Python零基础入门笔记

复习是为了更好的学习更新的知识。

学习python有一年多了,希望通过学习笔记来复习了,也能让后来者少走一点弯路。在课程笔记的同时加入了一部分自己的经验补充。

  • [√] 廖雪峰老师在慕课网的课程: Python入门

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Python的初次体验

python语言介绍

全世界有几百种编程语言,但是流行的只有十几种,python就是其中一种。荷兰人龟叔于1989年圣诞节创立。

特点:优雅,明确,简单

适合的领域:

  • web网站和各种网络服务;
  • 系统工具和脚本;

作为胶水语言把其他语言开发的模块包装起来方便使用。

Python是一门高级语言,所以不适合贴近硬件的代码:

  • 比如驱动程序(首选C)
  • 移动开发,有各自的语言,(objectC,swift/java)
  • 游戏开发(首选C/C++)。

Python实际应用:

YouTube,豆瓣,搜狐邮箱;Openstack开源云计算平台。Google,Yahoo,NASA。

语言之间的对比:

C编译为机器码;JAVA编译为字节码;python为解释执行。

python与其他语言对比

缺点: 运行慢,Python源码不能加密。

Python版本的选择

博主建议选择安装环境篇的进阶版:2.7版本与3.x版本共存。

3.x版本建议选择Python 3.5.1 |Anaconda 4.1.0 (64-bit)
以后如果要使用python进行TensorFlow windows版的配置可以省下时间。

windows下安装python

参考:搭建Python开发环境

第一个python程序

cmd下输入python。进入交互式环境。

  • 命令行模式启动python:
    python

  • 命令行模式执行python文件
    python 目录/xxx.py

  • 命令行模式关闭python:
    exit()

注意:不要使用word,或者windows下自带的记事本来进行代码编写。

推荐使用:

  • 轻量级:sublime Text 或 editplus
  • 重量级(较大工程) : pycharm Professional

2.7版本专属:

print 'hello,world!'

3.x版本(2.7版本也可以正常运行):

print ("hello,world!")

Python变量和数据类型

讲解Python基本的数据类型.包括整数、浮点数、字符串和布尔类型,以及变量的概念和基本的数据运算。

数据类型

整数

在Python程序中,整数的表示方法和数学上的写法一模一样.

例如:1,100,-8080,0,等等。十六进制0x前缀和0-9a-f表示.

例如:0xff00,0xa5b4c3d2,等等。

浮点数

浮点数也就是小数,之所以称为浮点数: 因为按照科学记数法表示时,一个浮点数的小数点位置是可变的

比如,1.23x10^9和12.3x10^8是相等的。

浮点数可以用数学写法: 如1.23,3.14,-9.01,等等。但是对于很大或很小的浮点数,就必须用科学计数法表示,把10用e替代,1.23x10^9就是1.23e9,或者12.3e8,0.000012可以写成1.2e-5,等等。

整数和浮点数在计算机内部存储的方式是不同的,整数运算永远是精确的(除法难道也是精确的?是的!),而浮点数运算则可能会有四舍五入的误差。

知识点:python2与3不同整除

python2.7下:/// 都是整数除法。

例: 1/2结果为0.后面小数部分会直接去除掉。

python3.x下:

  • / 为浮点数除法(如:1/2=0.5)
  • //为整数除法(如: 1//2 = 0
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a = 1	
b = 2
print a+b
#python2.7下想要浮点数除法就得使用类型转换。
print float(a)/b

字符串

字符串是以’’或””括起来的任意文本,比如’abc’,”xyz”等等。请注意,’’或””本身只是一种表示方式,不是字符串的一部分.

因此,字符串’abc’只有a,b,c这3个字符。

布尔值

布尔值和布尔代数的表示完全一致,一个布尔值只有True、False两种值,要么是True,要么是False,在Python中,可以直接用True、False表示布尔值(请注意大小写),也可以通过布尔运算计算出来。

布尔值可以用andornot运算。

and运算是与运算,只有所有都为 True,and运算结果才是 True。

or运算是或运算,只要其中有一个为 True,or 运算结果就是 True。

not运算是非运算,它是一个单目运算符,把 True 变成 False,False 变成 True。

空值

空值是Python里一个特殊的值,用None表示。

None不能理解为0,因为0是有意义的,而None是一个特殊的空值。

编程小任务:

  1. 计算十进制整数 45678 和十六进制整数 0x12fd2 之和。
  2. 请用字符串表示出Learn Python in imooc。
  3. 请计算以下表达式的布尔值(注意==表示判断是否相等):
    1
    2
    100 < 99
    0xff == 255

题目答案:

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print 45678+0x12fd2
print "Learn Python in imooc"
print 100<99
print 0xff == 255

运行结果:

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3
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123456
Learn Python in imooc
False
True

print语句

print语句可以向屏幕上输出指定的文字。比如输出’hello, world’,用代码实现如下:

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print 'hello, world'

注意:

  • 当我们在Python交互式环境下编写代码时,>>>是Python解释器的提示符,不是代码的一部分。

  • 当我们在文本编辑器中编写代码时,千万不要自己添加 >>>。

print语句也可以跟上多个字符串,用逗号,隔开,就可以连成一串输出:

1
print 'The quick brown fox', 'jumps over', 'the lazy dog'

运行结果:

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The quick brown fox jumps over the lazy dog

print会依次打印每个字符串,知识点:遇到逗号,会输出一个空格.

print也可以打印整数,或者计算结果:

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>>> print 300
300 #运行结果
>>> print 100 + 200
300 #运行结果

漂亮做法:

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>>> print '100 + 200 =', 100 + 200
100 + 200 = 300 #运行结果

注意: 对于100 + 200,Python解释器自动计算出结果300.
但是,’100 + 200 =’是字符串而非数学公式,Python把它视为字符串.

编程任务:请用两种方式打印出 hello, python.

实现代码:

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#input code
print 'hello, python.'
print 'hello,','python.'

运行结果:

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hello, python.
hello, python.

注释

Python的注释以#开头,后面的文字直到行尾都算注释

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# 这一行全部都是注释...
print 'hello' # 这也是注释

# 暂时不想运行下面一行代码:
# print 'hello, python.'

注释还有一个巧妙的用途,就是一些代码我们不想运行,但又不想删除,就可以用注释暂时屏蔽掉:

编程任务:

将代码编辑器中的 “print ‘hello’” 语句修改成注释语句

实现代码:

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# print 'hello'

注释:多行注释

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'''
下面是一行被注释代码
下面是两行被注释代码
'''

什么是变量

在Python中,变量的概念基本上和初中代数的方程变量是一致的。

例如,对于方程式y=x*xx就是变量。

x=2时,计算结果是4。当x=5时,计算结果是25

只是在计算机程序中,变量不仅可以是数字,还可以是任意数据类型。

在Python程序中,变量是用一个变量名表示。

知识点:变量名必须是大小写英文、数字和下划线 _ 的组合,且不能用数字开头。比如:

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a = 1
t_007 = 'T007'

变量a是一个整数。变量t_007是一个字符串。

在Python中,等号=是赋值语句,可以把任意数据类型赋值给变量,同一个变量可以反复赋值,而且可以是不同类型的变量,例如:

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a = 123    # a是整数
print a
a = 'imooc' # a变为字符串
print a

知识点: 这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言,与之对应的是静态语言。

静态语言在定义变量时必须指定变量类型,如果赋值的时候类型不匹配,就会报错。例如Java是静态语言,赋值语句如下(// 表示注释):

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//这些是java代码
int a = 123; // a是整数类型变量
a = "mooc"; // 错误:不能把字符串赋给整型变量

和静态语言相比,动态语言更灵活,就是这个原因。
请不要把赋值语句的等号等同于数学的等号。比如下面的代码:

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x = 10
x = x + 2

如果从数学上理解x = x + 2那无论如何是不成立的.

在程序中,赋值语句先计算右侧的表达式x + 2,得到结果12,再赋给变量x。由于x之前的值是10,重新赋值后,x的值变成12。

最后,知识点: 理解变量在计算机内存中的表示也非常重要。当我们写:a = ‘ABC’时,Python解释器干了两件事情:

  1. 在内存中创建了一个’ABC’的字符串;

  2. 在内存中创建了一个名为a的变量,并把它指向’ABC’。

也可以把一个变量a赋值给另一个变量b,这个操作实际上是把变量b指向变量a所指向的数据,例如下面的代码:

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a = 'ABC'
b = a
a = 'XYZ'
print b

最后一行打印出变量b的内容到底是’ABC’呢还是’XYZ’?如果从数学意义上理解,就会错误地得出b和a相同,也应该是’XYZ’,但实际上b的值是’ABC’,让我们一行一行地执行代码,就可以看到到底发生了什么事:

  • 执行a = 'ABC',解释器创建了字符串 'ABC'和变量 a,并把a指向 'ABC'

示意图

执行b = a,解释器创建了变量 b,并把b指向 a 指向的字符串'ABC'

图2

执行a = 'XYZ',解释器创建了字符串'XYZ',并把a的指向改为’XYZ’,但b并没有更改:

图3

所以,最后打印变量b的结果自然是’ABC’了。

编程任务:

等差数列可以定义为每一项与它的前一项的差等于一个常数,可以用变量 x1 表示等差数列的第一项,用 d 表示公差,请计算数列

1 4 7 10 13 16 19 …

前 100 项的和。

实现代码:

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x1 = 1
d = 3
n = 100
x100 = x1+(100-1)*d
s2 = (x1+x100)*100/2
s = n*x1+n*(n-1)*d/2
print s,s2

等差数列公式:

  • (首项+尾项)*项数/2
  • 项数*首项+项数*(项数-1)*公差/2

运行结果:

1
14950 14950

定义字符串

字符串可以用''或者""括起来表示。

如果字符串本身包含'怎么办?比如我们要表示字符串 I'm OK,这时,可以用" "括起来表示:

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"I'm OK"
'Learn "Python" in imooc'

类似的,知识点: 如果字符串包含",我们就可以用' '括起来表示:

如果字符串既包含'又包含"怎么办?

