廖雪峰python教程——第一章 Python基础

第一章 Python基础

一、数据类型和变量

Python的数据类型包括整数、浮点数、字符串、布尔值、空值、变量、常量等。其中整数可以表示任意大小的整数；空值是Python里一个特殊的值，用None表示。

对于变量：Python中采用动态语言的方式，即变量本身类型并不固定，如下：

a=100   #这里a是一个整数类型
a="abc" #这里a又变成了字符串类型

变量的另外一个重点需要理解的是内存中的表示，当有以下代码：

a="ABC"

解释器做了两个事情：（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，并将其指向上述”ABC”。

当代码如下：

a="ABC"
b=a
a="XYZ"
print(b)

这里关键是理解第二句b=a的实际意义是将a的指向赋值给b，而此时a的指向为第一行”ABC”的内存，所以b也指向”ABC”，而第三句后又创建了一段存储字符串”XYZ”的内存，并使a指向该段内存，但b指向未变，所以第四行输出结果为ABC。

对于常量：Python中通常用全部大写的变量标明为常量，如：

PI=3.14159265359

实际上PI仍为一个变量，Python并不提供任何机制保证PI不被改变，所以这里用大写变量名只是一个习惯用法，而PI的值实质上仍然是可以改变的。

二、字符串和编码

1、字符编码

在最初的字符编码中，使重点内容用的是美国的ASCII码，只有一个字节长度。但对于中文、日文等等，一个字节是不够的。Unicode编码把所有语言都统一到一套编码中，通常使用两个字节。

但对于英文字母来说，用ASCII码比Unicode节约了一半的存储空间，所有又出现了把Unicode编码转化为可变长编码的UTF-8编码，英文字母为1字节，中文通常为3字节，只有很生僻的字符才为4-6字节。

目前计算机系统通用的字符编码工作方式总结如下：在计算机内存中统一使用Unicode编码，当需要保存到磁盘或需要传输的时候，就转换为UTF-8编码。如用记事本编辑时，先从文件读取的UTF-8字符转换为Unicode字符到内存里，编辑完后保存再把Unicode转换为UTF-8保存到文件。

2、格式化

>>> "Hello,%s" % "world"
'Hello,world'
>>> "Hi,%s,you have $%d." %("Michael",100000)
'Hi,Michael,you have $100000.'

上述代码中%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；字符串中有几个%运算符，后面就跟几个变量或值，同时对应好顺序。

其他占位符包括：%f表示浮点数，%x表示十六进制整数。

另外，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，如%2d表示用两位显式一个整数（如个位数则十位为空格）,如%02d表示对于空位用0补充：

>>> '%2d-%02d' %(3,1)
' 3-01'
>>> '%.2f' % 3.1415926
'3.14'

小练习：小明成绩从去年72分提升到今年85分，请计算小明成绩提升的百分比，并用字符串格式化显式出，保留小数点后1位。

lastyearScore=72
thisyearScore=85
improve=(thisyearScore/lastyearScore-1)*100
print("小明今年的成绩比去年提高了%.1f%%" % improve)

三、使用list和tuple

1、list列表

list是Python内置的一种数据类型，它是一种有序的集合，并且可以增加或删除其中元素，如可以用list表示一个班级里所有同学的名字：

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

可以通过len()函数获取list中元素的数量，并通过索引访问各个元素，索引从0开始。也可以从尾部开始，此时索引按-1、-2…这样的顺序。

如果要增加元素，可在尾部增加；如果要删除尾部的元素，可以用pop()方法；如果要删除指定位置的元素，可以用pop(i)方法，其中i是索引位置：

>>> classmates.append('Tom')
>>> classmates
['Machasl', 'Bob', 'Tracy', 'Tom']
>>> classmates.append('Nick')
>>> classmates
['Machasl', 'Bob', 'Tracy', 'Tom', 'Nick']
>>> classmates.pop()
'Nick'
>>> classmates.pop(-2)
'Tracy'
>>> classmates
['Machasl', 'Bob', 'Tom']

如果要修改元素内容，可以直接赋值：

>>> classmates[0]='Mary'
>>> classmates
['Mary', 'Bob', 'Tom']

