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第2章 PYTHON基础 2

2.1 一个简单的Python程序 2

2.2 Python语言的编程规范 4

2.3 变量、表达式和赋值语句 5

2.4 数据类型 8

2.4.1 数字类型 8

2.4.2 字符串类型 9

2.4.3 布尔类型 10

2.4.4 列表、元组、字典、集合 11

2.5 基本运算 11

2.4.1 算术运算 12

2.4.2 位运算 13

2.4.3 比较运算 13

2.4.4 逻辑运算 14

2.4.5 成员运算 15

2.4.6 身份运算 16

2.4.7 运算符的优先级 17

2.6 函数与模块 18

2.6.1 内置函数 18

2.6.2 模块函数 22

2.7 基本输入输出 24

2.7.1 使用input()函数输入 24

2.7.2 使用print()函数输出 25

本 章 小 结 26

第3章 序列 27

3.1 序列概述 27

3.1.1索引 28

3.1.2切片 29

3.1.3重复 30

3.1.4连某某 30

3.1.5序列类型转换内建函数 31

3.1.6序列其他内建函数 31

3.2 字符串 34

3.2.1字符串创建 34

3.2.2转义字符 36

3.2.3字符串格式化 37

3.2.4字符串常用方法 39

3.2.5字符串应用举例 45

3.3 列表 45

3.3.1列表创建 46

3.3.2列表元素的增加 47

3.3.3列表元素的删除 48

3.3.4列表元素访问与计数 49

3.3.5列表排序 49

3.3.6列表应用举例 50

3.4 元组 51

3.4.1元组的创建 51

3.4.2元组的特性 52

3.4.3元组应用举例 53

3.5 字典 54

3.5.1字典创建 54

3.5.2字典元素的访问 56

3.5.3字典元素的添加与修改 56

3.5.4 字典应用举例 58

3.6 集合 60

3.6.1集合的创建 61

3.6.2集合操作 62

3.6.3集合应用举例 64

本 章 小 结 64

第2章 Python基础

第1章介绍了Python语言的版本、安装以及IDE的使用等，下面就来学习如何使用Python语言进行编程的基本方法。任何一门程序设计语言，都有自己的语法规范，本章通过一个简单的程序例子介绍Python程序的基本组成，并进一步介绍Python的程序的编写规范以及Python的变量、表达式、数据类型、基本运算、函数等基本概论。

2.1 一个简单的Python程序

Python语句可以在IDE环境中，一条一条地直接执行即交互执行，完成较为简单的任务或验证某些功能。在完成较为复杂的任务时，一般要编写Python程序。Python程序是由Python基本语句和程序控制语句组成的完成特定任务的文本文件，它的文件扩展名为.py。通过执行Python程序，实现程序的功能。

【例2-1】使用for循环语句计算1+2+3+…+10。

#例2-1

'''

该程序实现累加和

使用range函数，返回指定范围的整数序列

使用for循环语句，对每一个range(1:11)中的元素x(1、2、...10)遍历

循环执行s关于x的累加

'''

s=0 #变量s初始值赋0

for x in range(1:11): #循环控制语句

s=s+x #循环执行的第1条语句，s进行累加

print('执行的次数',x) #循环执行的第2条语句，输出当前x的值

print('累加和为',s) #循环外语句，循环结束后执行，输出累加和s

程序执行的结果显示为：

============= RESTART: C:/Users/KSZX/Desktop/python教材编写/例子/例2-1.py =============

执行的次数 1

执行的次数 2

执行的次数 3

执行的次数 4

执行的次数 5

执行的次数 6

执行的次数 7

执行的次数 8

执行的次数 9

执行的次数 10

累加和为 55

>>>

以上程序实现1+2+3+…+10的累加和。程序执行的步骤如下：

1．首先执行s=0语句，为累加做好准备；

2．执行for x in range(1:11)语句，表示循环开始。每循环一次x取range(1:11)函数中的下一个元素（x依次取值1、2、3…10），当x取值完毕后，结束循环，执行第5步骤；

