python

编程基础

• 编程基础

• 程序

• 一组能让计算机识别和执行的指令

• 计算机语言

• 人与计算机之间交互的语言

• 机器语言

• 一定位数组成二进制的0和1的序列，称为机器指令。机器指令的集合就是机器语言
• 与自然语言差异太大，难学、难懂、难写、难记、难查错

• 汇编语言

• 用一些助记符号替代机器指令，称为汇编语言。ADD A,B 指的是将寄存器A的数与寄存器B的数相加得到的数放到寄存器A中
• 汇编语言写好的程序需要汇编程序转换成机器指令
• 汇编语言只是稍微好记了些，可以认为就是机器指令对应的助记符。只是符号本身接近自然语言

• 电子计算机

• 能够执行程序的机器

• 现代计算机

• 艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、
  逻辑学家，被称为计算机科学之父，人工智能之父。图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算
  机的逻辑工作方式奠定了基础

• 冯·诺依曼著名匈牙利裔美籍犹太人数学家、计算机科学家、物理学家和化学家 ，数字计算机之
  父。他提出了以二进制作为数字计算机的数制基础，计算机应该按照程序顺序执行，计算机应
  该有五大部件。

• 冯诺依曼体系架构

• CPU由运算器和控制器组成
• 运算器，完成各种算数运算、逻辑运算、数据传输等数据加工处理
• 控制器，控制程序的执行
• 存储器，用于记忆程序和数据，例如内存
• 输入设备，将数据或者程序输入到计算机中，例如键盘、鼠标
• 输出设备，将数据或程序的处理结果展示给用户，例如显示器、打印机等
• CPU中还有寄存器和多级缓存Cache

• 语言分类

• 低级语言

• 面向机器的语言，包括机器语言、汇编语言
• 不同的机器不能通用，不同的机器需要不同的机器指令或者汇编程序

• 高级语言

• 接近自然语言和数学语言的计算机语言
• 高级语言首先要书写源程序，通过编译程序把源程序转换成机器指令的程序
• 1954年正式发布的Fortran语言是最早的高级语言，本意是公式翻译
• 人们只需要关心怎么书写源程序，针对不同机器的编译的事交给编译器关心处理

• 低级语言到高级语言

• 语言越高级，越接近人类的自然语言和数学语言
• 语言越低级，越能让机器理解
• 高级语言和低级语言之间需要一个转换的工具：编译器、解释器
• C、C++等语言的源代码需要本地编译
• Java、Python、C#的源代码需要被解释器编译成中间代码（Bytecode），在虚拟机上运行
• 编译语言，把源代码转换成目标机器的CPU指令
• 解释语言，解释后转换成字节码，运行在虚拟机上，解释器执行中间代码

• 高级语言的发展

• 非结构化语言

• 编号或标签、GOTO，子程序可以有多个入口和出口
• 有分支、循环

• 结构化语言

• 任何基本结构只允许是唯一入口和唯一出口
• 顺序、分支、循环，废弃GOTO

• 面向对象语言

• 更加接近人类认知世界的方式，万事万物抽象成对象，对象间关系抽象成类和继承
• 封装、继承、多态

• 函数式语言

• 古老的编程范式，应用在数学计算、并行处理的场景。引入到了很多现代高级语言中
• 函数是“一等公民”，高阶函数

• 程序Program

• 程序

• 算法 + 数据结构 = 程序
• 数据一切程序的核心
• 数据结构是数据在计算机中的类型和组织方式
• 算法是处理数据的方式，算法有优劣之分

• 写程序难点

• 理不清数据
• 搞不清处理方法
• 无法把数据设计转换成数据结构，无法把处理方法转换成算法
• 无法用设计范式来进行程序设计
• 世间程序皆有bug，但不会debug

