机器视觉--python基础语法

Python基础语法

1. Python标识符

在 Python 里，标识符由字母、数字、下划线组成。

在 Python 中，所有标识符可以包括英文、数字以及下划线(_)，但不能以数字开头。

Python 中的标识符是区分大小写的。

以下划线开头的标识符是有特殊意义的。

• 以单下划线开头 _foo的代表不能直接访问的类属性，需通过类提供的接口进行访问，不能用 from xxx import * 而导入。

• 以双下划线开头的 __foo 代表类的私有成员。

• 以双下划线开头和结尾的 __foo__ 代表 Python 里特殊方法专用的标识，如 __init__() 代表类的构造函数。

补充：

Python 可以同一行显示多条语句，方法是用分号 ; 分开，如：

>>> print ('hello');print ('runoob');
hello
runoob

2. Python保留字符

下面的列表显示了在Python中的保留字。这些保留字不能用作常数或变数，或任何其他标识符名称。

所有 Python 的关键字只包含小写字母。

and	exec	not
assert	finally	or
break	for	pass
class	from	print
continue	global	raise
def	if	return
del	import	try
elif	in	while
else	is	with
except	lambda	yield

3. 行和缩进

学习 Python 与其他语言最大的区别就是，Python 的代码块不使用大括号 {} 来控制类，函数以及其他逻辑判断。python 最具特色的就是用缩进来写模块。

缩进的空白数量是可变的，但是所有代码块语句必须包含相同的缩进空白数量，这个必须严格执行。

以下实例缩进为四个空格:

if True:
    print ("True")
else:
    print ("False")

以下代码将会执行错误：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# 文件名：test.py

if True:
    print ("Answer")
    print ("True")
else:
    print ("Answer")
    # 没有严格缩进，在执行时会报错
  print ("False")

4. Python引号

Python 可以使用引号( ' )、双引号( " )、三引号( ''' 或 """ ) 来表示字符串，引号的开始与结束必须是相同类型的。

其中三引号可以由多行组成，编写多行文本的快捷语法，常用于文档字符串，在文件的特定地点，被当做注释。

word = 'word'
sentence = "这是一个句子。"
paragraph = """这是一个段落。
包含了多个语句"""

5. Python注释

Python中单行注释采用 # 开头。

Python 中多行注释使用三个单引号 ''' 或三个双引号 """。

# 第一个注释
print ("Hello, Python!")  # 第二个注释

'''
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
'''

"""
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
"""

6. Python空行

函数之间或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。类和函数入口之间也用一行空行分隔，以突出函数入口的开始。

空行与代码缩进不同，空行并不是Python语法的一部分。书写时不插入空行，Python解释器运行也不会出错。但是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构。

记住：空行也是程序代码的一部分。

7. 输入输出

输入输出的最基本的方法就是控制台（PyCharm下方弹出的窗口、windows自带的cmd程序）。用户通过控制台输入一些字符串, 程序再通过控制台打印出一些字符串。

输入输出的最常见方法是图形化界面。 如平时用到的 QQ, 浏览器, steam 等, 都不需要用户输入命令,

而只是通过鼠标点击窗口点击按钮的方式来操作。

通过控制台输出

 print('hello')
    
a = 10
print(a)

b = True
print(b)

更多的时候, 我们希望能够输出的内容是混合了字符串和变量的。**例如：**输出num = 10

num = 10
print(f'num = {num}')

注意:

• 使用 f 作为前缀的字符串, 称为 f-string

• 里面可以使用 { } 来内嵌一个其他的变量/表达式

• python里面还支持许多格式化字符串的方法，此处简单理解即可

通过控制台输入

eg1:

num = 0
num = input('请输入一个整数: ')
print(f'你输入的整数是 {num}')

运行结果（绿色数字为输入）：

注意：

• input 的参数相当于一个"提示信息"，也可以没有
• input 的返回值就是用户输入的内容. 是字符串类型

eg2:

a = input('请输入第一个整数: ')
b = input('请输入第二个整数: ')

print(f'a + b = {a + b}')

运行结果：

此处的字符串是拼接不是算术运算，如果要想进行算术运算, 需要先转换类型

eg3：

a = input('请输入第一个整数: ')
b = input('请输入第二个整数: ')

a = int(a)
b = int(b)

print(f'a + b = {a + b}')

运行结果：

通过 int( ) 把变量转成了 int 类型

类似的, 使用 float( ), bool( ), str( ) 等可以完成对应的类型转换

8. 常量和表达式

可以把 Python 当成一个计算器, 来进行一些算术运算

print(1 + 2 - 3)

print(1 + 2 * 3)

print(1 + 2 / 3)

运行结果：

形如 1 + 2 - 3 这样是算式, 在编程语言中称为 表达式 , 算式的运算结果, 称为 表达式的返回值

其中 1 , 2 , 3 这种称为 字面值常量 , + - * / 这种称为 运算符 或者 操作符

注意：这里对于2/3这种计算结果，在一般类似于 C / Java 中结果为0（小数部分被截断），但是在Python中得到的结果则是一个小数，更符合日常使用的直觉。

