2-Python基礎語法-內存管理-運算符-程序控制

時間 2019-12-09

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目錄python

1 Python 基礎語法

全部語言都有它本身規定的格式，Python也不例外，下面從幾個方面來了解。程序員

1.1 註釋

在Python中主要的使用的註釋方式是#號，固然在某些狀況下三對單引號也是能夠的，好比在函數中能夠做爲函數的說明。express

num =int(input('>>>: '))    # 輸入一個數字
if num >= 1000:             # 條件判斷
    if num >= 10000:        # 大於10000
        print('5')          # 打印5位
    else:                   '''不然'''
        print('4')          '''打印4'''
else:
    if num >= 100:
        print('3')
    elif num >= 10:
        print('2')
    else:
        print('1')

1.2 縮進

C語言使用的是花括號來表示層級關係，可是看起來不簡潔，挺難看,而Python使用的是縮進的方式表示層級關係，而且約定4個空格爲一個層級。編程

1.3 續行

當咱們一行的代碼超過了一屏顯示的長度之後，多數狀況下爲了直觀，咱們會另起一行，接着些，在Python中在行尾使用 \ 標識續行，但若是在表達式或者某一段代碼中使用了括號，那麼Python認爲括號內是一個總體，內部跨行不須要使用\。bash

1.4 標識符

不少時候，咱們寫代碼的過程當中會對咱們須要的數據進行存儲並命名，方便後續使用，這個命名被稱爲標識符，針對標識符Python進行了以下要求：函數

一個名字，用來指代一個值
只能是字母、數字下劃線的組合
只能以字母或者下劃線開頭
不能是Python的關鍵字，例如def、class就不能做爲標識符
Python是大小寫敏感的

在咱們寫代碼的過程當中最好遵循下列約定：性能

不容許使用中文
不容許使用歧義單詞，例如class_
在Python中不要隨便使用下劃線開頭的標識符

1.5 轉義序列

python中內置了不少特殊的符號，好比換行、製表符什麼的，部分含義以下：測試

\\：單個\表示轉義，\\ 就指代 \ 這個符號。表示把\後面的字符進行轉義，不用特殊方式進行轉換。
\t：製表符，通常用來進行輸出格式調整，好比對齊等
\r：回車符
\n: 換行符

1.6 數字

在Python中數字主要分爲三種類型：整型，浮點數,複數。ui

整型：在Python3中，不區分long和int，全部整型均爲int類型，固然還包括了不一樣進制，好比2進制，8進制，16進制等，都爲int類型。須要注意的是Python中的bool型屬於整型的子類,因此bool的兩個值，用整型能夠表示爲，0：False,非0：True。
浮點數：即帶小數點的float型
複數：用於科學計算，好比1+2j等

1.7 字符串

在Python中,使用'(單引號),"(雙引號)括起來表示引用字符的序列，使用'''，"""，則能夠跨行，而且自由的使用單雙引號。除此以外還能夠在字符串前加必定的符號來確切的表示字符串。code

r: 字符串前加r或者R，表示該字符串不作任何處理，所見即所得
f: 3.6版本開始新增的前綴，表示格式化字符串，例如變量引用

str1 = r'hello\nworld'   # 因爲使用了r前綴，因此並不會把\n解釋爲換行
str2 = f'nihao {str1}'   # 相似於 'nihao{}'.format(str1)
print(str1)   # hello\nworld
print(str2)   # nihao hello\nworld

1.8 其餘

在Python中還有一些地方和其餘語言有很大區別，好比：

常量：自己指代一旦賦值就不能被改變的標識符，可是Python中是沒有這個概念的，換句話說就是，Python中，只要你看的到的東西，是均可以進行修改的。
字面常量：一個單獨的量，看字面意思就知其含義，好比12，就表示數字12
變量：賦值後，能夠改變值的標識符。

注意：在Python中是不須要提早申明變量的類型的，因此變量的賦值即定義

total = 2500   # 定義了一個total變量，它的值是2500。 賦值即定義

2 Python 運算符

在Python中，運算符是比較重要的知識了，由於不少地方都須要知道多個數據的大小關係、邏輯關係，固然賦值也是須要用到運算符的，根據類型的不一樣，主要分爲賦值運算符、算數運算符、關係運算符、邏輯運算符以及位運算符。

2.1 賦值運算符

咱們平常使用的=號就屬於賦值運算符的一種，在Python還有以下算數運算符：

=：賦值，例如：x=3,y='abc'
+= ：自加，例如：x+=2，則表示x=x+2
-=：自減，例如：x-=2，表示x=x-2
*=：自乘，例如：x=2,表示x=x2
/=：自除，例如：x/=2，表示x=x/2
%=：自取餘，例如：x%=2，表示x=x%2。 x對2取餘數，假如x=6，那麼取餘爲0

