[Python学习笔记1]Python语言基础 数学运算符 字符串 列表

时间：2021-11-04 15:24:37

这个系列是我在学习Python语言的过程中记录的笔记，主要是一些知识点汇总，而非学习教程，可供有一定编程基础者参考。文中偏见和不足难以避免，仅供参考，欢迎批评指正。

本系列笔记主要参考文献是官网文档：http://docs.python.org/。在此向文档编辑者致谢。请勿将本文用于商业用途。

一、Python语言介绍

首先，Python是一种广泛应用的通用高级编程语言，具有较高的抽象层次，支持面向对象的编程方法。其具有高级的数据结构和许多方便的库文件，可以完成文件IO、系统调用、网络编程，甚至有GUI库。Python具有较高的可读性，相对其他程序设计语言（C，C++，Java）来说，可以提高开发效率。然而，作为一种解释型语言（interpreted language），Python在运行效率中的优势并不明显。所以人们经常使用Python完成简单的、高层次的任务，在大型开发中常作为“胶水语言”连接各模块。

Python在Windows和Linux系列操作系统上均可运行。一些版本的Linux中自带了Python程序，其二进制版本也可在其官网上下载：http://www.python.org。(本系列文章叙述的Python使用的版本为3.4.3)

二、使用Python解释器

在控制台中输入命令“python3.4”（或“python”）运行Python的解释器，控制台中打印出Python的版本信息，并给出提示符>>>

 $ python3.4

 Python 3.4 (default, Mar 16 2014, 09:25:04)

 [GCC 4.8.2] on linux

 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

 >>>

Python的提示符“>>>”后可输入一条语句，按下回车键执行该语句。如果解释器需要多条语句，它会给出“...”提示符，提示输入后续语句。

Python中的变量不需声明（甚至不需指明类型）即可直接使用。在这里输入语句：

>>>a=1

>>>

即定义了a这个变量。这次输入表达式a，即可显示a的数值：

>>> a

1

>>>

三、表达式计算

在这里，可以尝试使用Python来作为计算器，进行一些简单的数值运算。

运算符 解释 C中类似的表达 示例

a+b

a-b

a*b

a/b

 加减乘除，除法为浮点除法

a+b

a-b

a*b

a/b

 
>>> a/3

0.3333333333333333

>>> 2.3+6.9

9.2

>>>

a//b

a%b

整除，返回整数除法

取模，返回a/b的余数

 a/b 
>>> 1//3

0

>>> 50//3

16

>>>
 a**b  幂运算  pow(a,b) 
>>> 2**0.5

1.4142135623730951

>>> (-1)**0.5

(6.123233995736766e-17+1j)

>>> _**2

(-1+1.2246467991473532e-16j)

>>> 2**100

1267650600228229401496703205376

>>>1j**1j

(0.20787957635076193+0j)

>>>

其中，下划线_代表之前的运算结果，(a+bj)代表复数(a+bi)。
 ( )  括号，同C语言  ( )  

四、字符串

Python中的“字符串（str）”可以用单引号或双引号括起来，并且单、双引号可以彼此嵌套使用。比如官方文档中的示例：

 >>> 'spam eggs'  # single quotes

 'spam eggs'

 >>> 'doesn\'t'  # use \' to escape the single quote...

 "doesn't"

 >>> "doesn't"  # ...or use double quotes instead

 "doesn't"

 >>> '"Yes," he said.'

 '"Yes," he said.'

 >>> "\"Yes,\" he said."

 '"Yes," he said.'

 >>> '"Isn\'t," she said.'

 '"Isn\'t," she said.'
  • 其中，以#开头的部分为行注释
  • 单引号中的单引号需要使用转义字符 \ 引导
  • 注意12行中的 \ 为转义字符

转义字符还可转义反斜线 '\\' 和换行符 '\n' 。可以使用源字符串（raw strings）来避免反斜线被当作转义字符，只需在字符串前加 r 。

 >>> print('C:\some\name')  # here \n means newline!