9. 变量和类型

变量的介绍

示例：

给定四个分数, 67.5, 89.0, 12.9, 32.2 , 编写代码, 求这四个分数的方差

PS: 方差的计算过程: 取每一项, 减去平均值, 计算平方, 再求和, 最后除以 (项数 - 1)

在这个代码中，需要先计算四个数的平均值再计算方差，所以就需要一个变量保存平均数。

avg = (67.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2)/4
total = (67.5 - avg)**2 + (89.0 - avg)**2 + (12.9 - avg)**2 + (32.2 - avg)**2
result = total/3
print(result)

注意:

• avg, total, result 均为变量.
• ** 在 Python 中表示乘方运算. ** 2 即为求平方

变量可以视为是一块能够容纳数据的空间。这个空间往往对应到 "内存" 这样的硬件设备上

定义变量

a = 10

创建变量的语句非常简单, 其中

• a 为变量名. 当我们创建很多个变量的时候, 就可以用名字来进行区分
• = 为赋值运算符, 表示把 = 右侧的数据放到 = 左侧的空间中

注意: 变量的名字要遵守一定规则

硬性规则(务必遵守)

• 变量名由数字字母下划线构成

• 数字不能开头

• 变量名不能和 "关键字" 重复

• 变量名大小写敏感. num 和 Num 是两个不同的变量名

软性规则(建议遵守)

• 变量名使用有描述性的单词来表示, 尽量表达出变量的作用

• 一个变量名可以由多个单词构成, 长一点没关系, 但是含义要清晰

• 当变量名包含多个单词的时候, 建议使用 "驼峰命名法". 形如 totalCount , personInfo 这种, 除 了首个单词外, 剩余单词首字母大写

数学上, 变量通常使用 x, y, z 这种简单的英文字母或者拉丁字母表示. 但是在编程中不建议这样使用

原因是编程中, 一个程序里通常会同时创建出很多个变量. 如果只是使用单个字母表示, 在变量多了 的时候, 就很难记住哪个变量是干啥的, 从而给维护程序带来了一定的困难。因此我们更建议使用带 有明确描述性的名字, 来表示变量的用途。

使用变量

读取变量的值

a = 10
print(a)

修改变量的值

a = 20
print(a)

注意：在 Python 中, 修改变量也是使用 = 运算, 看起来和定义变量没有明显区别.

当然，也可以用一个变量的值赋给另外一个变量

a = 10
b = 20

a = b

print(a)
print(b)

变量的类型

与C/Java不同，Python 变量的类型不需要显式指定, 而是在赋值的时候确定的。

（1）整数

a = 10
print(type(a))

运行结果：

<class 'int'>

PS: type 和 print 类似, 也是 python 内置的函数. 可以使用 type 来查看一个变量的类型

注意：和 C++ / Java 等语言不同, Python 的 int 类型变量, 表示的数据范围是没有上限的. 只要内存足够 大, 理论上就可以表示无限大小的数据

（2）浮点数（小数）

a = 0.5
print(type(a))

运行结果：

<class 'float'>

注意：和 C++ / Java 等语言不同, Python 的小数只有 float 一种类型, 没有 double 类型。但是实际上 Python 的 float 就相当于 C++ / Java 的 double, 表示双精度浮点数。

（3）字符串

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

运行结果：

<class 'str'>

使用 ' ' 或者 " " 引起来的, 称为 字符串. 可以用来表示文本

注意 : 在 Python 中, 单引号构成的字符串和双引号构成的字符串, 没有区别. 'hello' 和 "hello" 是 完全等价的。

补充：字符串的应用

可以使用len函数获取字符串长度

a = 'hello'
print(len(a))

可以使用 + 针对两个字符串进行拼接

a = 'hello'
b = 'world'
print(a + b)

此处是两个字符相加，不能拿字符串和整数/浮点数相加

（4）布尔

布尔类型是一个特殊的类型, 取值只有两种，True (真) 和 False (假)。

PS: 布尔类型也是数学上的一个概念. 初中就学过一个概念叫做 "命题" , 进一步的就可以判定 命题的真假

a = True
print(type(a))
b = False
print(type(b))

运行结果：

<class 'bool'>
<class 'bool'>

布尔类型在后续进行逻辑判断的时候也非常重要。

（5）其他

除了上述类型之外，Python中还有list，tuple，dict，自定义类型。

补充：

• 为什么需要这么多的类型？

  (1) 类型决定了数据在内存中占据多大空间。

  例如 float 类型在内存中占据 8 个字节。

  PS: 计算机里面使用二进制来表示数据. 也就是每个位只能表示 0 或者 1.

  1 个二进制位, 就称为是一个 "比特", 8 个二进制位, 就称为一个 "字节" (Byte)

  一个 float 变量在内存中占据 8 个字节空间, 也就是 64 个二进制位

  电脑有 16GB 的内存空间, 也就是一共有 1024 * 1024 * 1024 * 8 这么多的二进制位

  (2) 类型其实约定了能对这个变量做什么样的操作.

