Python 学习笔记（上）

Python 学习笔记（上）

这份笔记是我在系统地学习python时记录的，它不能算是一份完整的参考，但里面大都是我觉得比较重要的地方。

目录

• Python 学习笔记（上）
  • 基础知识
    • 基本输入输出
    • 模块导入与使用
    • __name__属性
    • 编写包
    • 补充
  • Python序列
    • 列表
      • 创建与删除
      • 元素增加
      • 列表元素的删除
      • 列表元素访问与计数
      • 成员资格判断
      • 切片操作
      • 列表排序
      • 序列操作的常用内置函数
      • 列表推导式!!
    • 元组
      • 序列解包
      • 生成器推导式
    • 字典
      • 字典创建与删除
      • collections
    • 集合
    • 内置方法sorted()
      • 与列表对象的sort()
      • 字典排序
    • 其他
    • 数据结构
      • 堆
  • 选择与循环
    • 条件表达式
    • 选择结构
    • 时间time 和datetime
    • 循环结构
      • for和while
      • 循环结构的优化
      • break 和continue
  • 字符串与正则表达式
    • 字符串
      • 字符串格式化
      • 字符串常用方法
      • 字符串常量
      • 可变字符串
      • string
      • 字符串驻留
    • 正则表达式
      • re模块的主要方法
      • 子模式与match对象
  • 函数的设计与使用

基础知识

基本输入输出

将结果输出到指定文件

fp=open(r'D:\mytest.txt', 'a+')
print>>fp, "Hello world"
print('Hello, world!', file=fp)     # 3.x
fp.close()

模块导入与使用

1. import 模块名

2. from 模块名 import 对象名 [as 别名]

3. 显示预加载模块sys.modules.items()

4. 重新加载模块imp.reload(),importlib.reload()

5. 模块添加顺序 当前目录，sys.path, 可以用append()添加自定义文件夹

6. 模块导入顺序:标准库>第三方扩展>自定义和开发的本地模块

__name__属性

1. 脚本作为模块被导入，自动被设置为模块名

2. 脚本独立运行，被设置为__main__

3. 可以通过if __name__ == '__main__: ....来控制运行方式

编写包

包是python 用来组织命名空间和类的重要方式，可以看作是包含大量Python程序模块的文件夹。包的每个目录都必须包含一个__init__.py文件。主要用于设置__all__变量以及执行初始化包所需要的代码，其中__all__中定义的对象可在from .. import *时被全部正确导入

补充

位运算: & | ^（位异或） << >>

Python序列

无序序列：字典、集合
双向索引：列表、元组、字符串

列表

尽量从列表尾部进行元素增加与删除操作，否则有的操作会导致大量的元素移动。
列表对象常用方法

方法(list.xxx)	说明
append(x)	将元素x添加到列表尾部
extend(L)	将L中所有元素添加到列表尾部
insert(index,x)	将x插入到list的指定位置
remove(x)	从列表中删除首次出现的指定元素
pop([index])	删除列表指定位置的元素，默认最后一个（-1）
clear()	删除列表中的所有元素，保留列表
index(x[,start[, stop]])	从start开始到stop返回第一个值为x的元素
count(x)	计算x在列表中的出现次数
reverse()	元素原地翻转
sort()	原地排序
copy()	返回列表对象的浅复制

浅复制，分片复试
eg:

b = [1,2,3]
a = b       # 如此修改a或b时两者都会改变
c = b.copy()    # 浅复制，此时b和c的原地修改列表不会改变对方的值

c = b[:]        # 分片的方式复制

创建与删除

range([start,] stop[, step]) 产生可迭代对象(惰性求值)
python2.x:xrange和range与3.x不同

元素增加

1. + 元素法：本质创建新列表

2. 列表对象的append()方法：原地修改列表（真正意义上尾部添加）
   基于值的自动内存管理方式：对象修改时，不是直接修改变量的值，而是使变量指向新的值（可用id查看）。对于可变序列类型，直接修改变量值与上述相同；使用下标或对象自身方法来增删元素，对象再内存中的起始地址是不变的，仅仅是被改变值的元素地址发生变化。

3. extend()可以将另一个迭代对象的所有元素添加到对象尾部。（不改变内存首地址，原地操作)

4. insert()在任意位置插入元素 优先考虑pop()和append()

