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Python初步入门基础知识-数据类型与初步入门基础知识语法

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1.数据类型

现代计算机能处理很多各种各样的数据,不同的数据就需要定义不同的数据类型,python中能够直接处理的数据类型有以下几种:

  • 整数


    可以是任意大小的整数,整数的运算永远是精确的,包括除法

  • 浮点数


    浮点数的运算可能有四舍五入的误差

  • 字符串


    是使用”或者”“括起来的任意文本例如’hello’, “world”。但是需要注意的是”或”“本身只是一种表示方式,不是字符串的一部分,因此,字符串’abc’只有a,b,c这3个字符。如果’本身也是一个字符,那就可以用”“括起来,比如”I’m OK”包含的字符是I,’,m,空格,O,K这6个字符。


    关于转义字符\可以转义很多字符,比如\n表示换行,\t表示制表符,字符\本身也要转义,所以\表示的字符就是\。我们可以测试一下

>>> print('I\'m fine')
>>> print('I\'m learning \n Python')
I'm fine
I'm learning 
 Python

其中python可以使用r”表示”内部的字符串不进行转义,例如上面的代码:

>>> print(r'I\'m fine')
>>> print(r'I\'m learning \n Python')
I\'m fine
I\'m learning \n Python
  • 布尔值


    python使用True和False来表示布尔值,布尔值可以使用and、or、not运算分别是与、或、非,例如for循环、if语句等等都可以使用。

  • 空值


    在python中使用None表示它很特殊,不能理解为0,因为0是整数是有意义的。

除了上面的python还提供了列表、字典等多种数据类型我们在接下来讨论。

1.1.变量

python使用的是动态语言,与之相对的是静态语言,例如C++、Java。静态语言在定义变量是必须指定类型,例如:

int value = 5;
value = "hehe" //这样是错误的

所以,动态语言更加灵活。

我们还需要理解计算机内存中是怎么处理变量的。


例如: val = ‘ABC’


python解释器进行了以下处理:


1. 在内存中创建了一个字符串’ABC’


2. 在内存中创建了一个名为val的变量,并指向’ABC’

1.2.常量

一般使用全大写表示


PI = 3.14159265…


但是python其实并不能保证PI不会改变,所以这只是一个约定。

最后解释一下整数的除法为什么也是精确的。在Python中,有两种除法,一种除法是’/’:

>>> 10 / 3
3.3333333333333335

‘/’除法计算结果是浮点数,即使是两个整数恰好整除,结果也是浮点数:

>>> 9 / 3
3.0

还有一种除法是’//’,称为地板除,两个整数的除法仍然是整数:

>>> 10 // 3
3

你没有看错,整数的地板除’//’永远是整数,即使除不尽。要做精确的除法,使用’/’就可以。


因为’//’除法只取结果的整数部分,所以Python还提供一个余数运算,可以得到两个整数相除的余数:

>>> 10 % 3
1

无论整数做’//’除法还是取余数,结果永远是整数,所以,整数运算结果永远是精确的。

1.3.容器

1.3.1.list

list是python内置的数据类型,可以任意添加、删除操作。


例如:

>>> names = ['Bob', 'Tom', 'Jk']

#获取某个、全部元素、以及list长度
>>> print(names)
['Bob', 'Tom', 'Jk']
>>> print(names[0], names[2])
Bob Jk
>>> print(len(names))
3
>>> print(names[-1], names[-2])
Jk Tom

增加和删除某一元素

#增加元素
>>> names.append('Michael')
>>> print(names)
['Bob', 'Tom', 'Jk', 'Michael']

>>> names.insert(1, 'Jack')
>>> print(names)
['Bob', 'Jack', 'Tom', 'Jk', 'Michael']

#删除元素
>>> names.pop()
>>> print(names)
['Bob', 'Jack', 'Tom', 'Jk']
>>> print(names.pop(1))
Jack
>>> print(names)
['Bob', 'Tom', 'Jk']

list中还可以存放不同类似的数据:

>>> lists = ['ABC', 123, 4.5,['a', True], None]
>>> print(lists)
>>> print(len(lists))
['ABC', 123, 4.5, ['a', True], None]
5
1.3.2.tuple

它和list类似,但是tuple一旦初始化之后不可以修改!


tuple的使用以及注意事项如下:

>>> tup = ('hi', 321)
>>> print(tup, len(tup), type(type))
('hi', 321) 2 <class 'type'>

>>> tup = ()
>>> print(tup, len(tup), type(type))
() 0 <class 'type'>

#注意接下来两个的区别
>>> tup = ('A')
>>> print(tup, len(tup), type(type))
A 1 <class 'type'>

#得到了一个错误
>>> tup = (9)
>>> print(tup, len(tup), type(type))
TypeError: object of type 'int' has no len()

看错误提示为什么tup变成了一个int?这是因为括号()既可以表示tuple,又可以表示数学公式中的小括号,这就产生了歧义,因此,Python规定,这种情况下,按小括号进行计算,计算结果自然是9。

所以,只有1个元素(字符串最好也遵守这个规则)的tuple定义时必须加一个逗号,来消除歧义:

>>> tup = (9,)
>>> print(tup, len(tup), type(type))
(9,) 1 <class 'type'>

虽然说tuple不可修改,但是假如一个tuple包含了一个list会怎么样呢?

>>> tup = ('Str', 123, ['list', 321])
>>> print(tup[2][1])
321

>>> tup[2][1] = True
>>> print(tup[2][1])
True

>>> tup[1] = 555
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

tuple的元素确实变了,但其实变的不是tuple的元素,而是list的元素。tuple一开始指向的list并没有改成别的list,所以,tuple所谓的“不变”是说,tuple的每个元素,指向永远不变。即指向’a’,就不能改成指向’b’,指向一个list,就不能改成指向其他对象,但指向的这个list本身是可变的!

1.3.3.dict

python中称为字典,在其它语言也称为map,使用键值对(key-value)存储数据,查找极快。


举例一个同学对应一个分数,我们就可以使用dict实现。

>>> d = {'Bob':89, 'Jack':30}
>>> print(d)
{'Bob': 89, 'Jack': 30}

或者修改一个同学的分数(没有会自动创建,相同会替换原来的数字)

>>> d['Lis'] = 59
>>> d['Bob'] = 100
>>> print(d)
{'Bob': 100, 'Jack': 30, 'Lis': 59}

但是打印例如d[‘Tom’]这样不存在的key就会报错,所有我们最好判断一下:

if 'Tom' in d:
    print(d['Tom'])
else:
    d['Tom'] = 66
    print(d['Tom'])

或者使用get方法:

>>> print(d.get('Ben'))
>>> print(d.get('Ben'), -1)
None
None -1

-1是自己设置的错误码。

删除一个key则可以使用pop(key)方法进行:

>>> print(d)
>>> d.pop('Bob')
>>> print(d)
{'Bob': 100, 'Jack': 30, 'Lis': 59, 'Tom': 66}
{'Jack': 30, 'Lis': 59, 'Tom': 66}

同样如果不存在会报错。


还有一点请务必注意,dict内部存放的顺序和key放入的顺序是没有关系的


和list比较,dict有以下几个特点:


1. 查找和插入的速度极快,不会随着key的增加而变慢;


2. 需要占用大量的内存,内存浪费多。


而list相反:


1. 查找和插入的时间随着元素的增加而增加;


2. 占用空间小,浪费内存很少。


所以,dict是用空间来换取时间的一种方法。


dict可以用在需要高速查找的很多地方,在Python代码中几乎无处不在,正确使用dict非常重要,需要牢记的第一条就是dict的key必须是不可变对象


这是因为dict根据key来计算value的存储位置,如果每次计算相同的key得出的结果不同,那dict内部就完全混乱了。这个通过key计算位置的算法称为哈希算法(Hash)。


要保证hash的正确性,作为key的对象就不能变。在Python中,字符串、整数等都是不可变的,因此,可以放心地作为key。而list是可变的,就不能作为key:

>>> key = [1, 2, 3]
>>> d[key] = 'a list'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

1.4.set

set和dict类似,也是一组key的集合,但不存储value。由于key不能重复,所以,在set中,没有重复的key。


创建一个set需要一个list。

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

注意两点:一是重复key不会出现,二是set输出顺序不代表数据存储顺序!