知识点:转义

这个时候,就需要对字符串的某些特殊字符进行转义,Python字符串用\进行转义。

要表示字符串 Bob said "I'm OK".
由于 '"会引起歧义,因此,我们在它前面插入一个\表示这是一个普通字符,不代表字符串的起始,因此,这个字符串又可以表示为

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'Bob said \"I\'m OK\".'
# 在要保留原状的字符串前面加上右斜杠

注意:转义字符 \不计入字符串的内容中。

常用的转义字符还有:

  • \n表示换行
  • \t 表示一个制表符
  • \\ 表示 \ 字符本身

编程任务:

请将下面两行内容用Python的字符串表示并打印出来:

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  Python was started in 1989 by "Guido".
  Python is free and easy to learn.
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s = 'Python was started in 1989 by"Guido".\nPython is free and easy to learn.'
print s

raw字符串与多行字符串

如果一个字符串包含很多需要转义的字符,对每一个字符都进行转义会很麻烦。为了避免这种情况,我们可以在字符串前面加个前缀 r ,表示这是一个 raw 字符串,里面的字符就不需要转义了。例如:

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r'\(~_~)/ \(~_~)/'

mark

解释:

这个例子举得不是很好。
可以看出raw加上之后。可能产生误会的\被修改为\\(\\ 表示 \ 字符本身)

  • 不加上r 只有\(并没有合成转义字符。
  • 加上r。\需要被转义,经过转义后显示出来还是自己。

知识点: 个人小题(r的强大作用)

mark

上图效果可以看出r的强大作用。

但是r'我是一段字符'表示法不能表示多行字符串(r'''一段字符'''),也不能表示包含'"的字符串(为什么?)

因为如果r'mtian'yan'

r遇到左边第一个',会继续往后找闭合的标志'然后找到mtian的地方。它任务结束了。代码继续往下执行。当扫到yan这里他就会报错。

???(更深层待续)

或者r"mtian"yan"

或导致r提前结束掉。后面的就无法继续匹配到对应的。

知识点: 多行字符串,可以用'''...'''表示:

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'''Line 1
Line 2
Line 3'''
#上面这个字符串的表示方法和下面的是完全一样的:
'Line 1\nLine 2\nLine 3'

还可以在多行字符串前面添加 r ,把这个多行字符串也变成一个raw字符串:

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3
r'''Python is created by "Guido".
It is free and easy to learn.
Let's start learn Python in imooc!'''

编程任务:

请把下面的字符串用r'''...'''的形式改写,并用print打印出来:

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'\"To be, or not to be\": that is the question.\nWhether it\'s nobler in the mind to suffer.'
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print r'''"To be,or not to be":that is the question.
Whether it's nobler in the mind to suffer.'''

知识点: Unicode字符串

字符串还有一个编码问题。

因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255),0 - 255被用来表示大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为ASCII编码,比如大写字母 A 的编码是65,小写字母 z 的编码是122。

如果要表示中文,显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了GB2312编码,用来把中文编进去。

类似的,日文和韩文等其他语言也有这个问题。为了统一所有文字的编码,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。

Unicode通常用两个字节表示一个字符原有的英文编码从单字节变成双字节,只需要把高字节全部填为0就可以

因为Python的诞生比Unicode标准发布的时间还要早,所以最早的Python只支持ASCII编码,普通的字符串’ABC’在Python内部都是ASCII编码的。

Python在后来添加了对Unicode的支持,以Unicode表示的字符串用u’…’表示,比如:

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print u'中文'
中文
注意: 不加 u ,中文就不能正常显示。(这个应该是很早版本才会。笔者现在已经无法复现)

mark

转载: http://blog.csdn.net/lxdcyh/article/details/4018054

字符串在Python内部的表示是unicode编码,因此,在做编码转换时,通常需要以unicode作为中间编码,即先将其他编码的字符串解码decode成unicode,再从unicode编码encode成另一种编码。

  • decode的作用是将其他编码的字符串转换成unicode编码,如str1.decode('gb2312'),表示将gb2312编码的字符串str1转换成unicode编码。

  • encode的作用是将unicode编码转换成其他编码的字符串,如str2.encode(‘gb2312’),表示将unicode编码的字符串str2转换成gb2312编码

  • 代码中字符串的默认编码与代码文件本身的编码一致。

如:s=’中文’

如果是在utf8的文件中,该字符串就是utf8编码,如果是在gb2312的文件中,则其编码为gb2312。这种情况下,要进行编码转换,都需要先用decode方法将其转换成unicode编码,再使用encode方法将其转换成其他编码。通常,在没有指定特定的编码方式时,都是使用的系统默认编码创建的代码文件

如果字符串是这样定义:s=u’中文’

则该字符串的编码就被指定为unicode了,即python的内部编码,而与代码文件本身的编码无关。因此,对于这种情况做编码转换,只需要直接使用encode方法将其转换成指定编码即可。

如果一个字符串已经是unicode了,再进行解码则将出错,因此通常要对其编码方式是否为unicode进行判断:

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isinstance(s, unicode) 
#用来判断是否为unicode

用非unicode编码形式的str来encode会报错

如何获得系统的默认编码?

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#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
import sys
print sys.getdefaultencoding()

mark

该段程序在Win10(1079)上输出为:ascii

在某些IDE中,字符串的输出总是出现乱码,甚至错误,其实是由于IDE的结果输出控制台自身不能显示字符串的编码,而不是程序本身的问题。

如在UliPad(注:UliPad是wxPython的动力,导向和灵活的编程器)中运行如下代码:

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s=u"中文"
print s

会提示:UnicodeEncodeError: ‘ascii’ codec can’t encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)。
这是因为UliPad在控制台信息输出窗口是按照ascii编码输出的(系统的默认编码是ascii),而上面代码中的字符串是Unicode编码的,所以输出时产生了错误。

将最后一句改为:print s.encode('gb2312')

则能正确输出“中文”两个字。

若最后一句改为:print s.encode('utf8')

则输出:/xe4/xb8/xad/xe6/x96/x87,这是控制台信息输出窗口按照ascii编码输出utf8编码的字符串的结果。

mark

unicode(str,'gb2312')str.decode('gb2312')是一样的,都是将gb2312编码的str转为unicode编码

使用str.__class__可以查看str的编码形式为str类型。

window默认编码gbk;linux默认编码utf8

mark

原理说了半天,最后来个包治百病的吧:
(天涯):下面代码

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#!/usr/bin/env python  
#coding=utf-8

def getCoding(strInput):
'''
获取编码格式
'''
if isinstance(strInput, unicode):
return "unicode"
try:
strInput.decode("utf8")
return 'utf8'
except:
pass
try:
strInput.decode("gbk")
return 'gbk'
except:
pass

def tran2UTF8(strInput):
'''
转化为utf8格式
'''
strCodingFmt = getCoding(strInput)
if strCodingFmt == "utf8":
return strInput
elif strCodingFmt == "unicode":
return strInput.encode("utf8")
elif strCodingFmt == "gbk":
return strInput.decode("gbk").encode("utf8")

def tran2GBK(strInput):
'''
转化为gbk格式
'''
strCodingFmt = getCoding(strInput)
if strCodingFmt == "gbk":
return strInput
elif strCodingFmt == "unicode":
return strInput.encode("gbk")
elif strCodingFmt == "utf8":
return strInput.decode("utf8").encode("gbk")

s = "中文"

if isinstance(s, unicode):
#s=u"中文"
print s.encode('gb2312')
print "我是Unicode编码的"
elif getCoding(s) == "utf8":
#s="中文"
print s.decode('utf-8').encode('gb2312')
print "我是utf-8编码的"
else:
print s.decode('gbk').encode('gbk')
print "我是gbk编码的"

mark

上图结果一:以utf-8格式保存的py文件。
图二:以ascii格式保存的py文件。

编码检测包 chardet

知识点:因此,转码的时候一定要先搞明白,字符串str是什么编码,然后decode成unicode,然后再encode成其他编码

插入数据库报错的解决方案:
UnicodeDecodeError: ‘ascii’ codec can’t decode byte

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import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf8')

Unicode字符串除了多了一个 u 之外,与普通字符串没啥区别,转义字符和多行表示法仍然有效:

转义:

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u'中文\n日文\n韩文'
#多行:

u'''第一行
第二行'''

#raw+多行:

ur'''Python的Unicode字符串支持"中文",
"日文",
"韩文"等多种语言'''

如果中文字符串在Python环境下遇到 UnicodeDecodeError,这是因为.py文件保存的格式有问题。可以在第一行添加注释

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# -*- coding: utf-8 -*-

#简洁版
#coding=utf-8

目的是告诉Python解释器,用UTF-8编码读取源代码。
然后用Notepad++ 另存为… 并选择UTF-8格式保存。

编程任务:

用多行Unicode字符串表示下面的唐诗并打印:

静夜思

床前明月光,
疑是地上霜。
举头望明月,
低头思故乡。

知识点: https://www.python.org/dev/peps/pep-0263/

python定义文件编码到底用哪种?

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# coding=<encoding name> 
#!/usr/bin/python
# -*- coding: <encoding name> -*-
#!/usr/bin/python
# vim: set fileencoding=<encoding name> :

这些都可以只要第一二行能满足如下正则表达式

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^[ \t\v]*#.*?coding[:=][ \t]*([-_.a-zA-Z0-9]+)
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# -*- coding: utf-8 -*-
# This Python file uses the following encoding: utf-8
# 花式标明
print '''静夜思

床前明月光,
疑是地上霜。
举头望明月,
低头思故乡。
'''

如果不标明文件编码或找不到。python会默认你是ASCII

整数和浮点数

Python支持对整数和浮点数直接进行四则混合运算,运算规则和数学上的四则运算规则完全一致。

基本的运算:

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1 + 2 + 3   # ==> 6
4 * 5 - 6 # ==> 14
7.5 / 8 + 2.1 # ==> 3.0375

使用括号可以提升优先级,这和数学运算完全一致,注意只能使用小括号,但是括号可以嵌套很多层:

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2
(1 + 2) * 3    # ==> 9
(2.2 + 3.3) / (1.5 * (9 - 0.3)) # ==> 0.42145593869731807

和数学运算不同的地方是,Python的整数运算结果仍然是整数,浮点数运算结果仍然是浮点数:

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1 + 2    # ==> 整数 3
1.0 + 2.0 # ==> 浮点数 3.0

但是整数和浮点数混合运算的结果就变成浮点数了:

1
1 + 2.0    # ==> 浮点数 3.0

为什么要区分整数运算和浮点数运算呢?

