第二章 Python 基础知识

世界上大多数计算机语言是C-like语言，Python其基础语法与C语言非常相似。（莫名感觉学习C语言的重要性 .jpg）

基本语法

声明（了解一下）

要为源文件指定特定的字符编码格式，需要在文件的首行或第二行插入一行注释，称为编码声明。这一声明必须放在首行或第二行的原因是：注释行都是以#号开头的，不会被机器编译。编码声明虽然不属于注释行，但同样以#号开头，可能会被机器误识别为注释，只有放在首行或第二行的位置，才能被机器正常识别并编译。编码声明的格式如下:

# -*- coding: utf –8 -*-

通过编写这一声明，源文件中的所有字符都被当作coding指代的UTF-8编码对待。
编写Python脚本时，除声明编码格式外，常常也会加上一个路径声明。路径声明的格式如下：

# ！/usr/bin/Python

路径声明指出了系统执行py文件时，调用的是/usr/bin下的Python解释器。路径声明一般放在脚本首行。

注释（注释是提高代码可读性的必要措施）

注释里的内容并不会参与编译，注释是对代码做出说明的文字。
单行注释以#号开头，#号后到换行之前的所有字符都是注释部分

#这是一个单行注释

多行注释时每行前均需要加上#号

#这是一个使用#号的多行注释
#这是一个使用#号的多行注释

也可使用3个单引号（’’’）或3个双引号（"”””）将注释对象括起来。

'''
该多行注释使用的是3个单引号
该多行注释使用的是3个单引号
'''

"""
该多行注释使用的是3个双引号
该多行注释使用的是3个双引号
"""

缩进（清晰的结构与严谨的逻辑相对应，虽然IDE会提供Reformat Code的选项）

代码首行的空白称为缩进可用4个空格或制表符创建。Python代码的一大特色就是用缩进的方式标识代码结构，而Java和C++等语言使用大括号{ }。

多行语句

用反斜杆（\）可以实现长语句的换行，且不会被机器识别成多个语句。

但在[ ]、{ }、( )等不同括号内，多行语句换行时不需要使用反斜杆（\），直接换行即可。

除了将一个语句拆分为多行外，Python也支持在一行中实现多个语句，使用分号（；）将短语句隔离。

保留字符

Python中的标识符是指变量、函数、类、模块及其他对象的名字，可以包含字母、数字和下划线（_），但必须以非数字字符开始。特殊符号，如$、%、@等，不能用在标识符中。

标识符对大小写敏感，比如“UFO”和“ufo”就是两个不同的对象。

保留字符即关键字，是编程语言中已经定义过的字符。输入查询保留字符的指令，即可获取保留字符名单。

import keyword ; print('Python中所有的保留字符为：\n',keyword.kwlist)

Python中所有的保留字符为：
['False', 'None', 'True', '__peg_parser__', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

赋值

Python中的赋值方式有四种，除最基本的赋值形式外，还有序列赋值、链接赋值和增量赋值等方式。

赋值的最基本形式是以等号（=）为连接，将要赋值的变量放在等号左侧，将要赋给的值放在等号右侧。

num_int = 20 ;  num_float = 2.1  ;  string= 'python'
print('这是基本形式的赋值:',num_int,num_float,'python')

这是基本形式的赋值: 20 2.1 python

序列赋值的基本形式是将多个变量排成变量序列，变量之间使用逗号相连，使用等号作为赋值符号，后接值序列，值之间用逗号相连。序列赋值在变量序列与值序列之间建立了依次映射的关系。

num_int,string,list1 = 123,'str',[4,6]
print('这是序列形式的赋值:',num_int,string,list1)

这是序列形式的赋值: 123 str [4, 6]

链接赋值的基本形式是将多个变量用等号相连，在末个变量后用等号连接一个赋值。链接赋值只适用于给多个变量赋予同一值的情况，又称为多目标赋值。

str1 = str2 = str3 = 'CODE'
print('这是链接形式的赋值：',str1,str2,str3)

这是链接形式的赋值： CODE CODE CODE

增量赋值，又称为增强赋值，其基本形式是将原始赋值语句改写，去掉赋值符号右侧变量，将赋值符号右侧运算符挪至符号左侧，形成新的运算式。增量赋值的优势在于可以减少输入代码的工作量。

x = 100;  x+=10
print('这是增量形式的赋值：',x)

这是增量形式的赋值： 110

运算符

运算符是运算法则的具体体现。Python提供了算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符、身份运算符和成员运算符7类运算符，从而实现了丰富多样的运算功能。

