02. Python基础知识

一、注释

在开发程序过程中，如果一段代码的逻辑比较复杂，不是特别容易理解，可以适当添加注释，以辅助自己或其他开发人员解读代码。注释是给程序员看的，为了让程序员方便阅读代码，解释器会忽略注释。在 Pyton 中，注释分为单行注释和多行注释。

单行注释：在 Python 中，使用 "#" 作为单行注释，从符号 "#" 开始直到换行为止
多行注释：在 Python 中，以一对三个引号（单引号和双引号都行）引起来的内容为多行注释

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# 这是一个单行注释
print("Hello world!")   # print()函数可以向终端打印一段话

'''
    这是一个多行注释
'''

"""
    这同样也是一个多行注释
"""

"#" 与注释的内容建议以一个空格隔开

二、关键字

关键字	描述
and	逻辑运算符，与
as	创建别名
assert	用于调试
break	跳出循环
class	定义类
continue	继续循环的下一个迭代
def	定义函数
del	删除对象
elif	在条件语句中使用
else	用于条件语句，表示当前条件不成立时的分支
except	处理异常，发生异常时如何执行
False	布尔值，表示假值
finally	处理异常，无论是否存在异常，都将执行这一段代码
for	创建 for 循环
from	导入模块的特定部分
global	声明全局变量
if	if 条件语句
import	导入模块
in	检查列表、元组等集合中是否存在某个值
is	测试两个变量是否相等
lanbda	创建匿名函数
None	表示 null 值
nonlocal	声明非局部变量
not	逻辑运算符，非
or	逻辑运算符，或
pass	null 语句，一条什么都不做的语句
raise	产生异常
return	退出函数并返回值
True	布尔值，表示真值
try	编写 try...except 语句，执行可能出现异常的语句
while	创建 while 循环
with	用于简化异常处理
yield	结束函数，返回生成器

三、变量

变量（variable），就是可以变量的量，它可以用来保存字面量，并且变量中保存的字面量是不定的。变量本身没有任何意思，它会根据不同的字面值表示不同的意思。

在 Python 中使用变量，不需要声明，直接为变量赋值即可。

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变量名 = 变量值

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a = 10
print(a)

但是不能使用没有赋值的变量，如果使用没有赋值过的变化，会报错；

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b
print(b)

这段代码在执行后，会报如下的错误：

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Traceback (most recent call last):
  File "e:/Source/Software/python/template.py", line 1, in <module>
    b
NameError: name 'b' is not defined

Python 是一个动态类型的语言，可以为变量赋任何类型的值，也可以任意修改变量的值；在 Python 中，使用内置函数 type() 可以返回变量的类型。

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a = 10
print(a)
# 使用type()函数可以查看变量的类型
print(type(a))

a = "hello"
print(a)
print(type(a))

在 Python 中允许多个变量指向同一个值，可以使用 id() 函数返回变量所指向的内存地址。

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a = b = 123
print(a)
print(id(a))

print(b)
print(id(b))

Python 中变量的使用原则是先定义在使用；

在 Python 中，使用内置函数 type() 可以返回变量类型，使用内置函数 id() 可以返回变量所指的内存地址；

四、常量

常量就是程序运行过程中，值不能改变的量。在 Python 中，并没有提供定义常量的保留字，不过在 PEP 8 规范中规定了常量由大写字母和下划线组成，但是在实际项目中，常量首次赋值后，还是可以被其它代码修改的。

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USER_ID = 1001
print(USER_ID)

USER_ID = 1002
print(USER_ID)

五、标识符

标识符 可以简单的理解为一个名字，它主要用来标识变量、函数、类、模块和其它对象的名称。

5.1、标识符的命名规则

标识符中可以包含字母、数字、_，但是不能使用数字开头
标识符不能是 Python 中的关键字和保留字
标识符区分大小写

如果使用不符合标准的标识符，将会报错：SyntaxError: invalid syntax

5.2、标识符的命名规范

在 Python 中主要遵循两种命名规范：

下划线命名法
- 所有单词小写，单词之间使用 _ 分隔
帕斯卡命名法（大驼峰命名法）
- 每个单词的首字母大写，其余字母小写

不建议使用 Python 中的函数名作为标识符；

六、数据类型

数据类型 指的是变量值的类型，也就是可以为变量赋哪些值。我们可以通过 type(变量) 的方式查看变量存储的数据类型。在 Python 中，变量是没有类型的，但是它存储的数据有类型。