这是因为整数运算的结果永远是精确的,而浮点数运算的结果不一定精确,因为计算机内存再大,也无法精确表示出无限循环小数,比如 0.1 换成二进制表示就是无限循环小数。

那整数的除法运算遇到除不尽的时候,结果难道不是浮点数吗?我们来试一下:

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11 / 4    # ==> 2

令很多初学者惊讶的是,Python的整数除法,即使除不尽,结果仍然是整数,余数直接被扔掉。不过,Python提供了一个求余的运算 % 可以计算余数:

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11 % 4    # ==> 3

如果我们要计算 11 / 4 的精确结果,按照“整数和浮点数混合运算的结果是浮点数”的法则,把两个数中的一个变成浮点数再运算就没问题了:

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11.0 / 4    # ==> 2.75

编程任务:

请计算 2.5 + 10 / 4 ,并解释计算结果为什么不是期望的 5.0 ?

请修复上述运算,使得计算结果是 5.0

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print 2.5 + 10.0 / 4

运行结果:

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5.0

布尔类型

我们已经了解了Python支持布尔类型的数据,布尔类型只有True和False两种值,但是布尔类型有以下几种运算:

与运算:只有两个布尔值都为 True 时,计算结果才为 True。

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True and True   # ==> True
True and False # ==> False
False and True # ==> False
False and False # ==> False

或运算:只要有一个布尔值为 True,计算结果就是 True。

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True or True   # ==> True
True or False # ==> True
False or True # ==> True
False or False # ==> False

非运算:把True变为False,或者把False变为True:

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not True   # ==> False
not False # ==> True

布尔运算在计算机中用来做条件判断,根据计算结果为True或者False,计算机可以自动执行不同的后续代码。

在Python中,布尔类型还可以与其他数据类型做 andornot运算,请看下面的代码:

知识点:Python把0、空字符串’’和None看成 False其他数值和非空字符串都看成 True。短路运算

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a = True
print a and 'a=T' or 'a=F'

计算结果不是布尔类型,而是字符串 'a=T',这是为什么呢?

因为Python把0、空字符串’’和None看成 False其他数值和非空字符串都看成 True,所以:

True and ‘a=T’ 计算结果是 ‘a=T’
继续计算 ‘a=T’ or ‘a=F’ 计算结果还是 ‘a=T’
要解释上述结果,又涉及到 and 和 or 运算的一条重要法则:短路计算

  1. 在计算 a and b时,如果 a 是 False,则根据与运算法则,整个结果必定为 False,因此返回 a;如果 a 是 True,则整个计算结果必定取决与 b,因此返回 b。

  2. 在计算 a or b 时,如果 a 是 True,则根据或运算法则,整个计算结果必定为 True,因此返回 a;如果 a 是 False,则整个计算结果必定取决于 b,因此返回 b。

mark

所以Python解释器在做布尔运算时,只要能提前确定计算结果,它就不会往后算了,直接返回结果

编码任务:

请运行如下代码,并解释打印的结果:

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a = 'python'
print 'hello,', a or 'world'
b = ''
print 'hello,', b or 'world'
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# -*- coding: utf-8 -*-
a = 'python'
print 'hello,', a or 'world'
#a为非空,则输出a
b = ''
#b为空,输出world
print 'hello,', b or 'world'

运行结果:

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2
hello, python
hello, world

Python集合类型:list和tuple

创建list

Python内置的一种数据类型是列表:list。list是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素。

比如,列出班里所有同学的名字,就可以用一个list表示:

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>>> ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

list是数学意义上的有序集合,也就是说,list中的元素是按照顺序排列的。

构造list非常简单,按照上面的代码,直接用 [ ]把list的所有元素都括起来,就是一个list对象。通常,我们会把list赋值给一个变量,这样,就可以通过变量来引用list:

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>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates # 打印classmates变量的内容
['Michael', 'Bob', 'Tracy']

由于Python是动态语言,所以list中包含的元素并不要求都必须是同一种数据类型,我们完全可以在list中包含各种数据:

1
>>> L = ['Michael', 100, True]

一个元素也没有的list,就是空list:

1
>>> empty_list = []

编程任务

假设班里有3名同学:Adam,Lisa和Bart,他们的成绩分别是 95.5,85 和 59,请按照 名字, 分数, 名字, 分数… 的顺序按照分数从高到低用一个list表示,然后打印出来。

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L = ['Adam', 95.5,'Lisa', 85,  'Bart', 59]
print L

运行结果:

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['Adam', 95.5, 'Lisa', 85, 'Bart', 59]

注:list本身就是有序的。所以直接打印即可。

Python按照索引访问list

由于list是一个有序集合,所以,我们可以用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:

1
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

那我们如何从list中获取指定第 N 名的同学呢?方法是通过索引来获取list中的指定元素。

需要特别注意的是,索引从 0 开始,也就是说,第一个元素的索引是0,第二个元素的索引是1,以此类推。

因此,要打印第一名同学的名字,用 L[0]:

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>>> print L[0]
Adam

#要打印第二名同学的名字,用 L[1]:
>>> print L[1]
Lisa

#要打印第三名同学的名字,用 L[2]:
>>> print L[2]
Bart

要打印第四名同学的名字,用 L[3]:

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>>> print L[3]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

报错了!IndexError意思就是索引超出了范围,因为上面的list只有3个元素,有效的索引是 0,1,2。

所以,使用索引时,千万注意不要越界

编程任务

三名同学的成绩可以用一个list表示:L = [95.5, 85, 59]

请按照索引分别打印出第一名、第二名、第三名,同时测试 print L[3]。

实现代码:

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L = [95.5,85,59]
print L[0]
print L[1]
print L[2]
print L[3]

运行结果:

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Traceback (most recent call last):
File "index.py", line 5, in
print L[3]
IndexError: list index out of range
95.5
85
59

知识点:正序从0开始,逆序从-1开始是最好一个list内容。

当索引数字为负数时,表示逆序读出List中的内容,记住List的最后一个空间的编号为-1开始

倒序访问list

我们还是用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

这时,老师说,请分数最低的同学站出来。

要写代码完成这个任务,我们可以先数一数这个 list,发现它包含3个元素,因此,最后一个元素的索引是2:

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>>> print L[2]
Bart

Bart同学是最后一名,俗称倒数第一,所以,我们可以用 -1 这个索引来表示最后一个元素:

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>>> print L[-1]
Bart

Bart同学表示躺枪。

类似的,倒数第二用 -2 表示,倒数第三用 -3 表示,倒数第四用 -4 表示:

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>>> print L[-2]
Lisa
>>> print L[-3]
Adam
>>> print L[-4]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
L[-4] 报错了,因为倒数第四不存在,一共只有3个元素。

使用倒序索引时,也要注意不要越界。

编程任务

三名同学的成绩可以用一个list表示:L = [95.5, 85, 59]

请按照倒序索引分别打印出倒数第一、倒数第二、倒数第三。

实现代码:

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L = [95.5, 85, 59]
print L[-1]
print L[-2]
print L[-3]
print L[-4]

运行结果:

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Traceback (most recent call last):
File "index.py", line 5, in
print L[-4]
IndexError: list index out of range
59
85
95.5

list添加新元素(append insert)

现在,班里有3名同学:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

今天,班里转来一名新同学 Paul,如何把新同学添加到现有的 list 中呢?

第一个办法是用 list 的 append() 方法,把新同学追加到 list 的末尾:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.append('Paul')
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

append()总是把新的元素添加到 list 的尾部。

如果 Paul 同学表示自己总是考满分,要求添加到第一的位置,怎么办?

方法是用list的 insert()方法,它接受两个参数,第一个参数是索引号,第二个参数是待添加的新元素:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.insert(0, 'Paul')
>>> print L
['Paul', 'Adam', 'Lisa', 'Bart']

L.insert(0, 'Paul') 的意思是,’Paul’将被添加到索引为 0 的位置上(也就是第一个),而原来索引为 0 的Adam同学,以及后面的所有同学,都自动向后移动一位。

编程任务

假设新来一名学生Paul,Paul 同学的成绩比Bart好,但是比Lisa差,他应该排到第三名的位置,请用代码实现。

代码实现:

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L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
L.insert(2,'paul')
print L

运行结果:

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['Adam', 'Lisa', 'paul', 'Bart']

正向第三名索引号为2.倒数第三名索引号为-3

list删除元素(pop)

Paul同学刚来几天又要转走了,那么我们怎么把Paul 从现有的list中删除呢?

如果Paul同学排在最后一个,我们可以用list的pop()方法删除:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> L.pop()
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

pop()方法总是删掉list的最后一个元素,并且它还返回这个元素,所以我们执行 L.pop() 后,会打印出 ‘Paul’。

如果Paul同学不是排在最后一个怎么办?比如Paul同学排在第三:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']

要把Paul踢出list,我们就必须先定位Paul的位置。由于Paul的索引是2,因此,用 pop(2)把Paul删掉:

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>>> L.pop(2)
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

两种方式:直接pop()默认删除第一个,括号内指定参数:索引,删除索引位置上。

编码任务

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L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']

Paul的索引是2,Bart的索引是3,如果我们要把Paul和Bart都删掉,请解释下面的代码为什么不能正确运行:

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L.pop(2)
L.pop(3)

怎样调整代码可以把Paul和Bart都正确删除掉?

