一、數(shù)據(jù)類型和變量

數(shù)據(jù)類型

Python3中有六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型：

• Number(數(shù)字)：int收夸、float肩祥、bool、complex(復(fù)數(shù))
• String(字符串)
• List(列表)
• Tuple(元組)
• Set(集合)
• Dictionary(字典)
  不可變數(shù)據(jù):Number躯护、String、Tuple丽涩。
  可變數(shù)據(jù):List棺滞、Set、Dictionary矢渊。

布爾值可以用and继准、or和not運(yùn)算。
and（和運(yùn)算）：都為True矮男，運(yùn)算結(jié)果才為True移必。
or（或運(yùn)算）：其中一個(gè)為True，運(yùn)算結(jié)果就為True毡鉴。
not（非運(yùn)算）：是一個(gè)單目運(yùn)算崔泵，把True變?yōu)镕alse秒赤，F(xiàn)alse變?yōu)門rue：not True輸出 False
注：字符串可以用'''...'''的格式表示多行。

變量

變量不僅可以是數(shù)字憎瘸，也可以是任何數(shù)據(jù)類型入篮。
變量名必須是大小寫英文、數(shù)字和_的組合幌甘，且不能是數(shù)字開(kāi)頭潮售。

image.png

同一個(gè)變量可以反復(fù)賦值，可以是不同類型的變量锅风。

image.png

a = "abc"
python解釋器做的事情：
1.在內(nèi)存中創(chuàng)建了一個(gè)"abc"的字符串酥诽；
2.在內(nèi)存中創(chuàng)建了一個(gè)名為a的變量，并指向'abc'皱埠。
把變量a賦值給另一個(gè)變量b：

image.png

常量

就是不能變的變量肮帐，例如數(shù)學(xué)常數(shù)Π。在Python中漱逸，通常全部大寫的變量名表示常量：
PI = 2.14159265339
但PI仍然是一個(gè)變量

整數(shù)的除法為什么也是精確的泪姨。在Python中有兩種觸發(fā)，一種是/
/除法計(jì)算結(jié)果是浮點(diǎn)數(shù)饰抒，即使是兩個(gè)整數(shù)恰好整除肮砾，結(jié)果也是浮點(diǎn)數(shù)。
還有一種是//,稱為地板除袋坑，兩個(gè)整數(shù)的除法仍然是整數(shù)仗处，永遠(yuǎn)都整數(shù)，不管除不除得盡枣宫。所以要做精確除法使用/婆誓，因?yàn)?code>//只取整數(shù)部分。
余數(shù)運(yùn)算%

image.png

注：對(duì)于變量x = y是把x指向真正得對(duì)象也颤，該對(duì)象是變量y所指向的洋幻。隨后對(duì)變量y的賦值不影響變量x的指向。
Python的整數(shù)沒(méi)有大小限制翅娶。Python的浮點(diǎn)數(shù)也沒(méi)有大小限制文留，但是超出一定范圍就直接表示為inf(無(wú)限大)

image.png

二、字符串和編碼

字符編碼

字符串是數(shù)據(jù)類型竭沫，但是字符串比較特殊的是有一個(gè)編碼問(wèn)題燥翅。

因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能處理數(shù)字，如果處理文本蜕提，就必須先把文本轉(zhuǎn)換為數(shù)字才能處理森书。最早的計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)采用8個(gè)比特（bit）作為一個(gè)字節(jié)（byte），所以，一個(gè)字節(jié)能表示的最大的整數(shù)就是255（二進(jìn)制11111111=十進(jìn)制255）凛膏，如果要表示更大的整數(shù)杨名，就必須用更多的字節(jié)。比如兩個(gè)字節(jié)可以表示的最大整數(shù)是65535译柏，4個(gè)字節(jié)可以表示的最大整數(shù)是4294967295镣煮。

在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，統(tǒng)一使用Unicode編碼鄙麦，當(dāng)需要保存到硬盤或需要傳輸?shù)臅r(shí)候，就轉(zhuǎn)換為UTF-8編碼镊折。
用記事本編輯的時(shí)候胯府，從文件讀取的UTF-8字符被轉(zhuǎn)換成Unicode字符到內(nèi)存中，編輯完成后恨胚，保存的時(shí)候再把Unicode轉(zhuǎn)換為UTF-8保存到文件骂因。

