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Python笔记

发布于2020-09-25 05:54     阅读(843)     评论(0)     点赞(25)     收藏(3)


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@Python入门学习

Python入门学习笔记

简介

Python 是一种通用编程语言,其在科学计算和机器学习领域具有广泛的应用。它可以把多种不同语言编写的程序融合到一起实现无缝拼接,更好的发挥不同语言和工具的优势,满足不同应用领域的需求。

变量、运算符与数据类型

1. 注释

在Python中,#和’’’ ‘’’,""" “”“都可用来注释,其中#用来注释整行,’’’ ‘’’,”"" “”"表示区间注释,在三引号之间的所有内容被注释。

2. 运算符

运算符有算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符以及其他运算符

算术运算符:

+
-
/
//整除
%取余
***

比较运算符:

>大于
>=大于等于
<小于
<=小于等于
==等于
!=不等于

逻辑运算符:and(与)、or(或)、not(非)

位运算符:

~按位取反
&按位与
^按位异或
<<左移
>>右移

其他运算符:in(存在),not in(不存在),is(是),not is(不是)

注意:

  • is, is not 对比的是两个变量的内存地址
  • ==, != 对比的是两个变量的值
  • 比较的两个变量,指向的都是地址不可变的类型(str等),那么is,is not 和 ==,!= 是完全等价的,如果对比的两个变量,指向的是地址可变的类型(list,dict,tuple等),则两者是有区别的。
  • 运算符的优先级:一元运算符优于二元运算符,先算术运算,后移位运算,最后位运算,逻辑运算最后结合
    例如:1 << 3 + 2 & 7等价于 (1 << (3 + 2)) & 7 ,3 < 4 and 4 < 5等价于(3 < 4) and (4 < 5)

3. 变量和赋值

我们在使用变量前要对其进行赋值,可以包括字母、下划线但是不能以数字开头。并且Python变量名是区分大小写的Foo!=foo。

set_1 = {"欢迎", "学习","Python"}
print(set_1.pop())

运行后结果:

Python

这里的pop() 函数用于移除列表中的一个元素(默认最后一个元素),并且返回该元素的值。所以最后一个元素Python,结果就为Python

4. 数据类型与转换

有int(整型),float(浮点型),bool(布尔型)
Python 里面万物皆对象(object),整型也不例外,只要是对象,就有相应的属性 (attributes) 和方法(methods)。

有时候我们想保留浮点型的小数点后 n 位。可以用 decimal 包里的 Decimal 对象和 getcontext() 方法来实现。

import decimal
from decimal import Decimal

例如:使 1/3 保留 4 位,用 getcontext().prec 来调整精度。

decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c)

# 0.3333

布尔 (boolean) 型变量只能取两个值,True 和 False。当把布尔型变量用在数字运算中,用 1 和 0 代表 True 和 False。

除了直接给变量赋值 True 和 False,还可以用 bool(X) 来创建变量,其中 X 可以是:

  • 基本类型:整型、浮点型、布尔型
  • 容器类型:字符串、元组、列表、字典和集合

【例子】bool 作用在基本类型变量:X 只要不是整型 0、浮点型 0.0,bool(X) 就是 True,其余就是 False。

print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True

print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True

print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True

【例子】bool 作用在容器类型变量:X 只要不是空的变量,bool(X) 就是 True,其余就是 False。

print(type(''), bool(''), bool('python'))
# <class 'str'> False True

print(type(()), bool(()), bool((10,)))
# <class 'tuple'> False True

print(type([]), bool([]), bool([1, 2]))
# <class 'list'> False True

print(type({}), bool({}), bool({'a': 1, 'b': 2}))
# <class 'dict'> False True

print(type(set()), bool(set()), bool({1, 2}))
# <class 'set'> False True

确定bool(X) 的值是 True 还是 False,就看 X 是不是空,空的话就是 False,不空的话就是 True。

  • 对于数值变量,0, 0.0 都可认为是空的。
  • 对于容器变量,里面没元素就是空的。

5.print() 函数

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
  • 将对象以字符串表示的方式格式化输出到流文件对象file里。其中所有非关键字参数都按str()方式进行转换为字符串输出;
  • 关键字参数sep是实现分隔符,比如多个参数输出时想要输出中间的分隔字符;
  • 关键字参数end是输出结束时的字符,默认是换行符\n;
  • 关键字参数file是定义流输出的文件,可以是标准的系统输出sys.stdout,也可以重定义为别的文件;
  • 关键字参数flush是立即把内容输出到流文件,不作缓存。

位运算

1. 原码、反码和补码

二进制有三种不同的表示形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示。
反码:正数的反码就是原码,负数的反码是符号位不变,其余位取反(对应正数按位取反)。
补码:正数的补码就是原码,负数的补码是反码+1。

2.利用位运算实现快速计算

通过 <<,>> 快速计算2的倍数问题。

n << 1 -> 计算 n*2
n >> 1 -> 计算 n/2,负奇数的运算不可用
n << m -> 计算 n*(2^m),即乘以 2 的 m 次方
n >> m -> 计算 n/(2^m),即除以 2 的 m 次方
1 << n -> 2^n

