Python 基礎

數據結構

1. 整數

對於很大的數，例如10000000000，很難數清楚0的個數。Python允許在數字中間以_分隔，因此，寫成10_000_000_000和10000000000是完全一樣的。十六進制數也可以寫成0xa1b2_c3d4。

注意：Python的整數沒有大小限制，而某些語言的整數根據其存儲長度是有大小限制的

1. 浮點數

對於很大或很小的浮點數，必須用科學計數法表示，把10用e替代，1.23x109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以寫成1.2e-5，等等。

1. 字符串
   • 字符串是以單引號'或雙引號"括起來的任意文本，比如'abc'，"xyz"等等。
   • 轉義字符`可以轉義很多字符，比如n表示換行，t表示制表符，字符`本身也要轉義，所以\表示的字符就是``。
   • 為了簡化，Python還允許用r''表示''內部的字符串默認不轉義。
   • 如果字符串內部有很多換行，用n寫在一行裡不好閱讀，為了簡化，Python允許用'''...'''的格式表示多行內容：

 print('''line1
line2
line3''')

• 對於單個字符的編碼，Python提供了ord()函數獲取字符的整數表示，chr()函數把編碼轉換為對應的字符：

 >>> ord('A')
65
>>> chr(25991)
'文'

• 要計算str包含多少個字符，可以用len()函數，如果換成bytes，len()函數就計算字節數：

 >>> len('ABC')
3
>>> len('中文')
2
>>> len(b'ABC')
3
>>> len(b'xe4xb8xadxe6x96x87')
6
>>> len('中文'.encode('utf-8'))
6

• 在計算機內存中，統一使用Unicode編碼，當需要保存到硬盤或者需要傳輸的時候，就轉換為UTF-8編碼。由於Python的字符串類型是str，在內存中以Unicode表示，一個字符對應若干個字節。如果要在網絡上傳輸，或者保存到磁盤上，就需要把str變為以字節為單位的bytes。Python對bytes類型的數據用帶b前綴的單引號或雙引號表示，要注意區分'ABC'和b'ABC'，前者是str，後者雖然內容顯示得和前者一樣，但bytes的每個字符都只占用一個字節。

 # 以Unicode表示的str通過encode()方法可以編碼為指定的bytes
>>> 'ABC'.encode('ascii')  # 純英文的str可以用ASCII編碼為bytes，內容是一樣的。
b'ABC'
>>> '中文'.encode('utf-8') # 含有中文的str可以用UTF-8編碼為bytes。在bytes中，無法顯示為ASCII字符的字節，用x##顯示。
b'xe4xb8xadxe6x96x87'
>>> '中文'.encode('ascii') # 含有中文的str無法用ASCII編碼，因為中文編碼的范圍超過了ASCII編碼的范圍，Python會報錯。
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)
#如果我們從網絡或磁盤上讀取了字節流，那麼讀到的數據就是bytes。要把bytes變為str，就需要用decode()方法：
>>> b'ABC'.decode('ascii')
'ABC'
>>> b'xe4xb8xadxe6x96x87'.decode('utf-8')
'中文'

• 由於Python源代碼也是一個文本文件，所以，當你的源代碼中包含中文的時候，在保存源代碼時，就需要務必指定保存為UTF-8編碼。當Python解釋器讀取源代碼時，為了讓它按UTF-8編碼讀取，我們通常在文件開頭寫上這兩行：

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

 第一行注釋是為了告訴Linux/OS X系統，這是一個Python可執行程序，Windows系統會忽略這個注釋；

 第二行注釋是為了告訴Python解釋器，按照UTF-8編碼讀取源代碼，否則，你在源代碼中寫的中文輸出可能會有亂碼。
4. 空值

空值是Python裡一個特殊的值，用None表示。None不能理解為0，因為0是有意義的，而None是一個特殊的空值。

1. 變量

在Python中，等號=是賦值語句，可以把任意數據類型賦值給變量，同一個變量可以反復賦值，而且可以是不同類型的變量。這種變量本身類型不固定的語言稱之為動態語言，與之對應的是靜態語言。

 a = 123 # a是整數
print(a)
a = 'ABC' # a變為字符串
print(a)
# 這種變量本身類型不固定的語言稱之為動態語言，與之對應的是靜態語言。