Python的字符串

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode編碼的赃泡，也就是說(shuō)寒波，Python的字符串支持多語(yǔ)言。

獲取字符碼：
單個(gè)字符：ord()
例：
ord("A") #65
ord("中") #20013
把編碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的字符：chr()
例：
chr(20013) #中
str轉(zhuǎn)bytes
由于Python的字符串類型是str,在內(nèi)存中以Unicode表示升熊，一個(gè)字符串對(duì)應(yīng)若干個(gè)字節(jié)（bytes）俄烁。
所以對(duì)于bytes類型的數(shù)據(jù)自帶b前綴的單引號(hào)或雙引號(hào)表示：
x = b'ABC' "ABC"和b"ABC"是不一樣的。

以Unicode表示的str通過(guò)encode()方法可以編碼為指定的bytes级野，例如：

image.png

image.png

獲取str的字符長(zhǎng)度巨柒，可以用len()函數(shù),也可以用來(lái)計(jì)算字節(jié)數(shù)畅哑。

image.png

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

第一行注釋是為了告訴Linux/OS X系統(tǒng)，這是一個(gè)Python可執(zhí)行程序，Windows會(huì)忽略這行注釋蔓榄。
第二行就是指定文件是UTF-8編碼并炮，否則在源碼中方寫的中文輸可能會(huì)亂碼。
格式化

• %運(yùn)算符
  %運(yùn)算符用來(lái)格式化字符串甥郑。在字符串內(nèi)部逃魄，%s表示用字符串替換，%d表示用整數(shù)替換澜搅，有幾個(gè)%?占位符伍俘，后面就跟幾個(gè)變量或者值，順序要對(duì)應(yīng)好勉躺。如果只有一個(gè)%?癌瘾，括號(hào)可以省略。
  
  image.png
  
  常見(jiàn)占位符：
  
  image.png
  
  其中饵溅，格式化整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)還可以指定是否補(bǔ)0和整數(shù)與小數(shù)的位數(shù)：
  
  image.png

不確定用什么妨退，%s永遠(yuǎn)起作用，會(huì)把任何數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成字符串：

>>> 'Age: %s. Gender: %s' % (25, True)
'Age: 25. Gender: True'

%是普通字符串蜕企，需要轉(zhuǎn)義用%%表示

• format()

另一種格式化字符串的方法是使用字符串的format()方法咬荷，它會(huì)用傳入的參數(shù)依次替換字符串內(nèi)的占位符{0}、{1}……轻掩，不過(guò)這種方式寫起來(lái)比%要麻煩得多：

>>> 'Hello, {0}, 成績(jī)提升了 {1:.1f}%'.format('小明', 17.125)
'Hello, 小明, 成績(jī)提升了 17.1%'

• f-string
  最后一種格式化字符串的方法是使用以f開(kāi)頭的字符串幸乒，稱之為f-string，它和普通字符串不同之處在于放典，字符串如果包含{xxx}逝变，就會(huì)以對(duì)應(yīng)的變量替換：

>>> r = 2.5
>>> s = 3.14 * r ** 2
>>> print(f'The area of a circle with radius {r} is {s:.2f}')
The area of a circle with radius 2.5 is 19.62

上述代碼中，{r}被變量r的值替換奋构，{s:.2f}被變量s的值替換壳影，并且:后面的.2f指定了格式化參數(shù)（即保留兩位小數(shù)），因此弥臼，{s:.2f}的替換結(jié)果是19.62宴咧。
練習(xí)
小明的成績(jī)從去年的72分提升到了今年的85分，請(qǐng)計(jì)算小明成績(jī)提升的百分點(diǎn)径缅，并用字符串格式化顯示出'xx.x%'掺栅，只保留小數(shù)點(diǎn)后1位：

s1 = 72
s2 = 85
r = ???
print("xxx" % r)

解題：

s1 = 72
s2 = 85
r = (s2 - s1)/s1*100
print(r)
#%運(yùn)算符
print("小明的成績(jī)提高了 %.1f %%" % r)
#format
print("小明的成績(jī)提高了 {0:.1f}%".format(r))
#f-string
print(f"小明的成績(jī)提高了 {r:.1f} %")

