Python3基础语法总结

╰+攻爆jí腚メ 2022-06-10 01:38 231阅读 0赞

Python是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，Python的定位是“优雅”、“明确”、“简单”。在此记录一下自己刚学python时，一些基础语法的使用。假设读者有c语言基础。

Python的语法比较简单，采用缩进方式，写出来的代码就像下面的样子：

a = 100
    if a >= 0:
        print(a)
    else:
        print(-a)

在python中，以\#开头的语句是注释。其他每一行都是一个语句，当语句以冒号:结尾时，缩进的语句视为代码块。  
缩进有利有弊。好处是强迫你写出格式化的代码，但没有规定缩进是几个空格还是Tab。按照约定俗成的管理，应该始终坚持使用4个空格的缩进。  
缩进的另一个好处是强迫你写出缩进较少的代码，你会倾向于把一段很长的代码拆分成若干函数，从而得到缩进较少的代码。

--------------------

### **输入与输出：** ###

#### **输出** ####

用print()在括号中加上字符串，就可以向屏幕上输出指定的文字。比如输出’hello, world’，用代码实现如下：

>>> print('hello, world')

print()函数也可以接受多个字符串，用逗号“,”隔开，就可以连成一串输出：

>>> print('The quick brown fox', 'jumps over', 'the lazy dog')
    The quick brown fox jumps over the lazy dog

print()会依次打印每个字符串，遇到逗号“,”会输出一个空格。  
print()也可以打印整数，或者计算结果。

#### **输入：** ####

Python提供了一个input()，可以让用户输入字符串，并存放到一个变量里。

>>> name = input() Michael

需要注意的是，input()返回的数据类型是str，是一个字符串。

### **数据类型** ###

#### **整数：** ####

Python可以处理任意大小的整数，当然包括负整数。在python里整型没有位数的限制，使用起来非常方便。

#### **浮点数：** ####

和c语言里的定义没有什么区别。

#### **字符串：** ####

字符串是以单引号`'`或双引号`"`括起来的任意文本，比如`'abc'，"xyz"`等等。  
如果字符串内部既包含`'`又包含`"`怎么办？可以用转义字符`\`来标识，比如：

'I\'m \"OK\"!'

表示的字符串内容是：

I'm "OK"!

转义字符的用法跟c语言中的转义字符使用方法一样。  
如果字符串里面有很多字符都需要转义，就需要加很多\\，为了简化，Python还允许用`r''`表示`''`内部的字符串默认不转义：

>>> print('\\\t\\')
    \       \
    >>> print(r'\\\t\\')
    \\\t\\

如果字符串内部有很多换行，用`\n`写在一行里不好阅读，为了简化，Python允许用`'''...'''`的格式表示多行内容：

>>> print('''line1 ... line2 ... line3''')
    line1
    line2
    line3

上面是在交互式命令行内输入，注意在输入多行内容时，提示符由`>>>`变为`...`，提示你可以接着上一行输入。如果写成程序，就是：

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

多行字符串`'''...'''`还可以在前面加上r使用

#### **布尔值** ####

布尔值和布尔代数的表示完全一致，一个布尔值只有`True、False`两种值，要么是`True`，要么是`False`，在Python中，可以直接用`True、False`表示布尔值（请注意大小写），也可以通过布尔运算计算出来：

>>> True
    True
    >>> False
    False
    >>> 3 > 2
    True
    >>> 3 > 5
    False

布尔值可以用`and、or`和`not`运算。  
`and`运算是与运算，`or`运算是或运算，`not`运算是非运算

#### **空值：** ####

空值是Python里一个特殊的值，用None表示。None不能理解为0，因为0是有意义的，而None是一个特殊的空值。  
此外，Python还提供了列表、字典等多种数据类型，还允许创建自定义数据类型。

#### **变量：** ####

变量的命名规则与c语言完全相同，但在python中定义变量时无须声明类型。  
这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。例如Java，c,c++。

在Python中，等号`=`是赋值语句，可以把任意数据类型赋值给变量，同一个变量可以反复赋值，而且可以是不同类型的变量，例如：

a = 123 # a是整数
    print(a)
    a = 'ABC' # a变为字符串
    print(a)