6.1、数值类型

数值类型 是不可变类型，如果修改数值类型变量的值，那么会先把该值存放在新开辟的内容中，然后修改变量让其指向新的内存地址。在 Python 语言中，数值类型主要包括整数、浮点数 和复数。

6.1.1、整数类型

整数用来表示整数值，即没有小数部分的数值。在 Python 语言中，整数包括 正整数 、负整数 和 0，并且它的位数是任意的。整数类型包括十进制整数、八进制整数、十六进制整数和二进制整数。

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a = 10
print(a)                # 整数
# 使用type()函数可以查看变量的类型
print(type(a))
print(id(a))

a = 0b10                # 二进制的10  
print(a)
print(id(a))

a = 0o10                # 八进制的10
print(a)
print(id(a))

a = 0x10                # 十六进制的10
print(a)
print(id(a))

在书写很大的数时，可以使用下划线将其中的位分组，使其更加清晰易读。当我们打印这种使用下划线的数时，Python 不会打印其中的下划线。这时因为在存储这种数时，Python 会忽略其中的下划线。在对数字位分组时，即使不是将每个三位分成一组，也不会影响最终的值。

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num = 100_000_000
print(num)
print(type(num))

num = 1_0000_0000
print(num)

Python 中的整数大小没有限制，可以是一个无限大的整数；

如果数字过大，可以使用下划线作为分隔符；

其它进制的整数，默认是以是十进制的形式打印的；

十进制整数的不能以 0 开头；

6.1.2、浮点类型

浮点数 由 整数部分 和 小数部分 组成，主要用于处理包括小数的数。浮点数可以使用科学计数法表示。

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a = 3.14            # 浮点数
print(a)
print(type(a))

6.1.3、复数类型

Python 中的复数与数学中的复数形式一致，都是由实部和虚部组成，并且使用 j 或 J 表示虚部。当表示一个复数时，可以将其实部和虚部相加。

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a = 3 + 1j            # 复数
print(a)
print(type(a))

6.2、布尔类型

布尔类型 主要用于表示真值或假值。在 Python 中，标识符 True 和 False 被解释为 布尔值 。另外，Python 中的布尔值可以转化为整数值，True 表示 1，False 表示 0。

在 Python 中，所有的对象都可以进行真值测试，其中只有下面列出的几种情况得到的值为假。

False 或 None
数值中的零，包括 0、0.0、虚数0
空序列，包括字符串、空元组、空列表、空字典
自定义对象的实例，该对象的 __bool__ 方法返回 False 或者 __len__ 方法返回 0

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a = True
print(a)
print(type(a))

a = False
print(a)
print(type(a))

6.3、序列

Python 序列（Sequence）是指按特定顺序依次排列的一组数据，它们可以占用一块连续的内存，也可以分散到多块内存中。Python 中的序列类型包括 字符串 （str）、列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）和集合（set）。

6.3.1、字符串类型

字符串 就是连续的字符序列，可以是计算机所能表示的一切字符的集合。在 Python 中，字符串属于不可变序列，通常使用 单引号 （''）、双引号 （""）或 三引号 （'''''' 或 """"""）括起来。这三种引号形式在语义上没有差别，只是在形式上有些差别。其中 单引号 和 双引号 中的字符必须在同一行上，而 三引号 内的字符序列可以分步在连续的多行上。

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a = 'hello world!'
print(a)
print(type(a))

a = "Sakura"
print(a)

a = """hello
my name is Sakura"""
print(a)

a = '''
hello world
你好，世界！
'''
print(a)

Python 中的字符串还支持转义字符。转义字符 是使用反斜杠（\）对一些特殊字符进行转义。常见的转义字符如下：

转义字符	说明
\	续行符
\b	退格，将当前位置移到前一列
\f	换页
\n	换行符
\r	回车，将当前位置移到本行开头
\t	水平制表符，用于横向跳到下一个制表位
\0	空
\"	双引号
\'	单引号
\\	一个反斜杠
\0dd	八进制数，dd 范围为 0~7
\xhh	十六进制数，hh 范围为 0~f