3．执行循环体（缩进部分）中s=s+x语句，在当前s的值基础上累加x；

4．执行循环体（缩进部分）中print('执行的次数',x)语句，输出当前x的值；

5．执行print('累加和为',s)语句，输出最终的累加和s。

其中，s、x为变量，它的值在程序的执行过程中发生变化；s=0、s=s+x为赋值语句，给变量赋值；s+x为运算表达式；for x in range(1:11) 为循环控制语句，控制循环体中的语句重复执行；range()为函数，能够返回整数序列，并可以通过for循环控制语句进行遍历；print('执行的次数',x)、print('累加和为',s)为输出语句，输出变量的值。

可以看出，Python程序由变量、函数、表达式和语句等要素组成。

2.2 Python语言的编程规范

Python程序与其他高级语言程序一样，也有自己的编程规则和规范，如程序中注释、代码块的缩进、语句的续行等。

1．注释

注释是对程序实现的功能及实现方法等的说明，以增加程序的可读性。注释不是Python语句，执行时将被忽略。

以符号“#”开始，表示本行“#”之后的内容为注释。如【例2-1】中，第1行为注释行。第8、9、10、11等行前面为Python语句，而“#”之后的内容为本行的注释。

包含在一对三引号'''...'''或"""..."""之间且不属于任何语句的内容为注释行。如【例2-1】中，第3、4、5、6行在三个单某某'''...'''之间为多行文字注释。三引号标识的多行文字作为语句的内容时，不作为注释解释，例如:

>>> print('''This is a sample,

Hello world''')

This is a sample,

Hello world

>>>

其中的2行文字，作为输出的内容。

2．缩进

Python程序是依靠代码块的缩进来体现代码之间的逻辑关系的，缩进结束就表示一个代码块结束了，同一个级别的代码块的缩进量必须相同。一般而言，以4个空格为基本缩进单位。在程序控制语句、函数定义等行尾的冒号表示缩进的开始（输入代码时会自动缩进4个空格）。如【例2-1】中，第9行表示循环控制语句，末尾必须加上“:”，第10、11行是循环体，被多次循环执行，而第13行没有缩进，表明它不属于循环体，循环结束后被执行一次。

3．续行

一般一行输入一条语句，如果语句太长而超过一定宽度，最好使用续行符“\”，或者使用圆括号将多行代码括起来表示是一条语句。例如，以下3条语句实现相同的功能。

>>> x=1+2+3+4+5+6

>>> x=1+2+3\

+4+5+6

>>> x=(1+2+3

+4+5+6)

4．多语句行

如果语句较短，可以在一行内，输入多条语句，语句之间要加上分号“；”进行分隔。例如：

>>> x = "Hello"

>>> y= "World"

>>> print(x,y)

可以改写成：

>>> x = "Hello"; y = "World"; print(x, y)

它们输出的结果均为：

Hello World

5．大小写敏感

Python中使用的变量、函数、关键字等是大小写敏感的。例如：

>>> x = "Hello"

>>> print(x)

Hello

>>> print(X)

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

print(X)

NameError: name 'X' is not defined

>>> range(1,11)

range(1, 11)

>>> Range(1,11)

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

Range(1,11)

NameError: name 'Range' is not defined

上例中，x变量为小写，当输出大写X时，提示X没有定义。函数range()，不能写成Range()。

在编写Python程序代码时，在一段完整的功能代码之后最好增加一个空行，在运算符两侧各增加一个空格，逗号后面增加一个空格，以增加程序的可读性。

2.3 变量、表达式和赋值语句

在Python中要处理的一切都是对象，如整数、实数、字符串、列表、元组、字典和函数等。Python对象又分为内置对象、标准库对象和扩展库对象，其中内置对象是Python启动后，可以直接使用的对象，而标准库对象和扩展库对象需要安装导入后才能使用。这些对象常用变量来表示，并通过运算符连某某构成表达式进行运算。

1．变量

在Python中，变量是用来标识对象或引用对象的，它不需要事先声明变量名及其数据类型，利用赋值语句直接给变量赋值即可创建各种数据类型的变量。例如：

>>> s = 0

>>> s = s+1

>>> x = 'Hello world.'