算术运算符
进行除法运算时，不管商为整数还是浮点数，运算结果始终为浮点数。要得到整型的商，需要用双斜杆做整除，且除数必须是整型的。对于其他的运算，只要任一运算数为浮点数，运算结果就是浮点数。

算术运算符	说明
+	加法
-	减法
*	乘法或返回一个被重复若干次的字符串
/	除法
%	取模，返回除法的余数
**	幂，返回幂次
//	整除，返回商的整数部分

赋值运算符

赋值运算符	说明
=	赋值运算
+=	加法赋值运算
-=	减法赋值运算
*=	乘法赋值运算
/=	除法赋值运算
%=	取模赋值运算
**=	幂赋值运算
//=	取整除赋值运算

比较运算符
Python中的字符使用ASCALL编码，每个字符都有属于自己的ASCALL码，字符比较的本质是字符ASCALL码的比较

比较运算符	说明
==	比较对象是否相等
!=	比较对象是否不等
>	表示大于比较
<	表示小于比较
>=	表示大于等于比较
<=	表示小于等于比较

逻辑运算符
逻辑运算即判断事物之间的“与”“或”“非”关系

逻辑运算符	说明
and	与
or	或
not	非

按位运算符（详情须了解二进制编码规则）

按位运算符	说明
&	按位与，参与运算的两个值相应位都为1，则该位的结果为1，否则为0
\|	按位或，对应的二进制位有一个为1，结果位就为1
^	按位异或，两个对应的二进制位相异时，结果为1
~	按位取反，把1变为0，把0变为1
<<	左移，由“<<”右边的数指定移动位数，高位丢弃，低位补0
>>	右移，“>>”左边运算数的二进制位全部右移，“>>”右边的数指定移动的位数

身份运算符
身份运算符用于比较两个对象的存储单位，当a、b获取到一样的值时，两个变量就获取同样的内存地址。

身份运算符	说明
is	判断两个对象的存储单位是否相同
not	判断两个对象的存储单位是否不同

成员运算符
成员运算符的作用是判断某个指定值是否存在某一序列中，包括字符串、列表和元组。

成员运算符	说明
in	在指定序列中找到指定值
not in	在指定序列中没有找到指定值

运算符优先级
优先级从上往下依次降低，同一优先级的运算符按从左到右的顺序进行运算。

运算符	说明
**	指数
~ + -	按位翻转，一元加号和减号（+@和-@）
* / % //	乘、除、取模和取整除
+ -	加法、减法
>> <<	右移、左移运算符
&	位“AND”
^ \|	位运算符
<= <> >=	比较运算符
<> == !=	等于运算符
= % = /= //= -= += = *=	赋值运算符
is is not	身份运算符
in not in	成员运算符
and or not	逻辑运算符

数据类型

number
将int转换为二进制、八进制和十六进制数，分别需要通过bin函数、oct函数和hex函数进行创建或转换。
由于bool值继承了int类型，所以可直接用于数学运算，True = 1，False = 0。
通过type函数可以判断对象的数据类型。
不同的number类型通过函数可以相互转换，使用代表number类型的函数即可。也可以进行混合运算，运算时自动转换成同一类型，然后再进行运算。转换遵守一定的方向：int向float转换，非complex向complex转换。

整数类型	举例
整数 int	1、10、100
浮点数 float	15.20、-21.9、30.1+e18
复数 complex	3.14j、45.j、9322e-36j
布尔值 bool	0、1

str
字符串类型。创建一个str，除字符外，还要在字符序列的首尾加上引号。使用单引号（’）、双引号(’’）是等效的，但需要保证str两端的引号类型相同。
如果要指定一个多行的str,则需要使用三引号（’’’）。str支持索引， “变量[下标]”索引单个数值，“变量[头下标:尾下标]”能够进行切片。
字符串str还有丰富的查询和改写操作函数等。

str = 'YouCanLearnPython'
print('YouCanLearnPython[6:11] = ',str[6:11])#从第7个字符开始索引，到第12个字符
print('YouCanLearnPython[-11:-6] = ',str[-11:-6])#从倒数第11个字符开始索引，到倒数第6个字符
print('YouCanLearnPython[:5] = ',str[:6])#从第1个字符开始索引，到第7个字符
print('YouCanLearnPython[6:] = ',str[6:])#从第7个字符开始索引，到最后一个字符截止
print('YouCanLearnPython[1:10:4] = ',str[1:10:4])#从第2个元素开始索引，到第11个元素，步距为4
print('YouCanLearnPython[::-1] = ',str[::-1])#反向索引

