Python 3学习笔记之中级篇（二）

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1 Python3 数字(Number)

Python 数字数据类型用于存储数值。
数据类型是不允许改变的,这就意味着如果改变数字数据类型的值，将重新分配内存空间。
以下实例在变量赋值时 Number 对象将被创建：

var1 = 1
var2 = 10

您也可以使用del语句删除一些数字对象的引用。
del语句的语法是：del var1[,var2[,var3[....,varN]]]

您可以通过使用del语句删除单个或多个对象的引用，例如：del var，del var_a, var_b

Python 支持四种不同的数值类型：

• 整型(Int) - 通常被称为是整型或整数，是正或负整数，不带小数点。Python3 整型是没有限制大小的，可以当作 Long 类型使用，所以 Python3 没有 Python2 的 Long 类型。
• bool (布尔), 如 True。
• 浮点型(float) - 浮点型由整数部分与小数部分组成，浮点型也可以使用科学计数法表示（2.5e2 = 2.5 x 10² = 250）
• 复数((complex)) - 复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a + bj,或者complex(a,b)表示， 复数的实部a和虚部b都是浮点型。 我们可以使用十六进制和八进制来代表整数：

>>> number = 0xA0F # 十六进制
>>> number
2575
>>> number=0o37 # 八进制
>>> number
31

int	float	complex
10	0.0	3.14j
100	15.20	45.j
-786	-21.9	9.322e-36j
080	32.3e+18	.876j
-0490	-90.	-.6545+0J
-0x260	-32.54e100	3e+26J
0x69	70.2E-12	4.53e-7j

• Python支持复数，复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a + bj,或者complex(a,b)表示， 复数的实部a和虚部b都是浮点型。

1.1 Python 数字类型转换

有时候，我们需要对数据内置的类型进行转换，数据类型的转换，你只需要将数据类型作为函数名即可。

• int(x) 将x转换为一个整数。
• float(x) 将x转换到一个浮点数。
• complex(x) 将x转换到一个复数，实数部分为x，虚数部分为 0。
• complex(x, y) 将 x 和 y 转换到一个复数，实数部分为 x，虚数部分为 y。x 和 y是数字表达式。

以下实例将浮点数变量 a 转换为整数：

>>> a = 1.0
>>> int(a)
1

1.2 Python 数字运算

Python 解释器可以作为一个简单的计算器，您可以在解释器里输入一个表达式，它将输出表达式的值。
表达式的语法很直白： +, -, * 和 /, 和其它语言（如Pascal或C）里一样。
**注意：**在不同的机器上浮点运算的结果可能会不一样。
在整数除法中，除法/总是返回一个浮点数，如果只想得到整数的结果，丢弃可能的分数部分，可以使用运算符 //：

>>> 17 / 3  # 整数除法返回浮点型
5.666666666666667
>>>
>>> 17 // 3  # 整数除法返回向下取整后的结果
5
>>> 17 % 3  # ％操作符返回除法的余数
2
>>> 5 * 3 + 2 
17

注意：// 得到的并不一定是整数类型的数，它与分母分子的数据类型有关系。

>>> 7//2
3
>>> 7.0//2
3.0
>>> 7//2.0
3.0

在交互模式中，最后被输出的表达式结果被赋值给变量 _ 。例如：

>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06

此处， _ 变量应被用户视为只读变量。

1.3 数学函数

除了abs(x)之外，其它的函数都学要引入math模块才能使用。

函数	返回值 ( 描述 )
abs(x)	返回数字的绝对值，如abs(-10) 返回 10
ceil(x)	返回数字的上入整数，如math.ceil(4.1) 返回 5
cmp(x, y)	如果 x < y 返回 -1, 如果 x == y 返回 0, 如果 x > y 返回 1。 Python 3 已废弃，使用 (x>y)-(x<y) 替换。
exp(x)	返回e的x次幂(ex),如math.exp(1) 返回2.718281828459045
fabs(x)	返回数字的绝对值，如math.fabs(-10) 返回10.0
floor(x)	返回数字的下舍整数，如math.floor(4.9)返回 4
log(x)	如math.log(math.e)返回1.0,math.log(100,10)返回2.0
log10(x)	返回以10为基数的x的对数，如math.log10(100)返回 2.0
max(x1, x2,…)	返回给定参数的最大值，参数可以为序列。
min(x1, x2,…)	返回给定参数的最小值，参数可以为序列。
modf(x)	返回x的整数部分与小数部分，两部分的数值符号与x相同，整数部分以浮点型表示。
pow(x, y)	x**y 运算后的值。
round(x [,n])	返回浮点数 x 的四舍五入值，如给出 n 值，则代表舍入到小数点后的位数。其实准确的说是保留值将保留到离上一位更近的一端。
sqrt(x)	返回数字x的平方根。

