Python_note1

 一、Python的介绍　

二、Python的发展历史 

　　Python的创始人为Guido van Rossum。1989年圣诞节期间，在阿姆斯特丹，Guido为了打发圣诞节的无趣，决心开发一个新的脚本解释程序，作为ABC 语言的一种继承。

　　ABC是由Guido参加设计的一种教学语言。就Guido本人看来，ABC 这种语言非常优美和强大，是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功，究其原因，Guido 认为是其非开放造成的。Guido 决心在Python 中避免这一错误。同时，他还想实现在ABC 中闪现过但未曾实现的东西。然后，Python在Guido手中诞生了。

　　Python已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。2011年1月，它被TIOBE编程语言排行榜评为2010年度语言。自从2004年以后，python的使用率呈线性增长 由于Python语言的简洁性、易读性以及可扩展性，在国外用Python做科学计算的研究机构日益增多，一些知名大学已经采用Python来教授程序设计课程。例如卡耐基梅隆大学的编程基础、麻省理工学院的计算机科学及编程导论就使用Python语言讲授。众多开源的科学计算软件包都提供了Python的调用接口，例如著名的计算机视觉库OpenCV、三维可视化库VTK、医学图像处理库ITK。而Python专用的科学计算扩展库就更多了，例如如下3个十分经典的科学计算扩展库：NumPy、SciPy和matplotlib，它们分别为Python提供了快速数组处理、数值运算以及绘图功能。因此Python语言及其众多的扩展库所构成的开发环境十分适合工程技术、科研人员处理实验数据、制作图表，甚至开发科学计算应用程序。

三、Python的语言类型

　　Python是一门动态解释型强类型定义语言。

　　编译型语言与解释性语言：

　　编译型语言：程序在执行之前需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，运行时不需要重新翻译，运行时直接以机器语言来运行此程序。

　　优缺点：

1. 较编译型语言执行速度快。用C/C++编写的程序运行速度要比用Java编写的相同程序快30%-70%。
2. 编译型程序比解释型程序消耗的内存更少。
3. 不利的一面——编译器比解释器要难写得多。
4. 编译器在调试程序时提供较少帮助——比如C语言代码中遇到一个“空指针异常”时，需要花费好几个小时来明确错误到底在代码中的什么位置。
5. 可执行的编译型代码要比相同的解释型代码大许多。例如，C/C++的.exe文件要比同样功能的Java的.class文件大很多。
6. 编译型程序是面向特定平台的因而是平台依赖的。
7. 编译型程序不支持代码中实现安全性——例如，一个编译型的程序可以访问内存的任何区域，并且可以对你的PC做它想做的任何事情（大部分病毒是使用编译型语言编写的）
8. 由于松散的安全性和平台依赖性，编译型语言不太适合开发因特网或者基于Web的应用。

　　应用方向：由于程序执行速度快，同等条件下对系统要求较低，因此像开发操作系统、大型应用程序、数据库系统等时都采用它。

　　解释性语言：源代码不是直接翻译成机器语言，而是程序在运行时先翻译成中间代码，再由解释器对中间代码进行解释运行。只在执行程序时，才一条一条的解释成机器语言给计算机执行，所以运行速度不如编译后的程序运行的快。

　　优缺点：　

1. 解释型语言提供了极佳的调试支持。一名Java程序员只需要几分钟就可以定位并修复一个“空指针异常”，因为Java运行环境不仅指明了异常的性质，而且给出了异常发生位置具体的行号和函数调用顺序（著名的堆栈跟踪信息）。这样的便利是编译型语言所无法提供的。
2. 解释器比编译器容易实现。
3. 解释型语言最大的优势之一是其平台独立性
4. 解释型语言也可以保证高度的安全性——这是互联网应用迫切需要的。
5. 中间语言代码的大小比编译型可执行代码小很多。
6. 平台独立性，以及严密的安全性是使解释型语言成为适合互联网和Web应用的理想语言的2个最重要的因素。
7. 解释型语言存在一些严重的缺点。解释型应用占用更多的内存和CPU资源。这是由于为了运行解释型语言编写的程序，相关的解释器必须首先运行。解释器是复杂的，智能的，大量消耗资源的程序并且它们会占用很多CPU周期和内存。
8. 由于解释型应用的decode-fetch-execute（解码-抓取-执行）的周期，它们比编译型程序慢很多。
9. 解释器也会做很多代码优化，运行时安全性检查；这些额外的步骤占用了更多的资源并进一步降低了应用的运行速度。

