Python第一周 基础语法和概念

执行Python命令的两种方式
1. 交互式模式下执行
安装好了Python程序以后，在windows的命令行或linux、mac的终端界面输入python命令即可进入python的交互模式，在这个模式里输入python语句，按回车即可返回执行结果。一般用于调试。
2. 脚本执行
在.py文件中写好python语句，然后使用python script.py这样的格式来执行python脚本，或者在linux平台上给脚本添加可执行权限，使用绝对路径或相对路径的方式来执行脚本。

Python程序的执行流程
我们编写的.py文件称为python脚本，在我们使用python命令执行python脚本的时候，python解释器首先将python脚本中的语句翻译成一组字节码命令，保存在脚本相同目录下的__pycache__目录下，以.pyc结尾的文件中，然后再将python字节码发送到PVM（Python virtual machine，python虚拟机）中，由PVM执行并返回最终的结果。PVM是Python程序的一部分。
Python程序的基本概念：
1. 程序由模块构成
2. 模块包含语句
3. 语句包含表达式
4. 表达式建立并处理对象

一. 内置对象
数字、字符串、列表、字典、元组、文件、集合、其他类型（type，None、bool）、编程单元类型（函数、模块、类）、与实现相关的类型（编译的代码堆栈跟踪traceback）。
内置对象的特点：
内置对象使程序更容易编写，对于简单的任务，使用内置类型就可以完成工作。

内置对象是扩展的组件，可以使用内置数据类型来组合出更复杂的数据类型。

内置对象比自定义的数据结构更有效率，内置对象一般用C语言实现，效率更高。

内置对象是语言标准的一部分，因此对不同平台的兼容性更好。

常见的内置对象：
1. 数字
Python支持的数字类型有整数、浮点数、复数、八进制数、固定精度的十进制数、十六进制数、带分子和分母的有理分数等。某些特定的数字可能需要特定的模块或第三方库的支持。
数字里的常用模块math、random，前者用来提供数字里常见的常量例如pi、e等，后者用于提供随机数生成器和随机数选择器。

2. 字符串
用来记录文本信息，再Python中作为序列的一个子集，支持序列的常见操作，例如len()函数、索引、分片等。
字符串的一个重要特性——不可变性，创建后就不能就地改变。
字符串自带的一些常见方法：find()、replace()、split()、rstrip()、格式化操作等。
r开头的字符串表示字符串自身，没有特殊含义，转义字符在这样的字符串中不起作用。
u开头的字符串表示unicode字符串，Python3.x默认支持Unicode字符串，不需要加u。
re模块用于处理字符串的模式匹配。

3. 列表
列表是这个语言提供的最通用的序列，是一个任意类型的对象的位置相关的有序集合，没用固定大小，大小可变，可根据索引对元素复制，支持各种列表的方法进行调用。
支持常见序列操作，例如索引、分片等。
列表自带方法append()、sort()、reverse()、pop()等。

4. 字典
字典不是序列，而是一种映射，通过键来进行存储，将键映射到值。字典的键具有唯一性，而键对应的值可以是多种的对象，例如字符串、数字、列表、集合，甚至是字典本身。

5. 元组
相当于不可变列表，也是一种序列，但是具有不可变性。也支持混合和嵌套多种元素。

6. 文件
在Python中，文件被当作对象来处理。文件对象是Python代码对电脑上外部文件的主要接口。没有特定的常量语法创建文件。要创建一个文件对象，需要调用处理文件对象的open函数并传给它一个文件名和文件处理模式字符串。
文件对象支持的方法read、readline、readlines、write、writelines、seek、close等。
额外的类文件工具：管道（PIPE）、先进先出队列（FIFO）、套接字（socket）、通过键访问文件、对象持久、基于描述符的文件、关系数据库和面向对象数据库接口。

7. 集合
不是映射也不是序列，是唯一的不可变的对象的无序集合。通过调用内置函数set函数创建，或者使用Python3.0中新的集合常量和表达式创建，支持一般的数学集合操作，集合更像是一个无值的字典的键。
X = set('spam')
Y = {'h', 'a', 'm'}
上面是两种创建集合的方式。
这些对象很多都支持对象特有的方法，具体内容会在单独介绍对象时讲解。在python命令行界面中，有几个命令可以用来查看对象的帮助信息，分别时：
dir(obj) 方法可以看到对象的所有属性

