高效掌握Python——必备基础

缩进 & 数据类型

任何一种编程语言都有自己的一套语法，编译器或者解释器就是负责把符合语法的程序代码转换成CPU能够执行的机器码，然后执行。

Python的语法比较简单，采用缩进方式，坚持使用4个空格的缩进，且没有结束引号，很优雅，写出来的代码就像下面的样子：

# print absolute value of an integer:
a = 100
if a >= 0:
	print(a)
else:
	print(-a)

记得Python程序是大小写敏感的！！！

计算机能处理的远不止数值，还可以处理文本、图形、音频、视频、网页等各种各样的数据，不同的数据，需要定义不同的数据类型。在Python中，能够直接处理的数据类型有以下几种：

1. 整数 int
2. 浮点数 float
3. 字符串 str（单引双引都ok）（字符串内部既包含’又包含"可以用转义字符来标识，转义字符可以转义很多字符，比如n表示换行，t表示制表符，字符本身也要转义，所以表示的字符就是）
4. 布尔值 bool
5. 空值 None
6. 变量 对变量赋值x = y是把变量x指向真正的对象，该对象是变量y所指向的。随后对变量y的赋值不影响变量x的指向。
7. 常量

字符编码 & 格式化

因为计算机只能处理数字，如果要处理文本，就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特（bit）作为一个字节（byte），所以，一个字节能表示的最大的整数就是255（二进制11111111=十进制255），如果要表示更大的整数，就必须用更多的字节。比如两个字节可以表示的最大整数是65535，4个字节可以表示的最大整数是4294967295。

UTF-8编码有一个额外的好处，就是ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分，所以，大量只支持ASCII编码的历史遗留软件可以在UTF-8编码下继续工作。

现在计算机系统通用的字符编码工作方式：在计算机内存中，统一使用Unicode编码，当需要保存到硬盘或者需要传输的时候，就转换为UTF-8编码。用记事本编辑的时候，从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里，编辑完成后，保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件：

浏览网页的时候，服务器会把动态生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器：

所以你看到很多网页的源码上会有类似的信息，表示该网页正是用的UTF-8编码。

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode编码的，也就是说，Python的字符串支持多语言。1个中文字符经过UTF-8编码后通常会占用3个字节，而1个英文字符只占用1个字节。

在Python中，采用的格式化方式和C语言是一致的，用%实现，举例如下：

>>> 'Hello, %s' % 'world'
'Hello, world'
>>> 'Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000)
'Hi, Michael, you have $1000000.'

list & tuple

list和tuple是Python内置的有序集合，一个可变，一个不可变。根据需要来选择使用它们。

list

list是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。比如，列出班里所有同学的名字，就可以用一个list表示：

>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

变量classmates就是一个list。用len()函数可以获得list元素的个数：

>>> len(classmates)
3

用索引来访问list中每一个位置的元素，记得索引是从0开始的。如果要取最后一个元素，除了计算索引位置外，还可以用-1做索引，直接获取最后一个元素，倒数第二个就是[-2]。

list是一个可变的有序表，所以，可以往list中追加元素到末尾append()：

>>> classmates.append('Adam')
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy', 'Adam']

也可以把元素插入到指定的位置，比如索引号为1的位置insert()：

>>> classmates.insert(1, 'Jack')
>>> classmates
['Michael', 'Jack', 'Bob', 'Tracy', 'Adam']

要删除list末尾的元素，用pop()方法：

>>> classmates.pop()
'Adam'
>>> classmates
['Michael', 'Jack', 'Bob', 'Tracy']

要删除指定位置的元素，用pop(i)方法，其中i是索引位置：

>>> classmates.pop(1)
'Jack'
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

要把某个元素替换成别的元素，可以直接赋值给对应的索引位置：

>>> classmates[1] = 'Sarah'
>>> classmates
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']

list里面的元素的数据类型也可以不同，比如：

>>> L = ['Apple', 123, True]

list元素也可以是另一个list，比如：

>>> s = ['python', 'java', ['asp', 'php'], 'scheme']
>>> len(s)
4

tuple

tuple与list灰常像，最大不同就是它一旦初始化，就不能修改！比如同样是列出同学的名字：

>>> classmates = ('Michael', 'Bob', 'Tracy')

现在，classmates这个tuple不能变了，它也没有append()，insert()这样的方法。其他获取元素的方法和list是一样的，你可以正常地使用classmates[0]，classmates[-1]，但不能赋值成另外的元素。不可变的tuple有什么意义？因为tuple不可变，所以代码更安全。如果可能，能用tuple代替list就尽量用tuple。

当你定义一个tuple时，在定义的时候，tuple的元素就必须被确定下来，比如：

>>> t = (1, 2)
>>> t
(1, 2)

