python基础

认识计算机

程序：指挥计算机工作的指令序列。

计算机如何处理程序？

按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机的工作流程大致如下：

1. 用户打开程序，程序开始执行;

2. 操作系统将程序内容和相关数据送入计算机的内存;

3. CPU根据程序内容从内存中读取指令;

4. CPU分析、处理指令，并为取下一条指令做准备;

5. 取下一条指令并分析、处理，如此重复操作，直至执行完程序中全部指令，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。

计算机语言三代

机器语言——计算机最早的语言形式，直接使用二进制代码表示，由0和1组成的序列构成，计算机能够直接识别和执行这些指令。

优点：计算机直接识别并处理，运行速度最快。

缺点：非常底层且难以理解和记忆。

        ‌汇编语言‌——使用助记符来表示机器指令，这些助记符更接近人类语言，使得编程变得更加直观和易于理解。

优点：一定程度上解决了机器语言的缺点。

缺点：低级语言编写效率低，依赖于硬件。

        ‌高级语言‌是——使用人类日常语言编写。

优点：易于理解与阅读，不依赖于硬件可以执行高，开发效率高。

缺点：执行速度最慢，占用空间多。

高级语言分类

        按实现方式‌：分为编译型语言和解释型语言。

编译型语言如C、C++，需要先将源代码编译成机器码再执行，开发效率低，执行效率高。

解释型语言如Python、JavaScript，则在运行时由解释器逐行解释执行，开发效率高，执行效率低。

        按编程方式‌：可以分为面向对象语言、面向过程(函数式)语言等。

面向对象语言如Java、C++，支持封装、继承和多态等概念；

面向过程(函数式)语言如C，以函数为主要构成单元，强调无副作用和不可变性。

 

一、进制

1.1、什么是进制

人在日常生活中使用十个手指进行计数【十进制】，比较方便；计算机为了方便，使用二进制来进行计数，因为二进制只有0和1,，计算方便，逻辑电路易于实现。

进制：人为规定的符合某种规则的计数方式。

X进制的规则是：逢X进一，借一当X

生活中有哪些进制？十进制、十二进制、七进制、六十进制

计算机中有哪些进制？二进制、八进制、十六进制

1.2、进制的三要素

进制	数码	基数	位权
二进制	0 ，1	2	……2^2,2^1,2^0,2^-1,2^-2……
八进制	0，1，2，3，4，5，6，7	8	……8^2,8^1,8^0,8^-1,8^-2……
十进制	0，1，2，3，4，5，6，7，8，9	10	……10^2 10^1 10^0 10^-1 10^-2……
十六进制	0~9，a~f	16	……16^2 16^1 16^0 16^-1 16^-2……

1.3、进制表示方式

        进制分为前缀法和后缀法

进制	前缀法	后缀法
二进制	0b1234[错误]         0b1001	1001B
八进制	0o1234 0O234              0678[错误]	1234O (这个是字母“O”不是数字0)
十进制	1234	1234D
十六进制	0x1234 0X1234	1234H 12BDH

1.4、进制转换 

1.4.1 十进制转N进制

        方法1：除N取余、逆向排列

        方法2：位权展开相减法

1.4.2 N进制转十进制

        方法：位权展开相加

1.4.3 二进制与八进制转换

        二进制转八进制：三合一

        八进制转二进制：一拆三

eg:

  0b 011 011 011 = 666

  0565 = 000 010 011 010

1.4.4、二进制与十六进制进行转换

        二进制转十六进制：四合一

        十六进制转二进制：一拆四

eg:

