第一章 Python程序语言简介

第一节 Python概述

1. 什么是Python

Python是一种 解释型、面向对象、动态数据类型 的高级程序设计语言。由Guido van Rossum与1989年发明，第一个公开发行版本发行于1991年。像Perl语言一样，Python源代码同样遵循GPL（GNU General Public Licence）协议。

2. 简介

1.Python是一种解释型语言：开发过程中没有了编译这个环节，类似于PHP和Perl语言；
2.Python是一种交互式语言：可以在一个Python提示符，直接互动执行程序；
3.Python是面向对象语言：Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术；
4.Python是初学者的语言：支持广泛的应用程序开发，从简单的文字处理到WWW浏览器再到游戏

3. 发展历史

Python是由Guido van Rossum在20世纪八十年代末九十年代初，在荷兰国家数学和计算机科学研究所设计出来的。Python本身是由诸多其他语言发展而来的，其中包括：ABC、Modula-3、C、C++、Algol-68、SmallTalk、Unix shell和其他的脚本语言等。目前Python是由一个核心开发团队在维护，Guido van Rossum仍占据着至关重要的作用，指导其进展。

4. Python的特点

1. Python的优点

1.易于学习：它具有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确的语法；
2.易于阅读：代码定义更加清晰；
3.易于维护：Python的成功在于它的源码是相当容易维护的；
4.一个广泛的标准库：具有丰富的库，跨平台，在UNIX、Windows和Macintosh兼容很好；
5.互动模式：互动模式的支持，可以从终端输入执行代码并获得结果的语言，互动的测试和调试代码片段；
6.可移植：基于其开放源代码的特性，Python已经被移植（也就是使其工作）到许多平台；
7.可扩展：如果需要一段运行很快的关键代码，或者是想要编写一些不愿开放的算法，你可以使用C/C++完成那部分的程序，然后从你的Python程序中调用；
8.数据库：Python提供所有主要的商业数据的接口；
9.GUI编程：Python支持GUI可以创建和移植到许多系统调用；
10.可嵌入：可以将Python嵌入到C/C++程序中，让用户获得“脚本化”的能力；

2. Python的缺点

1.运行速度慢：和C程序相比Python程序非常慢，因为Python是解释型语言，代码在执行时会一行一行地翻译成CPU能理解的机器语言，翻译过程非常耗时间，而C语言之间把所有代码编译成CPU可以理解的机器语言；
2.代码不能加密：如果要发布Python程序，实际上就是发布源代码，而C语言不用发布源代码，只需把编译后的机器语言（也就是windows系统上常见的xxx.exe文件）发布出去。要从机器码反推出C代码是不可能的，所以编译型语言都没有这个问题，但解释型语言都必须把源代码发布出去。

第二节 数据的存储

计算机的原始作用就是“存储数据”和“计算数据”，但是数据存储在哪？数据存储在内存里。但是数据又是怎么存储在内存里的呢？其实内存中存储的都是二进制数据，比如(10)₁₀=(1010)₂，其实抽象起来就是，一个具有两种状态的开关表示“一位”，开和关用0和1表示，把八个开关放在同一个房间里，这个房间称为“一个字节”，则每个房间的门牌号就可以看作是“存储地址”，把无数个房间堆叠起来组成一个摩天大厦，则这个摩天大厦就是“内存”。

1. 数据存储：计算机存储数据，先开辟内存空间，再存储数据。计算机开辟内存的最小单位是字节。在存储数据时，用最高位表示“符号”，其中1表示“负数”，0表示“正数”，详细可参考《计算机组成原理》课程，或自行百度。

第三节 Python程序的编辑模式

1. 交互模式：在命令行编辑一行运行一行
2. 命令行模式：运用编辑工具编辑代码，并以“.py”作为后缀名，然后打开命令行>C:（转到C盘）–>dir（查看当前目录下的所有文件）–>cd Desktop–>python XXX.py（执行文件）

第四节 Python的数据类型

1.具体数据类型

1. None（空）：
2. Number（数字）：

• 整数：Python可以处理任意大小的整数，当然也包括负整数，在程序中的表示和数学的写法一样；
• 浮点数（小数）：浮点数由整数部分和小数部分组成，在运算的过程中可能会有“四舍五入”的误差
• 复数：由实部（由a表示）和虚部（由b表示）构成，a+bi，其种“i”表示虚数单位

# 比较两个数的大小
a1 = 100
a2 = 9
print((a1>a2)-(a1<a2))
# 返回1，因为a1>a2=true=1，a1<a2=false=0，所以1-0 = 1
print(abs(a1))    #求a1的绝对值
print(max(1,2,3,4,5,6))        #求出数列中的最大值
print(min(1,2,3,4,5,6))        #求出数列中的最小值
print(pow(2, 6))    #求出2的5次方：2^5
print(round(3.35, 2))    #浮点数 保留2位小数的四舍五入

import math    #导入 数学 库
print(math.ceil(121.34))    #向上取整 122
print(math.floor(121.34))    #向下取整 121

print(math.modf(23.15))    #返回整数部分和小数部分 （小数部分-浮点型， 整数部分-浮点型）

print(math.sqrt(16))    #返回4 开平方

#随机数
import random
print(random.chioce([1,5,9,3,8,7,6]))    #从这些数中随机选取一个数，序列中，可以有字符串等其他类型的数据
print(random.chioce(range(5)))    #表示从“0,1,2,3,4”中任选一个数
print(random.choice("hello world!"))    #"hello world!"=['h','e','l','l','o',' ','w','o','r','l','d','!']
print(random.randrange(1, 100, 2))  #randrange([start,] stop[, step]) 生成1~100的奇数,[]内的表示可有可无，start默认为0，step默认为1
print(random.random())  #随机产生一个[0,1)的浮点数，不能传值
print(random.uniform(3,9))  #随机生成一个[3,9]之间的实数

