Python学习笔记主要根据马哥Python视频和自己练习中的问题来进行记录和总结，加深印象便于复习。
编程基础
程序
一组能让计算机识别和执行的指令
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
编程基础
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。
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
数据是一切程序的核心
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，PyPy的一个特点就是动态编译
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
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：
\\ 表示\用\来转义另一个\，所以用来表示一个\。
\t 表示Tab键，是一个制表符
\r 表示回车键
\n 表示换行
\' 、\"还没搞清楚代表啥
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 \
基础语法
标识符
- 一个名字，用来指代一个值
- 只能字母、下划线和数字
- 只能以字母或下划线开头
- 不能是python的关键字，例如def、class就不能作为标识符
- 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
等于-13，原因如下：
12的二进制为：0000 1100
~12的二进制为：1111 0011
计算会将~12看成是一个负数，将其转化为原码在给使用者看，于是：
转化为原码后的二进制为：1000 1101 这个二进制就是-13的二进制，所以~12为-13。
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？
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
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
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。但是在引用之前要先确定变量在前面已经定义过。
内存管理
变量无须事先声明，也不需要指定类型，这是动态语言的特性。
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。这是方面主要是解决内存回收和内存碎片化的问题，而内存的管理会影响程序的执行效率。具体深入了解可以参考Java的JVM方面的知识。
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
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
主要就是上面四种空类型，再加上None和0等价于Flase
程序控制还包括多分支结构和分支嵌套等。多分支主要通过if、elif、else语句。
分支嵌套可以使分支、循环的嵌套，也可以是互相嵌套多层。
循环
包括while语句和for语句。while语句可以设置成无限循环。for语句是从iteratable（可迭代的）中取出一个对象执行block（代码块），执行完毕后再从iteratable中取，直到取完。
continue语句是中断当前循环的当次执行，继续下一次循环。
break语句是终止当前循环。
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
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终止和异常中断，else子句不会执行。
