Python基础

一、数据类型和变量

1.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 =520# a是整数print(a)

a ='LOVE'# a变为字符串print(a)

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 =520;// a是整数类型变量a ="LOVE";// 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。

2.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：

在内存中创建了一个'ABC'的字符串；

在内存中创建了一个名为a的变量，并把它指向'ABC'。

3.最后解释一下整数的除法为什么也是精确的。

在Python中，有两种除法，一种除法是/：

>>>10 / 3

3.3333333333333335

/除法计算结果是浮点数，即使是两个整数恰好整除，结果也是浮点数：

>>>9 / 3

3.0

还有一种除法是//，称为地板除，两个整数的除法仍然是整数：

>>> 10 // 3

3

你没有看错，整数的地板除//永远是整数，即使除不尽。要做精确的除法，使用/就可以。

因为//除法只取结果的整数部分，所以Python还提供一个余数运算，可以得到两个整数相除的余数：

>>>10 % 3

1

无论整数做//除法还是取余数，结果永远是整数，所以，整数运算结果永远是精确的。

二、字符串和变量

1.Python的字符串

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode编码的，也就是说，Python的字符串支持多语言，例如：

>>>print('可以显示中文的str')

可以显示中文的str

对于单个字符的编码，Python提供了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：

>>>ord('B')66>>> chr(32654)'美'>>>ord('美')32654

由于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。

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'

要注意区分'ABC'和b'ABC'，前者是str，后者虽然内容显示得和前者一样，但bytes的每个字符都只占用一个字节。

以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes，例如：

>>> 'ABC'.encode('ascii')

b'ABC'

>>> '中文'.encode('utf-8')

b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

>>> '中文'.encode('ascii')

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)

纯英文的str可以用ASCII编码为bytes，内容是一样的，含有中文的str可以用UTF-8编码为bytes。含有中文的str无法用ASCII编码，因为中文编码的范围超过了ASCII编码的范围，Python会报错。

在bytes中，无法显示为ASCII字符的字节，用\x##显示。

反过来，如果我们从网络或磁盘上读取了字节流，那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str，就需要用decode()方法：

>>>b'ABC'.decode('ascii')

'ABC'

>>>b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')

'中文'

要计算str包含多少个字符，可以用len()函数：

>>>len('ABC')

3

>>>len('中文')

2

len()函数计算的是str的字符数，如果换成bytes，len()函数就计算字节数：

>>>len(b'ABC')

3

>>>len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')

6

>>>len('中文'.encode('utf-8'))

6

可见，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。

在操作字符串时，我们经常遇到str和bytes的互相转换。为了避免乱码问题，应当始终坚持使用UTF-8编码对str和bytes进行转换。

由于Python源代码也是一个文本文件，所以，当你的源代码中包含中文的时候，在保存源代码时，就需要务必指定保存为UTF-8编码。当Python解释器读取源代码时，为了让它按UTF-8编码读取，我们通常在文件开头写上这两行：

#!/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.格式化

在Python中，采用的格式化方式和C语言是一致的，用%实现，举例如下：

>>>'Hello, %s' % 'Python'

'Hello, Python'

>>>'Hi, %s, you have $%d.' % ('hadas', 2000000)

'Hi, hadas, you have $2000000.'

你可能猜到了，%运算符就是用来格式化字符串的。在字符串内部，%s表示用字符串替换，%d表示用整数替换，有几个%?占位符，后面就跟几个变量或者值，顺序要对应好。如果只有一个%?，括号可以省略。

常见的占位符有：

%d

整数

%f

浮点数

%s

字符串

%x

十六进制整数

其中，格式化整数和浮点数还可以指定是否补0和整数与小数的位数：

>>>'%2d-%02d'% (3,8)' 3-08'>>>'%.5f'%3.1415926'3.14159'

如果你不太确定应该用什么，%s永远起作用，它会把任何数据类型转换为字符串：

>>>'Age: %s. Gender: %s'% (24,False)'Age: 25. Gender: False'