5. 使用乘法扩展列表对象，新列表是旧列表的重复
   对包含列表的列表乘法时，并不是元素的复制而是对已有对象的引用

a = [1,2]
a = a*2

a = [1,2]
b = [[a]*2]*3

>>> b[0][0][0] = 1
>>> b
[[[1, 2], [1, 2]], [[1, 2], [1, 2]], [[1, 2], [1, 2]]]

>>> b[0][0][0] = 0
>>> b
[[[0, 2], [0, 2]], [[0, 2], [0, 2]], [[0, 2], [0, 2]]]

列表元素的删除

1. del删除指定位置上的元素del l[3]ordel(l[3])
2. pop()删除列表指定位置的元素，默认最后一个（-1）
3. remove()从列表中删除首次出现的指定元素
   问题：删除列表中指定元素的所有重复

列表元素访问与计数

index
count() 可用于元组、字符串以及range对象

range(10).count(3)
(3,3,2,45).count(3)
'ahisndfoqhnfg'.count('ahi')

成员资格判断

x in alist , a not in blist, a,b in zip(aList, bList)
用于可迭代对象（元组、字典、range、字符串、集合）

切片操作

直接切片产生的是一个新的列表，但是用切片的方式索引并更新列表，会在旧列表上进行。

l[::]
l[::-1]  l的颠倒
l[::2}
l[1::2]
l[3::]
l[3:6:1]
l[3:5}
l[100:]
k = [1,2,3,4,5,6]
k[1:3] = 'abc'
>> k = [1,a,b,c,4,5,6]

列表排序

lista.sort(key=lambda x:len(str(x)))：用lambda自定义排序
lista.sort(reverse=True)：降序排序

reversed() 内置函数支持对列表元素进行逆序排列，不对原表进行修改，返回一个逆序排列后的迭代对象
newlist = reversed(lista)

序列操作的常用内置函数

函数	说明
cmp(seq1, seq2)	对两个列表进行比较；1：前者大，-1：后者大，0：元素完全相同
len(seq)	返回序列的元素个数，同样用于可迭代对象
max(),min()	返回序列中的最大或最小值，要求所有元素可比较大小。字典默认比键，比值使用dict.values()
sum(seq)	求和运算
zip(seq1,seq2,...)	将多个序列对应位置的元素组合为元组，返回zip对象
enumerat(seq)	枚举可迭代对象的元素，返回枚举对象。枚举对象的每个元素是包含下标和元素值的元组

d = {'a': 1, 'b': 2, 'c':3}
for i, v in enumerate(a):   #字典默认枚举key
    print(i, v) 
0 'a'
1 'b'
2 'c'

for index, ch in enumerate('FJFSS'):
    print((index, ch), end=',')

列表推导式!!

元组

序列解包

字典的解包
**解包键值对，*解包字典键

{'x':1 , **{'y':2}}

生成器推导式

字典

字典创建与删除

`a = {}`

key = [...]
value = [...]
d = dict(zip(key, value))

d = dict.fromkeys([...])

collections

Counter
defaultdict
OrderedDict: 有序字典

集合

集合中不包含重复的元素，由于集合的操作有相应优化，使用集合生成不含重复数的效率较高。
集合推导式

{x.strip() for x in range('he','she ',''I'}

import random
x = {random.randint(1,500) for i in range(100)}

内置方法sorted()

与列表对象的sort()

列表对象的sort在原地对列表进行排序，而内置函数sorted不是原地排序是返回一个新的序列。并且后者支持元组、字典。

字典排序

key,cmp（python2.x）
使用key参数的值是一个函数对象
该函数只有1个参数，是待比较的元素
只有一个返回值即该元素的关键字，根据其确定元素的大小。

# lambda
sorted(phonebook, key = lambda s:phonebook[s])

# itemgetter
phonebook = {'L':'123','S':'134','K':'213'}
from operator import itemgetter
sorted(phonebook.items(), key=itemgetter(0))    # 1则为按值排序

多关键字排序
先对次关键字排序，再对主关键字排序

其他

enumerate(iterable)

sum(iterable, start=0, /)
Return the sum of a 'start' value (default: 0) plus an iterable of numbers
When the iterable is empty, return the start value.
This function is intended specifically for use with numeric values and may
reject non-numeric types.