第1行创建了整型变量s，并赋值为0。第2行将s的值加上1后，再赋值给s。第3行创建了字符串变量x，并赋值为'Hello world.'。

这里，“=”不再是等于的意思，而是给变量赋值的意思。赋值语句的执行过程：首先把等号右侧表达式（单个常量或变量可以认为是没有运算符的表达式）的值计算出来，然后在内存中寻找一个位置把值存放进去，最后创建变量并指向这个内存地址。可以通过id()函数获取变量的身份标识（变量分配的内存地址标识），type()函数获取其数据类型。例如：

>>> x = 3

>>> id(x)

***58480

>>> print(type(x)) #查看变量类型

>>> x = 'Hello world.'

>>> id(x)

***

>>> print(type(x)) #查看变量类型

上例中，x变量先是赋值3，为整数类型，而后赋值'Hello world.'，其数据类型为字符串。变量的id（）值是动态分配的内存地址标识。

变量创建后，若不再使用，可以通过del语句删除变量，释放所占用的内存空间。例如：

>>> x = 'Hello world.'

>>> x

'Hello world.'

>>> del x

>>> x #变量删除后，就不能引用了

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

x

NameError: name 'x' is not defined

2．变量的命名

每一个变量都有一个标识名，称为变量名。变量命名遵循以下规则：

（1）变量名必须以字母或下划线开头的字母数字串。以下划线开头的变量名在Python中有特殊含义；

（2）变量名中不能有空格以及标点符号（括号、引号、逗号、斜线、反斜线、冒号、句号、问号等）；

（3）不能使用Python关键字作变量名，例如：True、for、if不能作为变量名。可以导入keyword模块后使用print(keyword.kwlist)查看所有Python关键字；

（4）变量名对英文字母的大小写敏感，例如student和Student是不同的变量。

不建议使用系统内置的模块名、类型名或函数名以及已导入的模块名及其成员名作变量名，这将会改变其类型和含义，导致程序的错误。

3．表达式

表达式是关于常量、变量和函数等通过运算符连某某的运算式。例如：

>>> 2 + 3 * abs(-4) #abs()为取绝对值函数，其中*表示乘法

14

>>> 'Python' < 'Java'

False

>>>

上述代码中，分别是算术运算表达式和字符串比较表达式。Python还有位运算表达式、逻辑运算表达式等。表达式可以出现在赋值语句中，也可作为函数的参数使用等。例如；

>>> x = 2 + 3 * abs(-4)

>>> print(2 + 3 * abs(-4))

14

Python还支持面向对象技术，对象可以通过方法来操作。例如：

>>> 'abc'.upper()

'ABC'

上述代码中，字符串对象'abc'执行方法upper()，实现小写转换成大写。对象执行方法的一般式为：.。有时还需要读取对象的属性值，其一般式为：.。关于对象的属性、方法的详细说明将在第6章介绍。

4．赋值语句

除使用“=”给变量的赋值外，Python还支持增量赋值。所谓增量赋值就是将一些基本运算符和“=”连在一起使用。Python支持的增量赋值的运算符包括：-=、+=、/=、*=、%=、//=、**=、=、&=、^=、|=。例如：

