Python入门笔记

Python入门

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Python变量和数据类型

数据类型

print语句

注释

Python的注释以 # 开头,后面的文字直到行尾都算注释

# 这一行全部都是注释...
print 'hello' # 这也是注释

什么是变量

定义字符串

字符串可以用''或者""括起来表示。

如果字符串本身包含'怎么办?比如我们要表示字符串 I'm OK ,这时,可以用" "括起来表示:

"I'm OK"
类似的,如果字符串包含",我们就可以用' '括起来表示:

'Learn "Python" in imooc'
如果字符串既包含'又包含"怎么办?

这个时候,就需要对字符串的某些特殊字符进行“转义”,Python字符串用\进行转义。

要表示字符串 Bob said "I'm OK".
由于 ' 和 " 会引起歧义,因此,我们在它前面插入一个\表示这是一个普通字符,不代表字符串的起始,因此,这个字符串又可以表示为

'Bob said "I'm OK".'
注意:转义字符 \ 不计入字符串的内容中。

常用的转义字符还有:

\n 表示换行
\t 表示一个制表符
\ 表示 \ 字符本身

raw字符串与多行字符串

我们可以在字符串前面加个前缀 r ,表示这是一个 raw 字符串,里面的字符就不需要转义了。例如:

r'\(~_~)/ \(~_~)/'

但是r'...'表示法不能表示多行字符串,也不能表示包含'和 "的字符串(为什么?)

如果要表示多行字符串,可以用'''...'''表示:

'''Line 1
Line 2
Line 3'''

上面这个字符串的表示方法和下面的是完全一样的:

'Line 1\nLine 2\nLine 3'

还可以在多行字符串前面添加 r ,把这个多行字符串也变成一个raw字符串:

r'''Python is created by "Guido".
It is free and easy to learn.
Let's start learn Python in imooc!'''

Unicode字符串

转义:

u'中文\n日文\n韩文'
多行:

u'''第一行
第二行'''

raw+多行:

ur'''Python的Unicode字符串支持"中文",
"日文",
"韩文"等多种语言'''

整数和浮点数

布尔类型

List和Tuple类型

list

按照索引访问list

倒序访问list

添加新元素

第一个办法是用 list 的 append() 方法,把新同学追加到 list 的末尾:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.append('Paul')
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
append()总是把新的元素添加到 list 的尾部。

方法二是用list的 insert()方法,它接受两个参数,第一个参数是索引号,第二个参数是待添加的新元素:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.insert(0, 'Paul')
>>> print L
['Paul', 'Adam', 'Lisa', 'Bart']

从list删除元素

  • 最后一个元素,我们可以用list的pop()方法删除:
     >>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
    >>> L.pop()
    'Paul'
    >>> print L
    ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

pop()方法总是删掉list的最后一个元素,并且它还返回这个元素,所以我们执行 L.pop() 后,会打印出 'Paul'

如果Paul同学不是排在最后一个怎么办?比如Paul同学排在第三:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']
要把Paul踢出list,我们就必须先定位Paul的位置。由于Paul的索引是2,因此,用 pop(2)把Paul删掉:

替换元素

替换时直接赋值

tuple

tuple是另一种有序的列表,中文翻译为“ 元组 ”。tuple 和 list 非常类似,但是,tuple一旦创建完毕,就不能修改了。

创建tuple和创建list唯一不同之处是用( )替代了[ ]。

tuple没有 append()方法,也没有insert()和pop()方法。

创建单元素tuple

包含 0 个元素的 tuple,也就是空tuple,直接用 ()表示:

>>> t = ()
>>> print t
()

创建包含1个元素的 tuple 呢?来试试:

>>> t = (1)
>>> print t
1
好像哪里不对!t 不是 tuple ,而是整数1。为什么呢?

因为()既可以表示tuple,又可以作为括号表示运算时的优先级,结果 (1) 被Python解释器计算出结果 1,导致我们得到的不是tuple,而是整数 1。

正是因为用()定义单元素的tuple有歧义,所以 Python 规定,单元素 tuple 要多加一个逗号“,”,这样就避免了歧义:

>>> t = (1,)
>>> print t
(1,)
Python在打印单元素tuple时,也自动添加了一个“,”,为了更明确地告诉你这是一个tuple。

“可变的tuple”

前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。现在,我们来看一个“可变”的tuple:

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

注意到 t 有 3 个元素:'a','b'和一个list:['A', 'B']。list作为一个整体是tuple的第3个元素。list对象可以通过 t[2] 拿到:

>>> L = t[2]
然后,我们把list的两个元素改一改:

>>> L[0] = 'X'
>>> L[1] = 'Y'

再看看tuple的内容:

>>> print t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

条件判断和循环

if语句

for循环

L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
for name in L:
    print name

