python基础语法

python引言

python

• python语言是一种高级动态、完全面向对象的语言。
• python中函数、模块、数字、字符串都是对象。
• python完全支持继承、重载、派生、多继承。

python程序
运行方式1：交互式运行python语句
运行方式2：保存源文件运行程序
交互式运行python语句

• 打开IDLE–科学计算器
  ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2020092819524773.png#pic_r

• 第一行程序代码编写
  

IDLE里编程步骤
1."File->New File"打开文件编译器窗口。
2.输入代码。
3.“File ->Save”保存文件。
4.“Run->Run Module”运行，查看结果。

pycharm

• 语法高亮、代码检查、智能补全
• 快速修复、project管理、单元测试、导航功能
• Tools->Python Console 调出命令行界面来执行单条语句。

简单IDLE联系

• 注意对齐与缩进
• 注意字母大小写、空格
• 注意左右括号的配对

上机练习 1.0

python语言介绍

python语言风格

• 优雅、明确、简单。
• 代码强制缩进。
• 程序是写给人读的，编程规范。
• python 哲学 import this

python数据的对象以及组织
数据：是信息的表现形式和载体。对现实世界实体和概念的抽象。
大数据：Volume、Velocity、Variety、Value、Veracity

python数据类型归纳
1.简单数据类型：int、float、complex（复数）、bool、str
2.容器类型用来组织这些值：list、tuple、set、dict
注：数据类型之间几乎都是可以转换的。

python组织方式
1.无组织、标签式组织数据、队列、图、栈、树等。
2.对大量的数据进行处理的时候、需要建立各种各样的数据组织，以便提高计算效率。

python计算和控制流

1.计算：计算是对现实世界处理和过程的抽象。
2.数据对象：各种类型的数据对象，可以通过各种运算组织成复杂的表达式。
3.运算语句：将表达式赋值给变量进行引用；赋值语句用来实现处理与暂存。
4.控制流语句：控制流语句用来组织语句描述过程。（顺序结构、条件分支、循环）。
5.定义语句：定义语句也用来组织语句，把一系列运算语句集合起来给一个名字。描述一个包含一系列处理过程的计算单元，主要为了源代码的各种复用。python可以定义函数、类等代码对象。调用函数或类也可以得到数据对象，python里所有可调用的事物称为callable。

python基本类型-数值型

1.整数：int-最大特点是不限制大小（python3）
2.计算：.+、-、*、/、//（整数取余）、%（求余数）、m**n（m的n次方）、abs（m）（求绝对值）、divmod（m，n）（会得到两个整数，一个是m//n，一个是m%n)。
3.判断：==、>=、<=、<、>（比较判断真或假）
4.数的进制：十进制、二进制、八进制、十六进制 例：常用的十进制是0-9，十个不同的符号，逢十进一。
5.十进制：xxx 二进制：0bxxx 八进制：0oxxx 十六进制：0xxxx
6.float浮点数类型：受到17位有效数字的限制。（避免相等判断）
7.复数类型（a+bj）：.imag显示虚部，.real显示实部。复数不可以做大小比较。复数取模-abs。

8.数学函数模块：math函数-计算整数和浮点数。

9.数据函数模块：cmath函数-计算复数-平面直角坐标与极坐标转换。

python基本类型-逻辑值

1.逻辑类型（bool）：仅包括真True或假False两个。
2.计算：与and（双目-同真为真）、或or（双目-有真为真）、非not（单目-真为假、假为真）
3.优先级：not>and>or（尽量使用小括号表示优先级）
4.None:None=无意义、不知道、假、空值。

python基本类型-字符串

1.字符串:字符串就是把一个个文字的字符“串起来”的数据。
2.文字字符：文字字符包含拉丁字母、数字、标点符号、特殊符号，以及各种语言文字字符。
3.表示方法：用双引号或者单引号都可以表示字符串，但必须成对，多行字符串用三个连续单引号或多引号表示。
4.特殊字符：用转义符号“\”表示。

5.字符的编号：0（第一个）.1.2…正向或-1（最后一个）.-2.-3…负向，用这种整数编号可以从字符串中抽取任何一个字符。
6.字符串是数据本身。名字是数据的标签。名字和字符串是“名”和“值”之间的关系。字符串数值只能是字符串类型，名字则可以关联任意类型的数值。
7.常见的字符串操作：