数据结构

堆

选择与循环

条件表达式

1. 条件表达式的值只要不是False,0,None或者空列表，range对象等其它空迭代对象python解释器均认为与True等价
2. 关系运算符可以连续使用，e.g. 1<2<3
3. str的join方法s.join(iterable)，将s作为分隔符插入，返回字符串

选择结构

1.单分支结构

if condition:
    action

2.双分支选择结构

if condition:
    action1
else:
    action2

三元操作符

value1 if condition else value2 

b = 5 if a >13 else 9

3.多分支选择结构
4.选择结构的嵌套

判断变量是否是type的实例，isinstantce(x,type)

时间time 和datetime

具体见python标准库笔记

import time
date = time.localtime()
y,m,d = date[:3]
# time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=1, tm_mday=16, tm_hour=21, tm_min=25, tm_sec=37, tm_wday=3, tm_yday=16, tm_isdst=0)


import datetime
Today = datetime.date.today()
Today - datetime.date(Today.year,1,1)+datetime.timedelta(days=1)# 今年是第几天
Today.timetuple()   # datetime.date -> time
Today.replace(month = 1)    # 替换月份
now = datetime.now()
datetime.timedelta(weeks = -5)

循环结构

for和while

for会自动调用迭代器的next()方法，同时会捕获StopIteration异常并结束循环

常见用法

while 条件表达式:
    循环体
for 变量 in 序列或其他可迭代对象:
    循环体

此外两者皆可带else子句，如果循环因条件表达式不成立而结束此时会执行else子句。（break结束的不会执行else）

for ...... :
    循环体
else:
    ......
    
while ...... :
    循环体
else:
    ...... :

循环结构的优化

1. 尽量减少循环内的不必要计算。
2. 使用多重循环嵌套应尽量减少内层循环中的不必要计算。
3. 尽量引用局部变量。
4. 引用模块的方法可将其转换为局部变量。

import math
loc_sin = math.sin      # 法一
a = math.sin(30)        # 原始
b = loc_sin(30)
# 法二
from math import sin as sin
c = sin(30)

break 和continue

break: 跳出循环
continue:终止本次循环并开始下一轮

字符串与正则表达式

字符串

'这是一个字符串'
r'非转义的原始字符串，例如反斜杠+n不转义为换行'
u'表示unicode字符串，代表对字符串进行unicode编码'
b'表示python2中的str方式'
e.g. r'C:\now' 无论是否原始字符串，都不能以反斜杠作为结尾。

字符串格式化

'% [-] [+] [0] [m] [.n]' % x
格式字符
字符类：%s, %r, %c, %%,
整数类：%d, %i, %o, %x,
指数、浮点数类：%e, %E, %f/%F, %g, %G

str.format {0:.2f}

print("the number {0:,} in hex is: {0:#x}".format(5555,55))
print("the number {1:,} in oct is: {1:#o}".format(5555,55))
print("{name},{age}".format(name="Zachary", age="21"))
position = (5,8,11)
print("x{0[0]},y{0[1]},z{0[2]}".format(position))
weather=[('Monday','rain'),('Tuesday','sunny')]
formatter = "Weather of {0[0]} is {0[1]}".format
for item in map(formatter, weather):
    print(item)
for item in weather:
    print(formatter(item))

字符串常用方法

• 模式匹配
  find(),rfind(),index,rindex
  加上r从后往前找，find不存在返回-1，index不存在抛出异常,count统计子串出现次数

• 分割

符号名	描述
split()	以指定字符从字符串 左端 开始将其分割成多个字符
rsplit()	右端，返回分割结果的列表
partition()	以指定字符从字符串 左端 开始将其分割
rpartition()	分成三部分：分隔符前，分隔符，分隔符后
	不指定则为任何空符号（空格，回车）
	还可以指定分割次数split(chr, num)

>>> s.split(',')
['apple', 'grape', 'orange']
>>> s.rsplit(',')
['apple', 'grape', 'orange']
>>> s.partition(',')
('apple', ',', 'grape,orange')
>>> s.rpartition(',') 
('apple,grape', ',', 'orange')

• 连接（join）
  使多个字符串连接，并在相邻两个字符串中插入指定字符

li = ['apple', 'peach', 'banana']
sep = ','
s = sep.join(li)

+也可用于连接但效率较低

import timeit
timer1 = timeit.Timer('func1', 'from where import func1')
print(timer1.timeit(Number))

• 大小写

方法名	描述
lower()	转换字符串为小写
upper()	转换为大写
capitalize()	首字母大写
title()	标题式大写
swapcase()	和标题式相反

• replace
  replace不是在原来的字符串上进行修改，而是产生一个新的字符串。

s = '中国，美国'
s.replace('中国', '中华人民共和国')

• maketrans(), translate()