　　应用方向：应用于一些网页脚本、服务器脚本及辅助开发接口这样的对速度要求不高、对不同系统平台间的兼容性有一定要求的程序。

• 　　常见编译型语言：C、C++、GO
• 　　常见解释型语言：JavaScript、Python、Ruby、PHP（最好的语言 :） ）

参见：点击此处

　　动态语言与静态语言：

　　动态类型语言（动态语言）指在 运行期间 才去做 数据类型 的检查的语言，也就是说，在用动态语言编程时，永不给任何变量指定数据类型。该语言会在第一次赋值给变量时，在内部将其数据类型记录下来。

1 # Author : YM
2 i = 1       # 不用给变量指定类型，第一次给变量赋值时，会在内部将其数据记录下来
3 print(i)

Python

　　静态类型语言（静态语言）在 编译期间 检查数据类型，也就是写程序时要声明所有变量数据类型（所谓的变量要先定义后使用）。

1  #include<stdio.h>
2  int main(){
3     int i=1;    //声明变量数据类型并赋初值否则编译出错
4     printf("%d\n",i);
5  }

C

• 　　常见的动态语言：Python、Ruby等
• 　　常见的静态语言：C、C++、C#、JAVA等

　　强类型定义语言与弱类型语言：

　　强类型定义语言即若一个变量被指定了某个数据类型，如过不经过强制转换，那么它永远都是此数据类型不会发生改变。比如：有一个整型数据，如果不显式地进行转换，你不能将其视为一个字符串，必须经过强制转换才可以作为字符串类型使用。

　　弱类型定义语言即数据类型是可以被忽略的语言。一个变量可以赋不同数据类型的值。

• 　　常见的强类型定义语言有：JAVA、Python
• 　　常见的弱类型定义语言有：VBScript

四、Python第一个程序（Hello Wold）

1 # Author : YM
2 print("Hello world!")

　　对比其他语言（只学过此三种语言）：

1 #include<iostream>
2 using namespace std;
3 void main(){
4 cout<<"Hello world!"<<endl;
5 }

C++

1 #include <stdio.h>
2 int main(){
3   printf("Hello, World! \n");  
4   return 0;
5 }

C

1 public class Hello_World{
2      public static void main(String args[]) {
3         System.out.println("Hello world!");
4      }
5 }

Java

　　小知识：为什么学每一门汇编语言，第一个程序都要写 “ Hello world! ” ？1972年，贝尔实验室著名研究员Brian Kernighan在撰写“B语言教程与指导(Tutorial Introduction to the Language B)”时初次使用（程序），这是目前已知最早的在计算机著作中将hello和world一起使用的记录。之后，在1978年，他在他和Dennis Ritchie合作撰写的C语言圣经“The C Programming Language”中，延用了“hello,world”句式，作为开篇第一个程序。在这个程序里，输出的”hello,world”全部是小写，没有感叹号，逗号后有一空格。虽然之后几乎没能流传下来这个最初的格式，但从此用hello world向世界打招呼成为惯例。（更多小知识可见《互连网时代》）

　　Python语言风格：Python代码直观简洁，其可读性高（常用英文单词作关键字）、易维护、具有强制缩进（比如：if语句下一行必须向右缩进否则无法通过编译。）与C/C++等语言不同，C/C++通过 “{ }” 确定代码执行边界而Python通过缩进控制（强制程序员养成良好的编程习惯），这也使得程序更加清晰美观。

五、变量

　　变量定义的规则：

1. 变量名只能是字母、下划线和字母的任意组合。
2. 变量名的第一个字符只能是字母或者下划线，不能是数字。
3. 关键字不能声明为变量。

　　常用关键字：

　　['and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'exec', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'not', 'or', 'pass', 　　'print', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

　　注意：一般变量名的取名要直观明了，诸如年龄(age)、姓名(name)、学号(number)等。如若变量名较长可以用下划线连接或者单词首字母大写，如：my_girlfriend(或MyGirfriend)

六、字符编码

　　第一阶段：ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）最多只能用 8 位来表示（一个字节）即：2⁸ = 256-1=255，所以，ASCII码最多只能表示 255 个符号。

　　第二阶段：随着计算机普及，各国针对自己国家的语言纷纷制定一套自己国家的编码规范，称作ANSI（ANSI代表了不同国家的不同编码方案，如果一台Windows操作系统设定为中文，那么ANSI就表示GBK，如果设定为日本ANSI就表示Shift_JIS。）

　　第三阶段：Unicode（统一码、万国码、单一码） 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，规定虽有的字符和符号最少由 16 位来表示（2个字节），即：2¹⁶ = 65536（注：此处说的的是最少2个字节，可能更多。）　　　　

　　第四阶段：utf-8 是对 Unicode 编码的压缩和优化，它不再使用最少使用2个字节，而是将所有的字符和符号进行分类：ASCLL码中的内容用1个字节保存、欧洲的字符用2个字节保存，东亚的字符用3个字节保存...