三、list和tuple

list數(shù)組 []

list是一種有序集合纳猪，可以隨時(shí)添加和刪除其中的元素氧卧。

>>> classmates = ["xiaoming","xiaofang","xiaoli"]
>>> classmates
['xiaoming', 'xiaofang', 'xiaoli']

• 獲取元素個(gè)數(shù) len()

>>> len(classmates)
3

• 通過(guò)索引來(lái)獲取元素，可以是負(fù)數(shù)氏堤，-1就是最后一個(gè)沙绝，以此類推

>>> classmates[0]
'xiaoming'

索引超出范圍會(huì)報(bào)錯(cuò) IndexError

• 添加元素 append()

>>> classmates.append("xiaoxiao")
>>> classmates
['xiaoming', 'xiaofang', 'xiaoli', 'xiaoxiao']

• 把元素插入指定位置 insert(索引,插入元素)

>>> classmates.insert(0,"xiaoying")
>>> classmates
['xiaoying', 'xiaoming', 'xiaofang', 'xiaoli', 'xiaoxiao']

• 刪除末尾元素 pop()

>>> classmates.pop()
'xiaoxiao'
>>> classmates
['xiaoying', 'xiaoming', 'xiaofang', 'xiaoli']

• 刪除指定位置的元素 pop(i)

>>> classmates.pop(1)
'xiaoming'
>>> classmates
['xiaoying', 'xiaofang', 'xiaoli']

• 重新賦值

>>> classmates[2] = "xiaoxiao"
>>> classmates
['xiaoying', 'xiaofang', 'xiaoxiao']

• list的元素可以是不同數(shù)據(jù)類型，也可以是多維數(shù)組

>>> L = ["string",123,True]

tuple元組 ()

tuple和list非常相似，但是一旦初始化就不能修改闪檬，比如：

>>> classmates = ("xiaoying","xiaofang","xiaoxiao")

但是tuple的元素不能變了星著，沒(méi)有append(),insert()這些方法。

• tuple存在的意義粗悯？
  因?yàn)閠uple不可變虚循，所以代碼更安全。所以能用tuple就不用list
• 空的tuple

>>> t = ()

• 定義一個(gè)元素的tuple

>>> t = (1)
>>> t
1

定義的不是tuple样傍，是1這個(gè)數(shù)横缔，因?yàn)槔ㄌ?hào)既可以表示tuple，又可以表示數(shù)學(xué)公式的(),這就有歧義了铭乾。所以剪廉，Python規(guī)定，這種情況下炕檩，按小括號(hào)進(jìn)行計(jì)算，所以結(jié)果是1捌斧。
所以定義tuple定義時(shí)必須加上一個(gè)逗號(hào),笛质，來(lái)消除歧義。

>>> t = (1,)
>>> t
(1,)
>>>

• tuple的每個(gè)元素的指向不變
  即指向了'a',就不能改成指向'b',指向一個(gè)list捞蚂，就不能改成指向其他對(duì)象妇押，但指向的這個(gè)list本身時(shí)可變的！

>>> t = ("a","b",["A","B"])
>>> t[2][0] = "X"
>>> t[2][1] = "Y"
>>> t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

練習(xí)
請(qǐng)用索引取出下面的list的指定元素：

# -*- coding: utf-8 -*-

L = [
    ['Apple', 'Google', 'Microsoft'],
    ['Java', 'Python', 'Ruby', 'PHP'],
    ['Adam', 'Bart', 'Lisa']
]
# 打印Apple:
print(?)
# 打印Python:
print(?)
# 打印Lisa:
print(?)

解答：

print(L[0][0])
print(L[1][1])
print(L[2][-1])

四姓迅、條件判斷

• if else else if(縮寫elif)
  注意有冒號(hào) :
  語(yǔ)法：

if <條件判斷1>:
   <執(zhí)行1>
elif <條件判斷2>:
   <執(zhí)行2>
elif <條件判斷3>:
   <執(zhí)行3>
else:
   <執(zhí)行4>

例：

age = 3
if age >= 18:
    print("adult")
elif age >= 6:
    print("teenager")
else:
    print("kid")

