Python教程精简版

根据廖雪峰大佬的教程提炼的精简版,用来在忘记某些东西的时候快速查找
本文基于python3.7

python基础

数据类型

• 整数：整数计算永远是精确的
• 浮点数：用科学计数法表示很大或很小的数，如1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以写成1.2e-5，等等。
• 字符串：用单引号或双引号括起来的任意文本，比如’abc’，"xyz"等等。
  如果字符串内部既包含’又包含"可以用转义字符\来标识：

'I\'m \"OK\"!'
 //表示的字符串内容是：
 I'm "OK"!

转义字符表

字符	含义
\n	换行
\t	制表符
\	\

用r’ ‘表示’ '内部的字符串不转义

 >>> print('\\\t\\')
\       \
>>> print(r'\\\t\\')
\\\t\\

用’’’…’’'的格式表示多行内容

>>> print('''line1
... line2
... line3''')
line1
line2
line3

…是提示符 不是字符串中的一部分在python交互模式时，输完第一行跳到第二行时会自动出现…提示你接着输入
如果要保存为.py文件则在文件中输入：

print('''line1
line2
line3''')

示例：

• 布尔值：只有True或者False（注意大小写）
  布尔值可以用and、or和not计算
• 空值：None。None不等于0，0是由意义的，而None是一个特殊的空值
• 变量：变量名只能是大小写字母、数字和_的组合，且不能用数字开头。
  python中的=号是赋值语句，可以把任意数据类型赋给变量，同一个变量可以反复赋值，甚至可以是不同类型的变量。
  变量本身类型不固定的语言称为动态语言，而静态语言在定义变量时必须指定变量类型。Java就是静态语言。

当我们写

a=‘ABC’

python解释器干了两件事：

1. 在内存中创建了一个’ABC’字符串；
2. 在内存中创建了一个名为a的变量，并把它指向’ABC’
   如果此时令b=a，则把变量b指向变量a指向的数据
   
   上图所示代码将会输出ABC，因为b指向的是’ABC‘，而a后面指向’XYZ’了，并不会影响b

• 常量：常量就是不能变的量，在python中用全部大写的变量名表示常量，如PI=3.14159265359，但其实PI仍然是一个变量，如果非要改变PI的值，是可以的。
  在python中有两种除法

1. “/”：它的计算结果永远是浮点数，就算是两个整数恰好可以整除，其结果也会表示为一个浮点数
2. “//”：地板除，整数的地板除只取结果的整数部分，因此其结果永远是一个整数。

python中用"%"取余，整数取余的结果也永远是整数

字符串和编码

• 字符编码
  ASCII编码是1个字节，而Unicode编码通常是2个字节。（一个字节8bit）
  UTF-8编码是可变长编码，常用的英文字母是一个字节，汉字通常是3个字节，生僻字符编程4-6个字节

字符	ASCII	Unicode	UTF-8
A	01000001	00000000 01000001	01000001
中	x	01001110 00101101	11100100 10111000 10101101

ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分，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。

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。

• 字符串
  python3中字符串是以Unicode编码的，因此字符串支持多种语言

1. ord()函数获取字符的整数表示：
   
2. chr()函数把编码转换为对应字符：
   
   如果知道字符的整数编码，还可以用十六进制这么写：
   
   由于Python的字符串类型是str，在内存中以Unicode表示，一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需要把str变为以字节为单位的bytes。

Python对bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示： x=b’ABC’
'ABC’和b’ABC’的区别在于前者是字符串，而后者是bytes，bytes的每个字符都只占一个字节
encode()函数
以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes：

如果将中文用ascii编码，则python会报错，因为中文编码的范围超过了ascii编码的范围
在bytes中，无法显示为ascii字符的字节用\x##显示
decode()函数
把bytes变为str用decode()方法

如果bytes中有无法解码的字符，python会报错，如果只有一小部分无效的字节，可以用errors='ignore’忽略错误的字节：

len()函数
用len()函数计算str包含多少个字符

如果是bytes就计算字节数

为了让解释器在读取源代码时按UTF-8读取，通常在文件开头写上

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

第一行注释是为了告诉Linux/OS X系统，这是一个Python可执行程序，Windows系统会忽略这个注释；

第二行注释是为了告诉Python解释器，按照UTF-8编码读取源代码，否则，你在源代码中写的中文输出可能会有乱码。

申明了UTF-8编码并不意味着你的.py文件就是UTF-8编码的，必须并且要确保文本编辑器正在使用UTF-8 without BOM编码

• 格式化字符串
  %运算符就是用来格式化字符串的。在字符串内部，%s表示用字符串替换，%d表示用整数替换，有几个%?占位符，后面就跟几个变量或者值，顺序要对应好。如果只有一个%?，括号可以省略。
  