ord(obj)方法查看对象的ASCII编码

help(obj)或 help(obj.fn) 查看对象的帮助信息或者对象方法的帮助信息。

上面介绍的都是Python核心对象类型，以及可以对它们进行的一些简单操作。

二、动态类型
1. 常量/变量
字面常量

变量，是一个指针，指向一块分配好的内存。
变量的创建，给变量赋值时即创建了该对象

变量的类型（type），变量没有类型，类型是和变量相关联的对象的属性。变量的指针指向不同的对象时，就关联到不同类型的对象上。

变量的命名规则

只能包含字母、数字和下划线

只能以字母或者下划线开头

不能是Python解释器的保留字

对象的垃圾收集：当没有指针指向一个对象时，对象的引用计数器就会置零，此时对象所占用的内存空间就会放入到自由内存空间，等待后面的对象使用。这个机制的好处是不用考虑释放内存空间。
对象的引用：将一个不可变对象，如数字、字符串赋值给一个变量时，改变对象，比如说将数字+1，或者将字符串加上一个新的字符串，此时实际执行的是生成一个新的数字对象或字符串对象，然后将变量的指针重新指向新的对象。
共享引用：将一个可变对象赋值给变量时，改变可变对象时，并不会改变这个变量的指针指向。因此当两个相同的变量指向同一个可变对象时，其中一个变量进行了修改对象的操作，另一个变量的值也会发生改变。例如：
>>>L1=[1,2,3]
>>>L2=L1
>>>L2[0]=24
>>>L2
[24,2,3]
>>>L1
[24,2,3]
此时如果不想因为L2改变了列表的值而导致L1也发生改变，应该使用拷贝（copy和deepcopy方法）。在列表中讲到该知识点。

is和 '=='，只有两个变量的指针指向同一块内存时，两个变量才是is关系，没有指向同一块内存，但是两个变量指向的对象完全相同，此时两个变量才是 '==' 关系。
补充内容：变量与对象之间的关系
变量是一个系统表元素，拥有指向对象的连接的空间，即保存指针的空间。

对象是系统分配的一块内存，有足够的空间去表示它们所代表的值，一个对象都有两个标准的头部信息，一个类型标识符去标识这个对象的类型，一个引用计数器，来决定是不是可以回收这个对象

引用是自动形成的从变量到对象的指针s

2. 运算符/表达式
算术运算符：+、-、*、/（py2和py3中意义不一样）、//、%、**；
比较运算符：>,<,=,!=,>=,<=,==；
逻辑运算符：and、or、not
参与运算的成员只能是bool类型，或者可以隐式转换为bool类型的类型（0，1）；

and两正得正，两负得负，一正一负均为负

or 两正得正，两负得负，一正一负均为负

not 正得负，负得正

短路操作：总是从左到右的计算，一旦能够决定表达式最终的值，将立刻停止计算并返回。即当使用and操作符时，左边的值为负则立即结束运算，使用or操作符时，当左边为正时，立即结束运算。当这种情况下需要运算操作符两边的表达式时，可以将运算符两边的表达式用临时变量代替。

位运算符：
bin(num) 返回num的二进制表示

&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或，同为1或同为0时为0，不同时为1）、~（按位取反~x=-(x+1)）

>>，<<（左移和右移操作符）

其他运算符：
赋值运算符=

成员运算符in（内置数据结构的内容）

身份运算符is、is not（面向对象的内容）

运算符的优先级：运算符根据优先级来计算。
算术运算符高于比较运算符

比较运算符高于逻辑运算符

表示式是由常量/变量和运算符组成的公式。

3. 程序控制结构
顺序结构：自上而下执行的表达式组合；
分支结构：
单分支：if condition: block

双分支：if....else....

多分支：if...elif...else

分支结构里永远只有一个分支会被执行
循环结构：
for element in iterator: block

while condition: block

break、continue，break用于提前结束循环，continue用于跳过当前循环剩下的部分。

* 循环体中绝对不要修改可迭代对象。
for _ in range（0，3） #表示不使用 _ 这个变量，只是进行三次循环。
嵌套结构：if、for、while等多种结构结合的结构。
0、空的内置结构、None bool的结构都是False，非0、非空的内置结构都是True

本节知识点：
1. 知道Python中常见的内置类型和这些内置类型常用的方法（len、索引、分片等）。
2. 掌握Python中创建变量的规则，变量引用不同对象时，变量和对象之间的关系。包括以下几点：
变量命名规则

变量引用不可变对象时，更改对象之后，变量指针的变化

变量引用可变对象时，更改对象之后，变量和对象的关系。

3. 熟悉简单的运算符操作。
4. 熟悉Python中基本的控制结构。