Python基本概念

Python程序的构成

1. Python 程序由模块组成。一个模块对应 python 源文件，一般后缀名是：.py。
2. 模块由语句组成。运行 Python 程序时，按照模块中语句的顺序依次执行。
3. 语句是 Python 程序的构造单元，用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制语句等。

Python 文件的创建和执行

前面使用的交互式环境，每次只能执行一条语句；为了编写多条语句实现复杂的逻辑，

本章开始我们通过创建 Python 文件，并执行该文件。
在 IDLE 环境中，我们可以通过 File-->new 创建 Python 文件，并可以编辑该文件内

容。我们也可以通过 File-->save/save as 保存文件。一般保存成扩展名为 py 的文件。

需要执行编辑好的文件，可以用快捷键 F5 或者点击 Run-->Run module。

代码的组织和缩进

很多编程语言通过字符(例如：花括号{})、关键字(例如：begain/end)来划分代码块。同时，在配合代码的缩进增加可读性。“龟叔”设计 Python 语言时，直接通过缩进来组织代码块。“缩进”成为了 Python 语法强制的规定。

缩进时，几个空格都是允许的，但是数目必须统一。我们通常采用“四个空格”表示一个缩进。

同时，也要避免将“tab 制表符”或者 tab 与空格混合的缩进风格。目前，常用的编辑器一般设置成：tab 制表符就是 4 个空格。

使用注释#

注释是程序中会被 Python 解释器忽略的一段文本。程序员可以通过注释记录任意想写的内容，通常是关于代码的说明。

Python 中的注释只有单行注释，使用#开始知道行结束的部分。

>>> # 注释是个好习惯，方便自己方便他人

>>> a = [10,20,30] #生成一个列表对象，变量 a 引用了这个变量

使用\行连接符

一行程序长度是没有限制的，但是为了可读性更强，通常将一行比较长的程序分为多行。这是，我们可以使用\行连接符，把它放在行结束的地方。Python 解释器仍然将它们解释为同一行。

>>> a = [10,20,30,40,\
    50,60,70,\
    80,90,100]
>>> a
[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]
>>> a = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz' >>> b = 'abcdefg\
hijklmn\
opqrst\
uvwxyz' 
>>> a
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> b
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'

对象

Python 中，一切皆对象。每个对象由：标识（identity）、类型（type）、value（值）组成。

1. 标识用于唯一标识对象，通常对应于对象在计算机内存中的地址。使用内置函数 id(obj)可返回对象 obj 的标识。
2. 类型用于表示对象存储的“数据”的类型。类型可以限制对象的取值范围以及可执行的操作。可以使用 type(obj)获得对象的所属类型。
3. 值表示对象所存储的数据的信息。使用 print(obj)可以直接打印出值。

对象的本质就是：一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的相关操作。

源码：

>>> a = 3
>>> a
3
>>> id(3)
1531372336
>>> type(3)
<class 'int'>
>>> b = "我爱你" >>> id(a)
1531372336
>>> type(a)
<class 'int'>
>>> print(a)
3
>>> id(b)
46806816
>>> type(b)
<class 'str'>

示意图：

引用

在 Python 中，变量也成为：对象的引用。因为，变量存储的就是对象的地址。变量通过地址引用了“对象”。

变量位于：栈内存（压栈出栈等细节，后续再介绍）。

对象位于：堆内存。

·Python 是动态类型语言

变量不需要显式声明类型。根据变量引用的对象，Python 解释器自动确定数据类型。

·Python 是强类型语言

每个对象都有数据类型，只支持该类型支持的操作。

基本用法

标识符：用于变量、函数、类、模块等的名称,标识符有如下特定的规则：

1. 区分大小写。如：sxt 和 SXT 是不同的
2. 第一个字符必须是字母、下划线。其后的字符是：字母、数字、下划线
3. 不能使用关键字。比如：if、or、while 等。
4. 以双下划线开头和结尾的名称通常有特殊含义，尽量避免这种写法。比如：__init__是类的构造函数。

【操作】使用 Python 帮助系统查看关键字

>>> help()
help> keywords
False def if raise
None del import return
True elif in try
and else is while
as except lambda with
assert finally nonlocal yield
break for not
class from or
continue global pass

Python 标识符命名规则

变量和简单赋值语句

变量的声明和赋值

变量的声明和赋值用于将一个变量绑定到一个对象上，格式如下：

变量名 = 表达式

最简单的表达式就是字面量。比如：a = 123 。 运行过程中，解释器先运行右边的表达式，生成一个代表表达式运算结果的对象；然后，将这个对象地址赋值给左边的变量。

【操作】变量在使用前必须先被初始化（先被赋值）

>>> my_name
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#17>", line 1, in <module>
my_name
NameError: name 'my_name' is not defined

变量 my_name 在被使用前未做赋值，因此报错：’my_name’is not defined。

删除变量和垃圾回收机制

可以通过 del 语句删除不在使用的变量。

【操作 55】删除变量示例

>>> a=123
>>> del a
>>> x
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#20>", line 1, in <module>
x
NameError: name 'x' is not defined