0b  0011 1000 0010 1111 = 0X 382F

0x abc =1010 1011 1100

二、数据存储

        计算机的简易工作流程：通过输入设备输入数据到计算机，CPU接收指令对数据进行处理，在这个过程中产生的临时数据或过程缓存到内存，最后将结果通过输出设备进行显示

 数据：能被计算机识别并处理的符号集合。

数据类型：1，3.14159……，-12

非数值型数据：a,http, 图片 音频 视频…

以单字符为例：

        Ascll码

数据型数据再分类：

有符号数：区分正负

无符号数：不区分正负 添加关键字unsigned去区分

2.1、有符号数【0，1】

以八位二进制为例，看一下有符号数的最大值和最小值：

128	64	32	16	8	4	2	1
正0	1	1	1	1	1	1	1
负1	1	1	1	1	1	1	1

最大值+127，最小值-127，但是因为0不区分正负，所以用-128来表示-0，那么

取值范围就是[ - 128，+127]

2.2 无符号数

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	1	1	1	1	1	1
0	0	0	0	0	0	0	0

不分正负，取值范围是【0，255】

2.3 有符号数的表示方式

计算机在参与运算的时候，都是补码的形式进行的。

注意：正数的原反补码都一样，我们需要考虑的是负数的原码反码补码。

2.3.1 原码

最高位代表符号位，其他位是直接转换而来

2.3.2 反码

最高位代表符号位，其他位对原码按位取反【0变1 1变0】

2.3.3 补码

最高位代表符号位，其他位对反码加1

eg:6-8

6： 原码 反码 补码 0000 0110

-8：

源码：1000 1000

反码：1111  0111

补码：1111  1000

6-8补码运算：

0000 0110

1111 1000

补码：1111 1110

反码：1111 1101

源码：1000 0010  = -2

存储时看数据(正负) 取出时看类型(有无符号)

三、数据类型

3.1 数据类型的作用

基本作用：不同的数据类型占用不同的内存空间，这有助于优化程序的性能和资源利用。

具体作用：再学习

3.2 数据类型的分类

3.3 基本数据类型

内存单位：

最小单位bit 位

基本单位byte 字节

1字节 = 8位二进制 1字节 = 1111 0000

数据存储到内存，是以字节为单位的

还有哪些单位：

1KB = 1024B = 2^10B

1MB = 1024KB

1GB = 1024MB

1TB = 1B

3.3.1数值型 Number

1. int 整数 正整数、负整数、0【区别：可以处理极大极小数】
2. float 小数、浮点数、实数 因为小数点可以移动，所以称之为浮点数
3. complex 复数 由实部和虚部两部分组成 3j 3+4j
4. bool 布尔值 只有两个值True 和 False【注意：首字母必须大写】

int_a = 13
print(type(int_a))

float_a = 13.14
print(type(float_a))

complex_a = 3 + 4j
print(type(complex_a))

bool_a = True
print(type(bool_a))

3.3.2 字符串 string

字符串就是一系列文本，使用单引号或者双引号括起来，同时可以使用 \ 进行转义字符的处理。

注意：

单引号和双引号只是字符串的标志，不是内容。

例如："hello"，这里面包含5个字符 h e l l o。

若想把单引号 双引号当作内容，如何处理呢？

使用转义字符，因为解释器、浏览器、编译器有时候不解析某些特殊符号，我们就需要使用 \ 对这些特殊符号进行转义说明。

\'	单引号
\"	双引号
\t	tab制表符位
\n	回车符
\a \b \r \\等等

s = "I'm ok"
print(s)

# s = 'I'm ok'
# s = " you are "ok" "
双引号中可以包含单引号
单引号中可以包含双引号
单引号中不能包含单引号
双引号中不能包含双引号

s = 'I\'m ok'
print(s)

s = "you are \"ok\""
print(s)

print("\t缩进点\n换一行下来")

3.3.3 列表 list

一组数据放在 [] 里面，元素之间使用逗号隔开

list_a = [1,2,3,4,5]
print(type(list_a))
print(list_a)

3.3.4 元组 tuple

一组数据放在 () 里面，元素之间使用逗号隔开

tuple_a = (1,2,3,4,5)
print(type(tuple_a))
print(tuple_a)