  常见占位符

占位符	替换内容
%d	整数
%f	浮点数
%s	字符串
%x	十六进制整数

整数和浮点数还可以指定是否补0和整数与小数的位数

list

1. list是一种有序集合，可以随时添加和删除元素
2. 可以用len()获得list中元素的个数
3. 用索引访问list中每个位置的元素（索引从0开始）
4. 索引越界的话会报错
5. 用-1做索引可以直接获取最后一个元素，以此类推-2可以获取倒数第二个等等，同样的这种方式也要注意不能越界
6. 用append()函数追加元素到末尾
7. 用insert()函数把元素插入到指定位置
8. 删除末尾元素用pop()（删除指定位置用pop(i)，i是索引）
9. 要替换某个元素，直接赋值给对应索引位置如：
   
10. list里面的元素类型可以不同
11. list的元素可以是另一个list，如
    
    要注意list的长度为4
    s可以看作是一个二维数组，要得到’php’可以用s[2][1]，类似的还有三维、四位等
12. 如果list中一个元素都没有，那它就是空的，长度为0

tuple

tuple与list类似，但是tuple一旦初始化就不能修改

tuple没有insert()和append()等方法，只能使用索引查询元素
tuple更安全，如果有可能，能用tuple就用tuple
tuple的陷阱：如果定义只有一个元素的tuple，必须在元素后面加逗号，如：

这样是为了消除歧义，如果不加逗号，会以为是数学上的括号，因此会认为t这个变量表示的是1这个整数，由图可见python在显示只有一个元素的tuple时也会加上一个逗号，以免你产生误会

tuple中的元素不变指的是指向不变，如：

虽然表面上看起来变了，其实tuple指向的仍然还是那个list，只是list内的值变了而已，tuple的只想并没有改变

条件判断

用if语句实现条件判断
根据python的缩进原则，如果if为真则执行缩进的语句

注意if和else后面都有冒号

还可以使用elif

if判断条件可以简写：

只要x非零非空就判断为true
input返回的类型为str，如果直接把input传入的值和整数比较会报错，因此要用int()转化：

if语句的完整形式：

循环

• for…in循环：
  
  range(n)函数可以生成从0到n-1的整数序列
  
  结果为10

• while循环
  只要条件满足就一直循环
  
  
  

• break
  break提前退出循环

• continue
  continue跳过当前这次循环

break和continue都必须配合if使用

dict

dict全称dictionary，在其他语言中称为map，使用键-值（key-value）存储，具有极快的查找速度

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：

要避免key不存在的错误，有两种办法：

• 一是通过in判断key是否存在：
  
• 二是通过dict提供的get()方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value：
  
  返回None的时候Python的交互环境不显示结果。
• 要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会从dict中删除：
  
  list与dict的区别：

1. dict查找速度快，不会随着元素的增加而变慢；list查找和插入的时间随着元素的增加而增加；
2. dict需要占用大量内存，内存浪费多；list占用空间小，需要浪费内存少。

dict的key要是不可变对象
因为dict根据key值来计算value存储的位置，如果每次计算value得到的结果不同，那么dict内部就完全乱了。如list是可变值，那么它就不能作为key。
tuple也不可以做为key

• 不可变对象
  对可变对象进行操作，它的内部是会发生变化的
  
  而对不可变对象进行操作，它的内部不会变化
  
  replace()函数创建了一个新的字符串，而变量a本身还是指向的’abc’这个字符串

set

set与dict类似，但是set不存储value，由于key不能重复，因此在set中没有重复的key
要创建一个set，要提供一个list作为输入集合：

重复元素在set中会被自动过滤

通过add(key)方法可以添加元素到set中
通过remove(key)方法可以删除元素
set无序且无重复元素，因此两个set可以做数学意义上的交集和并集：

差集：

set没有get()方法

函数

调用函数

函数	含义	参数
abs()	返回绝对值	只能有一个参数
max()	返回最大值	可以接受任意个数参数
min()	返回最小值	可以接受任意个数参数
int()	把其他数据类型转换成整数	可以接受任意个数参数
hex()	把其他进制的数转换成十六进制表示的字符串	一个参数

函数名其实是指向一个函数对象的引用，完全可以把函数名赋给一个变量，相当于给函数起了一个别名：

定义函数

用def语句定义一个函数

在Python交互环境中定义函数时，注意Python会出现…的提示。函数定义结束后需要按两次回车重新回到>>>提示符下

如果你已经把my_abs()的函数定义保存为abstest.py文件了，那么，可以在该文件的当前目录下启动Python解释器，用from abstest import my_abs来导入my_abs()函数，注意abstest是文件名（不含.py扩展名）