3. String（字符串）：
4. Boolean（布尔）：
5. List（列表）：

list = [1,2,3,4,5]
random.shuffle(list)    #将列表随机排序
print(list)    #

6. Turple（元组）：
7. Dict（字典）：
8. Set（集合）：

2.标识符

1. 定义：一串具有特殊规则的字符串
2. 规则：

• 只能由数字、字母、下划线组成；
• 开头不能是数字；
• 不能是Python的关键字

# 查看关键字
import keyword
print(keyword.kwlist)

• 区分大小写
• 见名知意
• 起名遵循驼峰原则

3. 作用：给变量、函数等命名
4. 注意：在Python3中，非ASCII标识符也是允许的

3.变量和常量

1. 变量：

1. 概述：

• 程序可操作的存储空间的名称；
• 程序运行期间能改变的数据；
• 每个变量特有的类型。

2. 作用：将不同类型的数据存储到内存；
3. 定义变量方式：变量名 = 初始值（为了确定变量的类型）；
4. 数据的存储：变量名 = 数据值，注意：在变量使用之前必须先定义，否则会报错；
5. 删除变量：del 变量名，注意变量删除后，变量将不能再引用（相当于没有定义该变量）；

# 交互式定义变量
num1, num2 = 36, 48

2. 常量：程序运行期间不能改变的数据

第五节 运算符和基本语句

表达式：由变量、常量和运算符组成的式子
阅读表达式：功能（进行相关符号的运算，不会改变变量的值）、值（运算结果）

1. 运算符

1. 算术运算符：+、-、*、/、%（取余，模）、**(求幂)、//（整除-取整）、++（自增）、- -（自减）
2. 关系运算符：==、！=、>、<、>=、<=
3. 赋值运算符：=

• 格式：变量 = 表达式
• 功能：计算了“=”右侧表达式的值，并赋值给左侧

4. 复合赋值运算符：+=、-=、*=、/=、%=、**=、//=

5. 位运算符：把其他进制的数转换为二进制进行位运算的运算符，其中包括：

• &（按位与：两者为1，才为1，否则为0）；
• |（按位或：两者为0，才为0，否则为1）；
• ^（按位异或，两者相同为0，不同为1）；
• ~（按位非：取反）；
• <<n（左移运算符）：二进制数的各位，都向左移动n为，移出的高位舍弃，空白的低位补0
• >>n（右移运算符）：二进制数的各位，都向右移动n为，移出的低位舍弃，空白的高位补0

6. 逻辑运算符：and（逻辑与：全都为真才为真）、or（逻辑或：全都为假才为假）、not（逻辑非：取反）；逻辑运算符有短路原则，比如说逻辑与，当确定一个为假，则全部为假

7.成员运算符：in（如果在指定的序列中找到值返回True，否则返回False）、not in（如果在指定的序列中没有找到值返回True，否则返回False）

8.身份运算符：is（判断两个标识符是不是引用同一个对象）、is not（判断两个标识符是不是引用不同的一个对象）

运算符的优先级：**（求幂）；    ~、+（正号）、-（负号）；    *、/、%、//；    +（加）、-（减）；    >>、<<；    &、|、^（异或）；    <=、<、>、>=；    ==、!=、=、%=、+=、-=、//=；is、is not、in、not in、not、 or 、and

# 运用逻辑运算符，实现从控制台输入一个年份，判断是否是闰年
#   普通闰年:能被4整除但不能被100整除的年份为普通闰年。
#   世纪闰年:能被400整除的为世纪闰年。
year = int(input("请输入年份："))

if year % 4 ==0  and year % 100 !=0:
    print(year,"是普通闰年！")
elif year % 400 == 0:
    print(year,"是世纪闰年！")
else:
    print(year,"是平年！")

2. if条件语句

当程序执行到 if 语句时，首先计算“表达式”的值，值为真，执行 if 下的语句；值为假，执行else下的语句，如果没有else，跳出 if 语句，继续执行下面语句。

# if条件语句的格式
if 表达式:
    执行语句/pass(占行符，什么也不执行)
else if 表达式:
    执行语句/pass(占行符，什么也不执行)
else:
    执行语句/pass(占行符，什么也不执行)

何为真假：假：0、0.0、’’（空）、None、False等，除此之外为真

# 从控制台中输入一个三位数，判断，如果该数为“水仙花数（如：153=1^3+5^3+3^3）”，就打印输出“是水仙花数”，否则打印“非水仙花数”
sh = int(input("请输入一个三位数："))
a = sh // 100   #百位
b = sh % 100 //10   #十位
c = sh % 100 % 10   #个位
# print(a, b, c)
res = a**3+b**3+c**3
if res == sh:
    print("该数是水仙花数", res, "=", a, "^3+", b, "^3+", c, "^3")
else:
    print("该数非水仙花数", res, "!=", a, "^3+", b, "^3+", c, "^3")

# 从控制台中输入一个5位数，判断，如果该数为“回文数（如：12321）”，就打印输出“是回文数”，否则打印“非回文数”
hui = int(input("请输入一个五位数："))
a = hui // 10000    #万位
b = hui % 10000 // 1000 #千位
c = hui % 10000 % 1000 // 100   #百位
d = hui % 10000 % 1000 % 100 // 10  #十位
e = hui % 10000 % 1000 % 100 % 10   #个位
if a == e:
    if b == d:
        print("该数是回文数：", hui)
else:
    print("该数非回文数：", hui)