1. abs(x):
   参数
   x – 数值表达式，可以是整数，浮点数，复数。
   返回值
   函数返回 x（数字）的绝对值，如果参数是一个复数，则返回它的大小。
   实例
   以下展示了使用 abs() 方法的实例：

print ("abs(-40) : ", abs(-40))
print ("abs(100.10) : ", abs(100.10))

以上实例运行后输出结果为：

abs(-40) :  40
abs(100.10) :  100.1

Python fabs() 与 abs() 区别
Python 中 fabs(x) 方法返回 x 的绝对值。虽然类似于 abs() 函数，但是两个函数之间存在以下差异：

• abs() 是一个内置函数，而 fabs() 在 math 模块中定义的。
• fabs() 函数只适用于 float 和 integer类型，而 abs() 也适用于复数。

2. modf() 函数
   描述:modf() 方法返回x的整数部分与小数部分，两部分的数值符号与x相同，整数部分以浮点型表示。
   语法:以下是 modf() 方法的语法:
   import math
math.modf( x )
   **注意：**modf()是不能直接访问的，需要导入 math 模块，通过静态对象调用该方法。
   以下展示了使用 modf() 方法的实例：

import math   # 导入 math 模块

print ("math.modf(100.12) : ", math.modf(100.12))
print ("math.modf(100.72) : ", math.modf(100.72))
print ("math.modf(119) : ", math.modf(119))
print ("math.modf(math.pi) : ", math.modf(math.pi))

结果：

math.modf(100.12) :  (0.12000000000000455, 100.0)
math.modf(100.72) :  (0.7199999999999989, 100.0)
math.modf(119) :  (0.0, 119.0)
math.modf(math.pi) :  (0.14159265358979312, 3.0)

1.4 随机数函数

随机数可以用于数学，游戏，安全等领域中，还经常被嵌入到算法中，用以提高算法效率，并提高程序的安全性。
Python包含以下常用随机数函数：

函数	描述
choice(seq)	从序列的元素中随机挑选一个元素，比如random.choice(range(10))，从0到9中随机挑选一个整数。
randrange ([start,] stop [,step])	从指定范围内，按指定基数递增的集合中获取一个随机数，基数默认值为 1
random()	随机生成下一个实数，它在[0,1)范围内。
seed([x])	改变随机数生成器的种子seed。如果你不了解其原理，你不必特别去设定seed，Python会帮你选择seed。
shuffle(lst)	将序列的所有元素随机排序
uniform(x, y)	随机生成下一个实数，它在[x,y]范围内。

1. choice()函数
   choice() 方法返回一个列表，元组或字符串的随机项。
   import random
random.choice( seq )
   注意：choice()是不能直接访问的，需要导入 random 模块，然后通过 random 静态对象调用该方法。
   seq – 可以是一个列表，元组或字符串。
   返回值:返回随机项

实例

import random

print ("从 range(100) 返回一个随机数 : ",random.choice(range(100)))
print ("从列表中 [1, 2, 3, 5, 9]) 返回一个随机元素 : ", random.choice([1, 2, 3, 5, 9]))
print ("从字符串中 'Python' 返回一个随机字符 : ", random.choice('Python'))

以上实例运行后输出结果为：

从 range(100) 返回一个随机数 :  68
从列表中 [1, 2, 3, 5, 9]) 返回一个随机元素 :  2
从字符串中 'Python' 返回一个随机字符 :  t

2. randrange() 函数

描述
randrange() 方法返回指定递增基数集合中的一个随机数，基数默认值为1。
语法
以下是 randrange() 方法的语法:
import random
random.randrange ([start,] stop [,step])
参数
start – 指定范围内的开始值，包含在范围内。
stop – 指定范围内的结束值，不包含在范围内。
step – 指定递增基数。
返回值
从给定的范围返回随机项。
实例
以下展示了使用 randrange() 方法的实例：

import random
 
# 从 1-100 中选取一个奇数
print ("randrange(1,100, 2) : ", random.randrange(1, 100, 2))
# 从 0-99 选取一个随机数
print ("randrange(100) : ", random.randrange(100))

randrange(1,100, 2) :  97
randrange(100) :  42

3. random() 函数
   描述
   random() 方法返回随机生成的一个实数，它在[0,1)范围内。
   语法
   以下是 random() 方法的语法:
   import random
   random.random()
   注意：random()是不能直接访问的，需要导入 random 模块，然后通过 random 静态对象调用该方法。
   参数
   无
   返回值
   返回随机生成的一个实数，它在[0,1)范围内。
   实例
   以下展示了使用 random() 方法的实例：

import random
# 第一个随机数
print ("random() : ", random.random())
# 第二个随机数
print ("random() : ", random.random())

