Python学习之旅02-python基础01

雨点打透心脏的1/2处 2023-02-13 00:24 13阅读 0赞

### 变量和类型 ###

*  整型：Python中可以处理任意大小的整数（Python 2.x中有`int`和`long`两种类型的整数，但这种区分对Python来说意义不大，因此在Python 3.x中整数只有int这一种了），而且支持二进制（如`0b100`，换算成十进制是4）、八进制（如`0o100`，换算成十进制是64）、十进制（`100`）和十六进制（`0x100`，换算成十进制是256）的表示法。
 *  浮点型：浮点数也就是小数，之所以称为浮点数，是因为按照科学记数法表示时，一个浮点数的小数点位置是可变的，浮点数除了数学写法（如`123.456`）之外还支持科学计数法（如`1.23456e2`）。
 *  字符串型：字符串是以单引号或双引号括起来的任意文本，比如`'hello'`和`"hello"`,字符串还有原始字符串表示法、字节字符串表示法、Unicode字符串表示法，而且可以书写成多行的形式（用三个单引号或三个双引号开头，三个单引号或三个双引号结尾）。
 *  布尔型：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（例如`3 < 5`会产生布尔值`True`，而`2 == 1`会产生布尔值`False`）。
 *  复数型：形如`3+5j`，跟数学上的复数表示一样，唯一不同的是虚部的`i`换成了`j`。实际上，这个类型并不常用，大家了解一下就可以了。

**变量命名规则：**

*   *  变量名由字母（广义的Unicode字符，不包括特殊字符）、数字和下划线构成，数字不能开头。
     *  大小写敏感（大写的`a`和小写的`A`是两个不同的变量）。
     *  不要跟关键字（有特殊含义的单词，后面会讲到）和系统保留字（如函数、模块等的名字）冲突。
 *  PEP 8要求：
    
     *  用小写字母拼写，多个单词用下划线连接。
     *  受保护的实例属性用单个下划线开头（后面会讲到）。
     *  私有的实例属性用两个下划线开头（后面会讲到）。

**变量的类型和变量使用**

"""
    使用变量保存数据并进行加减乘除运算
    
    """
    a = 321
    b = 12
    print(a + b)    # 333
    print(a - b)    # 309
    print(a * b)    # 3852
    print(a / b)    # 26.75

"""
    使用type()检查变量的类型
    
    Version: 0.1
    Author: 骆昊
    """
    a = 100
    b = 12.345
    c = 1 + 5j
    d = 'hello, world'
    e = True
    print(type(a))    # <class 'int'>
    print(type(b))    # <class 'float'>
    print(type(c))    # <class 'complex'>
    print(type(d))    # <class 'str'>
    print(type(e))    # <class 'bool'>

可以使用Python中内置的函数对变量类型进行转换。

*  `int()`：将一个数值或字符串转换成整数，可以指定进制。
 *  `float()`：将一个字符串转换成浮点数。
 *  `str()`：将指定的对象转换成字符串形式，可以指定编码。
 *  `chr()`：将整数转换成该编码对应的字符串（一个字符）。
 *  `ord()`：将字符串（一个字符）转换成对应的编码（整数）。

下面的代码通过键盘输入两个整数来实现对两个整数的算术运算。

"""
    使用input()函数获取键盘输入(字符串)
    使用int()函数将输入的字符串转换成整数
    使用print()函数输出带占位符的字符串
    
    """
    a = int(input('a = '))
    b = int(input('b = '))
    print('%d + %d = %d' % (a, b, a + b))
    print('%d - %d = %d' % (a, b, a - b))
    print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b))
    print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))
    print('%d // %d = %d' % (a, b, a // b))
    print('%d %% %d = %d' % (a, b, a % b))
    print('%d ** %d = %d' % (a, b, a ** b))