可以使用add()方法添加元素,remove删除元素,

>>> s.add(4)
>>> print(s)
{1, 2, 3, 4}
>>> s.remove(1)
>>> print(s)
{2, 3, 4}

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合,因此,两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作:

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([2, 3, 4])
>>> print(s1 & s2)
{2, 3}

set和dict的唯一区别仅在于没有存储对应的value,但是,set的原理和dict一样,所以,同样不可以放入可变对象,因为无法判断两个可变对象是否相等,也就无法保证set内部“不会有重复元素”。

1.5.不可变对象

在基本数据类型中,例如:str是不变对象,list是可变对象,例如:

>>> lists = ['a', 'c', 'b']
>>> lists.sort()
# sorted(lists) 该函数返回一个list对象,为排序后的,不影响原来的list
>>> print(lists)
['a', 'b', 'c']

但是str类型的数据

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

可以看到a没有变还是’abc’,b才是’Abc’。


要始终牢记的是,a是变量,而’abc’才是字符串对象!有些时候,我们经常说,对象a的内容是’abc’,但其实是指,a本身是一个变量,它指向的对象的内容才是’abc’。


当我们调用a.replace(‘a’, ‘A’)时,实际上调用方法replace是作用在字符串对象’abc’上的,而这个方法虽然名字叫replace,但却没有改变字符串’abc’的内容。相反,replace方法创建了一个新字符串’Abc’并返回,如果我们用变量b指向该新字符串,就容易理解了,变量a仍指向原有的字符串’abc’,但变量b却指向新字符串’Abc’了。


所以,对于不变对象来说,调用对象自身的任意方法,也不会改变该对象自身的内容。相反,这些方法会创建新的对象并返回,这样,就保证了不可变对象本身永远是不可变的。

2.基础语法

2.1.条件判断

这个大家应该都能理解,举个例子说明一下:

score = 100

if score >= 90:
    print('best')
else:
    print('general')
>best

或者更加复杂一点的判断:

if score >= 90:
    print('best')
elif score >= 60:
    print('good')
else:
    print('general')

其中elif是 else if的缩写


只要判断语句是非零数值、非空字符串、非空list等,就判断为True,否则为False。

2.2.循环

2.2.1.for

例如我们想要计算1+2+….+100。直接写当然也可以,但是有循环的方法为什么不用呢。


简单的循环就先不看了,看一个稍微复杂一点的:

lists = ['String', 123, True, None]
for elem in lists:
    print(elem)
>String
>123
>True
>None

所以for xxx in xxxs循环就是把xxxs每个元素放入元素xxx中,然后执行代码。

例如我们想要计算1-5的和:

sum = 0
for x in [1,2,3,4,5]:
    sum += x
print(sum)

但是怎么计算1-100呢,直接写也太长了。


我们可以使用range()方法:

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

打印出结果5050,其中range(101)是生成了从0-100的整数序列。

2.2.2.while

还有一种循环是while,简单写一下

i = 10
i_list = []
while i > 5:
    i -= 1
    i_list.append(i)
print(i_list)
#结果为[9,8,7,6,5]
2.2.3.break

break就是结束当前循环。

i = 10
i_list = []
while i > 5:
    if i < 8:
        break
    i -= 1
    i_list.append(i)
print(i_list)
#结果为[9, 8, 7]
2.2.4.continue

==和C++、Java等语言一样。。。

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