python學習-基礎知識-1

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1、電腦曆史

電腦使用高低電壓的兩種狀態來描述資訊。電腦可以理解的只有位元據即010100011....，1個位元位可以表示的狀態只有2種，n個位元位可以表示的狀態有2的n次方種。

所以如果想要描述天氣狀態：天晴、下雨、颳風、下雪、霜凍，則需要使用3個位元位。

2、程式設計語言曆史

電腦只能理解位元據，位元據中蘊含了很多指令、操作、資料，電腦通過cpu直接運行二進位代碼執行不同的功能，二進位代碼被稱為機器語言。

但是機器語言（二進位代碼）對於人類而言可讀性太差、編寫太困難，所以人類需要使用適合自身的語言來編程以操作電腦。

一開始，人類將機器語言中的代碼進行分類、標記，把蘊含操作行為、蘊含資料的二進位代碼使用英語單詞標記，形成了組合語言。組合語言的模式是：操作行為+被運算元。

操作行為和被運算元都使用英語單詞代替了一串010101的二進位代碼，這樣人類只需要編寫組合語言，再將組合語言通過之前的映射關係轉換成二進位即可。

通過組合語言，人類即可以方便的編寫代碼，又可以通過轉化得到對應的二進位代碼讓電腦運行。

但是，組合語言依然可讀性較差、編寫也不是非常的方便，要實現一個簡單的功能需要非常多的彙編代碼，代碼冗餘性依然很高。

於是，人類模仿彙編和二進位的對應關係，將進階語言和彙編又對應起來，這時候人類就只需要編寫進階語言，再通過編譯器將進階語言轉換成組合語言或者直接轉換成二進位代碼。

進階語言的代碼非常接近人類的英語，所以使用起來很方便。

因文法規則、語義的不同，進階語言分為很多種，如：python，java、c、c++、JavaScript，ruby等等。

3、編譯型進階語言/解釋性進階語言

進階語言接近人類英語，編寫的代碼可讀性也很強，但是電腦是無法直接理解和執行原始碼的，因為電腦只認識二進位代碼，所以不論是哪一種進階語言，都需要將原始碼轉換成二進位代碼後才能被電腦執行。

在轉換過程中，有2種不同的情況：

1、編譯型

編譯型進階語言，在程式執行之前，需要提前將原始碼通過編譯器轉換成目標檔案（二進位代碼），然後電腦直接執行目標檔案。

優點：電腦執行效率高、速度快

缺點：

如果程式需要修改，必須修改原始碼並再次編譯，修改不方便

一旦編譯完成，目標檔案就只能在當前作業系統和cpu架構上運行，無法在其他平台使用，除非重新編譯

舉例：c、c++、c#

2、解釋型

解釋型進階語言，由解譯器即時讀取原始碼並編譯成二級制代碼交由電腦執行。

優點：

程式的修改直接操作源檔案即可，修改方便

只要電腦安裝了對應平台的解譯器，原始碼就可以被執行，即一份原始碼可以在不同平台運行，平台相容性好

缺點：

因為需要Just-In-Time 編譯，所以運行效率低、速度較慢

需要一個匹配版本和平台的解譯器與原始碼共同工作

舉例：python、java、ruby

4、python版本

python有2個相互不相容的大版本，版本2最高是2.7，版本3截止20180603最高是3.6.5。版本2官方宣布將會維護到2020年，建議現在選擇版本3編碼。

5、python解譯器

解譯器也是一種程式，功能是將python原始碼翻譯成機器語言。解譯器可以使用多種語言編寫，有如下幾種：

cpython，官方發布的解譯器，使用c語言編寫

ipython，在cpython基礎上套了一個殼，提高使用者互動性

pypy，據說使用jit技術動態Just-In-Time 編譯使得代碼運行速度更快，但是目前暫不成熟

jpython和icronpython，使用java和.net編寫，一般不使用

6、python檔案執行

兩種方式執行python檔案，一種是啟動解譯器並將python源檔案作為參數，解譯器讀取檔案中代碼。一種是啟動解譯器，在互動環境編寫代碼執行。

7、變數

1、變數存在的原因

用於儲存階段性計算的結果，同時變數用於描述程式中的一些資料，良好的變數命名和使用會增加代碼的可讀性。

2、變數命名規範

變數名可以是數字、字母、底線的任意組合，注意：不可使用除了底線之外的特殊字元

變數名開頭不能是數字

變數名不能和python預定義的關鍵字重名

注意：python竟然可以使用中文作為變數名！

3、變數定義文法

age = 26

定義一個變數，它的名字是age，此變數指向記憶體中的一個對象，此對象值是26

8、常量

常量的命名規範和變數一樣，不過常量的命名規範俗成的是全大寫。

常量用於儲存基本不變的資料，python沒有提供類似c語言的const關鍵字來強制規定常量的不可變性，所以python中的常量是約定俗成的不可變。

9、python安裝

www.python.org官網下載最新版本3.6.5，根據電腦配置選擇32或者64位，安裝的時候選擇add to path並自訂安裝位置和其他進階選項，安裝完成可以直接shell進入python解譯器。

10、輸入/輸出

python中通過input函數提供shell輸入，通過print函數提供shell列印。

input函數會阻塞程式執行直到擷取shell輸入值

11、注釋

不論哪一種進階語言，我們在編碼的時候都是將腦海中的思路、資訊、步驟簡化成實際的代碼。將大腦中的資訊轉換成實際代碼的時候，會有很大的資訊量丟失，即代碼所表達的資訊量是很少的。

所以單獨的代碼無法還原編碼時的全部資訊量，此時我們就需要使用注釋來彌補代碼缺失的資訊量。優秀的注釋+代碼可以提供很高的可讀性，也方便後續代碼使用和維護。

注釋有幾個需要遵守的規範：

1、注釋的內容應該保持與代碼的強一致性，注釋應該精簡、準確的表達代碼的含義、編碼背景等

2、可以使用中文或者英文

3、注意注釋的使用量，在適當且必要的地方使用注釋，如：重要流程節點、複雜代碼塊解釋等

12、資料類型

電腦只認識二進位，對於電腦而言，資料沒有類別，全部都是010101010...