> **说明**：上面的print函数中输出的字符串使用了占位符语法，其中`%d`是整数的占位符，`%f`是小数的占位符，`%%`表示百分号（因为百分号代表了占位符，所以带占位符的字符串中要表示百分号必须写成`%%`），字符串之后的`%`后面跟的变量值会替换掉占位符然后输出到终端中，运行上面的程序，看看程序执行结果就明白啦。

### 运算符 ###

Python支持多种运算符，下表大致按照优先级从高到低的顺序列出了所有的运算符，运算符的优先级指的是多个运算符同时出现时，先做什么运算然后再做什么运算。除了我们之前已经用过的赋值运算符和算术运算符，我们稍后会陆续讲到其他运算符的使用。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>运算符</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>[]</code> <code>[:]</code></td> 
   <td>下标，切片</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>**</code></td> 
   <td>指数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>~</code> <code>+</code> <code>-</code></td> 
   <td>按位取反, 正负号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>*</code> <code>/</code> <code>%</code> <code>//</code></td> 
   <td>乘，除，模，整除</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>+</code> <code>-</code></td> 
   <td>加，减</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>&gt;&gt;</code> <code>&lt;&lt;</code></td> 
   <td>右移，左移</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>&amp;</code></td> 
   <td>按位与</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>^</code> <code>|</code></td> 
   <td>按位异或，按位或</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>&lt;=</code> <code>&lt;</code> <code>&gt;</code> <code>&gt;=</code></td> 
   <td>小于等于，小于，大于，大于等于</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>==</code> <code>!=</code></td> 
   <td>等于，不等于</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>is</code> <code>is not</code></td> 
   <td>身份运算符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>in</code> <code>not in</code></td> 
   <td>成员运算符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>not</code> <code>or</code> <code>and</code></td> 
   <td>逻辑运算符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>=</code> <code>+=</code> <code>-=</code> <code>*=</code> <code>/=</code> <code>%=</code> <code>//=</code> <code>**=</code> <code>&amp;=</code> `</td> 
   <td>=<code> </code>^=<code> </code>&gt;&gt;=<code> </code>&lt;&lt;=`</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> **说明：** 在实际开发中，如果搞不清楚运算符的优先级，可以使用括号来确保运算的执行顺序。

赋值运算符

赋值运算符应该是最为常见的运算符，它的作用是将右边的值赋给左边的变量。下面的例子演示了赋值运算符和复合赋值运算符的使用。

"""
    赋值运算符和复合赋值运算符
    
    """
    a = 10
    b = 3
    a += b        # 相当于：a = a + b
    a *= a + 2    # 相当于：a = a * (a + 2)
    print(a)      # 算一下这里会输出什么

### 比较运算符和逻辑运算符 ###

比较运算符有的地方也称为关系运算符，包括`==`、`!=`、`<`、`>`、`<=`、`>=`，我相信没有什么好解释的，大家一看就能懂，唯一需要提醒的是比较相等用的是`==`，请注意这个地方是两个等号，因为`=`是赋值运算符，我们在上面刚刚讲到过，`==`才是比较相等的比较运算符。比较运算符会产生布尔值，要么是`True`要么是`False`。

逻辑运算符有三个，分别是`and`、`or`和`not`。`and`字面意思是“而且”，所以`and`运算符会连接两个布尔值，如果两个布尔值都是`True`，那么运算的结果就是`True`；左右两边的布尔值有一个是`False`，最终的运算结果就是`False`。相信大家已经想到了，如果`and`左边的布尔值是`False`，不管右边的布尔值是什么，最终的结果都是`False`，所以在做运算的时候右边的值会被跳过（短路处理），这也就意味着在`and`运算符左边为`False`的情况下，右边的表达式根本不会执行。`or`字面意思是“或者”，所以`or`运算符也会连接两个布尔值，如果两个布尔值有任意一个是`True`，那么最终的结果就是`True`。当然，`or`运算符也是有短路功能的，在它左边的布尔值为`True`的情况下，右边的表达式根本不会执行。`not`运算符的后面会跟上一个布尔值，它的作用是得到与该布尔值相反的值，也就是说，后面的布尔值如果是`True`运算结果就是`False`，而后面的布尔值如果是`False`则运算结果就是`True`。

