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python入门
Python学习笔记
什么是变量
在Python中,变量的概念基本上和初中代数的方程变量是一致的。
例如,对于方程式 y=x*x ,x就是变量。
当x=2时,计算结果是4,当x=5时,计算结果是25。
只是在计算机程序中,变量不仅可以是数字,还可以是任意数据类型。
在Python程序中,变量是用一个变量名表示,变量名必须是大小写英文、数字和_的组合,且不能用数字开头,比如:
a=1
变量a是一个整数。
t_007='T007'
变量t_007是一个字符串。
在Python中,等号=是赋值语句,可以把任意数据类型赋值给变量,同一个变量可以反复赋值,而且可以是不同类型的变量,例如:
a=123#a是整数printaa='imooc'#a变为字符串printa
这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言,与之对应的是静态语言。
静态语言在定义变量时必须指定变量类型,如果赋值的时候类型不匹配,就会报错。
例如Java是静态语言,赋值语句如下(//表示注释):
inta=123;//a是整数类型变量a="mooc";//错误:
不能把字符串赋给整型变量
和静态语言相比,动态语言更灵活,就是这个原因。
请不要把赋值语句的等号等同于数学的等号。
比如下面的代码:
x=10x=x+2
如果从数学上理解x=x+2那无论如何是不成立的,在程序中,赋值语句先计算右侧的表达式x+2,得到结果12,再赋给变量x。
由于x之前的值是10,重新赋值后,x的值变成12。
最后,理解变量在计算机内存中的表示也非常重要。
当我们写:
a='ABC'时,Python解释器干了两件事情:
1.在内存中创建了一个'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'。
也可以把一个变量a赋值给另一个变量b,这个操作实际上是把变量b指向变量a所指向的数据,例如下面的代码:
a='ABC'b=aa='XYZ'printb
最后一行打印出变量b的内容到底是'ABC'呢还是'XYZ'?
如果从数学意义上理解,就会错误地得出b和a相同,也应该是'XYZ',但实际上b的值是'ABC',让我们一行一行地执行代码,就可以看到到底发生了什么事:
执行a='ABC',解释器创建了字符串 'ABC'和变量a,并把a指向'ABC':
执行b=a,解释器创建了变量b,并把b指向a指向的字符串'ABC':
执行a='XYZ',解释器创建了字符串'XYZ',并把a的指向改为'XYZ',但b并没有更改:
所以,最后打印变量b的结果自然是'ABC'了。
定义字符串
前面我们讲解了什么是字符串。
字符串可以用''或者""括起来表示。
如果字符串本身包含'怎么办?
比如我们要表示字符串 I'mOK ,这时,可以用""括起来表示:
"I'mOK"
类似的,如果字符串包含",我们就可以用''括起来表示:
'Learn"Python"inimooc'
如果字符串既包含'又包含"怎么办?
这个时候,就需要对字符串的某些特殊字符进行“转义”,Python字符串用\进行转义。
要表示字符串 Bobsaid"I'mOK".
由于'和"会引起歧义,因此,我们在它前面插入一个\表示这是一个普通字符,不代表字符串的起始,因此,这个字符串又可以表示为
'Bobsaid\"I\'mOK\".'
注意:
转义字符\不计入字符串的内容中。
常用的转义字符还有:
\n表示换行\t表示一个制表符\\表示\字符本身
raw字符串与多行字符串
如果一个字符串包含很多需要转义的字符,对每一个字符都进行转义会很麻烦。
为了避免这种情况,我们可以在字符串前面加个前缀 r ,表示这是一个 raw 字符串,里面的字符就不需要转义了。
例如:
r'\(~_~)/\(~_~)/'
但是r'...'表示法不能表示多行字符串,也不能表示包含'和 "的字符串(为什么?
)
如果要表示多行字符串,可以用'''...'''表示:
'''Line1Line2Line3'''
上面这个字符串的表示方法和下面的是完全一样的:
'Line1\nLine2\nLine3'
还可以在多行字符串前面添加 r ,把这个多行字符串也变成一个raw字符串:
r'''Pythoniscreatedby"Guido".Itisfreeandeasytolearn.Let'sstartlearnPythoninimooc!