• 結(jié)合輸入input()
input()返回的數(shù)據(jù)類型是str敲霍，str不能和整數(shù)比較，必須先轉(zhuǎn)化成整數(shù)丁存。
  int()函數(shù)肩杈，將其他類型轉(zhuǎn)換成整數(shù)，轉(zhuǎn)換之后就只能輸入整數(shù)了解寝，不然會(huì)報(bào)錯(cuò)扩然。

age = 3
if age >= 18:
    print("adult")
elif age >= 6:
    print("teenager")
else:
    print("kid")
s = input("生日：")
birth = int(s)
if birth < 2000:
    print("00前")
else:
    print("00后")

練習(xí)
小明身高1.75，體重80.5kg聋伦。請(qǐng)根據(jù)BMI公式（體重除以身高的平方）幫小明計(jì)算他的BMI指數(shù)夫偶，并根據(jù)BMI指數(shù)：

低于18.5：過(guò)輕
18.5-25：正常
25-28：過(guò)重
28-32：肥胖
高于32：嚴(yán)重肥胖

用 if-elif判斷并打印結(jié)果：

height = 1.75
weight = 80.5
bmi = ???
if ???:
    pass

解答：

height = 1.75
weight = 80.5
bmi = weight/height**2 #**n表示n次平方
if bmi < 18.5:
    print("過(guò)輕")
elif bmi <= 25:
    print("正常")
elif bmi <= 28:
    print("過(guò)重")
elif bmi <= 32:
    print("肥胖")
else:
    print("嚴(yán)重肥胖")

五、循環(huán)

• for ... in循環(huán)

names = ["xiaoying","xiaofang","xiaoxiao"]
for name in names:
    print(name)

①循環(huán)相加

sum = 0 
for num in [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]:
    sum = sum + num
print(sum)

②通過(guò)range()函數(shù)生成整數(shù)序列,再用list()轉(zhuǎn)換成list觉增。

>>> list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]

計(jì)算 1-100的整數(shù)相加：

sum = 0
for x in list(range(101)):
    sum = sum + x
print(sum)

• while循環(huán)
  只要條件滿足兵拢，就不斷循環(huán)，條件不滿足時(shí)就退出循環(huán)逾礁。
  計(jì)算100以內(nèi)的奇數(shù)之和：

sum = 0
x = 99
while x > 0:
    sum = sum + x
    x = x - 2
print(sum)

• 練習(xí)
  請(qǐng)利用循環(huán)依次對(duì)list中的每個(gè)名字打印Hello,xxx!

L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']

解答：

L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']
for name in L:
    print("Hello,"+name+"!")

• break提前退出循環(huán)
  打印1-100之間的1-10

n = 1
while n <= 100:
    if n > 10:  #當(dāng)n>10的時(shí)候说铃，就會(huì)退出循環(huán)
        break
    print(n)
    n = n + 1

• continue 跳出當(dāng)前循環(huán)，進(jìn)入下一次循環(huán)
  打印 1-10之間的奇數(shù)

n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
    if n % 2 == 0: #當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)
        continue
    print(n)

六、dict和set

dict字典

Python內(nèi)置了字典：dict的支持截汪，dict全稱dictionary疾牲，在其他語(yǔ)言中也稱為map，使用鍵-值（key-value）存儲(chǔ)衙解，具有極快的查找速度阳柔。
例：

>>> d = {"xiaoming":98,"xiaofang":78,"xiaoxiao":99}
>>> d["xiaoming"]
98

• 寫入值，通過(guò)key

>>> d["xiaoqian"] = 87
>>> d
{'xiaoming': 98, 'xiaofang': 78, 'xiaoxiao': 99, 'xiaoqian': 87}

• 獲取值
  如果key不存在的話會(huì)報(bào)錯(cuò)

>>> d["xiaoqian"]
87

• 避免key不存在的錯(cuò)誤
  ①通過(guò)in判斷key是否存在

>>> "xiao" in d
False

②通過(guò)dict提供的get()方法蚓峦，如果key不存在舌剂，就返回None(不會(huì)顯示),或者自己指定的值

>>> d.get("xiao",-1)
-1

• 刪除key，pop(key)