输出结果：

random() :  0.09690599908884856
random() :  0.8732120512570916

4. seed()函数
   描述
   seed() 方法改变随机数生成器的种子，可以在调用其他随机模块函数之前调用此函数。。
   语法
   以下是 seed() 方法的语法:
   import random random.seed ( [x] )
   我们调用random.random()生成随机数时，每一次生成的数都是随机的。但是，当我们预先使用random.seed(x)设定好种子之后，其中的 x 可以是任意数字，如10，这个时候，先调用它的情况下，使用random()生成的随机数将会是同一个。
   注意： seed()是不能直接访问的，需要导入 random 模块，然后通过 random 静态对象调用该方法。
   参数
   x – 改变随机数生成器的种子seed。如果你不了解其原理，你不必特别去设定seed，Python会帮你选择seed。
   返回值
   本函数没有返回值。
   实例
   以下展示了使用 seed(())方法的实例：

import random
random.seed()
print ("使用默认种子生成随机数：", random.random())
print ("使用默认种子生成随机数：", random.random())
random.seed(10)
print ("使用整数 10 种子生成随机数：", random.random())
random.seed(10)
print ("使用整数 10 种子生成随机数：", random.random())
random.seed("hello",2)
print ("使用字符串种子生成随机数：", random.random())

输出结果：

使用默认种子生成随机数： 0.7908102856355441
使用默认种子生成随机数： 0.81038961519195
使用整数 10 种子生成随机数： 0.5714025946899135
使用整数 10 种子生成随机数： 0.5714025946899135
使用字符串种子生成随机数： 0.3537754404730722

5. shuffle() 函数
   描述
   shuffle() 方法将序列的所有元素随机排序。
   语法
   import random random.shuffle (lst )
   注意：shuffle() 是不能直接访问的，需要导入 random 模块，然后通过 random 静态对象调用该方法。
   参数
   lst – 列表。
   返回值
   返回 None。
   实例
   以下展示了使用 shuffle() 方法的实例：

import random
 
list = [20, 16, 10, 5];
random.shuffle(list)
print ("随机排序列表 : ",  list)
random.shuffle(list)
print ("随机排序列表 : ",  list)

结果：

随机排序列表 :  [16, 5, 10, 20]
随机排序列表 :  [20, 10, 16, 5]

6. uniform() 函数
   描述
   uniform() 方法将随机生成下一个实数，它在 [x,y] 范围内。
   语法
   import random random.uniform(x, y)
   注意：uniform()是不能直接访问的，需要导入 random 模块，然后通过 random 静态对象调用该方法。
   参数
   x – 随机数的最小值。
   y – 随机数的最大值。
   返回值
   返回一个浮点数 N，取值范围为如果 x<y 则 x <= N <= y，如果 y<x 则y <= N <= x。
   实例
   以下展示了使用 uniform() 方法的实例：

import random
 
print ("uniform(5, 10) 的随机浮点数 : ",  random.uniform(5, 10))
print ("uniform(7, 14) 的随机浮点数 : ",  random.uniform(7, 14))

结果：

uniform(5, 10) 的随机浮点数 :  6.830728008302132
uniform(7, 14) 的随机浮点数 :  13.287373711774318

1.5 三角函数

Python包括以下三角函数：

函数	描述
acos(x)	返回x的反余弦弧度值。
asin(x)	返回x的反正弦弧度值。
atan(x)	返回x的反正切弧度值。
atan2(y, x)	返回给定的 X 及 Y 坐标值的反正切值。
cos(x)	返回x的弧度的余弦值。
hypot(x, y)	返回欧几里德范数 sqrt(x*x + y*y)。
sin(x)	返回的x弧度的正弦值。
tan(x)	返回x弧度的正切值。
degrees(x)	将弧度转换为角度,如degrees(math.pi/2) ， 返回90.0
radians(x)	将角度转换为弧度

这些函数都比较简单，因此不一一介绍了，需要注意的是，这些函数不能直接访问，需要导入 math 模块，然后通过 math 静态对象调用该方法
例如：
import math
math.acos(x)

1.6 数学常量

常量	描述
pi	数学常量 pi（圆周率，一般以π来表示）
e	数学常量 e，e即自然常数（自然常数）。

调用方法：
import math
math.pi
math.e

2 Python3 字符串

字符串是 Python 中最常用的数据类型。我们可以使用引号( ’ 或 " )来创建字符串。
创建字符串很简单，只要为变量分配一个值即可。例如：

var1 = 'Hello World!'
var2 = "=Python"

2.1 Python 访问字符串中的值

Python 不支持单字符类型，单字符在 Python 中也是作为一个字符串使用。
Python 访问子字符串，可以使用方括号来截取字符串，如下实例：

var1 = 'Hello World!'
var2 = "Python"
print ("var1[0]: ", var1[0])
print ("var2[1:5]: ", var2[1:5])

执行结果：

var1[0]:  H
var2[1:5]:  ytho

2.2 Python 字符串更新

你可以截取字符串的一部分并与其他字段拼接，如下实例：

var1 = 'Hello World!'
print ("已更新字符串 : ", var1[:6] + 'Python!')