#### **常量：** ####

在Python中，通常用全部大写的变量名表示常量：

PI = 3.14159265359

但事实上PI仍然是一个变量，Python根本没有任何机制保证PI不会被改变，所以，用全部大写的变量名表示常量只是一个习惯上的用法，如果你一定要改变变量PI的值，也没人能拦住你。

### **基本运算：** ###

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

在python中`//`除等同于c语言中的`/`除。

其余的乘法，取余等运算和c语言中的一样。

### **字符串编码：** ###

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode编码的，也就是说，Python的字符串支持多语言，例如：

>>> print('包含中文的str')
    包含中文的str

对于单个字符的编码，Python提供了`ord()`函数获取字符的整数表示，`chr()`函数把编码转换为对应的字符：

>>> ord('A')
    65
    >>> ord('中')
    20013
    >>> chr(66)
    'B'
    >>> chr(25991)
    '文'

如果知道字符的整数编码，还可以用十六进制这么写str：

>>> '\u4e2d\u6587'
    '中文'

两种写法完全是等价的。

由于Python的字符串类型是`str`，在内存中以Unicode表示，一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需要把`str`变为以字节为单位的`byte`s。

Python对bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示：

x = b'ABC'

要注意区分`'ABC'`和`b'ABC'`，前者是`str`，后者虽然内容显示得和前者一样，但`bytes`的每个字符都只占用一个字节。  
以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes，例如：

>>> 'ABC'.encode('ascii')
    b'ABC'
    >>> '中文'.encode('utf-8')
    b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

需要注意的是，我们可以将str转换成任意编码的bytes。但是在转换含有中文的str时，不能转换成ascii编码的bytes。含有中文的str无法用ASCII编码，因为中文编码的范围超过了ASCII编码的范围，Python会报错。

反过来，如果我们从网络或磁盘上读取了字节流，那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str，就需要用decode()方法：

>>> b'ABC'.decode('ascii')
    'ABC'
    >>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
    '中文'

要计算str包含多少个字符，可以用len()函数：

>>> len('ABC')
    3
    >>> len('中文')
    2

len()函数计算的是str的字符数，如果换成bytes，len()函数就计算字节数：

>>> len(b'ABC')
    3
    >>> len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')
    6
    >>> len('中文'.encode('utf-8'))
    6

在操作字符串时，我们经常遇到str和bytes的互相转换。为了避免乱码问题，应当始终坚持使用UTF-8编码对str和bytes进行转换。

### **输出格式化字符串：** ###

c语言中可以采用%来控制输出的格式，python中也类似。

>>> 'Hello, %s' % 'world'
    'Hello, world'
    >>> 'Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000)
    'Hi, Michael, you have $1000000.'

%运算符就是用来格式化字符串的。在字符串内部，%s表示用字符串替换，%d表示用整数替换，有几个%?占位符，后面就跟几个变量或者值，顺序要对应好。如果只有一个%?，括号可以省略。  
如果你不太确定应该用什么，%s永远起作用，它会把任何数据类型转换为字符串：

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

有些时候，字符串里面的%是一个普通字符怎么办？这个时候就需要转义，用%%来表示一个%：

>>> 'growth rate: %d %%' % 7
    'growth rate: 7 %'

### **数组：** ###

#### **list：** ####

Python内置的一种数据类型是列表：list。list是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。  
比如，列出班里所有同学的名字，就可以用一个list表示：

>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
    >>> classmates
    ['Michael', 'Bob', 'Tracy']

变量classmates就是一个list。用len()函数可以获得list元素的个数：

>>> len(classmates)
    3

用索引来访问list中每一个位置的元素，记得索引是从0开始的：

>>> classmates[0]
    'Michael'
    >>> classmates[1]
    'Bob'
    >>> classmates[2]
    'Tracy'

如果要取最后一个元素，除了计算索引位置外，还可以用-1做索引，直接获取最后一个元素：

>>> classmates[-1]
    'Tracy'

以此类推，可以获取倒数第2个、倒数第3个：

>>> classmates[-2]
    'Bob'
    >>> classmates[-3]
    'Michael'

list是一个可变的有序表，所以，可以往list中追加元素到末尾：

>>> classmates.append('Adam')
    >>> classmates
    ['Michael', 'Bob', 'Tracy', 'Adam']