对于list中的元素，各个元素的数据类型可以是不相同的，甚至也可以是另一个list:

>>> list1=[10,'apple',True]
>>> list1
[10, 'apple', True]
>>> list2=['abc',False,list1]
>>> list2
['abc', False, [10, 'apple', True]]

对于上述后一种情况实则类似于二维数组了，对于list1中的第2个元素，可以如下访问：

>>> list1[1]
'apple'
>>> list2[2][1]
'apple'

2、tuple元组

Python中另外一种有序列表称为元组。但tuple一旦初始化就不能修改：

>>> classmates=('Tom','Harry')
>>> classmates
('Tom', 'Harry')

tuple因为不可变性，所以不像list一样有append()、pop()这样的方法，在避免元素会被修改时候往往可以使用tuple。需要注意如果定义一个只有一个元素的元组，需要如下定义，以避免解释器误解为定义的是整数1：

>>> t1=(1,)
>>> t1
(1,)

tuple的不可变性指的是其元素所指向的不可变，如下代码：

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

这里t的第三个元素指向的为一个列表，第三个元素指向并没有变化，变化的是该列表的内容。

小练习：小明身高1米75，体重80.5公斤。请计算他的BMI指数。

height=1.75
weight=80.5
h=height**2
bmi=weight/h
print('小明的BMI指数为%.2f' % bmi)
if bmi<18.5:
print('过轻')
elif 18.5<=bmi<=25:
print('正常')
elif 25<=bmi<=28:
print('过重')
elif 28<=bmi<=32:
print('肥胖')
else:
print('严重肥胖')

四、使用dict和set

1、dict字典

dict采用键-值(key-value)存储，具有极快的查找速度。

>>> d={'Michael':95,'Bob':75,'Tracy':85}
>>> d['Michael']
95

dict查找极快的原因在于对应一个key值，dict可以先计算出其值所处的位置，不会因为dict元素的增多而变慢。而这种计算位置的算法称为哈希算法(Hash)，因为如此，键必须是唯一的，同时键对应的值也是唯一的。

可以通过in判断key在dict中是否存在，也可以通过get方法，如果不存在则返回None或者指定的值：

>>> 'Thomas' in d
False
>>> d.get('Thomas')
>>> d.get('Thomas',-1)
-1

如果要删除一个key，则用pop(key)方法，对应的value也会被删除：

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

需要牢记住dict的键必须是不可变对象，如字符串、整数等。如果键可变，则会影响先前的哈希计算。

2、set

set类似于dict，也是一组key的集合，但并不存储value。由于key不能重复，所以在set中没有重复的key。

要创建一个set，需要提供一个list作为输入集合：

>>> s=set([1,2,3])
>>> s
{1, 2, 3}
>>> s=set([1,2,3,2,1])
>>> s
{1, 2, 3}

通过add(key)方法可以给set中添加元素，添加已有的元素是合法但无效的：

>>> s.add(3)
>>> s
{1, 2, 3}
>>> s.add(8)
>>> s
{8, 1, 2, 3}

通过remove(key)可以删除元素：

>>> s.remove(2)
>>> s
{8, 1, 3}

set可以看作数学意义上的无序并且无重复元素的集合，因此两个set可以进行数学意义上的交集、并集等操作：

>>> s1=set([1,3,5,7,9,12])
>>> s2=set([1,2,3,5,6,9,11])
>>> s1&s2
{1, 3, 5, 9}
>>> s1|s2
{1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 11, 12}

set和dict的唯一区别仅在于没有存储value，因此set存储同样不可放入可变对象。

3、不可变对象

str字符串是不可变对象，而list是可变对象。

对于可变对象，比如list，对其进行操作，list内部的内容是会变化的，比如：

>>> a=['c','b','a']
>>> a.sort()
>>> a
['a', 'b', 'c']

而对于不可变对象，比如str，对str进行操作：

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

虽然字符串提供了replace()方法，但实质上是新创建了一个字符串并返回给方法，对于上述代码，a是一个变量，其指向为’abc’所处内存空间，在replace()时，新建了一段内存空间。

对于不可变对象来说，调用对象自身的任意方法，也不会改变对象自身的内容，而是这些方法会创建新的对象并返回。