list和tuple

1. list
   • list是一種有序的集合，可以隨時添加和刪除其中的元素。
   • 用len()函數可以獲得list元素的個數。
   • 用索引來訪問list中每一個位置的元素，記得索引是從0開始的。
   • 如果要取最後一個元素，除了計算索引位置外，還可以用-1做索引，直接獲取最後一個元素，以此類推，可以用-2、-3做索引獲取倒數第2個、倒數第3個。
   • list是一個可變的有序表，可以往list中追加(append())元素到末尾，也可以把元素插入(insert())到指定的位置，比如索引號為1的位置：

 classmates.append('Adam')
classmates.insert(1, 'Jack')
classmates.pop()  # 刪除list末尾的元素
classmates.pop(1) # 刪除指定位置的元素

• 要把某個元素替換成別的元素，可以直接賦值給對應的索引位置。
• list裡面元素的數據類型可以不同，元素也可以為另一個list。
  1. tuple
• tuple和list非常類似，但是tuple一旦初始化就不能修改，沒有append()、insert()這樣的方法。
• 不可變的tuple有什麼意義？

 因為tuple不可變，所以代碼更安全。如果可能，能用tuple代替list就盡量用tuple。
* tuple的陷阱：當你定義一個tuple時，在定義的時候，tuple的元素就必須被確定下來。但是，要定義一個只有1個元素的tuple，必須加一個逗號`,`，來消除歧義：

 t = (1) # 定義的不是tuple，是1這個數
t = (1,) # 定義只包含一個元素的tuple的正確寫法

• tuple所謂的“不變”是說，tuple的每個元素，指向永遠不變。如果tuple中有個元素的數據類型為list，則該元素指向這個list，不能改成指向其他對象，但指向的這個list本身是可變的！

可變對象和不可變對象

str是不可變對象，而list是可變對象。

對於可變對象，比如list，對list進行操作，list內部的內容是會變化的，比如：

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

而對於不可變對象，比如str，對str進行操作呢：

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

雖然字符串有個replace()方法，也確實變出了'Abc'，但變量a最後仍是'abc'，應該怎麼理解呢？

對於不變對象來說，調用對象自身的任意方法，也不會改變該對象自身的內容。相反，這些方法會創建新的對象並返回，這樣，就保證了不可變對象本身永遠是不可變的。

條件判斷

1. if語句的完整形式

 if <條件判斷1>:
<執行1>
elif <條件判斷2>:
<執行2>
elif <條件判斷3>:
<執行3>
else:
<執行4>
# 注意不要少寫了冒號:

1. input()引發的判斷問題

input()返回的數據類型是str，如果想用input()輸入的數據做判斷條件，需要先進行轉換，Python提供了int()函數將str轉換為整數，當int()函數發現一個字符串並不是合法的數字時就會報錯。

循環

1. for x in ...循環，依次把list或tuple中的每個元素代入變量x，然後執行縮進塊的語句。
2. while循環，只要條件滿足，就不斷循環，條件不滿足時退出循環。

dict和set

1. dict
   • 使用鍵-值（key-value）存儲，具有極快的查找速度。
   • 一個key只能對應一個value，如果key不存在，在dict中查找會報錯。

 避免key不存在的錯誤，有兩種辦法：

 > * 通過in判斷key是否存在：
>
> ```python
> >>> 'Thomas' in d
> False
> ```
> * 通過dict提供的`get()`方法，如果key不存在，可以返回`None`，或者自己指定的value：
>
> ```python
> >>> d.get('Thomas')
> >>> d.get('Thomas', -1)
> -1
> ```
* 刪除一個key，用`pop(key)`方法，對應的value也會從dict中刪除。
* dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代碼中幾乎無處不在，正確使用dict非常重要，需要牢記的第一條就是dict的key必須是不可變對象。在Python中，字符串、整數等都是不可變的，因此，可以放心地作為key。而list是可變的，就不能作為key。
2. set
* set和dict類似，也是一組key的集合，唯一區別是set沒有存儲對應的value。
* set可以看成數學意義上的無序和無重復元素的集合，因此，兩個set可以做數學意義上的交集、並集等操作。
* 要創建一個set，需要提供一個list作為輸入集合：

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

• 通過add(key)方法可以添加元素到set中，通過remove(key)方法可以刪除元素。