但是對於人類而言，人類世界中的資料、資訊是五花八門的，我們編碼的過程其實就是在電腦世界中對現實世界進行建模的過程，所以我們需要對人類世界的資料劃分類別。

基礎的資料類型有：數字（整數+小數）、字串、布爾值

我們使用int來表示整數類型、float表示小數類型

我們使用str表示字串類型

我們使用bool表示布爾實值型別

數字類型用於計算、字串類型用於表示資訊、布爾類型用於判斷

13、字串格式化輸出

所謂格式化輸出，其實就是在編碼過程中定義展示模板，在模板中通過預留位置代表後續有對應資料填充在此。

預留位置：

%d 整數類型

%f 小數類型

%s 字串類型（%s是萬能匹配，即任意資料類型都可以填充到%s預留位置中）

%r 原格式（將資料的原始格式存放到%r預留位置中，如字串的原格式就包含引號）

14、運算子

算數運算子

+  -  *  /  （注意，/ 除法運算子得到的商可以是小數，即5/2 = 2.5）

//  %  （地板除得到的結果是商的整數部分，如5//2 = 2。模數得到的結果是未整除的結果，如5%2 = 1，對2模數可以判斷奇偶。）

**  （冪運算，5**2 = 25）

比較子

==  >  <  >=  <=  !=  （==表示的是兩邊對象的值是否相等，python3中使用!=表示不等於，不再使用<>）

賦值運算子

= （賦值）

+=  -=  *=  /=

//=  %=  **=

（在原有值的基礎上做運算，並賦值給原有變數，如a = 5, a %= 2，此時a = 1）

邏輯運算子

and  or  no  （邏輯判斷會使用短路判斷，所以：使用and的時候，機率小的放前面。使用or的時候，機率大的放前面。）

15、流程式控制制-分支

程式預設是自上而下沒有分支的執行代碼。很多時候我們需要通過判斷程式運行中間的某一種狀態、情況、值，來決策程式下一步該執行哪些代碼。

通過分支提供多條執行路線，分支有雙分支、多分支。

之所以可以劃分多種分支是因為可能出現多種不同條件，而這些條件的機率和應該為1。

分支需要特別注意條件判斷的邏輯性，多種條件只會執行其中一個條件，條件之間是相互對立的。

通過if  elif  elif  else來提供多分支，通過條件的布爾值結果判斷條件是否成立。

注意：條件判斷應該把機率大的放在前面，機率小的放後面，對於無法明確具體判斷條件的可以放在else統一匹配。另外，判斷input的傳回值的時候注意，input傳回值一定是字串。

16、流程式控制制-迴圈-while

while關鍵字後面的語義是：判斷條件是否成立？成立的話執行一次迴圈體然後再次判斷條件是否成立。不成立的話跳過此迴圈體執行後續代碼。

因為迴圈代碼有導致死迴圈的風險，所以任何一個迴圈定義，都需要預先設計迴圈跳出條件。迴圈可以在迴圈體中通過break跳出，或者通過while條件判斷不成立跳過。（當然，也可以在迴圈體中exit）

通過continue可以提前結束當前迴圈，直接開始下一次的迴圈while判斷，注意：continue應用於跳過後續本應該執行的代碼。

因為continue可以跳過後續本應該執行的代碼，而後續執行代碼中可能包含迴圈跳出的設定如：i += 1。所以continue的使用會有死迴圈風險，需要單獨處理迴圈跳出問題。

17、while...else...

 據說使用while後面的else，如果while正常執行完畢，則執行else。如果while沒有正常執行完畢如被break打斷，則不會執行else。可以使用else是否執行來判斷迴圈是否正常執行完畢，我覺得這並不合理，考慮下述代碼：

 1 i = 11 2 while i < 10: 3     print(‘i is:‘, i) 4     i += 1 5     if i == 3: 6         break 7 else: 8     print(‘迴圈正常執行完畢‘) 9 10 # 迴圈沒有正常執行完畢，實際上迴圈根本就沒執行，else也被執行了。所以else被用於判斷11 # while是否正常執行我覺得並不合理。

18、while的使用

思考如下練習：

# 使用while,完成以形的輸出## *# * *# * * *# * * * *# * * * * *# * * * *# * * *# * *# *

 1 star = 1 2 most_star = 5 3 while star <= most_star: 4     print(‘ *‘ * star) 5     if star == most_star: 6         while most_star > 0: 7             most_star -= 1 8             print(‘ *‘ * most_star) 9         break10     star += 111 12 row = 113 most_row = 514 while row <= most_row:15     print(‘ *‘ * row)16     row += 117 row = most_row - 118 while row > 0:19     print(‘ *‘ * row)20     row -= 1

 while迴圈只能列印一個方向，如果是兩個相反的方向，需要兩個while。兩個while可以寫成第二個while放在第一個while的末尾。

 

 

 

 

 

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