YouCanLearnPython[6:11] =  Learn
YouCanLearnPython[-11:-6] =  Learn
YouCanLearnPython[:5] =  YouCan
YouCanLearnPython[6:] =  LearnPython
YouCanLearnPython[1:10:4] =  onr
YouCanLearnPython[::-1] =  nohtyPnraeLnaCuoY

list
列表，属于序列类数据，是包含0或多个对象引用的有序序列。由于list中所有的数据项都是对象引用，因此list可以存放任意数据类型的数据项，既可以是int、float、str等这种基础数据类型，也可以是list、tuple、dict等这一类的复合数据类型。
list可以使用方括号“[ ]”：空的方括号创建空的list；包含多个项的list可以在方括号中使用逗号分隔的项序列创建。也可以通过list函数创建，list函数最多接受一个参数；不带参数调用函数时返回空list；带参数时返回参数的浅拷贝（在有指针的情况下，浅拷贝只是增加了一个指针，指向已经存在的内存）；对复杂参数（非基本元素，如复合数据类型）则尝试将给出的对象转换为list。

list方法	函数
定位某个匹配项	list.index()
指定位置插入元素	list.insert()
将一个list扩展至另一list	list.extend()
按对象删除list中的第1个匹配项	list.remove()
对原list进行排序	list.sort()
统计list中某个元素出现的次数	list.count()
追加元素元素至list末尾	list.append()
按位置删除list中的元素	list.pop()
反向排序list元素	list.reverse()

tuple
元组，tuple是包含0个或多个对象引用的有序序列。与list不同的是，tuple是不可更改的数据类型。
tuple可以用圆括号（）创建：空的圆括号创建空的tuple；包含一个或多个项的tuple可以使用逗号分隔开元素；如果tuple内只包含一个元素，需要在元素后加上逗号予以区分。有时，tuple必须被包含在圆括号中以避免语义二歧性。例如，要将tuple（1,2,3）传递给一个函数，应该写成function((1,2,3))的形式，以免被识别成“1,2,3”这三个数字变量。
与list不同的是，tuple中的元素无法做增删操作，只能用del函数删除整个tuple。

tuple方法	函数
计算某一元素在tuple中出现的次数	tuple.count()
找出某一元素在tuple中首次出现的位置	tuple.index()

dict
dict又称字典，属于映射类数据。Dic通过键而不是位置来索引，键是不可变对象（如number、str、tuple）的对象引用，值是可以指向任意类型对象的对象引用。同一个键不允许出现两次，创建dict时如果同一个键被赋值两次，只有后一个值会被记住。
dict可以用花括号{ }创建：使用空的花括号创建空的dict；非空的花括号包含一个或多个逗号分隔的项，每个项包含一个键、一个冒号以及一个值。

用{ }创建

dict1 = {}
dict1['one']  = 'This is 1'
dict1['two']  = 'This is 2'
print('查看字典：',dict1)

查看字典： {'one': 'This is 1', 'two': 'This is 2'}

用dict()函数创建

dict2 = dict(name = '小明', height = 187)
print('查看字典：',dict2)

查看字典： {'name': '小明', 'height': 187}

set
Python中有两种内置集合类型：set（可变集合）和frozenset（不可变集合）。set是引用零个或多个对象的无序组合，所引用的对象都是不可变的，所有内置的固定数据类型（如float、frozenset、int、str、tuple）都是不可变的。
set可以使用花括号{ }或set函数创建。使用花括号{ }创建集合使用{ }包裹一个或多个项，项与项间用“ ，”分割；空的set无法用{ }创建。
set是可变的，但由于其中的项是无序的，因此没有索引的概念。set可变而无法索引，这使得它无法通过查询和修改元素的操作，但仍旧支持元素的删改，并可以清空和拷贝。set的常用操作基本都需要通过内置方法。
（数据类型的特点是为数据类型的功能而服务的）

Python I/O

input:
Python3中的input函数默认接受数据都为str 。变量名 = input(" ")
print:
print函数可以接收多个str，并需要用逗号隔开，print函数会依次打印每个str，遇到逗号则输出一个空格，因此输出的str是拼起来的。
print函数也可以自动计算结果，如运行“print(number1+number2)”语句。用format函数可参与格式化输出。
文件I/O

文件I/O函数	形式
open函数	open(filename,mode)
read函数	f = open(filename,mode); f.read(size)
write函数	f = open(filename,mode); f.write(str)
close函数	fileObject.close()

