Python基础入门
Python学习
第一个Python程序
1 | >>> 100+200 |
如果要让Python打印出指定的文字，可以用print()函数，然后把希望打印的文字用单引号或者双引号括起来，但不能混用单引号和双引号：
第一个hello world!
1 | >>> print('hello, world') |
这种用单引号或者双引号括起来的文本在程序中叫字符串，今后我们还会经常遇到。
最后，用exit()退出Python，我们的第一个Python程序完成！唯一的缺憾是没有保存下来，下次运行时还要再输入一遍代码。
输入和输出
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：
1 | >>> print('hello, world') |
输出
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：
1 | >>> print('The quick brown fox', 'jumps over', 'the lazy dog') |
print()也可以打印整数，或者计算结果：
1 | >>> print(300) |
因此，我们可以把计算100 + 200的结果打印得更漂亮一点：
1 | >>> print('100 + 200 =', 100 + 200) |
输入
现在，你已经可以用print()输出你想要的结果了。但是，如果要让用户从电脑输入一些字符怎么办？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。比如输入用户的名字：
1 | >>> name = input() |
数据类型和变量
数据类型
整数 浮点数 字符串
字符串：’I'm "OK"!’表示的字符串内容是：I’m “OK”!
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：
1 | >>> True |
布尔值可以用and、or和not运算
1 | >>> True and True |
not运算是非运算，它是一个单目运算符，把True变成False，False变成True：
1 | >>> not True |
布尔值经常用在条件判断中，比如：
1 | if age >= 18: |
常量
所谓常量就是不能变的变量，比如常用的数学常数π就是一个常量。在Python中，通常用全部大写的变量名表示常量：
PI = 3.14159265359
最后解释一下整数的除法为什么也是精确的。在Python中，有两种除法，一种除法是/：
1 | >>> 10 / 3 |
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：
1 | >>> 9 / 3 |
还有一种除法是//，称为地板除，两个整数的除法仍然是整数：
1 | >>> 10 // 3 |
Python的字符串
1 | >>> print('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：
1 | >>> ord('A') |
要计算str包含多少个字符，可以用len()函数：
1 | >>> len('ABC') |
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：
1 | >>> len(b'ABC') |
格式化
在Python中，采用的格式化方式和C语言是一致的，用%实现，举例如下：
1 | >>> 'Hello, %s' % 'world' |
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：
1 | >>> 'Age: %s. Gender: %s' % (25, 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%：
1 | >>> 'growth rate: %d %%' % 7 |
使用list和tuple
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：
1 | >>> 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：
1 | >>> len(classmates) |
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：
1 | >>> classmates[0] |
以此类推，可以获取倒数第2个、倒数第3个：
1 | >>> classmates[-2] |
要删除list末尾的元素，用pop()方法：
1 | >>> classmates.pop() |
也可以把元素插入到指定的位置，比如索引号为1的位置：
1 | >>> classmates.insert(1, 'Jack') |
list元素也可以是另一个list，比如：
1 | >>> s = ['python', 'java', ['asp', 'php'], 'scheme'] |
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：
1 | >>> 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。
1 | >>> t = (1, 2) |
如果要定义一个空的tuple，可以写成()：
1 | >>> t = () |
但是，要定义一个只有1个元素的tuple，如果你这么定义：
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。
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：
1 | >>> t = ('a', 'b', ['A', 'B']) |
条件判断
1 | age = 20 |
当然上面的判断是很粗略的，完全可以用elif做更细致的判断：
1 | age = 3 |
循环
Python的循环有两种，一种是for…in循环，依次把list或tuple中的每个元素迭代出来，看例子：
1 | names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] |
再比如我们想计算1-10的整数之和，可以用一个sum变量做累加：
1 | sum = 0 |
如果要计算1-100的整数之和，从1写到100有点困难，幸好Python提供一个range()函数，可以生成一个整数序列，再通过list()函数可以转换为list。比如range(5)生成的序列是从0开始小于5的整数：
1 | sum = 0 |
使用dict和set
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list实现，需要两个list：
1 | names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] |
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：
1 | >>> d['Adam'] = 67 |
由于一个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：
1 | >>> d['Jack'] = 90 |
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：
1 | >>> 'Thomas' in d |
要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会从dict中删除：
1 | >>> d.pop('Bob') |
和list比较，dict有以下几个特点：
1.查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而增加；
2.需要占用大量的内存，内存浪费多。
而list相反：
1.查找和插入的时间随着元素的增加而增加；
2.占用空间小，浪费内存很少。
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：
1 | >>> s = set([1, 2, 3]) |
注意，传入的参数[1, 2, 3]是一个list，而显示的{1, 2, 3}只是告诉你这个set内部有1，2，3这3个元素，显示的顺序也不表示set是有序的。。
重复元素在set中自动被过滤：
1 | >>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 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：
1 | >>> s.add(4) |
通过remove(key)方法可以删除元素：
1 | >>> s.remove(4) |
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：
1 | >>> s1 = set([1, 2, 3]) |
不可变对象
对于可变对象，比如list，对list进行操作，list内部的内容是会变化的，比如：
1 | >>> a = ['c', 'b', 'a'] |
而对于不可变对象，比如str，对str进行操作：
1 | >>> a = 'abc' |
函数
调用函数
调用abs函数：
1 | >>> abs(100) |
而max函数max()可以接收任意多个参数，并返回最大的那个：
1 | >>> max(1, 2) |
数据类型转换
Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数，比如int()函数可以把其他数据类型转换为整数：
1 | >>> int('123') |
函数名其实就是指向一个函数对象的引用，完全可以把函数名赋给一个变量，相当于给这个函数起了一个“别名”：
1 | >>> a = abs # 变量a指向abs函数 |
定义函数
我们以自定义一个求绝对值的my_abs函数为例：
1 | def my_abs(x): |
返回多个值
比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点，给出坐标、位移和角度，就可以计算出新的新的坐标：
1 | import math |
然后，我们就可以同时获得返回值：
1 | >>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6) |
函数的参数
位置参数
我们先写一个计算x*x的函数：
1 | def power(x): |
当我们调用power函数时，必须传入有且仅有的一个参数x：
1 | >>> power(5) |
现在，如果我们要计算x3怎么办？可以再定义一个power3函数，但是如果要计算x4、x5……怎么办？我们不可能定义无限多个函数。
你也许想到了，可以把power(x)修改为power(x, n)，用来计算xn，说干就干：
1 | def power(x, n): |
对于这个修改后的power(x, n)函数，可以计算任意n次方：
1 | >>> power(5, 2) |
递归函数
举个例子，我们来计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x … x n，用函数fact(n)表示，可以看出：
fact(n) = n! = 1 x 2 x 3 x … x (n-1) x n = (n-1)! x n = fact(n-1) x n
于是，fact(n)用递归的方式写出来就是：
1 | def fact(n): |
上面就是一个递归函数。可以试试：
1 | >>> fact(1) |
上面的fact(n)函数由于return n * fact(n - 1)引入了乘法表达式，所以就不是尾递归了。要改成尾递归方式，需要多一点代码，主要是要把每一步的乘积传入到递归函数中：
1 | def fact(n): |
尾递归调用时，如果做了优化，栈不会增长，因此，无论多少次调用也不会导致栈溢出。