通过 ^ 快速交换两个整数。 通过 ^ 快速交换两个整数。

a ^= b
b ^= a
a ^= b

通过 a & (-a) 快速获取a的最后为 1 位置的整数。

00 00 01 01 -> 5
&
11 11 10 11 -> -5
---
00 00 00 01 -> 1

00 00 11 10 -> 14
&
11 11 00 10 -> -14
---
00 00 00 10 -> 2

3.利用位运算实现整数集合

一个数的二进制表示可以看作是一个集合(0 表示不在集合中,1 表示在集合中)。

比如集合 {1, 3, 4, 8},可以表示成 01 00 01 10 10 而对应的位运算也就可以看作是对集合进行的操作。

元素与集合的操作:

a | (1<<i)  -> 把 i 插入到集合中
a & ~(1<<i) -> 把 i 从集合中删除
a & (1<<i)  -> 判断 i 是否属于该集合(零不属于,非零属于

集合之间的操作:

a 补   -> ~a
a 交 b -> a & b
a 并 b -> a | b
a 差 b -> a & (~b)

注意:整数在内存中是以补码的形式存在的,输出自然也是按照补码输出。
【例子】 Python 的bin() 输出。

print(bin(3))  # 0b11
print(bin(-3))  # -0b11

print(bin(-3 & 0xffffffff))  
# 0b11111111111111111111111111111101

print(bin(0xfffffffd))       
# 0b11111111111111111111111111111101

print(0xfffffffd)  # 4294967293

我们从结果可以看出:

  • Python中bin一个负数(十进制表示),输出的是它的原码的二进制表示加上个负号,巨坑。
    -Python中的整型是补码形式存储的。
    -Python中整型是不限制长度的不会超范围溢出。

所以为了获得负数(十进制表示)的补码,需要手动将其和十六进制数0xffffffff进行按位与操作,再交给bin()进行输出,得到的才是负数的补码表示。

条件语句

1.if语句

if expression:
    expr_true_suite
  • if 语句的 expr_true_suite 代码块只有当条件表达式 expression
    结果为真时才执行,否则将继续执行紧跟在该代码块后面的语句。

  • 单个 if 语句中的 expression 条件表达式可以通过布尔操作符 and,or和not 实现多重条件判断。

2.if - else 语句

if expression:
    expr_true_suite
else:
    expr_false_suite

Python 提供与 if 搭配使用的 else,如果 if 语句的条件表达式结果布尔值为假,那么程序将执行 else 语句后的代码。

3.if - elif - else 语句

if expression1:
    expr1_true_suite
elif expression2:
    expr2_true_suite
    .
    .
elif expressionN:
    exprN_true_suite
else:
    expr_false_suite

lif 语句即为 else if,用来检查多个表达式是否为真,并在为真时执行特定代码块中的代码。

4.assert 关键词

assert这个关键词我们称之为“断言”,当这个关键词后边的条件为 False 时,程序自动崩溃并抛出AssertionError的异常。

循环语句

1.while 循环

while语句最基本的形式包括一个位于顶部的布尔表达式,一个或多个属于while代码块的缩进语句。

while 布尔表达式:
    代码块

while循环的代码块会一直循环执行,直到布尔表达式的值为布尔假。

如果布尔表达式不带有<、>、==、!=、in、not in等运算符,仅仅给出数值之类的条件,也是可以的。当while后写入一个非零整数时,视为真值,执行循环体;写入0时,视为假值,不执行循环体。也可以写入str、list或任何序列,长度非零则视为真值,执行循环体;否则视为假值,不执行循环体。

2.while - else 循环

while - else 循环

当while循环正常执行完的情况下,执行else输出,如果while循环中执行了跳出循环的语句,比如 break,将不执行else代码块的内容。

3.for 循环

for循环是迭代循环,在Python中相当于一个通用的序列迭代器,可以遍历任何有序序列,如str、list、tuple等,也可以遍历任何可迭代对象,如dict。

for 迭代变量 in 可迭代对象:
    代码块

每次循环,迭代变量被设置为可迭代对象的当前元素,提供给代码块使用。

dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

for key in dic.keys():
    print(key, end=' ')
    
# a b c d 

Python 字典(Dictionary) keys() 函数以列表返回一个字典所有的键。

dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

for value in dic.values():
    print(value, end=' ')
    
# 1 2 3 4

Python 字典(Dictionary) values() 函数以列表返回字典中的所有值。

4.for - else 循环

for 迭代变量 in 可迭代对象:
    代码块
else:
    代码块

当for循环正常执行完的情况下,执行else输出,如果for循环中执行了跳出循环的语句,比如 break,将不执行else代码块的内容,与while - else语句一样。

【例子】

for num in range(10, 20):  # 迭代 10 到 20 之间的数字
    for i in range(2, num):  # 根据因子迭代
        if num % i == 0:  # 确定第一个因子
            j = num / i  # 计算第二个因子
            print('%d 等于 %d * %d' % (num, i, j))
            break  # 跳出当前循环
    else:  # 循环的 else 部分
        print(num, '是一个质数')