第二章课后题概述

A
多行注释除了使用#号外，也可以使用引号，但需保持前后三个引号的类型一致；在代码中添加注视是为了提高代码的可读性
D
除加减乘除外，还有取模%、幂**和取整除// ；“=”表示赋值，“==”表示比较是否相等； or“一者为真即为真”
C
str是可变的数据类型，内置方法丰富； list.pop是按位置删除list中的元素； dict通过键而不是位置来索引
A
Python3中主要的整数数据类型只有int，不再保留long； Python并不支持查询str中某个字符的位置； list可以存放任意数据类型，这是因为其内部的数据项都是对象引用； set引用的对象只能是不变的，其是引用零个或多个对象的无序组合。
B
open函数的只读打开时是r模式，w模式表示“打开一个文件用于写入，如果该文件已存在则将其覆盖，若不存在则创建新文件”； write函数可将任何str写入打开的文件，其中的str可以是二进制数据，而不限于文字；要写入str以外的内容，要先将写入的内容转化为str；用close函数关闭文件，是为了信息的完整。
填空题
(1)实现多行语句用 \ 即可，但在[ ]、{ }、（）内的长语句以逗号结尾，直接换行即可。
(2)同一优先级运算符的运算顺序是从左到右。
(3)str内置方法的功能集中在查询和改写两个方面。
(4)dict无法使用str式的索引格式，但支持以键查值的形式。
(5) 文件在读写操作后必须用close函数关闭文件，以避免信息保存的不完整。
判断运算结果区间

# 判断6的3次方除以4的计算结果是否在列表[18, 20, 54]中
print('6的3次方除以4，结果在[18, 20, 54]中：', 6 ** 3 / 4 in [18, 20, 54])

6的3次方除以4，结果在[18, 20, 54]中： True

创建列表

# 创建列表
#方法1:[]创建
list1 = [10086, 10000, 10010, '中国移动', '中国电信', '中国联通']
#方法2：list函数创建
list2 = list((10086, 10000, 10010, '中国移动', '中国电信', '中国联通'))
print('list1：', list1)
print('list2：', list2)
print('list1和list2的类型分别为：', type(list1), type(list2))

list1： [10086, 10000, 10010, '中国移动', '中国电信', '中国联通']
list2： [10086, 10000, 10010, '中国移动', '中国电信', '中国联通']
list1和list2的类型分别为： <class 'list'> <class 'list'>

创建元组

# 创建元组
#方法1：()创建
tuple1 = ('China', 'Chinese', 960, 56, '中国')
#方法2：tuple函数创建
tuple2 = tuple(['China', 'Chinese', 960, 56, '中国'])
print('tuple1：', tuple1)
print('tuple2：', tuple2)
print('tuple1和tuple2的类型为：', type(tuple1), type(tuple2))

tuple1： ('China', 'Chinese', 960, 56, '中国')
tuple2： ('China', 'Chinese', 960, 56, '中国')
tuple1和tuple2的类型为： <class 'tuple'> <class 'tuple'>

创建字典

# 创建字典
#方法1：{}创建
dict1 = {'中国': 'China', '美国':'America'}
#方法2：dict()函数创建
dict2 = dict(中国='China', 美国='America')
print('dict1：', dict1)
print('dict2：', dict2)
print('dict1和dict2的类型为：', type(dict1), type(dict2))

dict1： {'中国': 'China', '美国': 'America'}
dict2： {'中国': 'China', '美国': 'America'}
dict1和dict2的类型为： <class 'dict'> <class 'dict'>

创建集合

# 创建集合
#方法1：{}创建
set1 = {'China', 'America', 'Russia', 'Germany', 'France'}
#方法2：set函数创建
set2 = set(['China', 'America', 'Russia', 'Germany', 'France'])
print('set1：', set1)
print('set2：', set2)
print('set1和set2的类型为：', type(set1), type(set2))

set1： {'America', 'Germany', 'Russia', 'China', 'France'}
set2： {'Germany', 'Russia', 'France', 'China', 'America'}
set1和set2的类型为： <class 'set'> <class 'set'>

（综上可见，创建方法都是符号创建加函数转换这两大类）

读取文件操作

# 读取 txt 文件内容，存到 content1 变量中
f = open('C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\test.txt','r')
content1 = f.read()
print('原文件内容：', content1)
f.close()

原文件内容： 10×10

f = open('C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\test.txt', 'a+')
# 追加解答结果
f.write('=100')
f.close()

注：代码除部分经本人修改外，主要来自 机械工业出版社的《Python3智能数据分析快速入门》 的配套资料。

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