當把數字賦值給一個變量的時候不用加引號，而賦值字符串給變量的時候就須要加引號了，不然python認爲你賦值的是另外一個變量。

2.2 算數運算符

數學計算中的+，-，* 等都屬於算數運算符的一種，其餘的運算符以下：

+：加，用來計算數字，若是字符串、列表等相加，等因而把兩個對象拼到一塊兒
-：減，同數學減
*：乘，同數學乘
/：除，4/3,默認是整除，爲了獲得小數，能夠把其中一個變量變成浮點型，4.0/3或4/3.0
//：表示只取整數，4.0/3 答案是1.33333，若是用4.0//，由於取整則，答案是1
%：表示取餘數，10%2餘0，10%3餘1
**：表示乘方 2**3 表示2的3次方

2.3 關係運算符

關係運算符顧名思義就是判斷關係的，好比大於，小於啊，等等，須要注意的是返回值爲布爾值：即True或者False。更多的符號有：

>：大於，例如1>2，值是False
<：小於，例如1<2，值是True
>=：大於等於，例如1>=2，值是False
<=: 小於等於，例如1<=2，值是True
==：是否等於，例如1==2，值是False
!=：不等於,例如 1!=2，值是True

2.4 邏輯運算符

邏輯運算符主要包含了三個:and,or,not

and：邏輯與，只要有1個是false那麼值就是False，1==2 and 1<2 ，值是False，1!=2 and 1<2，值是Frue
or：邏輯或,只要有一個是true那麼值就是true，1=2 and 1<2 ，值是true
not：邏輯非，取反 not 1<2，值是true

邏輯運算符又被稱爲短路運算符：

and 若是第一個表達式爲False，後面就不必計算了，這個邏輯表達式必定爲False
or若是第一個表達式爲True，後面就不必計算了，這個邏輯表達式必定爲True

2.5 位運算符

故名思議，位運算符主要是針對位進行的計算的，它比加減運算略快，一般也比乘除法運算要快不少。說到位就不得不提補碼了，由於計算機存儲負數時使用的都是補碼。

2.5.1 原碼、反碼、補碼、負數表示法

計算機當初由於成本、複雜等各類緣由，在進行加減法計算的時候，會把減法變爲加法進行計算，如何理解呢？例如5-1，在計算機中進行計算的時候實際上用的是5+(-1),而負數在內存中並不會直接寫個-0b1,負數在計算機中使用的是補碼進行存儲和運算的，計算機中有關數字的都有什麼瑪？什麼是補碼？

原碼：即人類可讀的二進制位(0b101,0b1)
反碼：正數的反碼與原碼相同；負數的反碼符號位不變其他按位取反
補碼：正數的補碼與原碼相同；負數的補碼符號位不變其他按位取反後+1

須要注意的是：負數在計算機中使用補碼進行存儲，好比-1在計算機存儲的是1111 1111，負數補碼的補碼就表示負數自己。正數的原碼反碼補碼都是相同的，計算機存儲內存中的數字都爲二進制位，當咱們想要查看具體表明的值時，計算機會轉換爲人類可讀的原碼進行顯示，即：若是最高的符號位是0，那麼認爲它是正數，不進行去補，而最高的符號位若是是1，那麼它會認爲它是負數，會按照負數的取補的規則進行計算後展現。

例題：計算機,計算 5 - 1 的過程

# 計算機中計算的是
5 + -1

# 推導方法：

 0000 0101   # 5的原碼
 1111 1110   # -1的補碼
 1111 1111   # -1的反碼   
10000 0100   # 溢出位捨去
 0000 0100   # 5-1 的結果爲 4

例題：計算～12

# ~12 表示取反
# 先將初始數轉換爲二進制，取反，的道德是補碼，再對補碼去補碼纔是取反的結果

0000 1100 # 12的原碼
1111 0011 # 取反，獲得補碼
1000 1100 # 再次取反，獲得反碼
1000 1101 # +1 獲得原碼

轉換爲10進制就是-13了

2.5.2 位運算符

針對位的運算符主要有:& | ~ ^ << >>.

