Python学习笔记二：编程基础概念

Python 程序的构成

1. Python 程序由模块组成。一个模块对应Python源文件，一般后缀名是：py。
2. 模块由语句组成。运行Python 程序时，按照模块中语句的顺序依次执行。
3. 语句是 Python 程序的构建单元，用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制语句等。

Python文件的创建和执行

前面使用的假护士环境，每次只能执行一条语句；我了编写多条语句实现复杂的逻辑，本章开始我们通过创建Python 文件，并执行该文件。

在IDLE 环境中，我们可以以通过 File -->new 创建 Python 文件，并可编辑该文件内容。我们也可以通过 FIle–>save/save as 保存文件。一般保存成扩展名为py的文件。

需要执行编辑好的文件。可以用快捷键 F5 或者点击 Run --> Run module。

代码的组织和缩进

很多编程语言通过字符（例如：花括号{}）、关键字（例如：begin/end）来划分代码块。同时，在配合代码的缩进增加可读性。“龟叔”设计 Python 语言时，直接通过缩进来组织代码块，“缩进”成为了Python语法强制的规定。

缩进时，几个空格都是允许的，但是数目必须统一。我们通常采用“四个空格”表示一个缩进。

同时，也要避免 “tab制表符”或者tab与空格混合的缩进风格。目前，常用的编辑器一般设置成：tab制表符就是4个空格。

Python 官方推荐的 PEP-8 代码风格详细说明，有兴趣的同学可以参考：

https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/

使用注释

注释是程序中会被 Python解释器忽略的一段文本。程序员可以通过注释记录的任意想写的内容，通常是关于代码的说明。

Python中的注释只有单行注释，使用 # 开始直到行结束的部分。

>>> # 注释是个好习惯，方便自己方便他人

>>> a = [10,20,30] #生成一个列表对象，变量a引用了这个变量

使用\行连接符

一行程序长度是灭有限制的，但是为了可读性更强，通常将一行比较长的程序分为多行。这是，我们可以使用\行连接符，把它放在结束的地方。Python 解释器仍然将它们解释为同一行。

>>> a = [10,20,30,40,\

50,60,70,\

80,90,100]

>>> a

[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]

>>> a = ‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz’

>>> b = 'abcdefg\

hijklmn\

opqrst\

uvwxyz’

>>> a

‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz’

>>> b

‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz’

对象

Python 中， 一切皆对象。每个对象由：标识（identity）、类型（type）、value（值）组成。

1. 标识用于唯一标识对象，通常对应于对象在计算机内存中的地址。使用内置函数id（obj）可返回对象obj的标识。
2. 类型用于表示对象存储的“数据”的类型。类型可以限制对象的取值分为一级可执行的操作。可以使用type（obj）获得对象的所属类型。
3. 是表示对象所存储的数据的信息。使用 print（obj）可以直接打印出值。

对象的本质就是：一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的相关操作。

引用

在Python 中，变量也称为：对象的引用。因为，变量存储的就是对象的地址。
变量通过地址引用了“对象”。

变量位于： 栈内存（压栈出栈等细节，后续在介绍）。
对象位于： 堆内存。

Python 是动态类型语言

变量不需要显式声明类型。根据变量引用的对象，Python 解释器自动确定数据类型。

Python 是强类型语言

每个对象偶有数据类型，只支持该类型支持的操作。

标识符

基本用法

标识符：用于变量、函数、类、模块等的名称。标识符有如下特定的规则：

1. 区分大小写。
2. 第一个字符不许是子母、下划线。其后的字符是：子母、数字、下划线
3. 不能使用关键字。比如：if、or、while 等
4. 以上下划线开头和即为的名称通常有特殊的含义，尽量避免这种写法。比如：__int__是类的构造函数。

【操作】Python 帮助系统查看关键字

注：无需刻意去呗关键字，后面都会学习。

Python 标识符命名规则

开发中，我们通常约定俗称遵守如下规则：

变量和简单赋值语句

变量的声明和赋值

变量的声明和赋值用于将一个变量绑定到一个对象上，格式如下：

变量名 = 表达式

最简单的表达式是字面量。比如： a = 123。运行过场中，解释器先运行右边的表达式，生成一个表达式运算结构的对象，然后，将这个对象地址复制给左边的变量。

【操作】变量在使用前必须先被初始化（先被赋值）

　>>> my_name
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#17>", line 1, in <module>
    my_name
NameError: name 'my_name' is not defined