　　Python2.X 解释器在加载 .py 文件中的代码时，会对内容进行编码（默认ASCLL），如若要使用中文，则需告诉python解释器，用什么编码来执行源代码即

# -*- coding: utf-8 -*-

　　Python3.X 源码文件默认使用utf-8编码，所以可以正常解析中文，无需指定 UTF-8 编码。

七、标准数据类型　　

　　Python3 中有六个标准的数据类型：

　　1. Number（数字）：整数、浮点数、复数

　　类型转换函数 ：

• int()转换成整数
• float()转换成浮点数
• str()转换成字符串
• complex(x)将x转为复数，x为实部，虚部为0
• complex(x, y)将x,y转为复数，x实部，y虚部
• list()转列表
• tuple()转元组

　　2. String（字符串）：

　　　用引号（单，双，三引号，三引号可跨行）包围起来

　　　字符串的基本操作有：copy，拼接，查找，统计，检测，切片，大小写等。

1 str = "字符串"   # 用引号括起来

　　3. List（列表）：

　　　由 [ ] 括起来以及一系列有序的元素组成，其中的元素可以是任何类型。

　　　列表的基本操作有：索引（访问），切片，扩展，删除，追加，统计，长度，获取下标等。

list = ["列", "表", "l", "i", "s", "t"]    # 用[ ]括起来

　　4. Tuple（元组）：

　　　由（）小括号括起来，元素使用逗号隔开。注意当元祖中只有一个元素的时候，要加上逗号，不然就变成字符串了。

1 tuple1 = ('Y', 'u', 'a', 'n', 'Z', 'u')    # 用()括起来
2 tuple2 = ("元组",)     # 元组中只有一个元素，要在元素后添逗号

　　5. Set（集合）：

　　　用大括号 { } 或者 set() 函数创建集合，注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为 { } 是用来创建一个空字典。　　　

　　　集合是一个无序，不重复，每个元素必须是不可变类型的数据组合，主要作用有去重和关系运算。

 1 # Author : YM
 2 a = set('abcd')
 3 b = set('cdef')
 4 print("a = set('abcd')")
 5 print("b = set('cdef')")
 6 print()
 7 c = b | a   # 求合集 ， union等同|
 8 print("b | a (合集): ", c)
 9 c = b & a   # 求交集  ， intersection等同&
10 print("b & a (交集): ", c)
11 c = b - a   # 求差集   ， difference等同-
12 print("b - a (差集): ", c)
13 c = b ^ a    # 求对称差集 symmetric_difference(求对称差集)
14 print("b ^ a (对称差集): ", c)
15 a.add('x')            # 添加一项
16 print("添加一项x:", a)
17 a.update([10, 37, 42])  # 在a中添加多项
18 print("添加多项：", a)

　　6. Dictionary（字典）：

　　　字典是一种映射型的数据类型，每个元素成对出现，即key- value,每对元素key 和  value“：”冒号分开，元素之间用逗号隔开，整个字典包括子在{ }中。

　　　字典的基本操作包括 创建，增加，删除，修改，查找，遍历，更新，in  or  not in 等。

1 dictionary = {"writer": "夏目漱石", "book": "我是猫", "country": "Japan"}

　　其中：

• 不可变类型（3 个）：Number（数字）、String（字符串）、Tuple（元组）；
• 可变类型（3 个）：List（列表）、Dictionary（字典）、Set（集合）。

 八、Python 运算符

九、用户输入

　　普通输入：

1 # Author : YM
2 name = input("请输入姓名：")    # 括号内为提示输入内容，可按照编程者意愿改变
3 number = input("请输入学号：")    #同上
4 print("姓名:", name)    #打印输出
5 print("学号:", number)    #打印输出

　　输入密码想要不可见：

1 # Author : YM
2 import getpass  # 导入getpass模块
3 username = input("请输入用户名：")
4 password = getpass.getpass("请输入密码：")    # 使用getpass模块中的getpass方法使得密码输入不可见
5 print("用户名：", username)
6 print("密  码：", password)