解释:因为语句是按顺序执行的删除了Paul之后。
索引号3已经越界。我们要删除的Bart已经变成2了。

知识点:这教育我们删除list时要秉着从前到后顺序。

List替换元素

假设现在班里仍然是3名同学:

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

现在,Bart同学要转学走了,碰巧来了一个Paul同学,要更新班级成员名单,我们可以先把Bart删掉,再把Paul添加进来。

另一个办法是直接用Paul把Bart给替换掉:

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>>> L[2] = 'Paul'
>>> print L
L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul']

对list中的某一个索引赋值,就可以直接用新的元素替换掉原来的元素,list包含的元素个数保持不变。

由于Bart还可以用 -1 做索引,因此,下面的代码也可以完成同样的替换工作:

>>> L[-1] = 'Paul'

编程任务

班里的同学按照分数排名是这样的:L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
但是,在一次考试后,Bart同学意外取得第一,而Adam同学考了倒数第一。

请通过对list的索引赋值,生成新的排名。

实现代码:

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L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
L[0]='Bart'
L[-1]='Adam'
print L

运行结果:

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['Bart', 'Lisa', 'Adam']

创建tuple

tuple是另一种有序的列表,中文翻译为“ 元组 ”。tuple 和 list 非常类似,但是,知识点:tuple一旦创建完毕,就不能修改了。

同样是表示班里同学的名称,用tuple表示如下:

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>>> t = ('Adam', 'Lisa', 'Bart')

创建tuple和创建list唯一不同之处是用( )替代了[ ]。

现在,这个 t 就不能改变了,tuple没有 append()方法,也没有insert()pop()方法。所以,新同学没法直接往 tuple 中添加,老同学想退出 tuple 也不行。

获取 tuple 元素的方式和 list 是一模一样的,我们可以正常使用 t[0]t[-1]等索引方式访问元素,但是不能赋值成别的元素,不信可以试试:

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>>> t[0] = 'Paul'
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

编程任务

创建一个tuple,顺序包含0 - 9这10个数。

实现代码:

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t = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)
print t

运行结果:

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(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

创建单元素tuple

tuple和list一样,可以包含 0 个、1个和任意多个元素。

包含多个元素的 tuple,前面我们已经创建过了。

包含 0 个元素的 tuple,也就是空tuple,直接用 ()表示:

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>>> t = ()
>>> print t
()

创建包含1个元素的 tuple 呢?来试试:

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>>> t = (1)
>>> print t
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好像哪里不对!t 不是 tuple ,而是整数1。为什么呢?

知识点:单元素tuple的()被当做优先级。(1)变成整数1.单元素括号结尾加,

因为()既可以表示tuple,又可以作为括号表示运算时的优先级,结果 (1) 被Python解释器计算出结果 1,导致我们得到的不是tuple,而是整数 1。

正是因为用()定义单元素的tuple有歧义,所以 Python 规定,单元素 tuple 要多加一个逗号,,这样就避免了歧义:

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>>> t = (1,)
>>> print t
(1,)

Python在打印单元素tuple时,也自动添加了一个,,为了更明确地告诉你这是一个tuple。

多元素 tuple 加不加这个额外的,效果是一样的:

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>>> t = (1, 2, 3,)
>>> print t
(1, 2, 3)

编程任务

下面代码为什么没有创建出包含一个学生的 tuple:

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t = ('Adam')
print t

请修改代码,确保 t 是一个tuple。

因为单元素tuple的括号被当做是优先级标志。要加上额外,标识这是一个元组。

实现代码:

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t = ('Adam',)
print t

运行结果:

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('Adam',)

“可变”的tuple(指向不变。指向的东西可以变)

前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。现在,我们来看一个可变的tuple:

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>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

注意到 t 有 3 个元素:'a''b'和一个list:['A', 'B']。list作为一个整体是tuple的第3个元素。list对象可以通过 t[2] 拿到:

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>>> L = t[2]
# 然后,我们把list的两个元素改一改:

>>> L[0] = 'X'
>>> L[1] = 'Y'

再看看tuple的内容:

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>>> print t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

不是说tuple一旦定义后就不可变了吗?怎么现在又变了?

别急,我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素:

mark

当我们把list的元素’A’和’B’修改为’X’和’Y’后,tuple变为:

mark

表面上看,tuple的元素确实变了,但其实变的不是 tuple 的元素,而是list的元素。

tuple一开始指向的list并没有改成别的list,所以,tuple所谓的“不变”是说,tuple的每个元素,指向永远不变。即指向’a’,就不能改成指向’b’,指向一个list,就不能改成指向其他对象,但指向的这个list本身是可变的!

理解了指向不变后,要创建一个内容也不变的tuple怎么做?那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。

编程任务:

定义了tuple:t = (‘a’, ‘b’, [‘A’, ‘B’])

由于 t 包含一个list元素,导致tuple的内容是可变的。能否修改上述代码,让tuple内容不可变?

解答:将里面的list替换成一个不可变的元素。比如tuple。

实现代码:

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t = ('a', 'b', ('A', 'B'))
print t

运行结果:

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('a', 'b', ('A', 'B'))

Python的条件判断和循环语句

if语句

计算机之所以能做很多自动化的任务,因为它可以自己做条件判断。

比如,输入用户年龄,根据年龄打印不同的内容,在Python程序中,可以用if语句实现:

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age = 20
if age >= 18:
print 'your age is', age
print 'adult'
print 'END'

注意: Python代码的缩进规则具有相同缩进的代码被视为代码块,上面的3,4行 print 语句就构成一个代码块(但不包括第5行的print)。如果 if 语句判断为 True,就会执行这个代码块。

知识点: 缩进请严格按照Python的习惯写法:4个空格,不要使用Tab,更不要混合Tab和空格,否则很容易造成因为缩进引起的语法错误。

注意: if 语句后接表达式,然后用:表示代码块开始。

如果你在Python交互环境下敲代码,还要特别留意缩进,并且退出缩进需要多敲一行回车:

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>>> age = 20
>>> if age >= 18:
... print 'your age is', age
... print 'adult'
...
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your age is 20
adult

编程任务

如果成绩达到60分或以上,视为passed。

假设Bart同学的分数是75,请用if语句判断是否能打印出 passed:

实现代码:

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score = 75
if score>=60:
print 'passed'

运行结果:

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passed

if-else

当 if 语句判断表达式的结果为 True 时,就会执行 if 包含的代码块:

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if age >= 18:
print 'adult'

如果我们想判断年龄在18岁以下时,打印出 ‘teenager’,怎么办?

方法是再写一个 if:

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if age < 18:
print 'teenager'

或者用 not 运算:

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if not age >= 18:
print 'teenager'

细心的同学可以发现,这两种条件判断是“非此即彼”的,要么符合条件1,要么符合条件2,因此,完全可以用一个 if ... else ... 语句把它们统一起来:

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if age >= 18:
print 'adult'
else:
print 'teenager'

利用 if ... else ...语句,我们可以根据条件表达式的值为 True 或者 False ,分别执行 if 代码块或者 else 代码块。

注意: else 后面有个:

编程任务

如果成绩达到60分或以上,视为passed,否则视为failed。

假设Bart同学的分数是55,请用if语句打印出 passed 或者 failed:

实现代码:

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score = 55
if score>=60:
print 'passed'
else:
print 'failed'

运行结果:

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failed

if-elif-else

有的时候,一个 if … else … 还不够用。比如,根据年龄的划分:

  • 条件1:18岁或以上:adult
  • 条件2:6岁或以上:teenager
  • 条件3:6岁以下:kid

我们可以用一个 if age >= 18 判断是否符合条件1,如果不符合,再通过一个 if 判断 age >= 6 来判断是否符合条件2,否则,执行条件3:

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if age >= 18:
print 'adult'
else:
if age >= 6:
print 'teenager'
else:
print 'kid'

这样写出来,我们就得到了一个两层嵌套的 if … else … 语句。这个逻辑没有问题,但是,如果继续增加条件,比如3岁以下是 baby:

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if age >= 18:
print 'adult'
else:
if age >= 6:
print 'teenager'
else:
if age >= 3:
print 'kid'
else:
print 'baby'

这种缩进只会越来越多,代码也会越来越难看。

要避免嵌套结构的 if … else …,我们可以用 if … 多个elif … else … 的结构,一次写完所有的规则:

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if age >= 18:
print 'adult'
elif age >= 6:
print 'teenager'
elif age >= 3:
print 'kid'
else:
print 'baby'

elif 意思就是 else if。这样一来,我们就写出了结构非常清晰的一系列条件判断。

特别注意: 这一系列条件判断会从上到下依次判断,如果某个判断为 True,执行完对应的代码块,后面的条件判断就直接忽略,不再执行了。

请思考下面的代码:

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age = 8
if age >= 6:
print 'teenager'
elif age >= 18:
print 'adult'
else:
print 'kid'

当 age = 8 时,结果正确,但 age = 20 时,为什么没有打印出 adult?

如果要修复,应该如何修复?

知识点解答: 因为当age=20.第一个条件>=6满足就短路了。
因此我们在设置条件应该从严格到松泛.