• 获取字符串的长度：len函数
• 切片操作（slice）：s[start: end :step]–左闭右开即包含start不包含end。
• 加法（+）：将两个字符串进行连接，得到新的字符串。
• 乘法（*）：将字符串重复若干次，生成新的字符串。
• 判断字符串内容是否相同（==)。
• 判断字符串是否包含某个字符串(in)。
• 删除空格：
  str.strip：去掉字符串前后的所有空格，内部的空格不受影响。
  str.lstrip：去掉字符串前部（左部）的所有空格。 str.rstrip：去掉字符串后部（右部）的所有空格。 判断字母数字：
  str.isalpha：判断字符串是否全部由字母构成。 str.isdigit：判断字符串是否全部由数字构成。
  str.isalnum:判断字符串是否仅包含字母和数字。而不包含特殊字符。
• 字符串的高级操作： split：分割 、 join：合并upper/lower/swapcase：大小写相关、Ijust/center/rjust/：排版左中右对齐、replace：替换子串。

8.序列（sequence）：能够按照整数顺序排列的数据。
9.序列的内部结构：可以通过0开始的连续整数来索引单个对象。可以执行切片，获取序列的一部分。可以通过len函数来获取序列中包含多少元素。可以用加法“+”来连接为更长的序列。可以用乘法“*”来重复多次，成为更长的序列。可以用“in”来判断某个元素是否在序列中存在。

变量与应用

1.给数据命名：命名语法：<名字> = <数据> 命名规则 ：字母和数字组合而成，下划线“_”算字母，字母区分大小写。不带特殊字符（如空格、标点、运算符等）。名字的第一个字符必须是字母，而不能是数字。在python3开始文字的命名规则中，汉字算字母。
2.名字：名字就像一个标签一样，通过赋值来“贴”在某个数据数值上。名字与数值的关联，称为引用。关联数值后的名字，就拥有了数据的值和类型。一个数值可以和多个名字关联。
3.变量：与数值关联的名字也称作变量，表示名字的值和类型可以随时变化。变量可以随时指向任何一个数据对象，变量的类型随着指向的数据对象类型改变而改变。
4.赋值：名字与数据对象关联的过程，称为给变量的赋值。“==”（相等关系）是对数值的相等性进行判断。“=”（赋值号）则是计算等号右边式子的值，赋值给等号左边的变量。
5.赋值语句：通过赋值号将变量和表达式左右相连的语句。
6.赋值语句多种形式：<名字>=<数据>、a=b=c=1、a,b,c=7,8,9、price +=1（自运算）、price /=3+4

上机练习2.0

列表

1.数据收纳盒：用来收纳数据对象的数据类型，以一种规则的下标索引方式（收纳盒名字+数据序号）访问到每个数据。这种收纳盒师是一种序列。
2.列表可以删除、添加、替换、重排序列中的元素（可变类型）。
3.创建列表：方括号法[]、指明类型法list()。
4.列表的操作：

• 增长列表：append操作-在列表末尾加上一个数据对象 。insert操作-在列表中间指定位置插入一个数据对象。 extend操作-把两个列表中一个列表接在另一个列表后面。
• 缩减列表：pop操作-在列表中间指定位置提取并移除，无参数的pop默认移走最后一个。remove操作-根据列表中指定对象的值进行移除。clear操作-整个列表变成一个空列表。
• 列表是一种可变容器，可随意增减。但兵说不定所有的数据容器都能像列表这样可以继续添加新元素。
• 重新组织：reverse操作-把列表中的数据元素头尾反转重新排列。sort操作-把列表中的数据元素按照大小重新排列。reversed/sorted操作：得到对应重新排列的列表，而不影响原来的列表。

元组

1.元组是不能再更新（不可变）序列。元组在保留列表大多数功能的同时，去掉了一些灵活性以换取更高的处理性能。
2.创建元组：圆括号法()、指明类型法tuple().
3.列表或元组中保存的各个数据称作元素，类型没有限制。

• 合并:加法运算(+)-连接两个列表/元组。乘法运算(*)-复制n次，生成新列表/元组。
• 列表/元组大小 len():列表/元组中元素的个数。
• 索引：alist[n]或atupie[n]-求编号为n的元素。可以用赋值语句给列表中的任何一个位置重新赋值。但元组属于不可变类型，索引只能获取对应位置中的数据值，不可重新赋值。
• 切片： alist[start: end :step] atuple[start: end :step] (左闭右开)
• 查找：in操作-判断某个元素是否存在于列表/元组中。index操作-指定的数据在列表/元组的哪个位置。count操作：指定的数据在列表/元组中出现过几次。
• 计算：sum函数-将列表中所有的数据元素累加。min/max函数-返回列表中最小/最大的数据元素。

字典

1.标签收纳盒：给数据贴上标签，就可以通过具有 特定含义的名字或者别的记号来获取数据。
2.通过标签（或者关键字）来索引数据，区别于列表或元组通过连续的整数来索引。
3.字典容器中保存着一些连的key-value对。通过键key来索引元素value。字典中的元素value没有任何顺序，可以是任意类型，甚至也可以是字典。字典的键值key可以是任意不可变类型（数值/字符串/元组)。
4.创建一个字典：花括号法和指明类型法
5.在字典中的每一项称为数据项，字典中保存的各个标签-数据值（key-value）。标签与数据值之间用冒号“：”连接。
6.批量添加数据项：例：student = dict.fromkeys（（“name”，“age”））
7.字典是可变类型，可添加、删除、替换元素。