有些时候，字符串里面的%是一个普通字符怎么办？这个时候就需要转义，用%%来表示一个%：

>>>'growth rate: %d %%'%200'growth rate: 200 %'

三、使用list和tuple

1.列表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。

当索引超出了范围时，Python会报一个IndexError错误，所以，要确保索引不要越界，记得最后一个元素的索引是len(classmates) - 1。

如果要取最后一个元素，除了计算索引位置外，还可以用-1做索引，直接获取最后一个元素：

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

>>>classmates

['hsdas', 'Bob', 'Tracy']

>>>classmates[-1]

'Tracy'

其中，"-"号后面跟的是几就是倒数第几个元素。

2.元组tuple

另一种有序列表叫元组：tuple。tuple和list非常类似，但是tuple一旦初始化就不能修改。因为tuple不可变，所以代码更安全。如果可能，能用tuple代替list就尽量用tuple。

最后来看一个“可变的”tuple：

>>>t = ('w', 'e', ['W', 'E'])

>>>t[2][0] = 'X'

>>>t[2][1] = 'Y'

>>>t

('w', 'e', ['X', 'Y'])

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！

3.条件判断

这是因为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()函数来完成这件事情:

s = input('input a integer: ')

age = int(s)

if age >=18:

print('adult')

else:

print('teenager')

4.循环

Python提供一个range()函数，可以生成一个整数序列，再通过list()函数可以转换为list。比如range(5)生成的序列是从0开始小于5的整数：

>>> list(range(6))

[0, 1, 2, 3, 4, 5]

range(101)就可以生成0-100的整数序列，计算如下：

sum =0forxinrange(101): //这里也可以写为：for x inlist(range(101))sum = sum + x

print(sum)

5.使用dict和set

dict

通过dict提供的get方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value，但这个key和指定的value不会出现在dict中：

>>>d.get('James')>>>d.get('James', 100)100

>>>d['James']

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in KeyError: 'James'

注意，dict内部存放的顺序和key放入的顺序是没有关系的。

和list比较，dict有以下几个特点：

查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而增加；

需要占用大量的内存，内存浪费多。

而list相反：

查找和插入的时间随着元素的增加而增加；

占用空间小，浪费内存很少。

所以，dict是用空间来换取时间的一种方法。

dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代码中几乎无处不在，正确使用dict非常重要，需要牢记的第一条就是dict的key必须是不可变对象。

这是因为dict根据key来计算value的存储位置，如果每次计算相同的key得出的结果不同，那dict内部就完全混乱了。这个通过key计算位置的算法称为哈希算法(Hash)。

要保证hash的正确性，作为key的对象就不能变。在Python中，字符串、整数等都是不可变的，因此，可以放心地作为key。而list是可变的，就不能作为key：

>>> key = ['A', 'B', 'C']

>>> d[key]

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in TypeError: unhashable type: 'list'

set

对于不可变对象，比如str，对str进行操作：

>>>a = 'love'

>>>b = a.replace('l', 'L')

>>>b

'Love'

>>>a

'love'

虽然

字符串有个

replace()

方法，也确实变出了

'Abc'

，但变量

a

最后仍是'abc'，要始终牢记的是，a是变量，而'abc'才是字符串对象！对象a的内容是'abc'，但其实是指，a本身是一个变量，它指向的对象的内容才是'abc'。

当我们调用a.replace('a', 'A')时，实际上调用方法replace是作用在字符串对象'abc'上的，而这个方法虽然名字叫replace，但却没有改变字符串'abc'的内容。相反，replace方法创建了一个新字符串'Abc'并返回，如果我们用变量b指向该新字符串，就容易理解了，变量a仍指向原有的字符串'abc'，但变量b却指向新字符串'Abc'了。

所以，对于不变对象来说，调用对象自身的任意方法，也不会改变该对象自身的内容。相反，这些方法会创建新的对象并返回，这样，就保证了不可变对象本身永远是不可变的。