'''
Unicode字符串
字符串还有一个编码问题。
因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理。
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),0-255被用来表示大小写英文字母、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,小写字母 z 的编码是122。
如果要表示中文,显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。
类似的,日文和韩文等其他语言也有这个问题。
为了统一所有文字的编码,Unicode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通常用两个字节表示一个字符,原有的英文编码从单字节变成双字节,只需要把高字节全部填为0就可以。
因为Python的诞生比Unicode标准发布的时间还要早,所以最早的Python只支持ASCII编码,普通的字符串'ABC'在Python内部都是ASCII编码的。
Python在后来添加了对Unicode的支持,以Unicode表示的字符串用u'...'表示,比如:
printu'中文'中文
注意:
不加u,中文就不能正常显示。
Unicode字符串除了多了一个 u 之外,与普通字符串没啥区别,转义字符和多行表示法仍然有效:
转义:
u'中文\n日文\n韩文'
多行:
u'''第一行第二行'''
raw+多行:
ur'''Python的Unicode字符串支持"中文","日文","韩文"等多种语言'''
如果中文字符串在Python环境下遇到UnicodeDecodeError,这是因为.py文件保存的格式有问题。
可以在第一行添加注释
#-*-coding:
utf-8-*-
目的是告诉Python解释器,用UTF-8编码读取源代码。
然后用Notepad++另存为...并选择UTF-8格式保存。
整数和浮点数
Python支持对整数和浮点数直接进行四则混合运算,运算规则和数学上的四则运算规则完全一致。
基本的运算:
1+2+3#==>64*5-6#==>147.5/8+2.1#==>3.0375
使用括号可以提升优先级,这和数学运算完全一致,注意只能使用小括号,但是括号可以嵌套很多层:
(1+2)*3#==>9(2.2+3.3)/(1.5*(9-0.3))#==>0.42145593869731807
和数学运算不同的地方是,Python的整数运算结果仍然是整数,浮点数运算结果仍然是浮点数:
1+2#==>整数31.0+2.0#==>浮点数3.0
但是整数和浮点数混合运算的结果就变成浮点数了:
1+2.0#==>浮点数3.0
为什么要区分整数运算和浮点数运算呢?
这是因为整数运算的结果永远是精确的,而浮点数运算的结果不一定精确,因为计算机内存再大,也无法精确表示出无限循环小数,比如 0.1换成二进制表示就是无限循环小数。
那整数的除法运算遇到除不尽的时候,结果难道不是浮点数吗?
我们来试一下:
11/4#==>2
令很多初学者惊讶的是,Python的整数除法,即使除不尽,结果仍然是整数,余数直接被扔掉。
不过,Python提供了一个求余的运算%可以计算余数:
11%4#==>3
如果我们要计算11/4的精确结果,按照“整数和浮点数混合运算的结果是浮点数”的法则,把两个数中的一个变成浮点数再运算就没问题了:
11.0/4#==>2.75
布尔类型
我们已经了解了Python支持布尔类型的数据,布尔类型只有True和False两种值,但是布尔类型有以下几种运算:
与运算:
只有两个布尔值都为True时,计算结果才为True。
TrueandTrue#==>TrueTrueandFalse#==>FalseFalseandTrue#==>FalseFalseandFalse#==>False
或运算:
只要有一个布尔值为True,计算结果就是True。
TrueorTrue#==>TrueTrueorFalse#==>TrueFalseorTrue#==>TrueFalseorFalse#==>False
非运算:
把True变为False,或者把False变为True:
notTrue#==>FalsenotFalse#==>True
布尔运算在计算机中用来做条件判断,根据计算结果为True或者False,计算机可以自动执行不同的后续代码。
在Python中,布尔类型还可以与其他数据类型做and、or和not运算,请看下面的代码:
a=Trueprintaand'a=T'or'a=F'
计算结果不是布尔类型,而是字符串'a=T',这是为什么呢?