• Python解释器

• 官方CPython

• C语言开发，最广泛的Python解释器

• IPython

• 一个交互式、功能增强的Cpython

• PyPy

• Python语言写的Python解释器，JIT技术，动态编译Python代码

• Jython

• Python的源代码编译成Java的字节码，跑在JVM上

• IronPython

• 与Jython类似，运行在.Net平台上的解释器，Python代码被编译成.Net的字节码

Python基础语法

• 基础语法

• 注释—— # 标注的文本
• 数字

• 整数，不区分long和int

• 进制0xa、0o10、0b10
• bool，2个值True、False

• 浮点数

• 1.2、3.1415、-0.12，1.46e9等价于1.46*109

• 复数，1+2j

• 字符串

• 使用 ‘ " 单双引号引用的字符的序列
• ‘‘‘和""" 单双三引号，可以跨行、可以在其中自由的使用单双引号
• 在字符串前面加上r或者R前缀，表示该字符串不做特殊的处理

• 转义序列

• \\ \t \r \n \‘ \"
• 前缀r，把里面的所有字符当普通字符对待

• 缩进

• 未使用C等语言的花括号，而是采用缩进的方式表示层次关系
• 约定使用4个空格缩进

• 续行

• 在行尾使用 \
• 如果使用各种括号，认为括号内是一个整体，内部跨行不用 \

• 标识符

• 1. 一个名字，用来指代一个值
• 2. 只能字母、下划线和数字
• 3. 只能以字母或下划线开头
• 4. 不能是python的关键字，例如def、class就不能作为标识符
• 5. Python是大小写敏感的
     约定：
     不允许使用中文
     不允许使用歧义单词，例如class_
     在python中不要随便使用下划线开头的表示符

• 常量

• 一旦赋值就不能改变值的标识符
• python中无法定义常量

• 字面常量

• 一个单独的量，例如 12、"abc" 、‘2341356514.03e-9‘

• 变量

• 赋值后，可以改变值的标识符

• Python的语言类型

• Python是动态语言、强类型语言
• 静态编译语言

• 实现声明变量类型，类型不能再改变
• 编译时检查

• 动态编译语言

• 不用事先声明类型，随时可以赋值为其他类型
• 编程时不知道是什么类型，很难推断

• 强类型语言

• 不同类型之间操作，必须先强制类型转换为同一类型。print(‘a‘+1)

• 弱类型语言

• 不同类型间可以操作，自动隐式转换，JavaScript中console.log(1+‘a‘)

• 运算符Operator

• 算数运算符

• + - * / % ** //
• 自然除/结果是浮点数，整除//。注：2.x中/和//都是整除

• 位运算符

• & | ~ ^ << >>
• 常用方式：乘除2的倍数，32 // 4相当于 32 >> 2
• 12，0xc，0o14，0b1100

• ~12等于多少，为什么

• 原码、反码、补码，负数表示法

• 原码

• 5 => 0b101，1 => 0b1 ，-1 => -0b1， bin(-1)

• 反码

• 正数的反码与原码相同；负数的反码符号位不变其余按位取反

• 补码

• 正数的补码与原码相同；负数的补码符号位不变其余按位取反后+1

• 负数表示法

• 数字电路的CPU中的运算器实现了加法器，但是没有减法器，减法是转换成加法
• 负数在计算机中使用补码存储，-1的补码为1111 1111
• 5-1 => 5+(-1)直觉上是0b101-0b1，其实计算机中是0b101+0b11111111，溢出位舍弃
• ~12为什么是-13？ p 10^9 等于？ 10^-9等于？为什么

• 运算符

• 比较运算符

• == != > < >= <=
• 返回一个bool值 p 1 < ‘1‘ 1 == ‘1‘
• 链式比较操作符

• 4>3>2 4>mynumber >=1

• 逻辑运算符

• 与或非 and or not
• 短路运算符

• and 如果第一个表达式为False，后面就没有必要计算了，这个逻辑表达式一定是False
• or 如果第一个表达式True，后面没有必要计算了，这个逻辑表达式一定是True