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print("hello \
    world!")
print("\thello")
print("鲁迅说：\"这句话我从未说过\"")
print("子曰：\'学而时习之，不亦说乎！\'")
print("御坂美琴 夏娜\r木之本樱")
print("\\")
print("你好，\n世界")
print("Sakura \bKinomoto")

6.3.2、列表类型

Python 中列表是由一系列按特定顺序排列的元素组成的，它是 Python 中内置的可变序列。在形式上，列表的所有元素都放在一对中括号 "[]" 中，两个相邻元素间使用逗号 "," 分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入到列表中，并且同一个列表中，元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。

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# 列表中可以保存任意的对象
my_list = [10,"hello",True,None,[1,2,3]]
print(my_list)
print(type(my_list))

列表中的对象都会按照插入的顺序存储到列表中，第一个插入的对象保存到第一个位置，第二个保存在第二个位置。我们也可以通过索引的方式获取指定的元素。索引是元素在列表中的位置，列表中的每一个元素都有一个索引。索引是 0 开始的整数，列表第一个位置索引为 0，第二个位置索引为 1，依次类推。

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names = ["Sakura","Mikoto","Shana"]
print(names[0])
print(names[1])
print(names[2])

在 Python 中索引可以是负数。这个索引从右向左计数，也就是从最后的一个元素开始计数，即最后一个元素的索引是 -1，倒数第二个第二个元素的索引值为 -2，以此类推。

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names = ["Sakura","Mikoto","Shana"]
print(names[-1])
print(names[-2])
print(names[-3])

6.3.3、元组类型

元组（tuple）是 Python 中的一种序列结构，和列表类似，也是由一系列按特定顺序排列的元素组成，但它是不可变序列。因此，元组也可以称为不可变的列表。在形式上，元素的所有元素都放在一对 "()" 中，两个相邻元素间使用 "," 分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放在元组中，并且在同一个元素中，元素的类型可以不同。

python 复制代码

# 元组中可以保存任意的对象
my_tuple = (10,"hello",True,None,[1,2,3])
print(my_tuple)
print(type(my_tuple))

元组中的对象都会按照插入的顺序存储到元组中，第一个插入的对象保存到第一个位置，第二个保存在第二个位置。我们也可以通过索引的方式获取指定的元素。索引是元素在元组中的位置，元组中的每一个元素都有一个索引。索引是 0 开始的整数，元组第一个位置索引为 0，第二个位置索引为 1，依次类推。

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names = ("Sakura","Mikoto","Shana")
print(names[0])
print(names[1])
print(names[2])

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names = ("Sakura","Mikoto","Shana")
print(names[-1])
print(names[-2])
print(names[-3])

从元素和列表的定义上看，这两种结构比较相似，两者之间的主要区别为：元组是不可变序列，列表是可变序列。即元组的元素不可以单独修改，而列表可以任意修改。

6.3.4、字典类型

在 Python 中，字典（dictionary）是一系列 键值对 。每个键都与一个值关联，可以使用键来访问与之关联的值。字典中的元键只能是 不可变类型 的数据类型，也就是可哈希类型。与键相关的值可以是数字、字符串、列表乃至字典等。事实上，可将任意的 Python 对象用作字典的值。

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person = {"name":"Sakura","age":10}
print(person)
print(type(person))

在 Python 中，我们可以通过 key 来获取它所对应的 value 值。

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person = {"name":"Sakura","age":10}
print(person["name"])
print(person["age"])

如果使用的字典中不存在键会报以下错误：KeyError: 'gender'

字典不支持索引取值！

6.3.5、集合类型

在 Python 中，集合与列表类似，集合它是无序（不是按照元素的插入顺序保存）的可变序列。在集合中不能出现重复的元素。在形式上，集合的所有元素都放在一对 "{}" 中，两个相邻元素间使用 "," 分隔。集合中的元素只能是不可变类型的数据类型，也就是可哈希类型。