&：按位與，即按位相乘(1101 & 0001 , 與出來是0001)
|：按位或，即按位相加,不進位(1101 | 0001，或出來是1101) 0乘任何數是0，1+任何數是1
^：按位異或
~：取反
<<：左移(位)
>>：右移(位)，例如32 >> 3 等於32//8 , 結果是4

位運算符，平常使用的很少，可是若是你想作一個高級程序員，那麼位運算是你必備的技能哦

2.6 成員、身份運算符

in/not in 成員測試，測試一個元素是否在一個序列中
is /is not 統一性的測試

2.7 運算符優先級

運算符	描述
**	指數 (最高優先級)
~ + -	按位翻轉, 一元加號和減號 (最後兩個的方法名爲 +@ 和 -@)
	* / % //
+ -	加法減法
>> <<	右移，左移運算符
&	位 'AND'
^ \|	位運算符
<= < > >=	比較運算符
<> == !=	等於運算符
= %= /= //= -= += = *=	賦值運算符
is is not	身份運算符
in not in	成員運算符
not and or	邏輯運算符

小結：

算數運算符 > 位運算符 > 身份運算符 > 成員運算符 > 邏輯運算符
記不住的話，記得用括號
長表達式，多用括號。

注意：在Python中，賦值即定義，若是一個變量已經定義，賦值至關於從新定義

3 Python 內存管理

        計算機的內存大可能是線性編址的(1001,1002,1003門牌號，挨着排列的)，如今有一個變量var1須要1001～1007空間，var2須要1008～1012空間，以下圖

        過了一段時間之後，var1中的1002，和1005不用了，var2的1010也不用了，內存就變成了以下的狀況：

        這時又來了一個 var3 須要申請 3個空間，在當前狀況下就沒辦法進行分配了

        這種狀況就是咱們常說的內存空洞了，也叫內存碎片化，若是沒辦法進行碎片整理，那麼這些分散的內存空間將沒有辦法被從新使用

3.1 Python的內存特性

變量無需事先聲明，也不須要指定類型，這是動態語言的特性
Python使用引用計數記錄全部對象的引用數。
當對象的引用數變爲0，它就能夠被垃圾回收GC
- 當對變量進行賦值時，同時會增長該對象的引用計數
- 函數或代碼塊運行完畢，變量會消亡，那麼引用計數會減小

3.2 Python的GC管理

Python在對內存進行管理時會像Java那樣對內存進行分類，Java中將內存分爲了老生代，新生代，持久化代,而Python中則分紅了0，1，2三代,其中0代能夠理解爲臨時存儲，1代爲短時間存儲，2代爲長期存儲，當應用申請內存時，會根據內存狀況先分配0帶給程序使用，而後按期檢查各個區的使用狀況，若是某個程序在0區待的夠久，那麼在 Python 啓動GC的時候，就會把它從0區移動到1區，同理在1區時間夠久的，移動到2區。固然在啓動GC的時候還會檢查引用計數爲0的對象，而後清理掉。
須要注意的是，Python啓動GC的同時，不能進行其它的任務。頻繁的垃圾回收將大大下降Python的工做效率。若是內存中的對象很少，就沒有必要總啓動垃圾回收。因此，Python只會在特定條件下，自動啓動垃圾回收。當Python運行時，會記錄其中分配對象(object allocation)和取消分配對象(object deallocation)的次數。當二者的差值高於某個閾值時，垃圾回收纔會啓動。

因此：

Python編程中通常無需關心變量的存亡，通常也不用關心內存的管理，由Python的GC統一進行垃圾回收
當有關Python性能問題的時候，就須要考慮變量引用的問題，儘可能不要釋放內存，交由Python GC來操做，除非你更懂它。

# 查看引用計數
# 因爲1，2，15等這種常數，同時被Python語言解釋器自己等引用，因此直接打印計數器它的引用計數並不會是1。
>>> import sys
>>> x = []
>>> print(sys.getrefcount(x))    # 函數在執行時會進行參數傳遞操做，會使引用計數+1
2
>>> print(sys.getrefcount([])) 
1
>>>

4 程序控制

Python的程序控制主要分爲順序，分支，循環，這也和大多數語言是相同的。

順序結構：按照前後順序一條一條執行，好比：先起牀，再刷牙，再吃飯
分支結構：根據不一樣的狀況判斷，條件知足後執行相應的操做，好比你去買個西紅柿，若是看見西瓜，就買兩個(真正的程序員會買回來兩個西紅柿的，別問我爲何，哈哈)
循環結構：條件知足就反覆執行，不知足就不執行或者再也不執行(循環完畢)

4.1 分支結構

計算機之因此能作不少自動化的任務，由於它能夠本身作條件判斷。在Python中主要經過if以及else的搭配來完成條件判斷的工做。條件判斷主要有三種基本用法。

4.1.1 單分支

顧名思義即若是怎麼樣，就怎麼樣。(if)

if expression:
    statement(s)
 
注意：python使用縮進做爲其語句分組的方法，請使用4個空格
expression 表示條件表達式（好比：a>b）
statement 表示要執行的代碼

表達式：是將不一樣的數據（包括變量、函數）用運算符號按必定規則鏈接起來的一種式子。

4.1.2 多分支

多分支有分爲兩種狀況：

若是怎麼樣，就怎麼樣，不然，怎麼樣。(if、else)
若是1怎麼樣，就怎麼樣，若是2怎麼樣，就怎麼樣...，不然，怎麼樣（if、elif、else）

if expression:
    statement(s)
else:
    statement(s)
 