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age = 20
if age >= 18:
print 'teenager'
elif age >= 6:
print 'adult'
else:
print 'kid'

编程任务

如果按照分数划定结果:

  • 90分或以上:excellent
  • 80分或以上:good
  • 60分或以上:passed
  • 60分以下:failed

请编写程序根据分数打印结果。

实现代码:

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score = 85

if score>=90:
print 'excellent'
elif score>=80:
print 'good'
elif score>=60:
print 'passed'
else:
print 'failed'

运行结果:

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good

for循环

list或tuple可以表示一个有序集合。如果我们想依次访问一个list中的每一个元素呢?比如 list:

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L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
print L[0]
print L[1]
print L[2]

如果list只包含几个元素,这样写还行,如果list包含1万个元素,我们就不可能写1万行print。

这时,循环就派上用场了。

Python的 for 循环就可以依次把list或tuple的每个元素迭代出来:

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L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
for name in L:
print name

注意: name 这个变量是在 for 循环中定义的(这是一个临时变量名字可自定义),意思是,依次取出list中的每一个元素,并把元素赋值给 name,然后执行for循环体(就是缩进的代码块)。

这样一来,遍历一个list或tuple就非常容易了。

编程任务

班里考试后,老师要统计平均成绩,已知4位同学的成绩用list表示如下:L = [75, 92, 59, 68]

请利用for循环计算出平均成绩。

实现代码:

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L = [75, 92, 59, 68]
sum = 0.0
for x in L:
sum =sum+x
print sum / 4

运行结果:

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73.5

while循环

和 for 循环不同的另一种循环是 while 循环,while 循环不会迭代 list 或 tuple 的元素,而是根据表达式判断循环是否结束。

比如要从 0 开始打印不大于 N 的整数:

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N = 10
x = 0
while x < N:
print x
x = x + 1

while循环每次先判断 x < N,如果为True,则执行循环体的代码块,否则,退出循环。

在循环体内,x = x + 1 会让 x 不断增加,最终因为 x < N 不成立而退出循环。

如果没有这一个语句,while循环在判断 x < N 时总是为True,就会无限循环下去,变成死循环,所以要特别留意while循环的退出条件。

编程任务

利用while循环计算100以内奇数的和。

实现代码:

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sum = 0
x = 1
while x<=100:
sum=sum+x
x=x+2
print sum

知识点: 奇数只需要从1开始不断加2都是奇数。

运行结果:

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2500

break退出循环

for 循环或者 while 循环时,如果要在循环体内直接退出循环,可以使用 break 语句

比如计算1至100的整数和,我们用while来实现:

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sum = 0
x = 1
while True:
sum = sum + x
x = x + 1
if x > 100:
break
print sum

咋一看, while True 就是一个死循环,但是在循环体内,我们还判断了 x > 100 条件成立时,用break语句退出循环,这样也可以实现循环的结束。

编程任务

利用 while True 无限循环配合 break 语句,计算 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + … 的前20项的和。

实现代码:

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sum = 0
x = 1
n = 1
while True:
sum =sum+x
x =2*x
n =n+1
if n >20:
break
print sum

运行结果:

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1048575

continue继续循环

在循环过程中,可以用break退出当前循环,还可以用continue跳过后续循环代码,继续下一次循环。

假设我们已经写好了利用for循环计算平均分的代码:

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L = [75, 98, 59, 81, 66, 43, 69, 85]
sum = 0.0
n = 0
for x in L:
sum = sum + x
n = n + 1
print sum / n

现在老师只想统计及格分数的平均分,就要把 x < 60 的分数剔除掉,这时,利用continue,可以做到当 x < 60的时候,不继续执行循环体的后续代码,直接进入下一次循环:

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for x in L:
if x < 60:
continue
sum = sum + x
n = n + 1

coutinue: 跳过下面的代码。开始下一次循环。

编程任务

对已有的计算 0 - 100 的while循环进行改造,通过增加 continue 语句,使得只计算奇数的和:

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sum = 0
x = 1
while True:
sum = sum + x
x = x + 1
if x > 100:
break
print sum

思路: if判断到是偶数,continue跳过。

实现代码:

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sum = 0
x = 0
while True:
x = x + 1
if x > 100:
break
if x%2==0:
continue
sum = sum+x

print sum

运行结果:

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2500

多重循环(嵌套循环)

在循环内部,还可以嵌套循环,我们来看一个例子:

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for x in ['A', 'B', 'C']:
for y in ['1', '2', '3']:
print x + y

x 每循环一次,y就会循环 3 次,这样,我们可以打印出一个全排列:

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C1
C2
C3

编程任务

对100以内的两位数,请使用一个两重循环打印出所有十位数数字比个位数数字小的数,例如,23(2 < 3)。

代码实现。

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tens_place = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
ones_place = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
for x in tens_place:
for y in ones_place:
if x<y:
print x*10 + y

运行结果:

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23

重要的数据类型Dict和Set

什么是dict

我们已经知道,list 和 tuple 可以用来表示顺序集合,例如,班里同学的名字:

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['Adam', 'Lisa', 'Bart']

或者考试的成绩列表:

1
[95, 85, 59]

但是,要根据名字找到对应的成绩,用两个 list 表示就不方便。

如果把名字和分数关联起来,组成类似的查找表:

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'Adam' ==> 95
'Lisa' ==> 85
'Bart' ==> 59

给定一个名字,就可以直接查到分数。

Python的 dict 就是专门干这件事的。用 dict 表示名字-成绩的查找表如下:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

我们把名字称为key,对应的成绩称为value,dict就是通过 key来查找 value

花括号 {} 表示这是一个dict,然后按照 key: value, 写出来即可。最后一个 key: value 的逗号可以省略。

知识点: 区别小课堂

  • 单元素的tuple必须在后面多加一个逗号。
  • dict最后的逗号可以省略

由于dict也是集合,len() 函数可以计算任意集合的大小:

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>>> len(d)
3

知识点:注意: 一个 key-value 算一个,因此,dict大小为3。

编程任务

新来的Paul同学成绩是 75 分,请编写一个dict,把Paul同学的成绩也加进去。

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

实现代码:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59,
'Paul': 75

}

访问dict

我们已经能创建一个dict,用于表示名字和成绩的对应关系:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

那么,如何根据名字来查找对应的成绩呢?

可以简单地使用 d[key] 的形式来查找对应的 value,这和 list 很像,不同之处是,list 必须使用索引返回对应的元素,而dict使用key:

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>>> print d['Adam']
95
>>> print d['Paul']
Traceback (most recent call last):
File "index.py", line 11, in <module>
print d['Paul']
KeyError: 'Paul'

注意: 通过 key 访问 dict 的value,只要 key 存在,dict就返回对应的value。如果key不存在,会直接报错:KeyError

知识点:避免 KeyError 发生,有两个办法:

  • 是先判断一下 key 是否存在,用 in 操作符:
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if 'Paul' in d:
print d['Paul']

如果 ‘Paul’ 不存在,if语句判断为False,自然不会执行 print d[‘Paul’] ,从而避免了错误。

  • 是使用dict本身提供的一个get方法,在Key不存在的时候,返回None:
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>>> print d.get('Bart')
59
>>> print d.get('Paul')
None

编程任务

根据如下dict:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

请打印出:
Adam: 95
Lisa: 85
Bart: 59

实现代码:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
print 'Adam:',d['Adam']
print 'Lisa:',d.get('Lisa')
print 'Bart:',d['Bart']

运行结果:

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Adam: 95
Lisa: 85
Bart: 59

dict的特点

知识点:dict查找速度快。list查找速度随着元素增加而逐渐下降。
缺点:内存占用大。list慢但内存占用小。

dict的第一个特点是查找速度快,无论dict有10个元素还是10万个元素,查找速度都一样。而list的查找速度随着元素增加而逐渐下降。

不过dict的查找速度快不是没有代价的,dict的缺点是占用内存大,还会浪费很多内容,list正好相反,占用内存小,但是查找速度慢。

由于dict是按 key 查找,所以,在一个dict中,key不能重复。

dict的第二个特点就是存储的key-value序对是没有顺序的!这和list不一样:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

当我们试图打印这个dict时:

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>>> print d
{'Lisa': 85, 'Adam': 95, 'Bart': 59}

打印的顺序不一定是我们创建时的顺序,而且,不同的机器打印的顺序都可能不同,这说明 知识点:dict内部是无序的,不能用dict存储有序的集合。

知识点:dict的第三个特点是作为 key 的元素必须不可变,Python的基本类型如字符串、整数、浮点数都是不可变的,都可以作为 key。 但是list是可变的,就不能作为 key。

可以试试用list作为key时会报什么样的错误。

不可变这个限制仅作用于key,value是否可变无所谓:

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{
'123': [1, 2, 3], # key 是 str,value是list
123: '123', # key 是 int,value 是 str
('a', 'b'): True # key 是 tuple,并且tuple的每个元素都是不可变对象,value是 boolean
}

最常用的key还是字符串,因为用起来最方便。

编程任务

请设计一个dict,可以根据分数来查找名字,已知成绩如下:

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Adam: 95,
Lisa: 85,
Bart: 59.

实现代码:

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d = {
95:'Adam',
85:'Lisa',
59:'Bart'
}

运行结果:无

更新dict

dict是可变的,也就是说,我们可以随时往dict中添加新的 key-value。比如已有dict:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

要把新同学’Paul’的成绩 72 加进去,用赋值语句:

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>>> d['Paul'] = 72

再看看dict的内容:

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>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 59}

如果 key 已经存在,则赋值会用新的 value 替换掉原来的 value:

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>>> d['Bart'] = 60
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 60}

编程任务

请根据Paul的成绩 72 更新下面的dict:

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d = {

95: 'Adam',

85: 'Lisa',

59: 'Bart'

}

实现代码:

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d = {
95: 'Adam',
85: 'Lisa',
59: 'Bart'
}
d[72] = 'Paul'
print d

运行结果:

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{72: 'Paul', 59: 'Bart', 85: 'Lisa', 95: 'Adam'}

遍历dict

由于dict也是一个集合,所以,遍历dict和遍历list类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用for循环可以遍历 dict 的 key

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>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> for key in d:
... print key
...
Lisa
Adam
Bart

由于通过 key 可以获取对应的 value,因此,在循环体内,可以获取到value的值。

注:这里的key只是一个约定俗称的变量,可以改为其他名字。但是推荐用key。

编程任务

请用 for 循环遍历如下的dict,打印出 name: score 来。

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}

实现代码:

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d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
for key in d:
print key+":",d[key]

运行结果:

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Lisa: 85
Adam: 95
Bart: 59

什么是set

dict的作用是建立一组 key 和一组 value 的映射关系,dict的key是不能重复的

有的时候,我们只想要 dict 的 key,不关心 key 对应的 value,目的就是保证这个集合的元素不会重复,这时,set就派上用场了。

set 持有一系列元素,这一点和 list 很像,但是set的元素没有重复,而且是无序的,这点和 dict 的 key很像。

知识点: 创建 set 的方式是调用 set() 并传入一个 list,list的元素将作为set的元素:

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>>> s = set(['A', 'B', 'C'])
可以查看 set 的内容:

>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])

请注意,上述打印的形式类似 list, 但它不是 list,仔细看还可以发现,打印的顺序和原始 list 的顺序有可能是不同的,因为set内部存储的元素是无序的。

因为set不能包含重复的元素,所以,当我们传入包含重复元素的 list 会怎么样呢?

