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Python入门(上)

AI悦创原创Python基础Python基础大约 12 分钟...约 3515 字

Python入门(上)

  1. 简介

  2. 变量、运算符与数据类型

    1. 注释

    2. 运算符

    3. 变量和赋值

    4. 数据类型与转换

    5. print()函数

  3. 位运算

    1. 原码、反码和补码

    2. 按位运算

    3. 利用位运算实现快速计算

    4. 利用位运算实现整数集合

  4. 条件语句

    1. if 语句

    2. if - else 语句

    3. if - elif - else 语句

    4. assert 关键词

  5. 循环语句

    1. while 循环

    2. while - else 循环

    3. for 循环

    4. for - else 循环

    5. range() 函数

    6. enumerate()函数

    7. break 语句

    8. continue 语句

    9. pass 语句

    10. 推导式

  6. 异常处理

    1. Python 标准异常总结

    2. Python 标准警告总结

    3. try - except 语句

    4. try - except - finally 语句

    5. try - except - else 语句

    6. raise语句

简介

Python 是一种通用编程语言,其在科学计算和机器学习领域具有广泛的应用。如果我们打算利用 Python 来执行机器学习,那么对 Python 有一些基本的了解就是至关重要的。本 Python 入门系列体验就是为这样的初学者精心准备的。

本实验包括以下内容:

  • 变量、运算符与数据类型
    • 注释
    • 运算符
    • 变量和赋值
    • 数据类型与转换
    • print() 函数
  • 位运算
    • 原码、反码和补码
    • 按位非操作 ~
    • 按位与操作 &
    • 按位或操作 |
    • 按位异或操作 ^
    • 按位左移操作 <<
    • 按位右移操作 >>
    • 利用位运算实现快速计算
    • 利用位运算实现整数集合
  • 条件语句
    • if 语句
    • if - else 语句
    • if - elif - else 语句
    • assert 关键词
  • 循环语句
    • while 循环
    • while - else 循环
    • for 循环
    • for - else 循环
    • range() 函数
    • enumerate()函数
    • break 语句
    • continue 语句
    • pass 语句
    • 推导式
  • 异常处理
    • Python 标准异常总结
    • Python 标准警告总结
    • try - except 语句
    • try - except - finally 语句
    • try - except - else 语句
    • raise语句

变量、运算符与数据类型

1. 注释

  • 在 Python 中,# 表示注释,作用于整行。

【例子】单行注释

# 这是一个注释
print("Hello world")

# Hello world
  • ''' ''' 或者 """ """ 表示区间注释,在三引号之间的所有内容被注释

【例子】多行注释

'''
这是多行注释,用三个单引号
这是多行注释,用三个单引号
这是多行注释,用三个单引号
'''
print("Hello china") 
# Hello china

"""
这是多行注释,用三个双引号
这是多行注释,用三个双引号 
这是多行注释,用三个双引号
"""
print("hello china") 
# hello china

【我是测试题1】请在下方代码块中打印 (print) 出 hello+你的姓名

如:print("hello 老表")

# 写下你的答案

2. 运算符

算术运算符

操作符名称示例
+1 + 1
-2 - 1
*3 * 4
/3 / 4
//整除(地板除)3 // 4
%取余3 % 4
**2 ** 3

【例子】

print(1 + 1)  # 2
print(2 - 1)  # 1
print(3 * 4)  # 12
print(3 / 4)  # 0.75
print(3 // 4)  # 0
print(3 % 4)  # 3
print(2 ** 3)  # 8

比较运算符

操作符名称示例
>大于2 > 1
>=大于等于2 >= 4
<小于1 < 2
<=小于等于5 <= 2
==等于3 == 4
!=不等于3 != 5

【例子】

print(2 > 1)  # True
print(2 >= 4)  # False
print(1 < 2)  # True
print(5 <= 2)  # False
print(3 == 4)  # False
print(3 != 5)  # True

逻辑运算符

操作符名称示例
and(3 > 2) and (3 < 5)
or(1 > 3) or (9 < 2)
notnot (2 > 1)

【例子】

print((3 > 2) and (3 < 5))  # True
print((1 > 3) or (9 < 2))  # False
print(not (2 > 1))  # False

位运算符

操作符名称示例
~按位取反~4
&按位与4 & 5
``按位或
^按位异或4 ^ 5
<<左移4 << 2
>>右移4 >> 2

【例子】有关二进制的运算,参见“位运算”部分的讲解。

print(bin(4))  # 0b100
print(bin(5))  # 0b101
print(bin(~4), ~4)  # -0b101 -5
print(bin(4 & 5), 4 & 5)  # 0b100 4
print(bin(4 | 5), 4 | 5)  # 0b101 5
print(bin(4 ^ 5), 4 ^ 5)  # 0b1 1
print(bin(4 << 2), 4 << 2)  # 0b10000 16
print(bin(4 >> 2), 4 >> 2)  # 0b1 1