　　执行结果：

　　强制转换输入：

1 age = int(input("age:"))　　# 强制转换（input（）默认所有输入为字符串类型）若所需别的类型则需进行强制转换）

　　注释：

• 当行注释：# 被注释内容
• 多行注释：" " " 被注释内容 " " " （注意：Python中单引号与双引号没有区别）

十、if...else语句

 1 # Author : YM
 2 i = int(input("请输入一个整数："))  # 需要强制转换为整型数据
 3 if i > 15:
 4     print("先判断if语句后的逻辑表达式，若为真则执行此条语句")
 5     print("仍然是if语句为真需要执行的语句")
 6 elif i > 10:
 7     print("如果if语句为假，再判断elif语句后的逻辑表达式，若为真则执行此条语句")
 8     print("仍然是elif后需要执行的语句")
 9 else:
10     print("以上皆为假逻则执行此条语句")
11     print("仍然是为假时需要执行的语句")
12 print("顶格不缩进则代表不属于if模块中的语句,无论真假都要执行"

先判断 if 语句后的逻辑表达式18 > 15 为真

先判断 if 语句后的逻辑表达式13 > 15 为假，再判断 elif 语句后的逻辑表达式 13 > 10 为真

先判断 if 语句后的逻辑表达式 7 > 15 为假，再判断 elif 语句后的逻辑表达式 7 > 10 为假，则执行 else 语句

十一、while语句和for语句

　　while语句的一般形式：

1 while 判断条件:   
2     语句

　　程序一：(while)

1 # Author : YM__while循环
2 count = 0
3 while True:   # 条件永真 将一直循环下去
4     print("*****")
5     count += 1   # count计数
6     if count == 3:
7         break    # break是跳出当前循环，否则会造成程序死循环

　　等同代码：

1 # Author : YM
2 count = 0
3 while count < 3:   # 条件永真 将一直循环下去
4     print("*****")
5     count += 1   # count计数

Python_while

　　程序二：（while...else...）

　　while...else...语句，当 while 语句后条件为假时执行 else 语句。

1 # Author : YM
2 count = 0
3 while count < 3:
4     print("*****")
5     count += 1   # count计数
6 else:    # 条件语句为假时执行 else 语句
7     print("#####")

　　for语句：

　　使用for语句可以遍历全部元素，例如 逐个输出字符串中的字符，逐个输出列表中的元素，元组中的元素，集合中的元素(注意赋值时各元素的顺序)，字典中的键……

　　程序一：（遍历元素）

1.逐个输出字符串中的字符

2.

1 # Author : YM
2 test_list = ["逐个", "输出", "列", "表", "中", "的元素"]  # 列表
3 print("打印列表：",test_list)
4 for i in test_list:
5     print(i)

逐个输出列表中的元素

3.

1 # Author : YM
2 test_tuple = [("a", 1), ("b", 2), ("c", 3), ("d", 4)]
3 print("输出元组中的元素：", test_tuple)
4 for (i, j) in test_tuple:
5     print(i, j)

输出元组中的元素

4.输出字典中的关键字、内容

　　　　　　　　　　　图（3）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图（4）

　　程序二：（嵌套）

　　for 循环求100以内的质数：　　

1 # Author : YM
2 prime = []
3 for num in range(2, 100):   # 参数一是开始值（默认从0开始），参数二是结束值，参数三是长度（默认1）
4     for i in range(2, num):   # 同C的for(i=2,i<num,i++)
5         if num % i == 0:
6             break   # 跳出循环
7     else:
8         prime.append(num)   # .append()是向列表的尾部添加对象
9 print(prime)

• 　　while循环和for循环，两者的相同点在于都能循环做一件重复的事情；不同点在于，while循环是在条件不成立时停止，for循环是在序列穷尽时停止。

　　break与continue:

　　break：退出循环（最近的一层循环），结束整个循环体。

　　continue:：跳过该次循环，进行下一次的循环判断（终止当前的循环过程并不跳出循环,而是继续往下判断循环条件执行语句.他只能结束循环中的一次过程,但不能终止循环继续进行。）

　　综合实例（猜大小）：

 1 # Author : YM
 2 age_of_OldBoy = 56
 3 count = 0
 4 while count < 3:
 5     guess_age = int(input("guess age:"))
 6     if guess_age == age_of_OldBoy:
 7         print("Yes,you got it...")
 8         break
 9     elif guess_age > age_of_OldBoy:
10         print("Think more smaller")
11     else:
12         print("Think more bigger!")
13     count += 1
14     if count == 3:
15         countine_confirm = input("Do you want to keep guessing...?")
16         if countine_confirm != 'n':
17             count = 0
18 else:
19     print("You have tried too many times.")

guess.py

（ps：所有代码均上机实现过，无bug，包括C/C++及Java）

才疏学浅，新人一枚，欢迎指正。

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