• 赋值运算符

• a = min(3,5)
• += -= *= /= %= 等 p x = y = z = 10

• 成员运算符

• in、not in

• 身份运算符

• is 、is not

• 算数运算符 > 位运算符
  身份运算符 > 成员运算符 > 逻辑运算符
• 记不住，用括号
• 长表达式，多用括号，易懂、易读

• 表达式Expression

• 由数字、符号、括号、变量等的组合

• 算数表达式
• 逻辑表达式
• 赋值表达式

• Python中，赋值即定义，如果一个变量已经定义，赋值相当于重新定义

• 内存管理

• 变量无须事先声明，也不需要指定类型

• 动态语言的特性

• 编程中一般无须关心变量的存亡，也不用关心内存的管理
• python使用引用计数记录所有对象的引用数

• 当对象引用数变为0，它就可以被 垃圾回收GC
• 计数增加：赋值给其它变量就增加引用计数，例如x=3;y=x
• 计数减少：

• 函数运行结束时，局部变量就会被自动销毁，对象引用计数减少
• 变量被赋值给其它对象。例如x=3;y=x;x=4

• 有关性能的时候，就需要考虑变量的引用问题，但是该释放内存，还是尽量不释放内存，看需求

• 程序控制

• 顺序

• 按照先后顺序一条条执行
• 例如，先洗手，再吃饭，再洗碗

• 分支

• 根据不同的情况判断，条件满足执行某条件下的语句
• 例如，先洗手，如果饭没有做好，玩游戏，如果饭做好了，就吃饭，如果饭都没有做，叫外卖

• 循环

• 条件满足就反复执行，不满足就不执行或不再执行
• 例如，先洗手，看饭好了没有，没有好，一会来看一次是否好了，一会儿来看一次，直到饭好了，才可是吃饭。这里循环的条件是饭没有好，饭没有好，就循环的来看饭好了没有。

• 单分支结构

• if语句
  if condition:
  代码块
  condition必须是一个bool类型，这个地方有一个隐式转换bool(condition)
  if 1<2:
  print(‘1 less than 2‘)
• 代码块

• 类似于if语句的冒号后面的就是一个语句块
• 在if、for、def、class等

• 真值表^

• False等价布尔值，相当于bool(value)

• 空集合

• 空字符串
• 空字典
• 空列表
• 空元祖

• None对象
• 0

• 多分支结构

• if...elif...else语句

if condition1:
    代码块1
elif condition2:
    代码块2
elif condition3:
    代码块3
......
else:
    代码块

• 举例

a = 5
if a<0:
    print(‘negative‘)
elif a==0:
    print(‘zero‘)
else:
    print(‘positive‘)

• 分支嵌套

• 嵌套结构，可以是分支、循环的嵌套
• 可以互相嵌套多层
• 举例

score = 80
if score<0:
    print(‘wrong‘)
else:
    if score==0:
        print(‘egg‘)
    elif score <= 100:
        print(‘right‘)
    else:
        print(‘too big‘)

• 练习

• 练习一：

• 输入2个数字，输出最大数
• 给定一个不超过5位的正整数，判断其有几位
• 使用input函数

• input函数获取键盘输入 input([prompt])

• 练习二：

• 给定一个不超过5位的正整数，判断其有几位

• 使用input函数

val = input(‘>>>‘)
val = int(val)
if val >= 1000: #fold
    if val>=10000:
        print(5)
    else:
        print(4)
else:
    if val>=100:
        print(3)
    elif val >= 10:
        print(2)
else:
     print(1)

• 循环——while语句

• 语法

while condition:
    block

• 当条件满足即condition为True，进入循环体，执行block

• 举例

flag=10
while flag:
    print(flag)
    flag -= 1

• 执行结果是什么？为什么？
• 如果flag=-10可以吗？如何改造？

• 循环——for语句*

• 语法

for element in iteratable:
    block

• 当可迭代对象中有元素可以迭代，进入循环体，执行block

• range函数
• 举例：打印1~10

for i in range(10):
    print(i+1)

• 执行结果是什么？为什么？
• 如果想倒序打印呢？

• 循环 continue语句

• 中断当前循环的当次执行，继续下一次循环
• 举例：计算10以内的偶数（for循环）

for i in range(10):
    if not i%2:
    print(i)

• 还有其它的实现吗？

• 举例：计算10以内的偶数（for循环）

for i in range(0,10,2):
    print(i)

for i in range(0,10):
    if i & 1:
        continue
    print(i)

