Python入门之基础语法（一）

笔者花了三个多月的时间学了一把 Python，在学习过程中总是拿已习得的 Java 做对比，惊异于 Python 的简单与强大，决定后期定要继续深入学习 Python。现在以自己所学做一下总结。

关于 Python

官方对 Python 的介绍如下：

Python 是一款易于学习且功能强大的编程语言。它具有高效率的数据结构，能简单又有效地面向对象编程。
Python 简洁的语法与动态输入之特性，加之其解释性语言的本质，使其成为一种在多领域与绝大多数平台都能 进行脚本编写 与 应用快速开发工作 的理想语言。

Python 特色

• 简单：具备伪代码的特质；
• 易于学习：有一套极其简单的语法体系；
• 自由且开放：是 FLOSS (自由/开放源代码软件) 成员之一；
• 高级语言：不必考虑诸如程序应当如何使用内存等底层细节；
• 跨平台性：由于其开源特性，已被移植到其它诸多平台；
• 解释性：不需要像 C/C++ 语言将源代码最终编译成二进制码，只需要直接从源代码 运行 该程序。在程序内部，Python 会将源代码转换为字节码的中间形式，而后在转换为电脑所用的语言；
• 面向对象：同时支持面向过程和面向对象编程；
• 可扩展性：可将 C/C++ 程序运用于 Python 程序；
• 可嵌入性：可在 C/C++ 程序中嵌入 Python，从而向你的程序用户提供 脚本 功能；
• 丰富的库：Python 标准库规模庞大，还可以在 [Python库索引] 中发掘许多其它高质量的库。

Python 基础

以下将介绍下Python变量、基本数据类型、运算符、控制流。

变量

变量时标识符的一个例子。标识符命名规则：以字母或下划线（ _ ）开头，其余字母为数字、字符、下划线组成。

Python 中的变量具有这样几个特点：

• 可以表示任意数据类型；
• 用‘=’可将同一个变量反复赋值，并且可以是任意数据类型；

Python变量能指向任何类型变量，决定Python是一种动态语言。

动态语言 vs 静态语言：

• 动态语言 - 变量本身类型不固定的语言，如 Python；
• 静态语言 - 在定义变量时必须指定类型，并且赋值时类型不匹配会报错，如 Java .

Python 中变量分两种：

• 局部变量：作用范围有限，如函数中声明的变量；
• 全局变量：在程序的顶层赋值，不存在任何作用域，类或函数。用 global 修饰。

基本数据类型

Python 几种数据类型有整数、浮点数、字符串、布尔值和空值。这里不一一介绍，以一张导图说明各类型使用。

基本数据类型.png

这里重点说下 空值None 。Python 中 None 可以作为 if 条件语句，返回 False，其他非 None 的任何变量作为 if 条件语句，会返回 True。示例如下：

if None:
    print('False')
elif 'abc':
    print('True')
elif 2:
    print('True')       

运算符

以下列举几种常见的运算符，对于位移运算、位运算等这里不做说明。

运算符.png

这里重点说下 '*' 运算符，可以返回 字符串重复指定次数的结果，如：

print('ab' * 3) # ababab

Python 中也可以使用 变量 运算 = 表达式 这种结构，如：

a = a * 2    ->    a *= 2

控制流

Python 中有三种控制流语句——if、 for 和 while 。

控制流.png

这里重点说下 for...in.. 循环，能用于任何工作队列，常常使用内置的 range 方法生成一串数字列表，示例代码如下：

for x in range(1, 5):
    print(x, end = ' ')
# 打印结果：1 2 3 4  

Python 数据结构

Python 中有四种数据结构对象：list（列表）, tuple（元组）, dict（字典） 和 set（集合）。

list 列表

定义：Python 内置的一种数据类型列表，用 [] 表示。
特点：有序集合；随时可添加和删除元素；一种可变的数据类型。
常见用法：

• list0 = ['Jane', 'June', 'July'] - 列表定义；
• len(list0) - 获取列表元素个数；
• list[index] - 用索引获取某个元素，越界抛异常，0表示第一个；
• list[-index] - 用负索引获取倒数第index个元素，如最后一个元素用-1索引，越界抛异常；
• list.insert(index, 'Jack') - 把元素插入到索引为 index 的位置；
• list.pop(index) - 删除指定索引为 index 的元素；
• del list[index] - 删除指定元素 list[index]；
• list.pop() - 删除末尾元素；
• list[index] = 'val' - 给index位置元素赋值；
• list0 = [] - 表示空数组；