输出

已更新字符串 :  Hello Python!

2.3 Python转义字符

需要在字符中使用特殊字符时，python用反斜杠()转义字符。如下表：

转义字符	描述
(在行尾时)	续行符
\	反斜杠符号
’	单引号
"	双引号
\a	响铃
\b	退格(Backspace)
\000	空
\n	换行
\v	纵向制表符
\t	横向制表符
\r	回车
\f	换页
\0yy	八进制数，yy 代表的字符，例如：\012 代表换行，其中0 是数字，不是字母 0。
\xyy	十六进制数，yy代表的字符，例如：\x0a代表换行
\other	其它的字符以普通格式输出

2.4 Python字符串运算符

下表实例变量a值为字符串 “Hello”，b变量值为 “Python”：

操作符	描述	实例
+	字符串连接	a + b 输出结果： HelloPython
*	重复输出字符串	a*2 输出结果：HelloHello
[]	通过索引获取字符串中字符	a[1] 输出结果 e
[ : ]	截取字符串中的一部分，遵循左闭右开原则，str[0,2] 是不包含第 3 个字符的。	a[1:4] 输出结果 ell
in	成员运算符 - 如果字符串中包含给定的字符返回 True	‘H’ in a 输出结果 True
not in	成员运算符 - 如果字符串中不包含给定的字符返回 True	‘M’ not in a 输出结果 True
r/R	原始字符串 - 原始字符串：所有的字符串都是直接按照字面的意思来使用，没有转义特殊或不能打印的字符。 原始字符串除在字符串的第一个引号前加上字母 r（可以大小写）以外，与普通字符串有着几乎完全相同的语法。	print( r’\n’ ) print( R’\n’ )
%	格式字符串	请看下一小节内容。

a = "Hello"
b = "Python"
 
print("a + b 输出结果：", a + b)
print("a * 2 输出结果：", a * 2)
print("a[1] 输出结果：", a[1])
print("a[1:4] 输出结果：", a[1:4])
 
if( "H" in a) :
    print("H 在变量 a 中")
else :
    print("H 不在变量 a 中")
 
if( "M" not in a) :
    print("M 不在变量 a 中")
else :
    print("M 在变量 a 中")
 
print (r'\n')
print (R'\n')

输出结果：

a + b 输出结果： HelloPython
a * 2 输出结果： HelloHello
a[1] 输出结果： e
a[1:4] 输出结果： ell
H 在变量 a 中
M 不在变量 a 中
\n
\n

2.5 Python字符串格式化

Python 支持格式化字符串的输出 。尽管这样可能会用到非常复杂的表达式，但最基本的用法是将一个值插入到一个有字符串格式符 %s 的字符串中。
在 Python 中，字符串格式化使用与 C 中 sprintf 函数一样的语法。

print ("我叫 %s 今年 %d 岁!" % ('小明', 10))

结果：

我叫 小明 今年 10 岁!

python字符串格式化符号:

符号	描述
%c	格式化字符及其ASCII码
%s	格式化字符串
%d	格式化整数
%u	格式化无符号整型
%o	格式化无符号八进制数
%x	格式化无符号十六进制数
%X	格式化无符号十六进制数（大写）
%f	格式化浮点数字，可指定小数点后的精度
%e	用科学计数法格式化浮点数
%E	作用同%e，用科学计数法格式化浮点数
%g	%f和%e的简写
%G	%f 和 %E 的简写
%p	用十六进制数格式化变量的地址

格式化操作符辅助指令:

符号	功能
*	定义宽度或者小数点精度
-	用作左对齐
+	在正数前面显示加号( + )
<sp>	在正数前面显示空格
#	在八进制数前面显示零(‘0’)，在十六进制前面显示’0x’或者’0X’(取决于用的是’x’还是’X’)
0	显示的数字前面填充’0’而不是默认的空格
%	‘%%‘输出一个单一的’%’
(var)	映射变量(字典参数)
m.n.	m 是显示的最小总宽度,n 是小数点后的位数(如果可用的话)

Python2.6开始，新增了一种格式化字符串的函数str.format()，它增强了字符串格式化的功能。

2.6 Python三引号

未完待续……