### while循环

while x < N:
print x
x = x + 1

break与continue

在循环过程中,可以用break退出当前循环,还可以用continue跳过后续循环代码,继续下一次循环。

多重循环

Dict和Set类型

什么是dict

用 dict 表示“名字”-“成绩”的查找表如下:

d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}

我们把名字称为key,对应的成绩称为value,dict就是通过 key 来查找 value。

花括号 {} 表示这是一个dict,然后按照 key: value, 写出来即可。最后一个 key: value 的逗号可以省略。

访问dict

d[key] 的形式来查找对应的 value,这和 list 很像,不同之处是,list 必须使用索引返回对应的元素,而dict使用key:

注意: 通过 key 访问 dict 的value,只要 key 存在,dict就返回对应的value。如果key不存在,会直接报错:KeyError。

要避免 KeyError 发生,有两个办法:

  • 一是先判断一下 key 是否存在,用 in 操作符:
if 'Paul' in d:
    print d['Paul']

如果 'Paul' 不存在,if语句判断为False,自然不会执行 print d['Paul'] ,从而避免了错误。

  • 二是使用dict本身提供的一个 get 方法,在Key不存在的时候,返回None:
>>> print d.get('Bart')
59
>>> print d.get('Paul')
None

dict的特点

  • 查找速度快,无论dict有10个元素还是10万个元素,查找速度都一样。而list的查找速度随着元素增加而逐渐下降。

不过dict的查找速度快不是没有代价的,**dict的缺点是占用内存大,还会浪费很多内容,list正好相反,占用内存小,但是查找速度慢。

  • 由于dict是按 key 查找,所以,在一个dict中,key不能重复。

  • 存储的key-value序对是没有顺序的!这和list不一样:

d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}

当我们试图打印这个dict时:

>>> print d
{'Lisa': 85, 'Adam': 95, 'Bart': 59}
打印的顺序不一定是我们创建时的顺序,而且,不同的机器打印的顺序都可能不同,这说明dict内部是无序的,不能用dict存储有序的集合。
  • **是作为 key 的元素必须不可变,Python的基本类型如字符串、整数、浮点数都是不可变的,都可以作为 key。但是list是可变的,就不能作为 key。

可以试试用list作为key时会报什么样的错误。

不可变这个限制仅作用于key,value是否可变无所谓:

{
'123': [1, 2, 3], # key 是 str,value是list
123: '123', # key 是 int,value 是 str
('a', 'b'): True # key 是 tuple,并且tuple的每个元素都是不可变对象,value是 boolean
}
最常用的key还是字符串,因为用起来最方便。

更新dict

要把新同学'Paul'的成绩 72 加进去,用赋值语句:

>>> d['Paul'] = 72

遍历dict

直接使用for循环可以遍历 dict 的 key:

>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> for key in d:
...     print key
... 
Lisa
Adam
Bart

什么是set

dict的作用是建立一组 key 和一组 value 的映射关系,dict的key是不能重复的。

有的时候,我们只想要 dict 的 key,不关心 key 对应的 value,目的就是保证这个集合的元素不会重复,这时,set就派上用场了。

set 持有一系列元素,这一点和 list 很像,但是set的元素没有重复,而且是无序的,这点和 dict 的 key很像。

所以set可以作为dict的key

访问set

访问 set中的某个元素实际上就是判断一个元素是否在set中。

例如,存储了班里同学名字的set:

`>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])
我们可以用 **in **操作符判断:

Bart是该班的同学吗?

>>> 'Bart' in s
True

set的特点

  • set的内部结构和dict很像,唯一区别是不存储value,因此,判断一个元素是否在set中速度很快。

  • set存储的元素和dict的key类似,必须是不变对象,因此,任何可变对象是不能放入set中的。

  • set存储的元素也是没有顺序的。

遍历set

由于 set 也是一个集合,所以,遍历 set 和遍历 list 类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用 for 循环可以遍历 set 的元素:

>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart'])
>>> for name in s:
...     print name
... 
Lisa
Adam
Bart

更新set

添加元素时,用set的add()方法:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])

如果添加的元素已经存在于set中,add()不会报错,但是不会加进去了:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])

删除set中的元素时,用set的remove()方法:

>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])

如果删除的元素不存在set中,remove()会报错:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 4

所以用add()可以直接添加,而remove()前需要判断。

函数

什么是函数

调用函数

编写函数

返回多值

>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print r
(151.96152422706632, 70.0)

Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。

递归函数

汉诺塔

定义默认参数

定义可变参数

如果想让一个函数能接受任意个参数,我们就可以定义一个可变参数:

def fn(*args):
    print args

可变参数也不是很神秘,Python解释器会把传入的一组参数组装成一个tuple传递给可变参数,因此,在函数内部,直接把变量 args 看成一个 tuple 就好了。

切片

对list进行切片

取前N个元素,也就是索引为0-(N-1)的元素,可以用循环:

>>> r = []
>>> n = 3
>>> for i in range(n):
...     r.append(L[i])
... 
>>> r
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

对这种经常取指定索引范围的操作,用循环十分繁琐,因此,Python提供了切片(Slice)操作符,能大大简化这种操作。

对应上面的问题,取前3个元素,用一行代码就可以完成切片:

>>> L[0:3]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
L[0:3]表示,从索引0开始取,直到索引3为止,但不包括索引3。即索引0,1,2,正好是3个元素

只用一个 : ,表示从头到尾:

>>> L[:]
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
因此,L[:]实际上复制出了一个新list。

切片操作还可以指定第三个参数:

>>> L[::2]
['Adam', 'Bart']
第三个参数表示每N个取一个,上面的 L[::2] 会每两个元素取出一个来,也就是隔一个取一个。

把list换成tuple,切片操作完全相同,只是切片的结果也变成了tuple。

倒序切片

对字符串切片

字符串 'xxx'和 Unicode字符串 u'xxx'也可以看成是一种list,每个元素就是一个字符。因此,字符串也可以用切片操作,只是操作结果仍是字符串

迭代

什么是迭代

在Python中,如果给定一个list或tuple,我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple,这种遍历我们成为迭代(Iteration)。

在Python中,迭代是通过 for ... in 来完成的

因为 Python 的 for循环不仅可以用在list或tuple上,还可以作用在其他任何可迭代对象上。

因此,迭代操作就是对于一个集合,无论该集合是有序还是无序,我们用 for 循环总是可以依次取出集合的每一个元素。

注意: 集合是指包含一组元素的数据结构,我们已经介绍的包括:

  1. 有序集合:list,tuple,str和unicode;
  2. 无序集合:set
  3. 无序集合并且具有 key-value 对:dict
    而迭代是一个动词,它指的是一种操作,在Python中,就是 for 循环。

索引迭代

**Python中,迭代永远是取出元素本身,而非元素的索引。

对于有序集合,元素确实是有索引的。有的时候,我们确实想在 for 循环中拿到索引,怎么办?

方法是使用 enumerate() 函数:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> for index, name in enumerate(L):
...     print index, '-', name
... 
0 - Adam
1 - Lisa
2 - Bart
3 - Paul

迭代dict的value

dict 对象有一个 values() 方法,这个方法把dict转换成一个包含所有value的list,这样,我们迭代的就是 dict的每一个 value:

d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.values()
# [85, 95, 59]
for v in d.values():
    print v
# 85
# 95
# 59

如果仔细阅读Python的文档,还可以发现,dict除了values()方法外,还有一个 itervalues() 方法,用 itervalues() 方法替代 values() 方法,迭代效果完全一样:

*那这两个方法有何不同之处呢?

  1. values() 方法实际上把一个 dict 转换成了包含 value 的list。

  2. 但是 itervalues() 方法不会转换,它会在迭代过程中依次从 dict 中取出 value,所以 itervalues() 方法比 values() 方法节省了生成 list 所需的内存。

  3. 打印 itervalues() 发现它返回一个 <dictionary-valueiterator> 对象,这说明在Python中,for 循环可作用的迭代对象远不止 list,tuple,str,unicode,dict等,任何可迭代对象都可以作用于for循环,而内部如何迭代我们通常并不用关心。

迭代dict的key和value

items() 方法把dict对象转换成了包含tuple的list,我们对这个list进行迭代,可以同时获得key和value:

>>> for key, value in d.items():
...     print key, ':', value
... 
Lisa : 85
Adam : 95
Bart : 59

和 values() 有一个 itervalues() 类似, items() 也有一个对应的 iteritems()iteritems() 不把dict转换成list,而是在迭代过程中不断给出 tuple,所以, iteritems() 不占用额外的内存。

列表生成式

生成列表

要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10],我们可以用range(1, 11):

>>> range(1, 11)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

但如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10]怎么做?方法一是循环:

>>> L = []
>>> for x in range(1, 11):
...    L.append(x * x)
... 
>>> L
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

但是循环太繁琐,而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的list:

>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

这种写法就是Python特有的列表生成式。利用列表生成式,可以以非常简洁的代码生成 list。

复杂表达式

假设有如下的dict:

d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }

完全可以通过一个复杂的列表生成式把它变成一个 HTML 表格:

tds = ['<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score) for name, score in d.iteritems()]
print '<table>'
print '<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>'
print '\n'.join(tds)
print '</table>'

字符串的join()方法可以把一个 list 拼接成一个字符串

条件过滤

列表生成式的 for 循环后面还可以加上 if 判断。例如:

>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

有了 if 条件,只有 if 判断为 True 的时候,才把循环的当前元素添加到列表中。

多层表达式

for循环可以嵌套,因此,在列表生成式中,也可以用多层 for 循环来生成列表。

对于字符串 'ABC' 和 '123',可以使用两层循环,生成全排列:

>>> [m + n for m in 'ABC' for n in '123']
['A1', 'A2', 'A3', 'B1', 'B2', 'B3', 'C1', 'C2', 'C3']

翻译成循环代码就像下面这样:

L = []
for m in 'ABC':
    for n in '123':
        L.append(m + n)

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