  例如 int / float 类型的变量, 可以进行 + - * / 等操作

  而 str 类型的变量, 只能进行 + (并且行为是字符串拼接), 不能进行 - * / , 但是还能使用 len 等其他操作.

  总结: 类型系统其实是在对变量进行 "归类". 相同类型的变量(数据) 往往具有类似的特性和使用规则

• 动态类型特性

  在 Python 中, 一个变量是什么类型, 是可以在 "程序运行" 过程中发生变化的. 这个特性称为 "动态类型"

  a = 10
  print(type(a))
  a = 'hello'
  print(type(a))

  运行结果：

  <class 'int'>
  <class 'str'>

  在程序执行过程中, a 的类型刚开始是 int, 后面变成了 str

  C++/Java 这样的语言则不允许这样的操作。 一个变量定义后类型就是固定的了. 这种特性则称为 "静 态类型"

  动态类型特性是一把双刃剑

  • 对于中小型程序, 可以大大的解约代码量(比如写一段代码就可以同时支持多种类型)

  • 对于大型程序, 则提高了模块之间的交互成本(程序员 A 提供的代码难以被 B 理解)

10. 关系运算符

（1）如果关系符合, 则表达式返回 True. 如果关系不符合, 则表达式返回 False

a = 10
b = 20

print(a < b)	#Ture
print(a <= b)	#Ture
print(a > b)	#Flase
print(a >= b)	#Flase
print(a == b)	#Flase
print(a != b)	#Ture

（2）关系运算符不光针对整数/浮点数进行比较, 还能针对字符串进行比较

a = 'hello'
b = 'world'

print(a < b)	#Ture
print(a <= b)	#Ture
print(a > b)	#Flase
print(a >= b)	#Flase
print(a == b)	#Flase
print(a != b)	#Ture

注意：

• 直接使用 == 或者 != 即可对字符串内容判定相等 (这一点和 C / Java 不同).
• 字符串比较大小, 规则是 "字典序"

关于字典序:

想象一个英文词典, 上面的单词都是按照字母顺序排列. 如果首个字母相同, 就比较第二个字母 (就比如著名单词 abandon)

我们认为一个单词在词典上越靠前, 就越小；越靠后, 就越大

（3）对于浮点数来说, 不要使用 == 判定相等

print(0.1 + 0.2 == 0.3)	#False

注意： 浮点数在计算机中的表示并不是精确的! 在计算过程中, 就容易出现非常小的误差

print(0.1)
print(0.2)
print(0.3)
print(0.1 + 0.2)

运行结果：

可以看到, 0.1 + 0.2 的结果并非是 0.3 , 虽然这个最后的数非常小了, 但是仍然会导致 == 的结果为 False。

现在很多主流语言都有这种问题，这个是 IEEE754 标准规定的浮点数格式所引入的问题，所以不需要做过多讨论

正确的比较方式: 不再严格比较相等了, 而是判定差值小于允许的误差范围。

a = 0.1 + 0.2
b = 0.3

print(-0.000001 < (a - b) < 0.000001)

实际工程实践中, 误差在所难免, 只要保证误差在合理范围内即可

11. 逻辑运算符

像 and or not 这一系列的运算符称为 逻辑运算符。

• and 并且，两侧操作数均为 True， 最终结果为 True。 否则为 False。 (一假则假)
• or 或者，两侧操作数均为 False， 最终结果为 False。 否则为 True。 (一真则真)
• not 逻辑取反，操作数本身为 True, 则返回 False。 本身为 False，则返回 True。

注意：

一种特殊写法

a < b and b < c 这个操作等价于 a < b < c 。 这个设定和大部分编程语言都不相同

关于短路求值

和其他编程语言类似, Python 也存在短路求值的规则.

• 对于 and, 如果左侧表达式为 False, 则整体一定为 False, 右侧表达式不再执行

• 对于 or, 如果左侧表达式为 True, 则整体一定为 True, 右侧表达式不再执行

print(10 > 20 and 10 / 0 == 1)	#False
print(10 < 20 or 10 / 0 == 1)	#True

上述代码没有抛出异常, 说明右侧的除以 0 操作没有真正执行

12. 赋值运算符

(1) = 的使用

= 表示赋值. 这个我们已经用过很多次了. 注意和 == 区分.

= 除了基本的用法之外, 还可以同时针对多个变量进行赋值.

链式赋值

a = b = 10

多元赋值

a, b = 10, 20

代码实例: 交换两个变量

#代码1（基础写法）
a = 10
b = 20

tmp = a
a = b
b = tmp

#代码2（多元赋值）
a = 10
b = 20

a, b = b, a

(2) 复合赋值运算符

Python 还有一些 复合赋值运算符。 例如 += -= *= /= %=

其中 a += 1 等价于 a = a + 1 。 其他复合赋值运算符也是同理

注意 : 像 C++ / Java 中, 存在 ++ -- 这样的自增/自减运算符。 Python 中则不支持这种运算。 如果需要使用,

则直接使用 += 1 或者 -= 1

++ -- 最大的问题就是容易分不清前置和后置的区别。这一点 Python 语法在设计的时候就进行了 规避, 避免出现这种不直观, 并且容易混淆的语法