三元运算符

【例子】

x, y = 4, 5
if x < y:
    small = x
else:
    small = y

print(small)  # 4

有了这个三元操作符的条件表达式,你可以使用一条语句来完成以上的条件判断和赋值操作。

【例子】

x, y = 4, 5
small = x if x < y else y
print(small)  # 4

其他运算符

操作符名称示例
in存在'A' in ['A', 'B', 'C']
not in不存在'h' not in ['A', 'B', 'C']
is"hello" is "hello"
is not不是"hello" is not "hello"

【例子】

letters = ['A', 'B', 'C']
if 'A' in letters:
    print('A' + ' exists')
if 'h' not in letters:
    print('h' + ' not exists')

# A exists
# h not exists

【例子】比较的两个变量均指向不可变类型。

a = "hello"
b = "hello"
print(a is b, a == b)  # True True
print(a is not b, a != b)  # False False

【例子】比较的两个变量均指向可变类型。

a = ["hello"]
b = ["hello"]
print(a is b, a == b)  # False True
print(a is not b, a != b)  # True False

注意:

  • is, is not 对比的是两个变量的内存地址
  • ==, != 对比的是两个变量的值
  • 比较的两个变量,指向的都是地址不可变的类型(str等),那么is,is not 和 ==,!= 是完全等价的。
  • 对比的两个变量,指向的是地址可变的类型(list,dict,tuple等),则两者是有区别的。

运算符的优先级

运算符描述
**指数(最高优先级)
~+-按位翻转,一元加号和减号
* / % //乘,除,取模和取整除)
+ -加法减法
>> <<右移,左移运算符
&位‘AND’
^|位运算符
<=<>>=比较运算符
<>==!=等于运算符
=%=/=//=-=+=*=**=赋值运算符
is is not身份运算符
in not in成员运算符
not and or逻辑运算符

【例子】

print(-3 ** 2)  # -9
print(3 ** -2)  # 0.1111111111111111
print(1 << 3 + 2 & 7)  # 0
print(-3 * 2 + 5 / -2 - 4)  # -12.5
print(3 < 4 and 4 < 5)  # True

【我是测试题2】下面这段代码的运行结果是什么?

# 运行一下结果就出来了
a = "hello"
b = "hello"
print(a is b, a == b)

3. 变量和赋值

  • 在使用变量之前,需要对其先赋值。
  • 变量名可以包括字母、数字、下划线、但变量名不能以数字开头。
  • Python 变量名是大小写敏感的,foo != Foo

【例子】

teacher = "老马的程序人生"
print(teacher)  # 老马的程序人生

【例子】

first = 2
second = 3
third = first + second
print(third)  # 5

【例子】

myTeacher = "老马的程序人生"
yourTeacher = "小马的程序人生"
ourTeacher = myTeacher + ',' + yourTeacher
print(ourTeacher)  # 老马的程序人生,小马的程序人生

【我是测试题3】运行下面一段代码看看结果是什么?

# 运行一下就好啦
set_1 = {"欢迎", "学习","Python"}
print(set_1.pop())

4. 数据类型与转换

类型名称示例
int整型 <class 'int'>-876, 10
float浮点型<class 'float'>3.149, 11.11
bool布尔型<class 'bool'>True, False

整型

【例子】通过 print() 可看出 a 的值,以及类 (class) 是int

a = 1031
print(a, type(a))
# 1031 <class 'int'>

Python 里面万物皆对象(object),整型也不例外,只要是对象,就有相应的属性 (attributes) 和方法(methods)。

【例子】

b = dir(int)
print(b)

# ['__abs__', '__add__', '__and__', '__bool__', '__ceil__', '__class__',
# '__delattr__', '__dir__', '__divmod__', '__doc__', '__eq__',
# '__float__', '__floor__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__',
# '__getattribute__', '__getnewargs__', '__gt__', '__hash__',
# '__index__', '__init__', '__init_subclass__', '__int__', '__invert__',
# '__le__', '__lshift__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__',
# '__neg__', '__new__', '__or__', '__pos__', '__pow__', '__radd__',
# '__rand__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__',
# '__rfloordiv__', '__rlshift__', '__rmod__', '__rmul__', '__ror__',
# '__round__', '__rpow__', '__rrshift__', '__rshift__', '__rsub__',
# '__rtruediv__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__',
# '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__trunc__', '__xor__',
# 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'from_bytes', 'imag',
# 'numerator', 'real', 'to_bytes']

对它们有个大概印象就可以了,具体怎么用,需要哪些参数 (argument),还需要查文档。看个 bit_length() 的例子。

【例子】找到一个整数的二进制表示,再返回其长度。

a = 1031
print(bin(a))  # 0b10000000111
print(a.bit_length())  # 11

浮点型

【例子】

print(1, type(1))
# 1 <class 'int'>

print(1., type(1.))
# 1.0 <class 'float'>

a = 0.00000023
b = 2.3e-7
print(a)  # 2.3e-07
print(b)  # 2.3e-07

有时候我们想保留浮点型的小数点后 n 位。可以用 decimal 包里的 Decimal 对象和 getcontext() 方法来实现。

import decimal
from decimal import Decimal

Python 里面有很多用途广泛的包 (package),用什么你就引进 (import) 什么。包也是对象,也可以用上面提到的 dir(decimal) 来看其属性和方法。

