 list元素增删

• 3.1.4.1 追加末尾元素

1
2
3 >>> classmates.append('Adam')
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy', 'Adam']

3.1.4.2 指定位置插入元素

>>> classmates.insert(1, 'Jack')
>>> classmates
['Michael', 'Jack', 'Bob', 'Tracy', 'Adam']

3.1.4.3 删除末尾元素

>>> classmates.pop()
'Adam'
>>> classmates
['Michael', 'Jack', 'Bob', 'Tracy']

3.1.4.4 删除指定位置元素

用pop(i)的方法,i为索引值

>>> classmates.pop(1)
'Jack'
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy'] 

3.1.4.5 替换元素

即直接给对应索引的元素重新赋值.

>>> classmates[1] = 'Sarah'
>>> classmates
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

3.1.5多维list

• list中元素的数据类型可以不同,如果要实现二维list,即将一维list中的元素定义为list即可,同理可以实现多维list.例如访问二维list可用s[2][1]的方式,表示一维list中的第三个元素list中的第二个元素.

>>> s = ['python', 'java', ['asp', 'php'], 'scheme']
>>> len(s)
4

3.1.6 空list

空list即一个元素也没有,长度为0.

1
2
3 >>> L = []
>>> len(L)
0

3.2 tuple

3.2.1 tuple的定义

• tuple表示元组,即不可变的有序元素的集合.即没有修改元素的函数,例如append(),insert(),元素赋值等.

• 因为tuple元素不可变,所以代码更安全.当定义tuple时,元素就必须被确定下来.如果tuple中只含一个元素,则在该元素后加逗号.避免与小括号运算产生歧义.

#以下是单元素tuple的定义
>>> t = (1,)
>>> t
(1,)
#以下是小括号运算
>>> t = (1)
>>> t
1

3.2.2 特别说明

• tuple中的元素不可变表示元素的指向不可变,但该元素如果是list,则该list的内容可变.即list表示的是指向,该list的指向不可变,但是list中元素的指向可变,即list中的元素可变.例如：

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
>>> t[2][0] = 'X'
>>> t[2][1] = 'Y'
>>> t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

示意图：

• list元素修改前：t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

• list元素修改后：t = ('a', 'b', ['X', 'Y'])

4. dict和set类型

4.1 dict

4.1.1 dict的定义

• dict即字典,相当于golang中的map类型,key-value型.具有极快的查找速度.

//dict的赋值
>>> d = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
>>> d['Michael']
95
//dict元素的赋值
>>> d['Adam'] = 67

• 由于dict中key的值是唯一的,因此如果多次赋值,最终结果为最后一次的赋值.

4.1.2 dict的查找

• 如果key不存在会报错,检测key是否存在可以通过in或get()方法.当key不存在时,in的方式返回False,get()方法返回None或指定值.

#key不存在的报错
>>> d['Thomas']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'Thomas'

#in方式检查key是否存在
>>> 'Thomas' in d
False

#get()方法检查key是否存在
>>> d.get('Thomas')
>>> d.get('Thomas', -1)
-1

4.1.3 dict的删除

• 要删除dict中的元素,可以通过用pop(key)方法,删除该key对应的键值对.

>>> d.pop('Bob')
75
>>> d
{'Michael': 95, 'Tracy': 85}

4.1.4 特别说明

dict的特点：

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.

3. dict的key必须是不可变对象,在Python中,字符串、整数等都是不可变的,而list是可变的,就不能作为key.

对比list的特点：

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.

4.2 set

• set表示无序和无重复元素的集合,与数学意义上的集合类似,也可以看成是只有key没有value的dict.

4.2.1 set的定义

• 要创建一个set,需要提供一个list作为输入集合,如果list中有重复元素则自动过滤掉.

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s
{1, 2, 3}
#如果有重复元素会自动过滤掉
>>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

4.2.2 set的添加和删除

• 通过add(key)方法可以添加元素到set中,可以重复添加,但无效.

>>> s.add(4)
>>> s
{1, 2, 3, 4}
>>> s.add(4)
>>> s
{1, 2, 3, 4}

通过remove(key)方法可以删除元素.

>>> s.remove(4)
>>> s
{1, 2, 3}

4.2.3 set的交集和并集

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

4.3 不可变对象

• 变量表示一个指向,而变量指向的内容表示一个对象.例如a="abc"中a是变量即指向,而abc是字符串对象.

• Python中整数和字符串是不可变对象,而list是可变对象.

>>> a = 'abc'
>>> b = a.replace('a', 'A')
>>> b
'Abc'
>>> a
'abc'

• 例如上例中,a是变量,abc是字符串对象,当调用a的replace的方法时,实际上是基于原字符串对象重新创建了一个新的字符串对象Abc,而没有改变原字符串对象的内容.

• 对于不变对象来说,调用对象自身的任意方法,不会改变该对象自身的内容.而会创建新的对象并返回.

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5. 条件语句

5.1 if格式

if <条件判断1>:
    <执行1>
elif <条件判断2>:
    <执行2>
elif <条件判断3>:
    <执行3>
else:
    <执行4>

• 以上是if语句的完整格式,注意事项：

• Python使用缩进规则,如果if判断条件为true,则执行缩进部分的内容.

• if的执行逻辑是从上往下判断,如果某个判断为true,则会忽略剩下的elif和else.

• 例如：以下例子打印的结果是teenager,即满足第一个if条件则后续判断不再执行.

age = 20
if age >= 6:
    print('teenager')
elif age >= 18:
    print('adult')
else:
    print('kid')

5.2 条件简写

if x:
    print('True')
只要x是非零数值、非空字符串、非空list等,就判断为True,否则为False.
5.3 input()使用
s = input('birth: ')
birth = int(s)
if birth < 2000:
    print('00前')
else:
    print('00后')

• 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()函数来转换成整数.

6. 循环语句

6.1 for循环

for…in循环,即把list或tuple中的每个元素迭代出来,执行后续操作.

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)

Python提供一个range(x)函数,生成0-(x-1)的整数序列.

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

6.2 while循环

while循环,只要条件满足,就不断循环,条件不满足时退出循环.

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

6.3 break

在循环中,break语句可以提前退出循环.

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

6.4 continue

• 在循环过程中,可以通过continue语句,跳过当前的这次循环,直接开始下一次循环.

n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
    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)

• break和continue通常都必须配合if语句使用.

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