也可以把元素插入到指定的位置，比如索引号为1的位置：

>>> classmates.insert(1, 'Jack')
    >>> classmates
    ['Michael', 'Jack', 'Bob', 'Tracy', 'Adam']

要删除list末尾的元素，用pop()方法：

>>> classmates.pop()
    'Adam'
    >>> classmates
    ['Michael', 'Jack', 'Bob', 'Tracy']

要删除指定位置的元素，用pop(i)方法，其中i是索引位置：

>>> classmates.pop(1)
    'Jack'
    >>> classmates
    ['Michael', 'Bob', 'Tracy']

要把某个元素替换成别的元素，可以直接赋值给对应的索引位置：

>>> classmates[1] = 'Sarah'
    >>> classmates
    ['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

list里面的元素的数据类型也可以不同，list元素也可以是另一个list，比如：

>>> s = ['python', 'java', ['asp', 'php'], 'scheme']
    >>> len(s)
    4

如果一个list中一个元素也没有，就是一个空的list，它的长度为0：

>>> L = []
    >>> len(L)
    0

#### **tuple:** ####

另一种有序列表叫元组：tuple。tuple和list非常类似，但是tuple一旦初始化就不能修改，比如同样是列出同学的名字：

>>> classmates = ('Michael', 'Bob', 'Tracy')

现在，classmates这个tuple不能变了，它也没有append()，insert()这样的方法。其他获取元素的方法和list是一样的，你可以正常地使用classmates\[0\]，classmates\[-1\]，但不能赋值成另外的元素。  
但是，要定义一个只有1个元素的tuple，如果你这么定义：

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

定义的不是tuple，是1这个数！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1。  
所以，只有1个元素的tuple定义时必须加一个逗号,，来消除歧义：

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

Python在显示只有1个元素的tuple时，也会加一个逗号,，以免你误解成数学计算意义上的括号。

最后来看一个“可变的”tuple：

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

表面上看，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，但指向的这个list本身是可变的。

### **条件判断:** ###

age = 20
    if age >= 18:
        print('your age is', age)
        print('adult')

注意不要少写了冒号**:**。

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

elif是else if的缩写，与c语言中的else if相同。

### **循环：** ###

Python的循环有两种，一种是for…in循环，一种是while循环。

#### for…in循环 ####

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
    for name in names:
        print(name)

执行这段代码，会依次打印names的每一个元素：

Michael
    Bob
    Tracy

所以for x in …循环就是把每个元素代入变量x，然后执行缩进块的语句。

#### **while循环：** ####

只要条件满足，就不断循环，条件不满足时退出循环。  
比如我们要计算100以内所有奇数之和，可以用while循环实现：

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

### **dict和set：** ###

#### **dict** ####

Python内置了字典：dict的支持，dict全称dictionary，在其他语言中也称为map，使用键-值（key-value）存储，具有极快的查找速度。

举个例子，假设要根据同学的名字查找对应的成绩，如果用dict实现，只需要一个“名字”-“成绩”的对照表，直接根据名字查找成绩：

>>> d = {
       'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
    >>> d['Michael']
    95

把数据放入dict的方法，除了初始化时指定外，还可以通过key放入：

>>> d['Adam'] = 67
    >>> d['Adam']
    67

一个key只能对应一个value，所以，多次对一个key放入value，后面的值会把前面的值冲掉。  
如果key不存在，dict就会报错：

>>> d['Thomas']
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    KeyError: 'Thomas'

要避免key不存在的错误，有两种办法，一是通过in判断key是否存在：

>>> 'Thomas' in d
    False

二是通过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：

>>> d.get('Thomas')
    >>> d.get('Thomas', -1)
    -1

要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会从dict中删除：

>>> d.pop('Bob')
    75
    >>> d
    {
       'Michael': 95, 'Tracy': 85}

#### **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。  
要创建一个set，需要提供一个list作为输入集合：

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

重复元素在set中自动被过滤：

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

通过add(key)方法可以添加元素到set中，可以重复添加，但不会有效果：

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

通过remove(key)方法可以删除元素：

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

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

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