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>>> s = set(['A', 'B', 'C', 'C'])
>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])
>>> len(s)
3

结果显示,set会自动去掉重复的元素,原来的list有4个元素,但set只有3个元素。

编程任务

请用set表示班里的4位同学:Adam, Lisa, Bart, Paul

实现代码:

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s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])
print s

运行结果:

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set(['Lisa', 'Paul', 'Adam', 'Bart'])

访问set

由于set存储的是无序集合,所以我们没法通过索引来访问。

访问 set中的某个元素实际上就是判断一个元素是否在set中。

例如,存储了班里同学名字的set:

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>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])

我们可以用 in 操作符判断:

Bart是该班的同学吗?

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>>> 'Bart' in s
True
Bill是该班的同学吗?

>>> 'Bill' in s
False
bart是该班的同学吗?

>>> 'bart' in s
False

知识点:大小写很重要,’Bart’ 和 ‘bart’被认为是两个不同的元素。

编程任务

由于上述set不能识别小写的名字,请改进set,使得 ‘adam’ 和 ‘bart’都能返回True。

既然大小写是不同的。那我们的set中就把大小写都包含。

实现代码:

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s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul','adam', 'lisa', 'bart', 'paul'])
print 'adam' in s
print 'bart' in s

运行结果.

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True
True

set的特点

set的内部结构和dict很像,唯一区别是不存储value,因此,判断一个元素是否在set中速度很快

set存储的元素和dict的key类似,必须是不变对象,因此,任何可变对象是不能放入set中的。

最后,set存储的元素也是没有顺序的。

set的这些特点,可以应用在哪些地方呢?

星期一到星期日可以用字符串'MON', 'TUE', ... 'SUN'表示。

假设我们让用户输入星期一至星期日的某天,如何判断用户的输入是否是一个有效的星期呢?

可以用 if 语句判断,但这样做非常繁琐:

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x = '???' # 用户输入的字符串
if x!= 'MON' and x!= 'TUE' and x!= 'WED' ... and x!= 'SUN':
print 'input error'
else:
print 'input ok'

注意:if 语句中的…表示没有列出的其它星期名称,测试时,请输入完整。

如果事先创建好一个set,包含'MON' ~ 'SUN'

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weekdays = set(['MON', 'TUE', 'WED', 'THU', 'FRI', 'SAT', 'SUN'])

再判断输入是否有效,只需要判断该字符串是否在set中:

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x = '???' # 用户输入的字符串
if x in weekdays:
print 'input ok'
else:
print 'input error'
这样一来,代码就简单多了。

编程任务

月份也可以用set表示,请设计一个set并判断用户输入的月份是否有效。
月份可以用字符串'Jan', 'Feb', ...表示。

实现代码:

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months = set(['Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul','Aug','Sep','Oct','Nov','Dec'])
x1 = 'Feb'
x2 = 'Sun'

if x1 in months:
print 'x1: ok'
else:
print 'x1: error'

if x2 in months:
print 'x2: ok'
else:
print 'x2: error'

运行结果:

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x1: ok
x2: error

遍历set

由于 set 也是一个集合,所以,遍历 set 和遍历 list 类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用 for 循环可以遍历 set 的元素:

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>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart'])
>>> for name in s:
... print name
...
Lisa
Adam
Bart

注意: 观察 for 循环在遍历set时,元素的顺序和list的顺序很可能是不同的,而且不同的机器上运行的结果也可能不同。

编程任务

请用 for 循环遍历如下的set,打印出 name: score 来。

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s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])

上面这个set中的每一个元素又是一个字典。

set([ ])是壳子。

('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)才是真正的内容

实现代码:

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s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])
for name,score in s:
print name,':',score

运行结果:

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Lisa : 85
Adam : 95
Bart : 59

更新set(add remove)

由于set存储的是一组不重复的无序元素,因此,更新set主要做两件事:

  • 是把新的元素添加到set中
  • 是把已有元素从set中删除。(前提是如果有)

添加元素时,用set的add()方法:

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>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])

如果添加的元素已经存在于set中,add()不会报错,但是不会加进去了:

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>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])

删除set中的元素时,用set的remove()方法:

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>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])

如果删除的元素不存在set中,remove()会报错

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>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 4

所以用add()可以直接添加,而remove()前需要判断。

编程任务

针对下面的set,给定一个list,对list中的每一个元素,如果在set中,就将其删除,如果不在set中,就添加进去。

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s = set(['Adam', 'Lisa', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

实现代码:

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s = set(['Adam', 'Lisa', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
for name in L:
if name in s:
s.remove(name)
else:
s.add(name)
print s

函数定义与调用

什么是函数

我们知道圆的面积计算公式为:

S = πr²

当我们知道半径r的值时,就可以根据公式计算出面积。假设我们需要计算3个不同大小的圆的面积:

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r1 = 12.34
r2 = 9.08
r3 = 73.1
s1 = 3.14 * r1 * r1
s2 = 3.14 * r2 * r2
s3 = 3.14 * r3 * r3

当代码出现有规律的重复的时候,你就需要当心了,每次写3.14 * x * x不仅很麻烦,而且,如果要把3.14改成3.14159265359的时候,得全部替换。

有了函数,我们就不再每次写s = 3.14 * x * x,而是写成更有意义的函数调用 s = area_of_circle(x),而函数 area_of_circle本身只需要写一次,就可以多次调用。

抽象是数学中非常常见的概念。举个例子:

计算数列的和,比如:1 + 2 + 3 + … + 100,写起来十分不方便,于是数学家发明了求和符号,可以把1 + 2 + 3 + … + 100记作:

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100
∑n
n=1

这种抽象记法非常强大,因为我们看到就可以理解成求和,而不是还原成低级的加法运算。

而且,这种抽象记法是可扩展的,比如:

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2
3
100
∑(n²+1)
n=1

还原成加法运算就变成了:

(1 x 1 + 1) + (2 x 2 + 1) + (3 x 3 + 1) + ... + (100 x 100 + 1)
可见,借助抽象,我们才能不关心底层的具体计算过程,而直接在更高的层次上思考问题。

写计算机程序也是一样,函数就是最基本的一种代码抽象的方式。

Python不但能非常灵活地定义函数,而且本身内置了很多有用的函数,可以直接调用。

编程任务

写一个函数

实现代码:

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s = area_of_circle(x)
area_of_circle(x)

运行结果:

调用函数,内置函数

Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。

要调用一个函数,需要知道函数的名称参数,比如求绝对值的函数 abs,它接收一个参数。

可以直接从Python的官方网站查看文档:
http://docs.python.org/2/library/functions.html#abs

也可以在交互式命令行通过 help(abs)查看abs函数的帮助信息。

调用 abs 函数:

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>>> abs(100)
100
>>> abs(-20)
20
>>> abs(12.34)
12.34

调用函数的时候,如果传入的参数数量不对,会报TypeError的错误,并且Python会明确地告诉你:abs()有且仅有1个参数,但给出了两个:

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>>> abs(1, 2)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)

如果传入的参数数量是对的,但参数类型不能被函数所接受,也会报TypeError的错误,并且给出错误信息:str错误的参数类型

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>>> abs('a')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'

而比较函数 cmp(x, y) 就需要两个参数,如果 x<y,返回 -1,如果 x==y,返回0,如果 x>y,返回 1

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>>> cmp(1, 2)
-1
>>> cmp(2, 1)
1
>>> cmp(3, 3)
0

Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数,比如 int()函数可以把其他数据类型转换为整数:

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>>> int('123')
123
>>> int(12.34)
12

str()函数把其他类型转换成 str

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>>> str(123)
'123'
>>> str(1.23)
'1.23'

编程任务

sum()函数接受一个list作为参数,并返回list所有元素之和。请计算 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + 100*100

实现代码:

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L = []
L = []
x = 1
while x <= 100:
L.append(x * x)
x = x + 1
print sum(L)

运行结果:

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338350

编写函数

在Python中,定义一个函数要使用 def 语句,依次写出函数名括号括号中的参数冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用 return语句返回。

我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例:

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def my_abs(x):
if x >= 0:
return x
else:
return -x

请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。

知识点; 如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为 None
return None可以简写为return

编程任务

请定义一个 square_of_sum 函数,它接受一个list,返回list中每个元素平方的和。

实现代码:

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def square_of_sum(L):
sum = 0
for x in L:
sum = x*x+sum
return sum

print square_of_sum([1, 2, 3, 4, 5])
print square_of_sum([-5, 0, 5, 15, 25])

运行结果:

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55
900

函数之返回”多值”

函数可以返回多个值吗?答案是肯定的。

比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的坐标:

math包提供了sin()cos()函数,我们先用import引用它:

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import math
def move(x, y, step, angle):
nx = x + step * math.cos(angle)
ny = y - step * math.sin(angle)
return nx, ny

这样我们就可以同时获得返回值:

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>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print x, y
151.961524227 70.0

但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值:

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>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print r
(151.96152422706632, 70.0)

知识点:用print打印返回结果,原来返回值是一个tuple!