• 空函数
  如果想定义一个什么都不做的空函数，可以用pass语句：
  
  pass可以用来当作占位符，比如还没想好怎么写函数的代码，就可以先放一个pass让代码运行起来。pass也可以放在其他语句里当占位符用

如果参数个数不对，python解释器会检查出来，并抛出TypeError
但如果参数类型不对，python解释器无法检查出来，要再函数定义内做参数检查

用isinstance()检查参数类型

自定义函数可以返回多个值


其实这是一种假象，实际上返回的是一个tuple，然后按位置赋值给相应的变量

函数的参数

• 位置参数
  
  上图中的x和n就是位置参数
• 默认参数
  由于我们经常计算一个数的平方，所以可以给n一个默认参数
  
  调用函数时，如果只输入一个参数，则计算它的平方，如果要计算三次方四次方等，则必须要传入两个参数
  
  有几点需要注意的地方：

1. 必选参数要放在前面，默认参数在后；
2. 当函数有多个参数时，变化大的参数放前面，变化小的参数放后面，变化小的参数可以作为默认参数

使用默认参数的好处在于可以降低调用函数的难度
比如如果我们需要向一个表中输入一些信息，如果表中有一些项大部分数据是相同的，那么我们可以把它设为默认值，只有不相同时才传入不同的值，因此无论是简单调用还是复杂调用，函数都只要定义一个

需要注意的是如果调用函数的时候不按顺序提供默认参数，需要把参数名也写上，如：

如果需要传入的人年龄还是为6，但城市不为北京的话：

enroll(‘Adam’, ‘M’, city=‘Tianjin’)

默认参数必须指向不变对象！

要使上面的例子可行，可以用None这个不变对象来实现

这样的话不管使用默认参数调用多少次都不会有问题

• 可变参数
  
  在函数内部，接收到的是一个tuple，在调用函数时可以传入任意个参数，包括0个参数
  如果已有一个list或者tuple要调用可变参数，可以再list或tuple前加一个*号
  
• 关键字参数
  关键字参数允许传入0个或任意个含参数名的参数，这些关键字参数再函数内部自动组装为一个dict
  
  
  也可以组装一个dict然后把dict转化为关键字参数传进去
  
  extra表示把extra这个dict的所有key-value用关键字参数传入到函数的kw参数，kw将获得一个dict，注意kw获得的dict是extra的一份拷贝，对kw的改动不会影响到函数外的extra。
• 命名关键字参数
  如果要限制关键字参数的名字，则可以：
  
  后面的参数被视为关键字参数，调用方式如下
  
  如果函数定义中已经有了一个可变参数，后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符*了：
  
  命名关键字必须传入参数名！

命名关键字可以有缺省值

则调用时可以不传入city。

• 参数组合
  参数定义的顺序必须是：必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数。

递归函数

在函数内部调用自身的函数称为递归函数
函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。

解决递归调用栈溢出的方法是通过尾递归优化，事实上尾递归和循环的效果是一样的，所以，把循环看成是一种特殊的尾递归函数也是可以的。
尾递归是指，在函数返回的时候，调用自身本身，并且，return语句不能包含表达式。


尾递归调用时，如果做了优化，栈不会增长，因此，无论多少次调用也不会导致栈溢出。
遗憾的是，大多数编程语言没有针对尾递归做优化，Python解释器也没有做优化，所以，即使把上面的fact(n)函数改成尾递归方式，也会导致栈溢出。

高级特性

切片——Slice

L = [‘Michael’, ‘Sarah’, ‘Tracy’, ‘Bob’, ‘Jack’]
L[0:3]
[‘Michael’, ‘Sarah’, ‘Tracy’]

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。如果第一个索引是0，还可以省略。
python也支持倒数切片

L[-2:]
[‘Bob’, ‘Jack’]
L[-2:-1]
[‘Bob’]

还可以每n个数取一个

L = list(range(100))
L[:10:2]
[0, 2, 4, 6, 8]

L[:10:2]表示从前十个数中每2个数取一个

甚至什么都不写，只写[:]就可以原样复制一个list：

L[:]
[0, 1, 2, 3, …, 99]

tuple也是一种list，当它使用切片操作时，其结果仍然是一个tuple，字符串也是如此

迭代

许多语言的迭代是通过下标来完成的，而python不仅可以迭代有下标的对象，还可以迭代没有下标的对象，如dict：

因为dict的存储不是按照list的方式顺序排列，所以，迭代出的结果顺序很可能不一样。
默认情况下，dict迭代的是key。如果要迭代value，可以用for value in d.values()，如果要同时迭代key和value，可以用for k, v in d.items()。

字符串也可以迭代

通过collections模块的Iterable类型可以判断对象是否可迭代

Python内置的enumerate函数可以把一个list变成索引-元素对，这样就可以在for循环中同时迭代索引和元素本身：

列表生成式——List Comprehensions

生成[1x1, 2x2, 3x3, …, 10x10]：

for循环后面还可以加上if判断，这样我们就可以筛选出仅偶数的平方：

还可以使用两层循环，可以生成全排列：

列表生成式也可以使用两个变量来生成list：

把一个list中所有的字符串变成小写：