因为Python把0、空字符串''和None看成 False,其他数值和非空字符串都看成 True,所以:
Trueand'a=T'计算结果是'a=T'继续计算'a=T'or'a=F'计算结果还是'a=T'
要解释上述结果,又涉及到and和or运算的一条重要法则:
短路计算。
1. 在计算 aandb 时,如果a是False,则根据与运算法则,整个结果必定为False,因此返回a;如果a是True,则整个计算结果必定取决与b,因此返回b。
2.在计算 aorb 时,如果a是True,则根据或运算法则,整个计算结果必定为True,因此返回a;如果a是False,则整个计算结果必定取决于b,因此返回b。
所以Python解释器在做布尔运算时,只要能提前确定计算结果,它就不会往后算了,直接返回结果。
创建list
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。
比如,列出班里所有同学的名字,就可以用一个list表示:
>>>['Michael','Bob','Tracy']['Michael','Bob','Tracy']
list是数学意义上的有序集合,也就是说,list中的元素是按照顺序排列的。
构造list非常简单,按照上面的代码,直接用 [] 把list的所有元素都括起来,就是一个list对象。
通常,我们会把list赋值给一个变量,这样,就可以通过变量来引用list:
>>>classmates=['Michael','Bob','Tracy']>>>classmates#打印classmates变量的内容['Michael','Bob','Tracy']
由于Python是动态语言,所以list中包含的元素并不要求都必须是同一种数据类型,我们完全可以在list中包含各种数据:
>>>L=['Michael',100,True]
一个元素也没有的list,就是空list:
>>>empty_list=[]
按照索引访问list
由于list是一个有序集合,所以,我们可以用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart']
那我们如何从list中获取指定第N名的同学呢?
方法是通过索引来获取list中的指定元素。
需要特别注意的是,索引从0开始,也就是说,第一个元素的索引是0,第二个元素的索引是1,以此类推。
因此,要打印第一名同学的名字,用L[0]:
>>>printL[0]Adam
要打印第二名同学的名字,用L[1]:
>>>printL[1]Lisa
要打印第三名同学的名字,用L[2]:
>>>printL[2]Bart
要打印第四名同学的名字,用L[3]:
>>>printL[3]Traceback(mostrecentcalllast):
File"
listindexoutofrange
报错了!
IndexError意思就是索引超出了范围,因为上面的list只有3个元素,有效的索引是0,1,2。
所以,使用索引时,千万注意不要越界。
倒序访问list
我们还是用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart']
这时,老师说,请分数最低的同学站出来。
要写代码完成这个任务,我们可以先数一数这个list,发现它包含3个元素,因此,最后一个元素的索引是2:
>>>printL[2]Bart
有没有更简单的方法?
有!
Bart同学是最后一名,俗称倒数第一,所以,我们可以用-1这个索引来表示最后一个元素:
>>>printL[-1]Bart
Bart同学表示躺枪。
类似的,倒数第二用-2表示,倒数第三用-3表示,倒数第四用-4表示:
>>>printL[-2]Lisa>>>printL[-3]Adam>>>printL[-4]Traceback(mostrecentcalllast):
File"
listindexoutofrange
L[-4]报错了,因为倒数第四不存在,一共只有3个元素。
使用倒序索引时,也要注意不要越界。
添加新元素
现在,班里有3名同学:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart']
今天,班里转来一名新同学Paul,如何把新同学添加到现有的list中呢?
第一个办法是用list的 append() 方法,把新同学追加到list的末尾:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart']>>>L.append('Paul')>>>printL['Adam','Lisa','Bart','Paul']
append()总是把新的元素添加到list的尾部。
如果Paul同学表示自己总是考满分,要求添加到第一的位置,怎么办?
方法是用list的 insert()方法,它接受两个参数,第一个参数是索引号,第二个参数是待添加的新元素:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart']>>>L.insert(0,'Paul')>>>printL['Paul','Adam','Lisa','Bart']
L.insert(0,'Paul') 的意思是,'Paul'将被添加到索引为0的位置上(也就是第一个),而原来索引为0的Adam同学,以及后面的所有同学,都自动向后移动一位。
从list删除元素
Paul同学刚来几天又要转走了,那么我们怎么把Paul从现有的list中删除呢?
如果Paul同学排在最后一个,我们可以用list的pop()方法删除:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart','Paul']>>>L.pop()'Paul'>>>printL['Adam','Lisa','Bart']
pop()方法总是删掉list的最后一个元素,并且它还返回这个元素,所以我们执行L.pop()后,会打印出'Paul'。
如果Paul同学不是排在最后一个怎么办?