【例子】getcontext() 显示了 Decimal 对象的默认精度值是 28 位 (prec=28)。

a = decimal.getcontext()
print(a)

# Context(prec=28, rounding=ROUND_HALF_EVEN, Emin=-999999, Emax=999999,
# capitals=1, clamp=0, flags=[], 
# traps=[InvalidOperation, DivisionByZero, Overflow])
b = Decimal(1) / Decimal(3)
print(b)

# 0.3333333333333333333333333333

【例子】使 1/3 保留 4 位,用 getcontext().prec 来调整精度。

decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c)

# 0.3333

布尔型

布尔 (boolean) 型变量只能取两个值,TrueFalse。当把布尔型变量用在数字运算中,用 10 代表 TrueFalse

【例子】

print(True + True)  # 2
print(True + False)  # 1
print(True * False)  # 0

除了直接给变量赋值 TrueFalse,还可以用 bool(X) 来创建变量,其中 X 可以是

  • 基本类型:整型、浮点型、布尔型
  • 容器类型:字符串、元组、列表、字典和集合

【例子】bool 作用在基本类型变量:X 只要不是整型 0、浮点型 0.0bool(X) 就是 True,其余就是 False

print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True

print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True

print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True

【例子】bool 作用在容器类型变量:X 只要不是空的变量,bool(X) 就是 True,其余就是 False

print(type(''), bool(''), bool('python'))
# <class 'str'> False True

print(type(()), bool(()), bool((10,)))
# <class 'tuple'> False True

print(type([]), bool([]), bool([1, 2]))
# <class 'list'> False True

print(type({}), bool({}), bool({'a': 1, 'b': 2}))
# <class 'dict'> False True

print(type(set()), bool(set()), bool({1, 2}))
# <class 'set'> False True

确定 bool(X) 的值是 True 还是 False,就看 X 是不是空,空的话就是 False,不空的话就是 True

  • 对于数值变量,0, 0.0 都可认为是空的。
  • 对于容器变量,里面没元素就是空的。

获取类型信息

  • 获取类型信息 type(object)

【例子】

print(isinstance(1, int))  # True
print(isinstance(5.2, float))  # True
print(isinstance(True, bool))  # True
print(isinstance('5.2', str))  # True

注:

  • type() 不会认为子类是一种父类类型,不考虑继承关系。
  • isinstance() 会认为子类是一种父类类型,考虑继承关系。

如果要判断两个类型是否相同推荐使用 isinstance()

类型转换

  • 转换为整型 int(x, base=10)
  • 转换为字符串 str(object='')
  • 转换为浮点型 float(x)

【例子】

print(int('520'))  # 520
print(int(520.52))  # 520
print(float('520.52'))  # 520.52
print(float(520))  # 520.0
print(str(10 + 10))  # 20
print(str(10.1 + 5.2))  # 15.3

5. print() 函数

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
  • 将对象以字符串表示的方式格式化输出到流文件对象 file 里。其中所有非关键字参数都按 str() 方式进行转换为字符串输出;
  • 关键字参数 sep 是实现分隔符,比如多个参数输出时想要输出中间的分隔字符;
  • 关键字参数 end 是输出结束时的字符,默认是换行符\n
  • 关键字参数 file 是定义流输出的文件,可以是标准的系统输出 sys.stdout ,也可以重定义为别的文件;
  • 关键字参数 flush 是立即把内容输出到流文件,不作缓存。

【例子】没有参数时,每次输出后都会换行。

shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed without 'end'and 'sep'.")
for item in shoplist:
    print(item)

# This is printed without 'end'and 'sep'.
# apple
# mango
# carrot
# banana

【例子】每次输出结束都用end设置的参数&结尾,并没有默认换行。

shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed with 'end='&''.")
for item in shoplist:
    print(item, end='&')
print('hello world')

# This is printed with 'end='&''.
# apple&mango&carrot&banana&hello world

【例子】item值与'another string'两个值之间用sep设置的参数&分割。由于end参数没有设置,因此默认是输出解释后换行,即end参数的默认值为\n

shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed with 'sep='&''.")
for item in shoplist:
    print(item, 'another string', sep='&')

# This is printed with 'sep='&''.
# apple&another string
# mango&another string
# carrot&another string
# banana&another string

位运算

1. 原码、反码和补码

二进制有三种不同的表示形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示

原码:就是其二进制表示(注意,有一位符号位)。

00 00 00 11 -> 3
10 00 00 11 -> -3

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