• 合并字典：updata方法。
• 增长字典：“关联”操作、updata操作-以key=value的形式批量添加数据项。
• 缩减字典：del操作-删除指定标签的数据项。 pop操作-删除指定的数据项并返回数据项。 popitem操作-删除并返回任意一个数据项。 clear操作-清空字典

8.字典大小：len函数
9.标签索引：dict[key] 获取字典中指定标签的数据值。更新指定标签的数据项。get操作不是变量，不能更改。
10.获取字典的标签、数据值和数据项：keys函数-返回字典中所有标签。 values函数-返回字典中的所有数据值。 items函数-将每个数据项表示为二元元组，返回所有数据项。
11.在字典中查找：in操作-判断字典是否存在某个标签。in操作和values函数的组合-判断字典中是否存在某个数据值。

集合

1.标签带：通过改造字典类型，去掉关联数据值，只留下标签的新容器类型。
2.集合是不重复元素的集合。
3.创建一个集合：{}或者set() 用set()创建空集、用set()从其他序列转换生成集合。
4.集合会自动忽略重复数据，集合中不能加入可变类型数据。
5.增长集合：add-添加一个数据。 update-批量添加数据。
6.缩减集合：remove/discard-删除指定数据。pop-删除任意数据并返回值。clear-清空集合。
7.集合大小：len函数
8.访问集合中的元素：in-判断元素是否属于集合。 pop-删除数据元素的同时，返回它的值取遍所有元素之后，集合成为一个空集。可以用copy操作先给集合做一个替身。
9.集合运算

10.交集：isdisjoint()：两集合交集是否为空。适用于快速去除重复的数据项。适用于判断元素是否在一组数据中，如果这些数据的次序不重要，使用集合可以获得比列表更好的性能。

可变类型和不可变类型

1.列表：可以接长、拆短的积木式收纳盒。 元组：固定长短的收纳盒。
2.不可变类型：一旦创建就无法修改数据值的数据类型。（整数、浮点数、复数、逻辑值、元组、字符串）
3.可变类型：可以随时改变的数据类型。（列表、字典、集合）
4.灵活性强会花费一些计算或者存储的代价去维护这些强大的功能。
5. 变量引用特征：可变类型的变量操作需要注意，多个变量通过赋值引用同一个可变类型变量时，通过其中任何一个变量改变了可变类型对象，其它变量也随之改变。
建立复杂的数据结构
1.用方括号[]创建的列表、用圆括号()创建元组、用花括号{}创建字典、每种类型中，都可以通过方括号[]对单个元素进行访问。
2.对于列表和元组，方括号里都是整型的偏移量。对于字典，方括号里是键。都能返回元素值。
3.将这些内置数据结构自由的组织成更大、更复杂的结构。创建自定义数据结构的过程中，唯一的限制来自于这些内置数据类型本身。

输入和输出

1.input函数：input(prompt)-显示提示信息prompt，由用户输入内容，input()返回值是字符串，通过int()函数将字符串类型强制转换为整型。

2.print函数：print([object,…][,sep=’’][,end=’\n’][,file=sys.stdout])-打印各变量值的输出。sep-表示变量之间用什么字符串隔开，缺省是空格。end-表示以这个字符串结尾，缺省为换行。file-指定了文本将要发送到的文件、标准流或其它类似的文件的对象，默认是sys.stdout(标准输出/终端输出)。
3.print函数-格式化字符串：print函数默认把对象打印到stdout流，并且添加了一些自动的格式化(可以自定义分隔符和行末符)。

上机练习3.0

计算和控制流

1.“冯.诺伊曼结构”计算机：冯.诺伊曼-计算机之父。
2. 计算机硬件五大部件：

• 运算器：进行算术和逻辑运算。
• 控制器：控制计算机持续协调运行。
• 存储器：存储数据和逻辑。
• 输入设备：从计算机外部获取数据。
• 输出设备：将计算结果反馈给外界。

3.计算机内部运行过程-基本步骤：
(1)控制器从存储器中取出程序语句和额外数据。
(2)数据齐全的语句交给运算器进行算术或者逻辑运算。
(3)运算结果再存回存储器。
(4)控制器确定下一条程序语句，回到步骤1继续。
例：赋值语句<变量>=<表达式>
python语言的赋值语句很好地对应了“运算”和“存储”。
赋值语句的执行语句语义为：计算表达式的值，存储起来，贴上变量标签以便将来引用。与计算机运行过程中的“计算”和“存储”相对应。
“控制器确定下一条程序语句”即对应“控制”。