>>> x = 2

>>> x +=2 #相当于x = x+2

>>> x

4

>>> x *=2 #相当于x = x*2

Python支持链式赋值，例如：

>>> x=2

>>> y = x = x+2 #相当于x= x+2，y=x两条语句

>>> y

4

Python还支持多重赋值。例如：

>>> x, y, z = 2, 3, 4 #同时，给多个变量赋值

>>> x

2

>>> y

3

>>> z

4

>>> x, y = y, x #x,y 的值交换

>>> x

3

>>> y

2

2.4 数据类型

在Python中，处理的常量或变量都属于某个数据类型，基于数据类型分配存储空间及执行相应的运算。像其它程序设计语言一样，Python有数字类型、字符串、布尔型等常规数据类型，但还有Python特色的列表、元组、字典和集合数据类型。

2.4.1 数字类型

在Python中，内置的数字类型有整数（int）、浮点数（float）和复数（complex）。

1．整数

整数类型常用的十进制整数表示，可以是正整数，也可以是负整数，例如：

>>> x = 3

>>> >>> type(x)

将整数3赋值给了变量x，则x的数据类型为int。整数也可以用二进制、八进制和十六进制表示。例如：

>>> y = 0b101 #以0b开头表示二进制整数，每一位只能是0或1

>>> type(y)

>>> y #y的值为十进制5

5

>>> z = 0o52 #以0o开头表示八进制整数，每一位只能是0、1、…8

>>> z

42

>>> r = 0xf5 #以0x开头表示十六进制整数，每一位只能是0、1、…8、9、a、…f

>>> r

245

Python支持任意大的数字，具体可以大到什么程度，理论上仅受内存大小的限制。例如：

>>> ***99 ** 20 #这里**是幂次方运算符

******0***************************00************************************0001

2．浮点数

浮点数是用来表示实数的。例如：

>>> 3.12

3.12

>>> x = -3.12

>>> type(x)

>>> y = -3.14e-2 #相当于科学记数法-3.14×10-2

>>> type(y)

由于精度的问题，对于浮点数运算可能会有一定的误差，应尽量避免在浮点数之间直接进行相等性测试，而应该以二者之差的绝对值是否足够小作为两个实数是否相等或相近的依据。

>>> 0.3 + 0.5 #实数相加

0.8

>>> 0.5-0.4 #实数相减，结果稍微有点偏差

0.******8

>>> 0.5-0.4 == 0.1 #应尽量避免直接比较两个实数是否相等

False

>>> abs(0.5 - 0.4- 0.1) < 1e-6 #这里1e-6表示10的-6次方

True

3．复数

Python支持复数类型及其运算，并且形式与数学上的复数完全一致。例如：

>>> x = 3 + 4j #使用j或J表示复数虚部

>>> y = 4 + 6j

>>> x + y #支持复数之间的加、减、乘、除以及幂乘等运算

(7+10j)

>>> x * y

(-12+34j)

复数作为一个对象，可以通过real属性返回实部值，imag属性返回虚部值，执行conjugate()方法得到其共轭复数。函数abs()可用来计算复数的模。例如：

>>> x = 3 + 4j #使用j或J表示复数虚部

>>> x.real #实部

3.0

>>> x.imag #虚部

4.0

>>> x.conjugate() #共轭复数

(3-4j)

>>> abs(x) #计算复数的模

5.0

2.4.2 字符串类型

在Python中，没有字符类型，只有字符串类型的常量和变量，单个字符也是字符串。使用单某某、双引号、三个单某某、三个双引号作为定界符（ 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 &

按位与



^

按位异或



|

按位或



< >= ==

小于、小于等于、不等于、大于、大于等于、等于



= %= /= -= += *= **=

赋值运算符



is is not

身份运算符



in not in

成员运算符



not and or

逻辑运算符





运算符优先级的示例如下：

>>> 2+1*4

6

>>> 2*2**3

16

>>> 1+2*-3

-5

>>> 3 3 < 2 and 24

True

>>> ( 3 < 2 ) and ( 2 < 1 ) or ( 5 > 4 ) #加括号，增加可读性

True

虽然Python运算符有一套严格的优先级规则，但是建议在编写复杂表达式时使用圆括号来明确说明其中的逻辑以提高代码可读性。

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