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names= {"Sakura","Mikoto","Shana","Sakura"}
print(names)
print(type(names))

6.4、数据类型转换

在 Python 中，提供了如下的函数用来进行数据类型的转化。

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int(x, base=10)             # 将x转换为以base为进制的整数类型
float(x=0.0)                # 将x转换为浮点数类型
complex(real=0, imag=0)     # 创建一个复数
str(object='')              # 将x转换为字符串
chr(i)                      # 将整数x转换为一个字符
ord(c)                      # 将一个字符x转换为它对应的整数值
bin(x)                      # 将一个整数x转换为一个二进制的字符串
oct(x)                      # 将一个整数x转换为一个八进制的字符串
hex(x)                      # 将一个整数x转换为一个十六进制字符串

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a = "3"
b = int(a)
print(b)
print(type(b))

a = "3.14"
b = float(a)
print(b)
print(type(b))

a = complex(1,2)
print(a)
print(type(a))

a = 3.14
b = str(a)
print(b)
print(type(b))

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print(chr(97))                      # 将整数转换为字符
print(ord("a"))                     # 将字符转换为整数

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print(int("15"))                    # 默认以十进制的形式读取字符串
print(bin(15))                      # 将十进制整数转换为二进制整数
print(int("0b1111",base=2))         # 以二进制的形式读取字符串
print(oct(15))                      # 将十进制整数转换为八进制整数
print(int("0o17",base=8))           # 以八进制的形式读取字符串
print(hex(15))                      # 将十进制整数转换为十六进制整数

类型转换不是改变对象本身的类型，而是根据当前对象的值创建一个新的对象；

以上的转换函数不会原有的变量产生影响，它是将对象转换位指定的类型并将其作为返回值返回，如果需要修改原来的变量，则需要对变量进行重新赋值；

七、基本输入输出

默认情况下，在 Python 中，使用内置的 print() 函数将结果输出到控制台上，其基本语法格式如下：

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print(输出内容)

其中，输出内容可以是数字和字符串（字符串需要使用引号括起来），此类内容将直接输出，也可以是包含运算符的表达式，此类内容将计算结果输出。

在 Python 中，默认情况下，一条 print() 语句输出后会自动换行，如果想要一次输出多个内容，而且不换行，可以将要输出的内容使用英文半角的逗号分隔。在输出时，也可以把结果输出到指定文件。

在 Python 中，使用内置函数 input() 可以接收用户的接盘输入。input() 函数的基本用法如下：

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变量名 = input("提示文本")

其中，变量名为保存用户输入结果的变量，引号内的内容用于提示要输入的内容。

在 Python 3 中，无论输入的是数字还是字符都将被作为字符串读取。如果想要接收数值，需要把接收到的字符串进行类型转换。

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name = input("请输入你的姓名：")
age = int(input("请输入你的年龄："))

print("name: ",name,", age: ",age)
print(type(name))
print(type(age))

八、编程规范

Python 中采用 PEP 8 作为代码规范，其中 PEP 是 Python Enhancement Proposal 的缩写，翻译过来是 Python 增加建议书，而 "PEP 8" 的 8 是版本号。

每个 import 语句应仅导入一个模块，避免依次导入多个模块；
不要在行尾添加分号 ";"，也不要使用分号将两条命令放在同一行；
建议每行不要超过 80 个字符，如果超过，建议使用小括号 "()" 将多行内容隐式的连接起来，而不推荐使用反斜杠反斜杠 "\" 进行连接；
使用必要的空行可以增加代码的可读性。一般在顶级定义（如函数或类的定义）之间使用两行，而方法定义之间空一行。另外，在用于分隔某些功能的位置也可以空一行；
通常情况下，运算符两侧、函数参数之间、逗号","两侧仅以使用空格进行分隔；
应该避免在循环中使用 "+" 和 "+=" 运算符累加字符串。这是因为字符串是不可变的，这样做会创建不必要的临时对象。推荐将每个子字符串加入列表，然后在循环结束后使用 join() 方法连接列表；
适当使用异常处理结构提高程序容错性，但不能过多依赖异常处理结构，适当显示的判断还是必要的；