>>> d.pop("xiaoxiao")
99
>>> d
{'xiaoming': 98, 'xiaofang': 78, 'xiaoqian': 87}

注：dict存放的順序可key放入的順序沒(méi)有關(guān)系暑椰。

和list比較霍转，dict有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1.查找的插入的速度快，不會(huì)隨著key的增加而變慢一汽；
2.占用空間小避消。浪費(fèi)內(nèi)存少。
所以dict是用空間來(lái)?yè)Q取時(shí)間的一種方法召夹。

注：dict的key必須是不可變對(duì)象岩喷。
因?yàn)閐ict根據(jù)key計(jì)算value的存儲(chǔ)位置，如果每次計(jì)算相同的key得出的結(jié)果不同监憎，那dict內(nèi)部就完全混亂了纱意。這個(gè)通過(guò)key計(jì)算位置的算法稱為哈希算法（Hash）。

要保證hash的正確性鲸阔，作為key的對(duì)象就不能變偷霉。在Python中，字符串褐筛、整數(shù)等都是不可變的类少，因此，可以放心地作為key死讹。而list是可變的瞒滴，就不能作為key：

set

set和dict相似，也是一組key的集合赞警，但不存儲(chǔ)value妓忍。由于key不能重復(fù)，所以在set中愧旦，沒(méi)有重復(fù)的key世剖。
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)set，需要提供一個(gè)list作為輸入集合：

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

注：傳入的是[],顯示的{}只是告訴你這個(gè)set內(nèi)部有這幾個(gè)元素笤虫，顯示的順序也不代表set是有序的旁瘫。
重復(fù)的元素在set中自動(dòng)過(guò)濾：

>>> s = set([1,2,4,5,7,8,2,5,7])
>>> s
{1, 2, 4, 5, 7, 8}

• 添加元素 add(set)

>>> s.add(9)
>>> s
{1, 2, 4, 5, 7, 8, 9}

• 刪除元素 remove(key)

>>> s.remove(9)
>>> s
{1, 2, 4, 5, 7, 8}

set可以看作是數(shù)學(xué)意義上的無(wú)序和無(wú)重復(fù)的集合祖凫，所以可以做交集、并集操作：

>>> s1 & s2
{2, 3}
>>> s1 | s2
{1, 2, 3, 4}

set和dict的原理是一樣的酬凳，不可以放入可變對(duì)象惠况，因?yàn)闊o(wú)法判斷兩個(gè)可變對(duì)象是否相等。也就無(wú)法保證set內(nèi)部不會(huì)有重復(fù)元素宁仔，會(huì)報(bào)錯(cuò)稠屠。區(qū)別在于set沒(méi)有存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的value。

• 不可變對(duì)象
  str不可變對(duì)象翎苫，list可變對(duì)象权埠。
  對(duì)可變對(duì)象進(jìn)行操作，內(nèi)容有可能會(huì)發(fā)生變化煎谍，而不可變對(duì)象是不會(huì)有改變的攘蔽。

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

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

為什么a的值仍然是"abc"呢？
因?yàn)?a是變量呐粘，指向的是"abc"這個(gè)字符串對(duì)象满俗。
而replace()方法作用在"abc"這個(gè)對(duì)象上會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的字符串"Abc"并返回，"abc"這個(gè)對(duì)象是不可變的作岖，所以用另一個(gè)變量b賦值就讓b指向"Abc"了漫雷。

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

結(jié)：
在dict中的key-value存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，選擇不可變對(duì)象作為key很重要鳍咱，最常用的key是字符串。

試一試把(1,2,3)和(1,[2,3])放入dict或set中与柑，并解釋結(jié)果谤辜。

>>> key = (1,2,3)
>>> d[key] = "a dict"
>>> d
{'xiaoming': 98, 'xiaofang': 78, 'xiaoqian': 87, (1, 2, 3): 'a dict'}
>>> key = (1,[2,3])
>>> d[key] = "a dict"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

>>> s.add((1,2,3))
>>> s
{1, 2, 4, 5, 7, 8, (1, 2, 3)}
>>> s.add((1,[2,3]))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

解釋：
tuple是不可變對(duì)象，list是可變對(duì)象价捧，在set和dict中都不可以放入可變對(duì)象丑念，因?yàn)闊o(wú)法判斷兩個(gè)可變對(duì)象是否相等，無(wú)法判斷key是否是唯一的了结蟋。