"""
    比较运算符和逻辑运算符的使用
    
    
    """
    flag0 = 1 == 1
    flag1 = 3 > 2
    flag2 = 2 < 1
    flag3 = flag1 and flag2
    flag4 = flag1 or flag2
    flag5 = not (1 != 2)
    print('flag0 =', flag0)    # flag0 = True
    print('flag1 =', flag1)    # flag1 = True
    print('flag2 =', flag2)    # flag2 = False
    print('flag3 =', flag3)    # flag3 = False
    print('flag4 =', flag4)    # flag4 = True
    print('flag5 =', flag5)    # flag5 = False

> **说明**：比较运算符的优先级高于赋值运算符，所以`flag0 = 1 == 1`先做`1 == 1`产生布尔值`True`，再将这个值赋值给变量`flag0`。`print`函数可以输出多个值，多个值之间可以用`,`进行分隔，输出的内容之间默认以空格分开。

### 练习 ###

练习1：华氏温度转换为摄氏温度。

> 华氏温度到摄氏温度的转换公式为：C=(F - 32) \\1.8。

参考答案：

"""
    将华氏温度转换为摄氏温度
    
    """
    f = float(input('请输入华氏温度: '))
    c = (f - 32) / 1.8
    print('%.1f华氏度 = %.1f摄氏度' % (f, c))

> **说明**：在使用`print`函数输出时，也可以对字符串内容进行格式化处理，上面`print`函数中的字符串`%1.f`是一个占位符，稍后会由一个`float`类型的变量值替换掉它。同理，如果字符串中有`%d`，后面可以用一个`int`类型的变量值替换掉它，而`%s`会被字符串的值替换掉。除了这种格式化字符串的方式外，还可以用下面的方式来格式化字符串，其中`{f:.1f}`和`{c:.1f}`可以先看成是`{f}`和`{c}`，表示输出时会用变量`f`和变量`c`的值替换掉这两个占位符，后面的`:.1f`表示这是一个浮点数，小数点后保留1位有效数字。
> 
>     print(f'{f:.1f}华氏度 = {c:.1f}摄氏度')

练习2：输入圆的半径计算计算周长和面积。

参考答案：

"""
    输入半径计算圆的周长和面积
    
    """
    radius = float(input('请输入圆的半径: '))
    perimeter = 2 * 3.1416 * radius
    area = 3.1416 * radius * radius
    print('周长: %.2f' % perimeter)
    print('面积: %.2f' % area)

练习3：输入年份判断是不是闰年。

参考答案：

"""
    输入年份 如果是闰年输出True 否则输出False
    
    """
    year = int(input('请输入年份: '))
    # 如果代码太长写成一行不便于阅读 可以使用\对代码进行折行
    is_leap = year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or \
              year % 400 == 0
    print(is_leap)

> **说明**：比较运算符会产生布尔值，而逻辑运算符`and`和`or`会对这些布尔值进行组合，最终也是得到一个布尔值，闰年输出`True`，平年输出`False`。

## 分支结构 ##

### 应用场景 ###

### if语句 ###

在Python中，要构造分支结构可以使用`if`、`elif`和`else`关键字。所谓**关键字**就是有特殊含义的单词，像`if`和`else`就是专门用于构造分支结构的关键字，很显然你不能够使用它作为变量名（事实上，用作其他的标识符也是不可以）。下面的例子中演示了如何构造一个分支结构。

"""
    用户身份验证
    
    """
    username = input('请输入用户名: ')
    password = input('请输入口令: ')
    # 用户名是admin且密码是123456则身份验证成功否则身份验证失败
    if username == 'admin' and password == '123456':
        print('身份验证成功!')
    else:
        print('身份验证失败!')