3.3.5 字典 dict

是一种映射类型，可以进行索引查看，由键值对组成

放在{}里面，键值对用：相连，多个键值对用逗号分割

dict_a = {'人字旁':('们', '亿'), '双人旁':('徐', '行')}
print(type(dict_a))
print(dict_a)

3.3.6 集合 set

一组数据放在 {} 里面，元素之间使用逗号隔开

set_a = {1, 2, 3, 4, 5}
print(type(set_a))
print(set_a)

四、变量

python中的变量，不需要声明数据类型，根据所赋的值确定类型

变量：在程序运行过程中可以修改的量

变量定义的语法格式：变量名 = 赋值/数据

变量的数据类型：数值Number 字符串String 列表List 元组Tuple 集合Set 字典Dict

变量三要素：

id	内存地址
value	值
type	类型

a = 1
print(id(a))
print(a)
print(type(a))
"""
140720442894776
1
<class 'int'>
"""

4.1 标识符

用于给变量、函数、对象、等命名的符号

命名规范：

1 由字母，数字，下划线组成，严格区分大小写

2 不能以数字开头

3 不能包含关键字

4 建议使用驼峰命名法、连字符法，见名识意

驼峰命名法：MyFunName

连字符法：my_name

4.2 关键字

python中预先保留的一些具有特殊含义的单词，不能作为标识符。

关键字有这些特征：

预定义：python内置，无需外部导入

不可变：不可以重新定义或者修改

# 使用关键字import导入外部的keyword关键字库
import keyword
# 调用kwlist显示所有的关键字
print(keyword.kwlist)
"""
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 
'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 
'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 
'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']
"""
print(len(keyword.kwlist))#35 一共有35个关键字

#调用iskeyword判断你的设置的标识符是不是关键字
print(keyword.iskelist("for")) #true

五、运算符

5.1基本运算符

算术运算符	加 + 减 - 乘 * 除 / 商 // 余（模运算） % 乘方 **	混合运算时，遵循优先级 ** 高于 * / // % 高于 + - 若记不住，直接加（）
比较运算符	大于> 小于 等于 == 大于等于 >= 小于等于 不等于 !=	比较运算符的比较结果是布尔值，两个值 True 和 False
逻辑运算符	逻辑与 and 逻辑或 or 逻辑非 not	逻辑与：全真为真、遇假则假 逻辑或：全假为假、有真即真 逻辑非：非真即假、非假即真 逻辑运算的结果是布尔值，有两个：True 和 False

位运算符(二进制)

位与 &	1&0=0        0&1=0        0&0=0        1&1=1 全1为1 有0则0
位或 |	1|0=1        0|1=1        0|0=0        1|1=1 有1则1 全0则0
异或 ^	1^0=1        0^1=1        1^1=0        0^0=0 异或 相同为0 不同为1
取反 ~	~1=0        ~0=1
左移 <<	110110<<2 = 0110 00
右移 >>	110110>>2 = 00 1101

位运算符：先换算成二进制，以【补码】形式参与运算
    print(25 & 13) 
    print(3 & -3)
    print(3 | -3)
    print(~(-3))
    print(3 ^ -3)
    print(3 << 1)
    print(3 >> 1)
    print(-3 << 2)
    print(-3 >> 2)
注意：
    对于左移来说，低位补0
    对于右移来说，正数高位补0，负数高位补1
问：
1. 0x10 | 0x01 = ? 十六进制的结果是多少？ 
2. 0x10 & 0x01 = ? 十六进制的结果是多少？ 
3. 12 & 0o12 的十进制结果是：( ) 

5.2 运算符的优先级

（）	圆括号内的表达式拥有最高优先级
**	乘方运算
*、/、%、//	算术运算符，先乘除
+、-	算数运算符，后加减
>	位运算符的左移与右移
&	位运算符的按位与
^	位运算符的按位异或
|	位运算符的按位或
> 、=、	比较运算符
and、or	逻辑运算符
=、+=等	赋值运算符优先级最低