• 循环 break语句

• 终止当前循环
• 举例：计算1000以内的被7整除的前20个数（for循环）

count = 0
for i in range(0,1000,7):
    print(i)
    count += 1
    if count >= 20:
        break

• 循环 continue、break语句

• 总结

• continue和break是循环的控制语句，只影响当前循环，包括while、for循环
• 如果循环嵌套， continue和break也只影响语句所在的那一层循环
• continue和break 不是跳出语句块，所以 if cond: break 不是跳出if，而是终止if外的break所在的循环

• 练习

• 练习一：

• 给定一个不超过5位的正整数，判断该数的位数，依次打印出个位、十位、百位、千位、万位的数字

• 练习二：

• 给定一个不超过5位的正整数，判断该数的位数，依次打印出个位、十位、百位、千位、万位的数字

val = input(‘>>>‘)
val = int(val)
print(val)
if val >= 1000: # 折半
    if val>=10000:
        num = 5
    else:
        num = 4
else:
    if val>=100:
        num = 3
    elif val >= 10:
        num = 2
    else:
        num = 1
print(num)
c = val
for i in range(num):
    n = c // 10
    print(c - n*10)
    c = n # 如果打印顺序是从万位到个位，如何实现

假设输入为54321
第一趟：54321 // 10 = 5432
54321 - 543210 = 1
第二趟：5432 // 10 = 543
5432 - 54310 = 2
依次类推

• 练习三：

• 给定一个不超过5位的正整数，判断该数的位数，依次从万位打印到个位的数字

val = input(‘>>>‘)
val = int(val)
print(val)
if val >= 1000: # 折半
    if val>=10000:
        num = 5
    else:
        num = 4
else:
    if val>=100:
        num = 3
    elif val >= 10:
        num = 2
    else:
        num = 1
print(num)
pre = 0
for i in range(num,0,-1):
    cur = val//(10**(i-1))
    print(cur - pre*10)
    pre = cur

假设输入为54321
第一趟：cur = 54321 // 10000 = 5
打印5 - 0
pre = 5
第二趟：cur = 54321 // 1000 = 54
打印54 - 5 * 10 = 4
pre = 54
第二趟：cur = 54321 // 100 = 543
打印543 - 54 * 10 = 3
pre = 543
依次类推

• 循环 else子句

• 语法

    while condition:
        block
    else:
        block
    for element in iteratable:
        block
    else:
        block

• 如果循环正常的执行结束，就执行else子句；如果使用break终止，else子句不会执行

• 练习：

• 练习一：

• 打印一个边长为n的正方形
• 求100内所有奇数的和（2500） p 判断学生成绩，成绩等级A_{E。其中，90分以上为‘A‘，80}89分为‘B‘，70_{79分为‘C‘，60}69分 为‘D‘，60分以下为‘E‘
• 求1到5阶乘之和
• 给一个数，判断它是否是素数（质数）

• 质数：一个大于1的自然数只能被1和它本身整除

• 练习二：

• 打印一个边长为n的正方形

n = 5
print(‘*‘*n)
for i in range(n-2):
    print(‘*‘+‘ ‘*(n-2)+‘*‘)
print(‘*‘*n)

边为3，则 -1 0 1 => range(-1,2)
边为4，则 -2 -1 0 1 => range(-2,2)
边为5，则 -2 -1 0 1 2 => range(-2,3)
n = 5
e = -n//2
for i in range(e,n+e):
    if i == e or i == n+e-1:
        print(‘*‘*n)
    else:
        print(‘*‘ + ‘ ‘*(n-2) + ‘*‘)

• 作业： p 打印九九乘法表

• 打印右侧菱形
• 打印100以内的斐波那契数列
• 求斐波那契数列第101项 p 求10万内的所有素数
• 博客：可以是总结、可以是对习题的不同思路的思考及实现
• 要求：

• 所有课上习题要求重新整理当做作业自己实现
• 尽量所有程序自己能实现，不能实现的要求能写出思路或者伪代码

python

原文：https://www.cnblogs.com/hao-ran/p/12715806.html