 C:\some

 ame

 >>> print(r'C:\some\name')  # note the r before the quote

 C:\some\name
  • print函数可以打印参数的值。对于数值，打印其数值；对于字符串，打印其内容。
  • print函数可以接多个参数，各参数间打印一个空格。比如： 
    >>> print(1,(-1)**0.5,'hello, world')
    
1 (6.123233995736766e-17+1j) hello, world
    
>>>
  • print函数会在行末打印一个换行符，可以在最后一个参数处自行指定行末字符(串)： 
    >>> print(1, (-1)**0.5, 'hello, world', end='|')
    
1 (6.123233995736766e-17+1j) hello, world|>>>

字符串还有其他的表示方法。同C的表示方法，以空格或Tab间隔的两个字符串会自动合并起来：

>>>"Hi," 'Py' 'thon'

'Hi,Python'

多行字符串可以使用三个引号括起来。由三个引号括起来的字符串中可以包括直观的换行符。如果在行末加入一个反斜线 \ ，则该反斜线连同后面的换行符将被忽略：

 >>> print("""\

 ... Usage: thingy [OPTIONS]

 ...      -h                        Display this usage message

 ...      -H hostname               Hostname to connect to

 ... """)

 Usage: thingy [OPTIONS]

      -h                        Display this usage message

      -H hostname               Hostname to connect to

 >>>
  • 2-5行的三个点是提示符
  • 第1行后使用了 \ 实现了续行功能，所以U成为字符串的第一个字符
  • 字符串中的最后一个字符为换行符（第4行末尾的换行符），该换行符被打印到第8行末尾，第9行末尾的换行符是print默认具有的

“字符串”和下面提到的“列表”都是一种“序列(sequence)”，其支持的运算在介绍列表后提到。

五、列表

列表（list）是Python中的一种数据结构，类似于广义表。在Python的语法中，列表表示为由中括号括起来的一组逗号隔开的元素。元素的类型也可以是列表。不同元素的类型允许不同。

>>> squares = [1*1, 2*2, 3*3, 4*4, 5*5]

>>> squares

[1, 4, 9, 16, 25]

>>> [squares,0]

[[1, 4, 9, 16, 25], 0]

>>>

list对象有一些“方法（method）”，通过调用可以对列表内容进行更改：

方法 示例

list.append(item)

将item元素插入到list最后面

 
>>> squares=[1,4,9,16,25]

>>> squares.append(36)

>>> squares

[1, 4, 9, 16, 25, 36]

>>>

list.insert(n,item)

将item插入到list的第n个位置；若n超出范围，则插入到两边

 
>>> squares=[1,4,9,16,25]

>>> squares.insert(3,0)

>>> squares

[1, 4, 9, 0, 16, 25]

>>>

下面是字符串和列表共有的运算。

运算 示例

seq1+seq2

连接两个序列

seq*int

int*seq

将序列重复若干次

 
>>> 'Happy '+'new year!'

'Happy new year!'

>>> [2]+[3]*2

[2, 3, 3]

>>>

seq[i]

提取序列中下标为i的元素。此处的下标与C语言类似，第一个元素下标为0，第二个元素下标为1，以此类推。Python中另外有倒数第一个元素下标为-1，倒数第二个元素下标为-2，等等。

  • 如果下标越界，则会产生错误
  • 特别地，字符串内的元素是只读的，类似'hello'[0]=0的语句会产生错误
 
>>> 'hello'[1]

'e'

>>> a=[1,2,3,4,4]

>>> a[4]=5

>>> a

[1, 2, 3, 4, 5]

>>>

seq[begin:end]

截取（slice）序列中从begin（含）到end（不含）处的元素。（使用过C++的标准库的朋友应该熟悉这种规定，即begin为截取部分的首下标，end为尾后下标。）

  • 该运算不会产生下标越界错误，而是可能返回空序列（空字符串''或空列表[]）
  • 该运算返回原序列的一个拷贝，即把截取部分赋值给其他变量，则通过新变量对新序列的修改不会影响原序列的内容
  • 可以通过省略begin和/或end来隐式指定开头和结尾（示例第7行）
  • 可以通过对该表达式的赋值更改原序列的内容（示例第7行）
 
 >>> a

 [2, 3, 4]

 >>> a=[1,2,3,4,5]

 >>> b=a[1:3]

 >>> b

 [2, 3]

 >>> b[:]=[]

 >>> b

 []

 >>> a

 [1, 2, 3, 4, 5]

 >>>

除了上述运算符外，一个经常用到的内置函数len(seq)可以计算字符串或列表的长度。

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