一个“可变的”tuple：

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
>>> t[2][0] = 'X'
>>> t[2][1] = 'Y'
>>> t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

tuple所谓的“不变”是说，tuple的每个元素，指向永远不变。即指向’a’，就不能改成指向’b’，指向一个list，就不能改成指向其他对象，但指向的这个list本身是可变的！

条件判断

就是if，elif，else, 看几行代码就懂了。

age = 3
if age >= 18:
    print('adult')
elif age >= 6:
    print('teenager')
else:
    print('kid')

elif是else if的缩写，完全可以有多个elif，所以if语句的完整形式就是：

if <条件判断1>:
    <执行1>
elif <条件判断2>:
    <执行2>
elif <条件判断3>:
    <执行3>
else:
    <执行4>

if语句执行有个特点，它是从上往下判断，如果在某个判断上是True，把该判断对应的语句执行后，就忽略掉剩下的elif和else。

只要判断的条件是非零数值、非空字符串、非空list等，就判断为True，否则为False。

最后看一个简单的判断00后的代码：

s = input('birth: ')
birth = int(s)
if birth < 2000:
	print('00前')
else:
	print('00后')

循环

for…in

几个典型的代码：
打印list中的所有元素：

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)

累加list中的所有元素：

sum = 0
for x in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]:
    sum = sum + x
print(sum)

利用range()也能达到循环的效果

list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]

while

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

break

在循环中，break语句可以提前退出循环。

n = 1
while n <= 100:
	if n > 10:      # 当n = 11时，条件满足，执行break语句break# break语句会结束当前循环print(n)
    	n = n + 1
print('END')

执行上面的代码可以看到，打印出1~10后，紧接着打印END，程序结束。

continue

在循环过程中，也可以通过continue语句，跳过当前的这次循环，直接开始下一次循环。

n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
	if n % 2 == 0:  # 如果n是偶数，执行continue语句
		continue    # continue语句会直接继续下一轮循环，后续的print()语句不会执行
	print(n)

执行上面的代码可以看到，打印的不再是1～10，而是1，3，5，7，9。
break语句可以在循环过程中直接退出循环，而continue语句可以提前结束本轮循环，并直接开始下一轮循环。这两个语句通常都必须配合if语句使用。

字典 dict & set

dict

就是字典，有着key和value。先在字典的索引表里（比如部首表）查这个字对应的页码，然后直接翻到该页，找到这个字。无论找哪个字，这种查找速度都非常快，不会随着字典大小的增加而变慢。

>>> d = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
>>> d['Michael']
95

把数据放入dict的方法，除了初始化时指定外，还可以通过key放入：

>>> d['Adam'] = 67
>>> d['Adam']
67

由于一个key只能对应一个value，所以，多次对一个key放入value，后面的值会把前面的值冲掉，如果key不存在，dict就会报错：

>>> d['Jack'] = 90
>>> d['Jack']
90
>>> d['Jack'] = 88
>>> d['Jack']
88

要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会从dict中删除：

>>> d.pop('Bob')
75
>>> d
{'Michael': 95, 'Tracy': 85}

dict内部存放的顺序和key放入的顺序是没有关系的。

和list比较，dict有以下几个特点：

1. 查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而变慢；
2. 需要占用大量的内存，内存浪费多。

而list相反：

1. 查找和插入的时间随着元素的增加而增加；
2. 占用空间小，浪费内存很少。

所以，dict是用空间来换取时间的一种方法。

dict的key必须是不可变对象！！！通过key计算位置的算法称为哈希算法（Hash），要保证hash的正确性，作为key的对象就不能变。 在Python中，字符串、整数等都是不可变的，因此，可以放心地作为key。而list是可变的，就不能作为key

set

set和dict类似，也是一组key的集合，但不存储value。由于key不能重复，所以，在set中，没有重复的key。

要创建一个set，需要提供一个list作为输入集合：

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

重复元素在set中自动被过滤：

>>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合，因此，两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作：

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([2, 3, 4])
>>> s1 & s2
{2, 3}
>>> s1 | s2
{1, 2, 3, 4}

set和dict的唯一区别仅在于没有存储对应的value，set的原理和dict一样，所以，同样不可以放入可变对象。

可变不可变大家可能有点懵了，对于不变对象来说，调用对象自身的任意方法，也不会改变该对象自身的内容。相反，这些方法会创建新的对象并返回，这样，就保证了不可变对象本身永远是不可变的。看下面的代码就懂了：

>>> a = 'abc'
>>> b = a.replace('a', 'A')
>>> b
'Abc'
>>> a
'abc'

附上其他文章的链接：

《Python简介，无代码》

《高效掌握Python——函数》

《高效掌握Python——高级特性》

《高效掌握Python——函数式编程》

《高效掌握Python——模块，包》

《一文极速回顾面向对象编程OOP》

本文内容属于笔记，大部分内容源自 廖雪峰老师的博客， 非常推荐大家去他的网站学习！