但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,知识点:Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。

编程任务

一元二次方程的定义是:ax² + bx + c = 0

请编写一个函数,返回一元二次方程的两个解。

注意:Python的math包提供了sqrt()函数用于计算平方根。

实现代码:

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import math

def quadratic_equation(a, b, c):
t = math.sqrt(b*b - 4*a*c)
return (-b + t) / (2 * a),( -b - t )/ (2 * a)

print quadratic_equation(2, 3, 0)
print quadratic_equation(1, -6, 5)

mark

运行结果:

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(0.0, -1.5)
(5.0, 1.0)

递归函数

在函数内部,可以调用其他函数。知识点: 如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。

举个例子,我们来计算阶乘 n! = 1 * 2 * 3 * ... * n,用函数 fact(n)表示,可以看出:

fact(n) = n! = 1 * 2 * 3 * ... * (n-1) * n = (n-1)! * n = fact(n-1) * n
所以,fact(n)可以表示为 n * fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。

于是,fact(n)用递归的方式写出来就是:

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def fact(n):
if n==1:
return 1
return n * fact(n - 1)

上面就是一个递归函数。可以试试:

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>>> fact(1)
1
>>> fact(5)
120
>>> fact(100)
93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000

如果我们计算fact(5),可以根据函数定义看到计算过程如下:

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===> fact(5)
===> 5 * fact(4)
===> 5 * (4 * fact(3))
===> 5 * (4 * (3 * fact(2)))
===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1))))
===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
===> 5 * (4 * (3 * 2))
===> 5 * (4 * 6)
===> 5 * 24
===> 120

递归函数的优点是定义简单,逻辑清晰。知识点: 理论上,所有的递归函数都可以写成循环的方式,但循环的逻辑不如递归清晰。

知识点: 使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中,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。可以试试计算 fact(10000)

编程任务(天涯)

汉诺塔 (http://baike.baidu.com/view/191666.htm) 的移动也可以看做是递归函数。

我们对柱子编号为a, b, c,将所有圆盘从a移到c可以描述为:

如果a只有一个圆盘,可以直接移动到c;

如果a有N个圆盘,可以看成a有1个圆盘(底盘) + (N-1)个圆盘,首先需要把 (N-1) 个圆盘移动到 b,然后,将 a的最后一个圆盘移动到c,再将b的(N-1)个圆盘移动到c。

请编写一个函数,给定输入 n, a, b, c,打印出移动的步骤:

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move(n, a, b, c)

例如,输入 move(2, ‘A’, ‘B’, ‘C’),打印出:

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A --> B
A --> C
B --> C

实现代码:

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def move(n, a, b, c):
if n ==1:
print a, '-->', c
return
move(n-1, a, c, b)
print a, '-->', c
move(n-1, b, a, c)
move(4, 'A', 'B', 'C')

运行结果:

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A --> B
A --> C
B --> C
A --> B
C --> A
C --> B
A --> B
A --> C
B --> C
B --> A
C --> A
B --> C
A --> B
A --> C
B --> C

定义默认参数

定义函数的时候,还可以有默认参数。

例如Python自带的 int() 函数,其实就有两个参数,我们既可以传一个参数,又可以传两个参数:

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>>> int('123')
123
>>> int('123', 8)
83

知识点: int()函数的第二个参数是转换进制,如果不传,默认是十进制 (base=10),如果传了,就用传入的参数。

可见,函数的默认参数的作用是简化调用,你只需要把必须的参数传进去。但是在需要的时候,又可以传入额外的参数来覆盖默认参数值。

我们来定义一个计算 xN次方的函数:

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def power(x, n):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s

假设计算平方的次数最多,我们就可以把 n 的默认值设定为 2:

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def power(x, n=2):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s

这样一来,计算平方就不需要传入两个参数了:

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>>> power(5)
25

知识点: 由于函数的参数按从左到右的顺序匹配,所以默认参数只能定义在必需参数的后面:

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# OK:
def fn1(a, b=1, c=2):
pass
# Error:
def fn2(a=1, b):
pass

个人: 这里我们可以把自己想象成计算机。在自己感到为难不知道哪个是哪个的时候。
那么恭喜你,计算机也不知道。

编程任务

请定义一个 greet()函数,它包含一个默认参数,如果没有传入,打印 'Hello, world.',如果传入,打印 'Hello, xxx.'

实现代码:

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def greet(x = 'World'):
print 'Hello,'+x+'.'

greet()
greet('mtianyan')

运行结果:

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Hello,World.
Hello,mtianyan.

知识点: 定义可变参数

如果想让一个函数能接受任意个参数,我们就可以定义一个可变参数:

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def fn(*args):
print args

可变参数的名字前面有个 * 号,我们可以传入0个、1个或多个参数给可变参数:

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>>> fn()
()
>>> fn('a')
('a',)
>>> fn('a', 'b')
('a', 'b')
>>> fn('a', 'b', 'c')
('a', 'b', 'c')

可变参数也不是很神秘,Python解释器会把传入的一组参数组装成一个tuple传递给可变参数,因此,在函数内部,直接把变量 args 看成一个 tuple 就好了。

定义可变参数的目的也是为了简化调用。假设我们要计算任意个数的平均值,就可以定义一个可变参数:

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def average(*args):
...

这样,在调用的时候,可以这样写:

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>>> average()
0
>>> average(1, 2)
1.5
>>> average(1, 2, 2, 3, 4)
2.4

编程任务

请编写接受可变参数的 average() 函数。

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def average(*args):
sum = 0.0
if len(args) == 0:
return sum
for x in args:
sum = sum + x
return sum / len(args)
print average()
print average(1, 2)
print average(1, 2, 2, 3, 4)

运行结果:

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0.0
1.5
2.4

切片操作

对list进行切片

取一个list的部分元素是非常常见的操作。比如,一个list如下:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

取前3个元素,应该怎么做?

笨办法:

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>>> [L[0], L[1], L[2]]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

之所以是笨办法是因为扩展一下,取前N个元素就没辙了。

取前N个元素,也就是索引为0-(N-1)的元素,可以用循环:

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>>> r = []
>>> n = 3
>>> for i in range(n):
... r.append(L[i])
...
>>> r
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

对这种经常取指定索引范围的操作,用循环十分繁琐,因此,Python提供了切片(Slice)操作符,能大大简化这种操作。

对应上面的问题,取前3个元素,用一行代码就可以完成切片:

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>>> L[0:3]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
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。

知识点: [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:
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>>> L[:3]
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
  • 也可以从索引1开始,取出2个元素出来:
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>>> L[1:3]
['Lisa', 'Bart']
  • 只用一个 : ,表示从头到尾:
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2
>>> L[:]
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

因此,L[:]实际上复制出了一个新list。

知识点: 切片操作还可以指定第三个参数:

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2
>>> L[::2]
['Adam', 'Bart']

第三个参数表示每N个取一个,上面的 L[::2] 会每两个元素取出一个来,也就是隔一个取一个。

list换成tuple,切片操作完全相同,只是切片的结果也变成了tuple

编程任务

range()函数可以创建一个数列:

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>>> range(1, 101)
[1, 2, 3, ..., 100]

请利用切片,取出:

  1. 前10个数;
  2. 3的倍数;
  3. 不大于50的5的倍数。

实现代码:

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L = range(1, 101)

print L[:10]
print L[2::3]
print L[4:50:5]

运行结果:

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[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 69, 72, 75, 78, 81, 84, 87, 90, 93, 96, 99]
[5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50]

倒序切片

对于list,既然Python支持L[-1]取倒数第一个元素,那么它同样支持倒数切片,试试:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

>>> L[-2:]
['Bart', 'Paul']

>>> L[:-2]
['Adam', 'Lisa']

>>> L[-3:-1]
['Lisa', 'Bart']

>>> L[-4:-1:2]
['Adam', 'Bart']

记住倒数第一个元素的索引是-1。知识点:倒序切片包含起始索引,不包含结束索引。

编程任务

利用倒序切片对 1 - 100 的数列取出:

  • 最后10个数;
  • 最后10个5的倍数。

实现代码:

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L = range(1, 101)
print L[-10:]
print L[-46::5]

对字符串切片

字符串 'xxx'Unicode字符串 u'xxx'也可以看成是一种list,每个元素就是一个字符。因此,字符串也可以用切片操作,只是操作结果仍是字符串:

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>>> 'ABCDEFG'[:3]
'ABC'
>>> 'ABCDEFG'[-3:]
'EFG'
>>> 'ABCDEFG'[::2]
'ACEG'

在很多编程语言中,针对字符串提供了很多各种截取函数,其实目的就是对字符串切片。知识点:Python没有针对字符串的截取函数,只需要切片一个操作就可以完成,非常简单。

编程任务

字符串有个方法 upper() 可以把字符变成大写字母:

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>>> 'abc'.upper()
'ABC'

但它会把所有字母都变成大写。请设计一个函数,它接受一个字符串,然后返回一个仅首字母变成大写的字符串。

提示:利用切片操作简化字符串操作。

实现代码:

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def firstCharUpper(s):
return s[0].upper() + s[1:]

print firstCharUpper('hello')
print firstCharUpper('sunday')
print firstCharUpper('september')

运行结果:

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Hello
Sunday
September

各种迭代方式

什么是迭代

在Python中,如果给定一个list或tuple,我们可以通过for循环来遍历这个list或tuple,这种遍历我们称为迭代(Iteration)

在Python中,迭代是通过 for ... in 来完成的,而很多语言比如C或者Java,迭代list是通过下标完成的,比如Java代码:

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for (i=0; i<list.length; i++) {
n = list[i];
}

可以看出,Python的for循环抽象程度要高于Java的for循环。

因为 Python 的 for循环不仅可以用在listtuple上,还可以作用在其他任何可迭代对象上。

因此,迭代操作就是对于一个集合,无论该集合是有序还是无序,我们用 for 循环总是可以依次取出集合的每一个元素。

注意: 集合是指包含一组元素的数据结构,我们已经介绍的包括:

  1. 有序集合:list,tuple,知识点: str和unicode
  2. 无序集合:set
  3. 无序集合并且具有 key-value 对:dict

而迭代是一个动词,它指的是一种操作,在Python中,就是 for 循环

迭代按下标访问数组最大的不同是,后者是一种具体的迭代实现方式,而前者只关心迭代结果,根本不关心迭代内部是如何实现的。

编程任务

请用for循环迭代数列 1-100 并打印出7的倍数。

实现代码:

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for i in range(1, 101):
if i % 7 == 0:
print i

运行结果:

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索引迭代

知识点:Python中,迭代永远是取出元素本身,而非元素的索引。

对于有序集合,元素确实是有索引的。有的时候,我们确实想在 for 循环中拿到索引,怎么办?