需要说明的是和C/C++、Java等语言不同，Python中没有用花括号来构造代码块而是**使用了缩进的方式来表示代码的层次结构**，如果`if`条件成立的情况下需要执行多条语句，只要保持多条语句具有相同的缩进就可以了。换句话说**连续的代码如果又保持了相同的缩进那么它们属于同一个代码块**，相当于是一个执行的整体。**缩进**可以使用任意数量的空格，但**通常使用4个空格**，建议大家**不要使用制表键**或者**设置你的代码编辑工具自动将制表键变成4个空格**。

当然如果要构造出更多的分支，可以使用`if...elif...else...`结构或者嵌套的`if...else...`结构，下面的代码演示了如何利用多分支结构实现分段函数求值。

"""
    分段函数求值
    
            3x - 5  (x > 1)
    f(x) =  x + 2   (-1 <= x <= 1)
            5x + 3  (x < -1)
    
    """
    
    x = float(input('x = '))
    if x > 1:
        y = 3 * x - 5
    elif x >= -1:
        y = x + 2
    else:
        y = 5 * x + 3
    print('f(%.2f) = %.2f' % (x, y))

当然根据实际开发的需要，分支结构是可以嵌套的，例如判断是否通关以后还要根据你获得的宝物或者道具的数量对你的表现给出等级（比如点亮两颗或三颗星星），那么我们就需要在`if`的内部构造出一个新的分支结构，同理`elif`和`else`中也可以再构造新的分支，我们称之为嵌套的分支结构，也就是说上面的代码也可以写成下面的样子。

"""
    分段函数求值
    		3x - 5	(x > 1)
    f(x) =	x + 2	(-1 <= x <= 1)
    		5x + 3	(x < -1)
    
    """
    
    x = float(input('x = '))
    if x > 1:
        y = 3 * x - 5
    else:
        if x >= -1:
            y = x + 2
        else:
            y = 5 * x + 3
    print('f(%.2f) = %.2f' % (x, y))

> **说明：** 大家可以自己感受一下这两种写法到底是哪一种更好。在之前我们提到的Python之禅中有这么一句话“Flat is better than nested.”，之所以提倡代码“扁平化”是因为嵌套结构的嵌套层次多了之后会严重的影响代码的可读性，所以能使用扁平化的结构时就不要使用嵌套。

### 练习 ###

练习1：英制单位英寸与公制单位厘米互换。

参考答案：

"""
    英制单位英寸和公制单位厘米互换
    
    
    """
    value = float(input('请输入长度: '))
    unit = input('请输入单位: ')
    if unit == 'in' or unit == '英寸':
        print('%f英寸 = %f厘米' % (value, value * 2.54))
    elif unit == 'cm' or unit == '厘米':
        print('%f厘米 = %f英寸' % (value, value / 2.54))
    else:
        print('请输入有效的单位')

练习2：百分制成绩转换为等级制成绩。

> **要求**：如果输入的成绩在90分以上（含90分）输出A；80分-90分（不含90分）输出B；70分-80分（不含80分）输出C；60分-70分（不含70分）输出D；60分以下输出E。

参考答案：

"""
    百分制成绩转换为等级制成绩
    
    
    """
    score = float(input('请输入成绩: '))
    if score >= 90:
        grade = 'A'
    elif score >= 80:
        grade = 'B'
    elif score >= 70:
        grade = 'C'
    elif score >= 60:
        grade = 'D'
    else:
        grade = 'E'
    print('对应的等级是:', grade)

练习3：输入三条边长，如果能构成三角形就计算周长和面积。

参考答案：

"""
    判断输入的边长能否构成三角形，如果能则计算出三角形的周长和面积
    
    
    """
    a = float(input('a = '))
    b = float(input('b = '))
    c = float(input('c = '))
    if a + b > c and a + c > b and b + c > a:
        print('周长: %f' % (a + b + c))
        p = (a + b + c) / 2
        area = (p * (p - a) * (p - b) * (p - c)) ** 0.5
        print('面积: %f' % (area))
    else:
        print('不能构成三角形')