如果对象没有变量引用，就会被垃圾回收器回收，清空内存空间。

链式赋值

链式赋值用于同一个对象赋值给多个变量。

x=y=123 相当于：x=123; y=123

系列解包赋值

系列数据赋值给对应相同个数的变量（个数必须保持一致）

a,b,c=4,5,6 相当于：a=4;b=5;c=6

【操作】使用系列解包赋值实现变量交换

>>> a,b=1,2
>>> a,b=b,a
>>> print(a,b)
2 1

常量

Python 不支持常量，即没有语法规则限制改变一个常量的值。我们只能约定常量的命名规
则，以及在程序的逻辑上不对常量的值作出修改。

>>> MAX_SPEED = 120
>>> print(MAX_SPEED)
120
>>> MAX_SPEED = 140 #实际是可以改的。只能逻辑上不做修改。
>>> print(MAX_SPEED)
140

最基本内置数据类型和运算符

每个对象都有类型，python 中最基本的内置数据类型：

1. 整型

整数，2345,10,50

2. 浮点型

小数，3.14 或者科学计数法 314e-2

3. 布尔型

表示真假，仅包含：True、False

4. 字符串型

由字符组成的序列。 “abc”,”sxt”,“尚学堂”,”百战程序员”

数字和基本运算符

Python 支持整数(如：50,520)和浮点数(如：3.14,10.0, 1.23e2)，我们可以对数字做如下
运算。

【操作】基本运算符的使用

>>> a = 7/2
>>> a
3.5
>>> a = 7//2
>>> a
3
>>> a = 7%2
>>> a
1
>>> 7%4
3
>>> 2**3
8
>>> 3/0
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#37>", line 1, in <module>
3/0
ZeroDivisionError: division by zero
>>> divmod(10,5)
(2, 0)
>>> divmod(10,3)
(3, 1)

除数为 0，会产生异常

使用 divmod()函数同时得到商和余数

>>> divmod(13,3)
(4, 1)

整数

Python 中，除 10 进制，还有其他三种进制：

0b 或 0B，二进制 0 1
0o 或 0O，八进制 0 1 2 3 4 5 6 7
0x 或 0X，十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f

【操作】测试不同进制

>>> 12
12
>>> 0b101
5
>>> 0o19
SyntaxError: invalid syntax
>>> 0o10
8
>>> 0xff
255
>>> 0xf
15
>>> 0x10
16

使用 int()实现类型转换

1. 浮点数直接舍去小数部分。如：int(9.9)结果是：9
2. 布尔值 True 转为 1，False 转为 0。 如：int(True)结果是 1
3. 字符串符合整数格式（浮点数格式不行）则直接转成对应整数，否则报错。

>>> int("456")
456
>>> int("456abc")
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#41>", line 1, in <module>
int("456abc")
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '456abc' 
>>> int("456.78")
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#42>", line 1, in <module>
int("456.78")
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '456.78' 
>>>

自动转型

整数和浮点数混合运算时，表达式结果自动转型成浮点数。比如：2+8.0 的结果是 10.0

整数可以有多大

Python2 中，int 是 32 位，可以存储从-2147483648 到 2147483647 的整数（约±
21 亿）。Long 类型是 64 位，可以存储：-2^63--263-1 之间的数值。

Python3 中，int 可以存储任意大小的整数，long 被取消。我们甚至可以存储下面的
值：

>>> googol = 10**100>>> googol1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Googol 也是 Google 最初的名字，这也是 Google 最初的含义。

Python3 中可以做超大数的计算，而不会造成“整数溢出”，这也是 Python 特别适
合科学运算的特点。

浮点数

浮点数，称为 float。

浮点数用 a*b^10形式的科学计数法表示。比如：3.14，表示成：314E-2 或者 314e-2。
这些数字在内存中也是按照科学计数法存储。

类型转换和四舍五入

1. 类似于 int()，我们也可以使用 float()将其他类型转化成浮点数。
2. 整数和浮点数混合运算时，表达式结果自动转型成浮点数。比如：2+8.0 的结果是 10.0
3. round(value)可以返回四舍五入的值

注：但不会改变原有值，而是产生新的值

增强型赋值运算符

运算符+、-、*，/、//、**和%和赋值符=结合可以构成“增强型赋值运算符”。
a = a + 1 等价于： a +=1

布尔值

Python2 中没有布尔值，直接用数字 0 表示 False,用数字 1 表示 True。

Python3 中，把 True 和 False 定义成了关键字，但他们的本质还是 1 和 0，甚至可以和数
字相加。

比较运算符

所有比较运算符返回 1 表示真，返回 0 表示假。这分别与特殊的变量 True 和 False 等价。

以下假设变量 a 为 15，变量 b 为 30：

逻辑运算符

同一运算符

同一运算符用于比较两个对象的存储单元，实际比较的是对象的地址。

is 与 == 区别：

is 用于判断两个变量引用对象是否为同一个，既比较对象的地址。

== 用于判断引用变量引用对象的值是否相等，默认调用对象的 eq()方法。

a = 1000
b = 1000
a == b
True
a is b
False

id(a)
1363539562512
id(b)
1363539562384   # 内存地址不同

1. is 比较两个对象的 id 值是否相等，是否指向同一个内存地址；
2. == 比较的是两个对象的内容是否相等，值是否相等；
3. 小整数对象[-5,256]在全局解释器范围内被放入缓存供重复使用；
4. is 运算符比 == 效率高，在变量和 None 进行比较时，应该使用 is。

基本运算符

复合赋值运算符

运算符优先级问题

如下优先级，从高到低

实际使用中，记住如下简单的规则即可，复杂的表达式一定要使用小括号组织。

1. 乘除优先加减
2. 位运算和算术运算>比较运算符>赋值运算符>逻辑运算符