方法是使用 enumerate()函数:

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>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> for index, name in enumerate(L):
... print index, '-', name
...
0 - Adam
1 - Lisa
2 - Bart
3 - Paul

使用 enumerate()函数,我们可以在for循环中同时绑定索引index和元素name。但是,这不是 enumerate() 的特殊语法。实际上,enumerate() 函数把:

1
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

变成了类似:

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[(0, 'Adam'), (1, 'Lisa'), (2, 'Bart'), (3, 'Paul')]

因此,迭代的每一个元素实际上是一个tuple

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for t in enumerate(L):
index = t[0]
name = t[1]
print index, '-', name

如果我们知道每个tuple元素都包含两个元素,for循环又可以进一步简写为:

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for index, name in enumerate(L):
print index, '-', name

这样不但代码更简单,而且还少了两条赋值语句。

可见,知识点: 索引迭代也不是真的按索引访问,而是由 enumerate() 函数自动把每个元素变成 (index, element) 这样的tuple,再迭代,就同时获得了索引和元素本身。

编程任务(天涯)

zip()函数可以把两个 list 变成一个 list:

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>>> zip([10, 20, 30], ['A', 'B', 'C'])
[(10, 'A'), (20, 'B'), (30, 'C')]

在迭代 ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']时,如果我们想打印出名次 - 名字(名次从1开始),请考虑如何在迭代中打印出来。

提示:考虑使用zip()函数和range()函数

实现代码:

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L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
for index, name in zip(range(1, len(L)+1), L):
print index, '-', name

运行结果:

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1 - Adam
2 - Lisa
3 - Bart
4 - Paul

迭代dict的value

迭代dict的value
我们已经了解了dict对象本身就是可迭代对象,用 for 循环直接迭代 dict,可以每次拿到dict的一个key。

如果我们希望迭代 dict 对象的value,应该怎么做?

知识点:values()把dict转换成一个包含所有value的list
dict 对象有一个 values() 方法,这个方法把dict转换成一个包含所有value的list,这样,我们迭代的就是 dict的每一个 value:

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d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.values()
# [85, 95, 59]
for v in d.values():
print v
# 85
# 95
# 59

如果仔细阅读Python的文档,还可以发现,dict除了values()方法外,还有一个 itervalues() 方法,用 itervalues() 方法替代 values() 方法,迭代效果完全一样:

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d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
print d.itervalues()
# <dictionary-valueiterator object at 0x106adbb50>
for v in d.itervalues():
print v
# 85
# 95
# 59

那这两个方法有何不同之处呢?

  1. values() 方法实际上把一个 dict 转换成了包含 value 的list。
  2. 但是 itervalues() 方法不会转换,它会在迭代过程中依次从 dict 中取出 value,所以 itervalues() 方法比 values() 方法节省了生成 list 所需的内存。
  3. 打印 itervalues() 发现它返回一个 对象,这说明在Python中,for 循环可作用的迭代对象远不止 list,tuple,str,unicode,dict等,知识点: 任何可迭代对象都可以作用于for循环,而内部如何迭代我们通常并不用关心。

如果一个对象说自己可迭代,那我们就直接用 for 循环去迭代它,知识点: 可见,迭代是一种抽象的数据操作,它不对迭代对象内部的数据有任何要求。

编程任务

给定一个dict:d = { ‘Adam’: 95, ‘Lisa’: 85, ‘Bart’: 59, ‘Paul’: 74 }

请计算所有同学的平均分。

实现代码:

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d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59, 'Paul': 74 }
sum = 0.0
for v in d.itervalues():
sum = sum + v
print sum / len(d)

运行结果:

1
78.25

迭代dict的key和value

我们了解了如何迭代 dict 的key和value,那么,在一个 for 循环中,能否同时迭代 key和value?答案是肯定的。

首先,我们看看 dict 对象的 items()方法返回的值:

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>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> print d.items()
[('Lisa', 85), ('Adam', 95), ('Bart', 59)]

可以看到,items() 方法把dict对象转换成了包含tuple的list,我们对这个list进行迭代,可以同时获得key和value:

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>>> for key, value in d.items():
... print key, ':', value
...
Lisa : 85
Adam : 95
Bart : 59

values()有一个 itervalues() 类似,items() 也有一个对应的 iteritems(),知识点: iteritems() 不把dict转换成list,而是在迭代过程中不断给出 tuple,所以, iteritems() 不占用额外的内存。

编程任务

请根据dict:d = { ‘Adam’: 95, ‘Lisa’: 85, ‘Bart’: 59, ‘Paul’: 74 }

打印出 name : score,最后再打印出平均分 average : score

实现代码:

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d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59, 'Paul': 74 }
sum = 0.0
for k, v in d.iteritems():
sum = sum + v
print k, ':', v
print 'average', ':', sum / len(d)

运行结果:

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Lisa : 85
Paul : 74
Adam : 95
Bart : 59
average : 78.25

列表生成式:快速生成列表

生成列表

要生成list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10],我们可以用range(1, 11)

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>>> range(1, 11)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

但如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10]怎么做?

  • 方法一是循环:
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>>> L = []
>>> for x in range(1, 11):
... L.append(x * x)
...
>>> L
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

但是循环太繁琐,而列表生成式则可以用一行语句代替循环生成上面的list:

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>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

这种写法就是Python特有的列表生成式。利用列表生成式,可以以非常简洁的代码生成 list。

知识点: 写列表生成式时,把要生成的元素 x * x放到前面,后面跟 for 循环,就可以把list创建出来,十分有用,多写几次,很快就可以熟悉这种语法。

编程任务

请利用列表生成式生成列表 [1x2, 3x4, 5x6, 7x8, ..., 99x100]

提示:range(1, 100, 2)可以生成list [1, 3, 5, 7, 9,...]

实现代码:

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print [x * (x + 1) for x in range(1, 100, 2)]

运行结果:

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[2, 12, 30, 56, 90, 132, 182, 240, 306, 380, 462, 552, 650, 756, 870, 992, 1122, 1260, 1406, 1560, 1722, 1892, 2070, 2256, 2450, 2652, 2862, 3080, 3306, 3540, 3782, 4032, 4290, 4556, 4830, 5112, 5402, 5700, 6006, 6320, 6642, 6972, 7310, 7656, 8010, 8372, 8742, 9120, 9506, 9900]

复杂表达式

使用for循环的迭代不仅可以迭代普通的list,还可以迭代dict

假设有如下的dict:

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d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }

完全可以通过一个复杂的列表生成式把它变成一个 HTML 表格:

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tds = ['<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score) for name, score in d.iteritems()]
print '<table>'
print '<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>'
print '\n'.join(tds)
print '</table>'

个人:<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr> 中:

  • 第一个%s是name的填充位置。
  • 第二个%s为score的填充位置。

有多少个name和score,会通过循环生成多少个。
<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>设置表格头
print ‘\n’.join(tds)。列表里的项通过\n连接成字符串。

注:字符串可以通过%进行格式化,用指定的参数替代 %s。字符串的join()方法可以把一个 list拼接成一个字符串。

把打印出来的结果保存为一个html文件,就可以在浏览器中看到效果了:

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<table border="1">
<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>
<tr><td>Lisa</td><td>85</td></tr>
<tr><td>Adam</td><td>95</td></tr>
<tr><td>Bart</td><td>59</td></tr>
</table>

编程任务(天涯)

在生成的表格中,对于没有及格的同学,请把分数标记为红色。

提示:红色可以用 <td style="color:red"> 实现。

实现代码:

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d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
def generate_tr(name, score):
if score < 60:
return '<tr><td>%s</td><td style="color:red">%s</td></tr>' % (name, score)
return '<tr><td>%s</td><td>%s</td></tr>' % (name, score)
tds = [generate_tr(name, score) for name, score in d.iteritems()]
print '<table border="1">'
print '<tr><th>Name</th><th>Score</th><tr>'
print '\n'.join(tds)
print '</table>'

运行结果:

mark

条件过滤

列表生成式的 for 循环后面还可以加上 if 判断。例如:

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>>> [x * x for x in range(1, 11)]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

如果我们只想要偶数的平方,不改动 range()的情况下,可以加上 if 来筛选:

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>>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
[4, 16, 36, 64, 100]

有了 if 条件,只有 if 判断为 True 的时候,才把循环的当前元素添加到列表中。

编程任务

请编写一个函数,它接受一个 list,然后把list中的所有字符串变成大写后返回,非字符串元素将被忽略。

提示:

  1. isinstance(x, str) 可以判断变量 x 是否是字符串;
  2. 字符串的 upper() 方法可以返回大写的字母。

实现代码:

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def toUppers(L):
return [x.upper() for x in L if isinstance(x, str)]
print toUppers(['Hello', 'world', 101])

运行结果:

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['HELLO', 'WORLD']

多层表达式(知识点)

for循环可以嵌套,知识点:因此,在列表生成式中,也可以用多层 for 循环来生成列表

对于字符串 'ABC''123',可以使用两层循环,生成全排列:

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>>> [m + n for m in 'ABC' for n in '123']
['A1', 'A2', 'A3', 'B1', 'B2', 'B3', 'C1', 'C2', 'C3']

翻译成循环代码就像下面这样:

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L = []
for m in 'ABC':
for n in '123':
L.append(m + n)

编程任务(天涯)

利用 3 层for循环的列表生成式,找出对称的 3 位数。例如,121 就是对称数,因为从右到左倒过来还是 121。

实现代码:

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print [100 * n1 + 10 * n2 + n3 for n1 in range(1, 10) for n2 in range(10) for n3 in range(10) if n1==n3]

运行结果:

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本文标题:Python零基础入门笔记

文章作者:mtianyan

发布时间:2018年01月02日 - 23:01

最后更新:2018年02月02日 - 20:02

原始链接:http://blog.mtianyan.cn/post/7a862501.html

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