python學習-基礎知識-1

1、計算機曆史

計算機使用高低電壓的兩種狀态來描述資訊。計算機可以了解的隻有二進制資料即010100011....，1個比特位可以表示的狀态隻有2種，n個比特位可以表示的狀态有2的n次方種。

是以如果想要描述天氣狀态：天晴、下雨、刮風、下雪、霜凍，則需要使用3個比特位。

2、程式設計語言曆史

計算機隻能了解二進制資料，二進制資料中蘊含了很多指令、操作、資料，計算機通過cpu直接運作二進制代碼執行不同的功能，二進制代碼被稱為機器語言。

但是機器語言（二進制代碼）對于人類而言可讀性太差、編寫太困難，是以人類需要使用适合自身的語言來程式設計以操作計算機。

一開始，人類将機器語言中的代碼進行分類、标記，把蘊含操作行為、蘊含資料的二進制代碼使用英語單詞标記，形成了彙編語言。彙編語言的模式是：操作行為+被操作數。

操作行為和被操作數都使用英語單詞代替了一串010101的二進制代碼，這樣人類隻需要編寫彙編語言，再将彙編語言通過之前的映射關系轉換成二進制即可。

通過彙編語言，人類即可以友善的編寫代碼，又可以通過轉化得到對應的二進制代碼讓計算機運作。

但是，彙編語言依然可讀性較差、編寫也不是非常的友善，要實作一個簡單的功能需要非常多的彙編代碼，代碼備援性依然很高。

于是，人類模仿彙編和二進制的對應關系，将進階語言和彙編又對應起來，這時候人類就隻需要編寫進階語言，再通過編譯器将進階語言轉換成彙編語言或者直接轉換成二進制代碼。

進階語言的代碼非常接近人類的英語，是以使用起來很友善。

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，但是計算機是無法直接了解和執行源代碼的，因為計算機隻認識二進制代碼，是以不論是哪一種進階語言，都需要将源代碼轉換成二進制代碼後才能被計算機執行。

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，需要提前将源代碼通過編譯器轉換成目标檔案（二進制代碼），然後計算機直接執行目标檔案。

優點：計算機執行效率高、速度快

缺點：

如果程式需要修改，必須修改源代碼并再次編譯，修改不友善

一旦編譯完成，目标檔案就隻能在目前作業系統和cpu架構上運作，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，由解釋器實時讀取源代碼并編譯成二級制代碼交由計算機執行。

優點：

程式的修改直接操作源檔案即可，修改友善

隻要計算機安裝了對應平台的解釋器，源代碼就可以被執行，即一份源代碼可以在不同平台運作，平台相容性好

因為需要實時編譯，是以運作效率低、速度較慢

需要一個比對版本和平台的解釋器與源代碼共同工作

舉例：python、java、ruby

4、python版本

python有2個互相不相容的大版本，版本2最高是2.7，版本3截止20180603最高是3.6.5。版本2官方宣布将會維護到2020年，建議現在選擇版本3編碼。

5、python解釋器

解釋器也是一種程式，功能是将python源代碼翻譯成機器語言。解釋器可以使用多種語言編寫，有如下幾種：

cpython，官方釋出的解釋器，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技術動态實時編譯使得代碼運作速度更快，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，一種是啟動解釋器并将python源檔案作為參數，解釋器讀取檔案中代碼。一種是啟動解釋器，在互動環境編寫代碼執行。

7、變量

1、變量存在的原因

用于儲存階段性計算的結果，同時變量用于描述程式中的一些資料，良好的變量命名和使用會增加代碼的可讀性。

2、變量命名規範

變量名可以是數字、字母、下劃線的任意組合，注意：不可使用除了下劃線之外的特殊字元

變量名開頭不能是數字

變量名不能和python預定義的關鍵字重名

注意：python竟然可以使用中文作為變量名！

3、變量定義文法

age = 26

定義一個變量，它的名字是age，此變量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量一樣，不過常量的命名約定俗成的是全大寫。

常量用于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，是以python中的常量是約定俗成的不可變。

9、python安裝

www.python.org官網下載下傳最新版本3.6.5，根據電腦組態選擇32或者64位，安裝的時候選擇add to path并自定義安裝位置和其他進階選項，安裝完成可以直接shell進入python解釋器。

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将腦海中的思路、資訊、步驟簡化成實際的代碼。将大腦中的資訊轉換成實際代碼的時候，會有很大的資訊量丢失，即代碼所表達的資訊量是很少的。

是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，也友善後續代碼使用和維護。

注釋有幾個需要遵守的規範：

1、注釋的内容應該保持與代碼的強一緻性，注釋應該精簡、準确的表達代碼的含義、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，在适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

計算機隻認識二進制，對于計算機而言，資料沒有類别，全部都是010101010...

但是對于人類而言，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計算機世界中對現實世界進行模組化的過程，是以我們需要對人類世界的資料劃分類别。

基礎的資料類型有：數字（整數+小數）、字元串、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表示字元串類型

我們使用bool表示布爾值類型

數字類型用于計算、字元串類型用于表示資訊、布爾類型用于判斷

13、字元串格式化輸出

所謂格式化輸出，其實就是在編碼過程中定義展示模闆，在模闆中通過占位符代表後續有對應資料填充在此。

占位符：

%d 整數類型

%f 小數類型

%s 字元串類型（%s是萬能比對，即任意資料類型都可以填充到%s占位符中）

%r 原格式（将資料的原始格式存放到%r占位符中，如字元串的原格式就包含引号）

14、運算符

算數運算符

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

//  %  （地闆除得到的結果是商的整數部分，如5//2 = 2。取模得到的結果是未整除的結果，如5%2 = 1，對2取模可以判斷奇偶。）

**  （幂運算，5**2 = 25）

比較運算符

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

指派運算符

= （指派）

+=  -=  *=  /=

//=  %=  **=

（在原有值的基礎上做運算，并指派給原有變量，如a = 5, a %= 2，此時a = 1）

邏輯運算符

and  or  no  （邏輯判斷會使用短路判斷，是以：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、流程控制-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作中間的某一種狀态、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。

之是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。

分支需要特别注意條件判斷的邏輯性，多種條件隻會執行其中一個條件，條件之間是互相對立的。

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，對于無法明确具體判斷條件的可以放在else統一比對。另外，判斷input的傳回值的時候注意，input傳回值一定是字元串。

16、流程控制-循環-while

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

因為循環代碼有導緻死循環的風險，是以任何一個循環定義，都需要預先設計循環跳出條件。循環可以在循環體中通過break跳出，或者通過while條件判斷不成立跳過。（當然，也可以在循環體中exit）

通過continue可以提前結束目前循環，直接開始下一次的循環while判斷，注意：continue應用于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循環跳出的設定如：i += 1。是以continue的使用會有死循環風險，需要單獨處理循環跳出問題。

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是否執行來判斷循環是否正常執行完畢，我覺得這并不合理，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('循環正常執行完畢')
 9 
10 # 循環沒有正常執行完畢，實際上循環根本就沒執行，else也被執行了。是以else被用于判斷
11 # while是否正常執行我覺得并不合理。      

18、while的使用

思考如下練習：

# 使用while,完成以下圖形的輸出


#
# *
# * *
# * * *
# * * * *
# * * * * *
# * * * *
# * * *
# * *
# *      

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         break
10     star += 1
11 
12 row = 1
13 most_row = 5
14 while row <= most_row:
15     print(' *' * row)
16     row += 1
17 row = most_row - 1
18 while row > 0:
19     print(' *' * row)
20     row -= 1      

 while循環隻能列印一個方向，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。