Tips: list 中可以存放不通数据类型元素；其元素也可以是一个 list，如果便是一个二维数组形式。

示例代码如下：

animals = ['cat', 'dog', 'parrot', 'bird']
print('There are', len(animals), 'kind of animal')

print(animals[2])   # parrot
animals.insert(2, 'sheep')
print(animals)      # ['cat', 'dog', 'sheep', 'parrot', 'bird']

print('These animals are:', end = ' ') # 打印不换行
for animal in animals:
    print(animal, end = ' ')
# 打印：These animals are: cat dog parrot bird 

animals.sort() # 列表排序
print('Sorted list is', animals) # ['bird', 'cat', 'dog', 'parrot']

del animals[2] 
print(animas) # ['bird', 'cat', 'dog']  

tuple 元组

定义：也是 Python 内置的一种有序列表，用 () 表示。
特点：一旦初始化就不能改变。因为不可变性，所以代码更安全。
常见用法：

• tuple0 = ('Cindy', 'Coral', 'Xss')：元素定义；
• tuple0[index] - 获取元素；
• tuple0 = () - 表示空元组；
• tuple = (1, ) - 当元组中仅有一个元素，需要加逗号区别；Python 中会将 (1) 识别为 1 这个数字；

Tips:

• 因不可修改性，所以没有 append(), insert() 以及赋值给某个某诉等修改元组的方法；
• tuple = (1, 's', ['a', 'b']) 元组中也可存放不同类型数据。当有列表元素时，列表中的元素可以改变，但列表本身不能改变，如指向另一个列表。

示例代码如下：

animals = ('cat', 'dog', 'bird')
new_animal = ('sheep', )

new_animals = animals, new_animal 
print(new_animals) # (('cat', 'dog', 'bird'), ('sheep',))
print(new_animals[2][0]) # sheep

print(animals, 'sheep') # (('cat', 'dog', 'bird'), 'sheep')

dict 字典

定义：Python 内置字典，对应其它语言的 map，用 {} 表示。
特点：使用 key - value 键值对存储，具有极快的查找速度。
常见用法：

• dict = {'Jane': 96, 'July': 85, 'Juce': 100} - 字典定义；
• dict[key] - 获取key对应的元素值；；
• dict[key] = 'value' - 给某个key对应的value赋值；
• pop(key) - 删除一组键值对；

区别于list列表的几个点：
1）查找和插入的速度极快，不会随着 key的增加而变慢；list元素越多查找和插入时间越长；
2）dict 需要占用大量内存，内存浪费多；list占用空间小，浪费也很少。

Tips:

• 一个 key 只对应一个 value，所以多次对一个key放入value，后面的值会覆盖前面的值；
• 若 key 不存在，dict会报错: KeyError；判断key是否存在方法：
  • 通过 in 判断：exist = key in dict；
  • 通过 dict.get()方法判断：exist = (dict.get(key) == None)
• dict 是无序的，其元素存放的顺序和 key 放入的顺序是无关的；
• dict 的key必须是不可变对象，list是可变的不能作为key；通过key计算位置的算法称为 哈希算法。

示例代码如下：

student = {'s01': 'Amy', 's02': 'Cindy', 's03': 'Bob'}
print('s01 is', student['s01']))

for number, name in student.items():
    print('{} is Student {}'.format(number, name))

if 's01' in student:    # 判断某个key值是否存在用 in
    print('s01 is', student('s01'))

del student['s03'] # 删除一对键值对    

set 集合

定义：类似于 dict，也是一组无序 key 的集合。用 {} 表示。
特点：不存储 value，key也不能重复；创建一个 set，需要提供一个 list 作为输入集合。
常见用法：

• set = set([1, 2, 2, 3]) - 定义，需要传入一个list，重复元素会自动被过滤，输出形式：{1, 2, 3}
• set.add(key) - 添加元素到 set，可以添加重复元素，但是最终会被过滤；
• set.remove(key) - 删除元素；
• 两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作，最后得到的也是 set；
  代码如下：

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

Tips: set 和 dict 的唯一区别是set没有存储对应的 value；同样不能存放可变对象。

Python 输入和输出

以一张图来展示输入和输出的使用说明：

输入和输出.png

示例代码：

in_str = input('Enter text: ')
print(in_str)

# 执行命令：python io_input.py
# 提示输入：Enter text: Hello, world !
# 打印：Hello, world !