生成字符映射表， 按映射表关系转换字符串并替换其中的字符。可同时处理多个不同字符，replace无法满足。

table = ' '.maketrans('abcdefg123', 'uihjedg&^%')
s = 'htllo worsld fjistw'
s.translate(table)

• strip(), rstrip(), lstrip()
  删除两端，左端，右端的空白或连续的指定字符

• eval()
  尝试把字符串化为python 表达式并求值

• in: 'a' in 'apple'

• startswith(), endswith()
  检查字符串是否以指定字符串开始或结束，还可限制检测范围

• 判断是否为

方法	描述
isalnum()	是否是数字或者字母
isalpha()	是否是字母
isdigit()	是否是数字字符
isspace()	是否是空白字符
isupper()	是否为大写字母
islower()	是否为小写字母

• center()、ljust、 rjust
  返回指定宽度的新字符串，源字符串居中,左对齐,右对齐，出现在新字符串中

>>> 'Hello World!'.center(20, '=')
'====Hello World!===='

字符串常量

import string
string.digits
string.punctuation
string.letters
string.ascii_letters
string.printable    # 可打印字符
string.lowercase
sting.uppercase

# 生成8位随机密码
import random, string
x = string.digits + string.ascii_letters + string.punctuation
p1 = ''.join([random.choice(x) for i in range(8)])
p2 = ''.join(random.sample(x,8))

random

方法	描述
choice()	从序列中任选一个元素
getrandbits()	生成指定二进制位数的随机整数
randrange()	指定范围内随机数
randint()	指定范围内整数
sample()	指定数量不重复元素
betaavariate()	贝塔分布
gamavariate()	伽马分布
gauss()	高斯分布

可变字符串

在Python中字符串属于不可变对象，不支持原地修改，如果需要修改其中的值必须重新创建。然而，如果确实需要一个原地修改的Unicode数据对象，可以使用io.StringIO对象或array模块

import io
s = "Hello, world"
sio = io.StringIO(s)
sio.getvalue()
sio.seek(7)         # 更改指针位置 (从x的下一位开始
sio.write("there!")
sio.getvalue()

string

import string
a = string.ascii_letters
b = string.digits

字符串驻留

链接：https://www.nowcoder.com/questionTerminal/653cf85ded784dba91eab336f0a0b742?orderByHotValue=1&mutiTagIds=573&page=1&onlyReference=false
来源：牛客网- 字符串驻留是一种仅保存一份相同且不可变字符串的方法。
   - 原理
      - 系统维护interned字典，记录已被驻留的字符串对象。
      - 当字符串对象a需要驻留时，先在interned检测是否存在，若存在则指向存在的字符串对象，a的引用计数减1；
      - 若不存在，则记录a到interned中。
   - 优点
      - 在字符串比较时，节省大量内存。非驻留比较效率为o(n)，驻留时比较效率为o(1)。
   - 驻留情况
      - 字符串只在编译时进行驻留，而非运行时。
      - 字符串长度为0和1时，默认都采用了驻留机制。
      - 字符串>1时，且只含大小写字母、数字、下划线时，才会默认驻留。
      - 用乘法得到的字符串
         - 乘数为1时
            - 仅含大小写字母、数字、下划线，默认驻留。
            - 含其他字符串
               - 长度<=1，默认驻留。
               - 长度>1，默认不驻留。
         - 乘数大于1时
            - 仅含大小写字母、数字、下划线，长度<=20,默认驻留
            - 仅含大小写字母、数字、下划线，长度>20,默认都不驻留
            - 其他字符串时，和长度无关，不驻留。
      - 字符串被sys.intern() 指定驻留。
      - [-5, 256]之间的整数数字，Python默认驻留。

正则表达式

元字符：适配符、数量定义符、边界定义符、成组定义符

示例
'[\u4e00-\u9fa5]'：匹配给定字符串中所有汉字

re模块的主要方法

方法	说明
compile(pattern[, flags])	创建模式对象
search(pattern, string[, flags])	在整个字符串中寻找模式，返回match对象或None
match(pattern, string[, flags])	从字符串的开始处匹配模式，返回match对象或None
findall(pattern, string[, flags])	列出字符串中模式的所有匹配项
split(pattern, string[, maxsplit=0])	根据模式匹配分割字符串
sub(pat, repl[, count=0])	将字符串中所有pat匹配项用repl替换
escape(string)	将字符串中所有特殊正则表达式字符转义

子模式与match对象

函数的设计与使用

详见Python语言学习笔记（下）