# else、elif,if都屬於同級
  
if expression:
    statement(s)
elif expression:
    statement(s)
else:
    statement(s)

注意：python使用縮進做爲其語句分組的方法，請使用4個空格
expression 表示條件表達式，必須是一個bool類型，由於這裏會隱式的使用bool(expression)進行轉換
statement 表示要執行的代碼

4.1.3 分支嵌套

分支嵌套，就是將多個兩個或多個if判斷進行層級嵌套，完成更精確的判斷。

if expression:
    statement(s)           # 非必須，看狀況
    if expression:
        statement(s)
    else:                  # 非必須，看狀況
        statement(s)       # 非必須，看狀況
else:
    statement(s)

4.1.4 小結

條件的寫法很是多，能夠寫一個表達式或者多個表達式均可以，表達式的值爲0，就表示false。
if就是判斷，主要就是對錶達式的邏輯值進行判斷
邏輯值（bool）包含了兩個值：
- True：表示非空的量（好比：string、tuple、list、set、dictionary），全部非零數。　　
- False：表示0，None，空的量(空字符串，空字典，空列表，空便可，空元祖)等。這些對象又能夠成爲False等價

4.2 循環

爲了讓計算機能反覆執行某一操做，咱們須要循環語句來完成。Python中的循環主要有兩種：for循環和while循環。

4.2.1 for 循環

基本全部語言都有for關鍵字，它的曝光率遠遠超過其它關鍵字，但每一個語言有它本身的格式，在Python中它的格式爲

for element in iteratable:
    statemen(s)
 
# element 在循環時表示元素的變量（自行指定）
# iteratable：這裏表示一個可迭代對象,好比字符串，列表
# statemen(s) 表示要執行的代碼段

在不少狀況下，咱們須要循環必定次數，咱們通常使用range函數來構建可迭代對象。

# range 用法說明：
range(stop) -> range object
range(start, stop[, step]) -> range object

# stop：表示中止位,默認從0開始
# start：起始位置
# step：步長(間隔)
# range(1,10,2) --> 1,3,4,5,7,9

range是一個函數，接受1個或三個變量用於生成可迭代對象，能夠理解它是一個生成器，若是不對range進行迭代，那麼它就是一個生成器對象,不會直接計算數據，只有迭代，或者使用list函數才能夠獲取其生成的值，通常稱這種方式爲惰性求值。在Python2.x中是會直接生成列表的

4.2.2 for循環的else語句

else語句是for循環正常結束後要執行的語句，若是for循環被終止（好比知足某條件跳出循環，break等），那麼就不會執行else後面的語句，它的格式爲：

for iterating_var in sequence:
　　statemen(s)
else:
　　statemen(s)

例子：

for i in range(0,10,2):
    if not i % 2 == 0:
        print('發現奇數')
        break
else:                   # 當循環執行完畢，沒有發現奇數，就會執行else語句
    print('沒有奇數')

4.2.3 while循環

for 循環主要去對列表、字符串、文件的行數等有次數的循環上，while 通常在無限循環，或者在某些有條件的控制上，直到表達式變爲假(或者有一個break)，才退會出while循環，表達式是一個邏輯表達式，必須返回一個True或False。

# 語法格式
while expression：
    statement(s)
 
#注意：避免寫成死循環

練習：判斷輸入的時候是空字符，是的話，就退出循環

while True:
    user_info = input('>>>: ')
    if not user_info:
        break
    print('Good,None to Quit')

while循環和for循環同樣都含有else語句，當while循環正常執行完畢，就會被觸發執行。

flag = 1
while flag < 10:
    if not flag % 2:
        print('發現偶數')
        break              # 若是發現偶數會直接跳出循環，不會執行else語句
    flag += 2 
else:                      # 若是沒有發現偶數，循環正常執行完畢，會執行else語句
    print('沒有發現偶數')

4.2.4 Python循環控制

Python中的循環控制主要有三種方式，即：continue、break、pass。

continue：繼續，當知足條件後，跳過本次循環。　　
break：退出，當知足某一個條件後，終止循環。　　
pass：佔位符，僅僅起到佔位的左右，沒有其餘效果。

須要注意的是：

continue和break是循環的控制語句，隻影響當前循環，包括while、for循環
若是循環嵌套，continue和break也隻影響語句所在的那一層循環
continue和break不是跳出語句塊，因此if exp: break 不是跳出if，而是終止if外的break的所在的循環

練習：給定一個不超過5位數的正整數，判斷該數的位數，一次打印出萬位，千位，百位，十位，個位的數字

num = 54321
weight = 10000
for i in range(5):
    c = num // weight
    print(c)
    num = num % weight
    weight //= 10

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