变量 my_name 在被使用前未做赋值，因此报错：‘my_name’ is not defined。

删除变量和垃圾回收机制

可以通过 del 语句伤处不在使用的变量。

【操作】删除变量示例

>>> a=123
>>> del a
>>> x
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#20>", line 1, in <module>
    x
NameError: name 'x' is not defined

如果对象没有变量引用，就会被垃圾回收器回收，清空内存空间。

链式赋值

链式赋值用于同一个对象赋值给多个变量。

x=y=123；相当于 x=123；y=123

系列解包赋值

系列数据赋值给对应相同个数的变量（个数不许保持一致）>>> a,b,c=4,5,6 相当于：a=4;b=5;c=6

【操作】使用系列解包赋值实现变量交换

>>> a,b=1,2
>>> a,b=b,a
>>> print(a,b)
2 1

常量

Python不支持常量，即没有语法规则改变一个常量的值。我们只能约定常量的命名规则，以及在程序的逻辑上不对常量的值作出修改。

>>> MAX_SPEED = 120

>>> print(MAX_SPEED)

120

>>> MAX_SPEED = 140 #实际是可以改的。只能逻辑上不做修改。

>>> print(MAX_SPEED)

140

同一运算符

同一运算符用于比较两个对象的存储单元，实际比较的是对象的地址。

is与==区别

is用于判断两个变量引用对象是否为同一个，即比较对象的地址。

== 用于判断引用变量引用对象的值是否相等。默认调用对象的 ：eq（）方法。

整数缓存问题

Python 仅仅对比较小的整数对象进行缓存（范围为【-5,256】）缓存起来，而并非是所有整数对象。需要注意的是，这仅仅是在命令行中执行，而在Pycharm 或者 保存为文件执行，结果是不一样的，这是因为解释器做了一部分优化范围是【-5，任意正整数】。

总结

1. is 比较两个对象的id 值是否相等，是否指向同一个内存地址；
2. == 比较的是两个对象的内用是否相等，值是否相等。
3. 小整数对象【-5,256】在全局解释器范围内被放入缓存供重复使用；
4. is 运算符比 == 效率高，在变量和None 进行比较时，应该使用 is。

【操作】同一运算符 测试

    >>> a = 1000    
    >>> b = 1000
    >>> a == b
    True
    >>> a is b
    False
    >>> id(a)
    46764560
    >>> id(b)
    46765216
    >>> c = 10
    >>> d = 10
    >>> c is d
    True
    >>> id(c)
    1388831648
    >>> id(d)
    1388831648

基础运算符

我们在前面讲解了 “+”、“-”、“*”、“/”、“//”、“%”等运算符，这里我们继续讲解一些运算符，并进行学习和测试。

1. 比较运算符 可以连用，并且含义和我们日常使用完全一致。

>>> a = 4

>>> 3<a<10 p="" #关系运算符可以连用<="">

True

2. 位操作

        >>> a = 0b11001        
        >>> b = 0b01000
        >>> c = a|b
        >>> bin(c)     #bin()可以将数字转成二进制表示
        '0b11001'
        >>> bin(c&b)
        '0b1000'
        >>> bin(c^b)
        '0b10001'
        >>> a = 3
        >>> a<<2     #左移1位相当于乘以2.左移2位，相当于乘以4
        12
　　    >>> a = 8
　　    >>> a>>1 #右移1位相当于除以2.

3. 加法操作
   （1）数字相加 3+2==>5
   （2）字符串拼接 “3”+“2”==>“32”
   （3）列表、元组等合并 [10,20,30]+[5,10,100] ==> [10,20,30,5,10,100]

4. 乘法操作
   （1）数字相乘 3*2==>6
   （2）字符串 复制 “sxt”*3 ==> “sxtsxtsxt”
   （3）列表、元组等复制[10,20,30]*3 ⇒ [10,20,30,10,20,30,10,20,30]

复合赋值运算符

复合赋值可以让程序桁架精炼，提高效率。

注意：与C 和 Java 不一样，Python 不支持自增（++）和自减（–）

运算符优先级问题

如下优先级，从高到低。

实际使用中，记住如下简单的规则即可，复杂的表达式一定要使用小括号组织。

1. 乘除优先加减
2. 位运算和算术运算符>比较运算符>逻辑运算符

【操作】使用 python 表示数学表达式：

(5+10x)/5-13(y-1)(a+b)/x+9(5/x+(12+x)/y)