控制流程

1.控制流程：在计算机运行过程中，“下一条语句”决定了计算机是能够自动调整、自动反复操作，还是只能像计算器那样一步接着一步计算。这种决定“下一条语句”的机制，在程序设计语言中称作“控制流程”。
2.python语句中的控制流程：

• 顺序结构：按照语句队列前后顺序来确定下一条将要执行的语句。
• 条件分支结构：根据当前情况选择下一条语句发位置。
• 循环结构：周而复始地执行一系列语句。

3.简单类型与容器类型：

• 简单类型和容器类型之间的关系，就像玻璃珠与盒子、苹果与口袋
• 简单类型是实体对象。
• 容器类型是结构，将实体对象进行各种组织和编排。

4.计算语句和结构语句：就像简单类型和容器类型之间的关系。用顺序、条件分支和循环结构，来对各个赋值语句进行编排，最终成为解决问题的程序。
控制流-条件分支结构
1.条件分支：让程序有了判断力，根据计算机内部的情况(如变量值)，来决定下一步做什么，这样的控制流程，就称为条件分支。根据预设条件来控制下一步该运行哪段语句。
2.基本要素：预设的判断条件、达成条件后执行的语句。
3.扩展要素：当体哦阿健不满足执行的语句、多条件时那个满足执行那个条件。

条件语句

1.条件语句：

if<逻辑表达式>:
    <语句块1>
    ......
  else:
     <语句块2>  

• if和else都是“保留字”
• “逻辑表达式”是指所有运算的结果为逻辑类型(True或False)的表达式。
• “语句块”就是条件满足后执行的一组语句
• 冒号表示语句层次。
• 各种数据类型中某些值会自动转换为False，其它值则是True

2.多种情况的条件语句：

• 用else子语句进行判定
• 使用elif语句进行判定

if <逻辑表达式1>:
  <语句块1>
elif <逻辑表达式2>:
  <语句块2>
elif <逻辑表达式3>:
......
else:
    <语句块n>

条件循环

1.循环结构：让计算机执行冗长单调的重复性任务。根据需要对一系列操作进行设定次数或者设定条件的重复，这样的控制流程，就称作循环结构。作用-能持续对大量数据进行处理，在长时间里对一些未知的状况进行连续监测循环结构。
2.循环结构的基本要素：

• 循环前提和执行语句-在执行这组语句之前，计算机会检查循环前提是否存在，只要存在，就会反复执行这组语句，直到循环前提消失。
• 循环前提的类型：(1)从某个容器或者潜在的数据集中逐一获取数据项，什么时候取不到数据项了，循环的前提就消失。(2)只要逻辑表达式计算结果为真(True)，循环的前提就存在，什么时候逻辑表达式计算结果为假(False)，循环的前提就消失了。

3.与条件分支结构的区别：循环结构会多次检查循环前提。
4.扩展要素：当循环前提消失，停止执行这组语句的时候，执行一次另一组语句。
5.while循环语法：

while<逻辑表达式>:
<语句块>
break #强制跳出循环，不会执行else。
continue #略过余下循环语句
<代码块>
else：#条件不满足退出循环，则执行
<语句块>

• while、else：保留字
• 逻辑表达式：指所有运算的结果为逻辑类型(True或False)的表达式。
• 语句块：一组语句。

6.循环嵌套：双重或多重嵌套

• 中断程序运行：CTRL+C
• 通过修改程序中range函数的参数，还可以验证其它范围内的连续整数。

迭代循环

1.迭代循环：

• python语句中for语句实现了循环结构的第一种循环前提。

for<循环变量>in<可迭代循环>：
<语句块1>
break #跳出循环
continue #略过余下循环语句
else：#迭代完毕，则执行
<语句块2>

(1)for、in和else都是“保留字”
(2)可迭代对象表示从这个数据对象中可以逐个取出数据项赋值给“循环变量”。
(3)可迭代对象有很多 类型，如字符串、列表、元组、字典、集合等，也可以有后面提到的生成器、迭代器等。
2.range函数：
(1)range(<终点>)
返回一个从0开始到终点的数列
(2)range(<起点>,<终点>)
从0以外的任务整数开始构造数列
(3)range(<起点>,<终点>,<步长>)
修改数列的步长，通过将步长设置为负数能够实现反向数列。
range构建的数列，包含起点整数，而不包含终点整数。
(4)range类型的对象
直接当作序列或转换为list或者tuple等容器类型。

嵌套循环中的跳出和继续

• 都只能在循环内部使用。
• 均作用于离它们最近的一层循环。
• break是跳出当前循环并结束本层循环。
• continue是略过余下循环语句并接着下一次循环。

上机实验4.0

1.给定n，计算1+2!+3!+…+n!的值。

def factorial(n):
    j = 1
    for i in range(1,n+1):
        j *= i