比如Paul同学排在第三:
>>>L=['Adam','Lisa','Paul','Bart']
要把Paul踢出list,我们就必须先定位Paul的位置。
由于Paul的索引是2,因此,用 pop
(2)把Paul删掉:
>>>L.pop
(2)'Paul'>>>printL['Adam','Lisa','Bart']
替换元素
假设现在班里仍然是3名同学:
>>>L=['Adam','Lisa','Bart']
现在,Bart同学要转学走了,碰巧来了一个Paul同学,要更新班级成员名单,我们可以先把Bart删掉,再把Paul添加进来。
另一个办法是直接用Paul把Bart给替换掉:
>>>L[2]='Paul'>>>printLL=['Adam','Lisa','Paul']
对list中的某一个索引赋值,就可以直接用新的元素替换掉原来的元素,list包含的元素个数保持不变。
由于Bart还可以用-1做索引,因此,下面的代码也可以完成同样的替换工作:
>>>L[-1]='Paul'
创建tuple
tuple是另一种有序的列表,中文翻译为“ 元组 ”。
tuple和list非常类似,但是,tuple一旦创建完毕,就不能修改了。
同样是表示班里同学的名称,用tuple表示如下:
>>>t=('Adam','Lisa','Bart')
创建tuple和创建list唯一不同之处是用()替代了[]。
现在,这个 t 就不能改变了,tuple没有append()方法,也没有insert()和pop()方法。
所以,新同学没法直接往tuple中添加,老同学想退出tuple也不行。
获取tuple元素的方式和list是一模一样的,我们可以正常使用t[0],t[-1]等索引方式访问元素,但是不能赋值成别的元素,不信可以试试:
>>>t[0]='Paul'Traceback(mostrecentcalllast):
File"
'tuple'objectdoesnotsupportitemassignment
创建单元素tuple
tuple和list一样,可以包含0个、1个和任意多个元素。
包含多个元素的tuple,前面我们已经创建过了。
包含0个元素的tuple,也就是空tuple,直接用()表示:
>>>t=()>>>printt()
创建包含1个元素的tuple呢?
来试试:
>>>t=
(1)>>>printt1
好像哪里不对!
t不是tuple,而是整数1。
为什么呢?
因为()既可以表示tuple,又可以作为括号表示运算时的优先级,结果
(1)被Python解释器计算出结果1,导致我们得到的不是tuple,而是整数1。
正是因为用()定义单元素的tuple有歧义,所以Python规定,单元素tuple要多加一个逗号“,”,这样就避免了歧义:
>>>t=(1,)>>>printt(1,)
Python在打印单元素tuple时,也自动添加了一个“,”,为了更明确地告诉你这是一个tuple。
多元素tuple加不加这个额外的“,”效果是一样的:
>>>t=(1,2,3,)>>>printt(1,2,3)
可变”的tuple
前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。
现在,我们来看一个“可变”的tuple:
>>>t=('a','b',['A','B'])
注意到t有3个元素:
'a','b'和一个list:
['A','B']。
list作为一个整体是tuple的第3个元素。
list对象可以通过t[2]拿到:
>>>L=t[2]
然后,我们把list的两个元素改一改:
>>>L[0]='X'>>>L[1]='Y'
再看看tuple的内容:
>>>printt('a','b',['X','Y'])
不是说tuple一旦定义后就不可变了吗?
怎么现在又变了?
别急,我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素:
当我们把list的元素'A'和'B'修改为'X'和'Y'后,tuple变为:
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!
理解了“指向不变”后,要创建一个内容也不变的tuple怎么做?
那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。
if语句
计算机之所以能做很多自动化的任务,因为它可以自己做条件判断。
比如,输入用户年龄,根据年龄打印不同的内容,在Python程序中,可以用if语句实现:
age=20ifage>=18:
print'yourageis',ageprint'adult'print'END'
注意:
Python代码的缩进规则。
具有相同缩进的代码被视为代码块,上面的3,4行print语句就构成一个代码块(但不包括第5行的print)。
如果if语句判断为True,就会执行这个代码块。
缩进请严格按照Python的习惯写法:
4个空格,不要使用Tab,更不要混合Tab和空格,否则很容易造成因为缩进引起的语法错误。
注意:
if语句后接表达式,然后用:
表示代码块开始。
如果你在Python交互环境下敲代码,还要特别留意缩进,并且退出缩进需要多敲一行回车:
>>>age=20>>>ifage>=18:
...print'yourageis',age...print'adult'...yourageis20adult
if-else
当 if 语句判断表达式的结果为 True 时,就会执行if包含的代码块:
ifage>=18:
print'adult'
如果我们想判断年龄在18岁以下时,打印出'teenager',怎么办?
方法是再写一个if:
ifage<18:
print'teenager'
或者用not运算:
ifnotage>=18:
print'teenager'
细心的同学可以发现,这两种条件判断是“非此即彼”的,要么符合条件1,要么符合条件2,因此,完全可以用一个 if...else... 语句把它们统一起来:
ifage>=18:
print'adult'else:
print'teenager'
利用if...else...语句,我们可以根据条件表达式的值为 Tru
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