# 10 等于 2 * 5
# 11 是一个质数
# 12 等于 2 * 6
# 13 是一个质数
# 14 等于 2 * 7
# 15 等于 3 * 5
# 16 等于 2 * 8
# 17 是一个质数
# 18 等于 2 * 9
# 19 是一个质数

5.range() 函数

range([start,] stop[, step=1])
  • 这个BIF(Built-in functions)有三个参数,其中用中括号括起来的两个表示这两个参数是可选的。
  • step=1 表示第三个参数的默认值是1。
  • range 这个BIF的作用是生成一个从start参数的值开始到stop参数的值结束的数字序列,该序列包含start的值但不包含stop的值。

6.enumerate()函数

enumerate(sequence, [start=0])
  • sequence:一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。
  • start:下标起始位置。
  • 返回 enumerate(枚举) 对象

enumerate()与 for 循环的结合使用。

for i, a in enumerate(A)
    do something with a  

用 enumerate(A) 不仅返回了 A 中的元素,还顺便给该元素一个索引值 (默认从 0 开始)。此外,用 enumerate(A, j) 还可以确定索引起始值为 j。
【例子】

languages = ['Python', 'R', 'Matlab', 'C++']
for language in languages:
    print('I love', language)
print('Done!')
# I love Python
# I love R
# I love Matlab
# I love C++
# Done!


for i, language in enumerate(languages, 2):
    print(i, 'I love', language)
print('Done!')
# 2 I love Python
# 3 I love R
# 4 I love Matlab
# 5 I love C++
# Done!

7.break 语句

break语句可以跳出当前所在层的循环。

8.continue 语句

continue终止本轮循环并开始下一轮循环。
【例子】

for i in range(10):
    if i % 2 != 0:
        print(i)
        continue
    i += 2
    print(i)

# 2
# 1
# 4
# 3
# 6
# 5
# 8
# 7
# 10
# 9

9.pass 语句

pass 语句的意思是“不做任何事”,如果你在需要有语句的地方不写任何语句,那么解释器会提示出错,而 pass 语句就是用来解决这些问题的。

异常处理

异常就是运行期检测到的错误。计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型,某种错误引发对应的异常时,异常处理程序将被启动,从而恢复程序的正常运行。

Python 标准异常总结

BaseException:所有异常的 基类
Exception:常规异常的 基类
StandardError:所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError:所有数值计算异常的基类
FloatingPointError:浮点计算异常
OverflowError:数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError:除数为零
AssertionError:断言语句(assert)失败
AttributeError:尝试访问未知的对象属性
EOFError:没有内建输入,到达EOF标记
EnvironmentError:操作系统异常的基类
IOError:输入/输出操作失败
OSError:操作系统产生的异常(例如打开一个不存在的文件)
WindowsError:系统调用失败
ImportError:导入模块失败的时候
KeyboardInterrupt:用户中断执行
LookupError:无效数据查询的基类
IndexError:索引超出序列的范围
KeyError:字典中查找一个不存在的关键字
MemoryError:内存溢出(可通过删除对象释放内存)
NameError:尝试访问一个不存在的变量
UnboundLocalError:访问未初始化的本地变量
ReferenceError:弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError:一般的运行时异常
NotImplementedError:尚未实现的方法
SyntaxError:语法错误导致的异常
IndentationError:缩进错误导致的异常
TabError:Tab和空格混用
SystemError:一般的解释器系统异常
TypeError:不同类型间的无效操作
ValueError:传入无效的参数
UnicodeError:Unicode相关的异常
UnicodeDecodeError:Unicode解码时的异常
UnicodeEncodeError:Unicode编码错误导致的异常
UnicodeTranslateError:Unicode转换错误导致的异常

try - except 语句

try:
    检测范围
except Exception[as reason]:
    出现异常后的处理代码

try 语句按照如下方式工作:

  1. 首先,执行try子句(在关键字try和关键字except之间的语句)
  2. 如果没有异常发生,忽略except子句,try子句执行后结束。## 插入链接与图片
  3. 如果在执行try子句的过程中发生了异常,那么try子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和except之后的名称相符,那么对应的except子句将被执行。最后执行try - except语句之后的代码。
  4. 如果一个异常没有与任何的except匹配,那么这个异常将会传递给上层的try中。

try - except - finally 语句

try: 检测范围 except Exception[as reason]: 出现异常后的处理代码 finally: 无论如何都会被执行的代码

不管try子句里面有没有发生异常,finally子句都会执行。

try - except - else 语句

如果在try子句执行时没有发生异常,Python将执行else语句后的语句。

try:
    检测范围
except:
    出现异常后的处理代码
else:
    如果没有异常执行这块代码

使用except而不带任何异常类型,这不是一个很好的方式,我们不能通过该程序识别出具体的异常信息,因为它捕获所有的异常。

try: 检测范围 except(Exception1[, Exception2[,…ExceptionN]]]): 发生以上多个异常中的一个,执行这块代码 else: 如果没有异常执行这块代码

raise语句

Python 使用raise语句抛出一个指定的异常。

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作者:不上班你养我呀

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来源: python黑洞网

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