Python入門(上)

變量、運算符與資料類型

1. 注釋

在 Python 中， # 表示注釋，作用于整行。
''' ''' 或者 """ """ 表示區間注釋，在三引号之間的所有内容被注釋

2. 運算符

算術運算符

操作符	名稱	示例
`+`	加	`1 + 1`
`-`	減	`2 - 1`
`*`	乘	`3 * 4`
`/`	除	`3 / 4`
`//`	整除（地闆除）	`3 // 4`
`%`	取餘	`3 % 4`
`**`	幂	`2 ** 3`

比較運算符

操作符	名稱	示例
`>`	大于	`2 > 1`
`>=`	大于等于	`2 >= 4`
`<`	小于	`1 < 2`
`<=`	小于等于	`5 <= 2`
`==`	等于	`3 == 4`
`!=`	不等于	`3 != 5`

邏輯運算符

操作符	名稱	示例
`and`	與	`(3 > 2) and (3 < 5)`
`or`	或	`(1 > 3) or (9 < 2)`
`not`	非	`not (2 > 1)`

位運算符

操作符	名稱	示例
`~`	按位取反	`~4`
`&`	按位與	`4 & 5`
`\|`	按位或	`4 \| 5`
`^`	按位異或	`4 ^ 5`
`<<`	左移	`4 << 2`
`>>`	右移	`4 >> 2`

三元運算符

【例子】

x, y = 4, 5
if x < y:
    small = x
else:
    small = y

print(small)  # 4

有了這個三元操作符的條件表達式，你可以使用一條語句來完成以上的條件判斷和指派操作。

【例子】

x, y = 4, 5
small = x if x < y else y
print(small)  # 4

其他運算符

操作符	名稱	示例
`in`	存在	`'A' in ['A', 'B', 'C']`
`not in`	不存在	`'h' not in ['A', 'B', 'C']`
`is`	是	`"hello" is "hello"`
`not is`	不是	`"hello" is not "hello"`

注意：

is, is not 對比的是兩個變量的記憶體位址
==, != 對比的是兩個變量的值
比較的兩個變量，指向的都是位址不可變的類型（str等），那麼is，is not 和 ==，！= 是完全等價的。
對比的兩個變量，指向的是位址可變的類型（list，dict，tuple等），則兩者是有差別的。

運算符的優先級

一進制運算符優于二進制運算符。例如 3 ** -2 等價于 3 ** (-2) 。
先算術運算，後移位運算，最後位運算。例如 1 << 3 + 2 & 7 等價于 1 << (3 + 2)) & 7 。
邏輯運算最後結合。例如 3 < 4 and 4 < 5 等價于 (3 < 4) and (4 < 5) 。

3. 變量和指派

在使用變量之前，需要對其先指派。
變量名可以包括字母、數字、下劃線、但變量名不能以數字開頭。
Python 變量名是大小寫敏感的，foo != Foo。

4. 資料類型與轉換

類型	名稱	示例
int	整型 `<class 'int'>`	`-876, 10`
float	浮點型 `<class 'float'>`	`3.149, 11.11`
bool	布爾型 `<class 'bool'>`	`True, False`

整型

有時候我們想保留浮點型的小數點後

位。可以用

decimal

包裡的

Decimal

對象和

getcontext()

方法來實作。

布爾型

布爾 (boolean) 型變量隻能取兩個值，

True

和

False

。當把布爾型變量用在數字運算中，用

和

代表

True

和

False

。

除了直接給變量指派

True

和

False

，還可以用

bool(X)

來建立變量，其中

可以是

基本類型：整型、浮點型、布爾型
容器類型：字元串、元組、清單、字典和集合

<class ‘str’> False True

<class ‘tuple’> False True

<class ‘list’> False True

<class ‘dict’> False True

<class ‘set’> False True

确定

bool(X)

的值是

True

還是

False

，就看

是不是空，空的話就是

False

，不空的話就是

True

。

對于數值變量， , 0.0 都可認為是空的。
對于容器變量，裡面沒元素就是空的。

擷取類型資訊

擷取類型資訊 type(object)

注：

type() 不會認為子類是一種父類類型，不考慮繼承關系。
isinstance() 會認為子類是一種父類類型，考慮繼承關系。

如果要判斷兩個類型是否相同推薦使用

isinstance()

。

類型轉換

轉換為整型 int(x, base=10)
轉換為字元串 str(object='')
轉換為浮點型 float(x)

5. print() 函數

将對象以字元串表示的方式格式化輸出到流檔案對象file裡。其中所有非關鍵字參數都按 str() 方式進行轉換為字元串輸出；
關鍵字參數 sep 是實作分隔符，比如多個參數輸出時想要輸出中間的分隔字元；
關鍵字參數 end 是輸出結束時的字元，預設是換行符 \n ；
關鍵字參數 file 是定義流輸出的檔案，可以是标準的系統輸出 sys.stdout ，也可以重定義為别的檔案；
關鍵字參數 flush 是立即把内容輸出到流檔案，不作緩存。

位運算

1. 原碼、反碼和補碼

二進制有三種不同的表示形式：原碼、反碼和補碼，計算機内部使用補碼來表示。

反碼：正數的反碼就是原碼，負數的反碼是符号位不變，其餘位取反（對應正數按位取反）。

補碼：正數的補碼就是原碼，負數的補碼是反碼+1。

符号位：最高位為符号位，0表示正數，1表示負數。在位運算中符号位也參與運算。

2. 按位運算

按位非操作 ~

~ 1 = 0
~ 0 = 1

把

num

的補碼中的 0 和 1 全部取反（0 變為 1，1 變為 0）有符号整數的符号位在

運算中同樣會取反。

按位與操作 &
按位異或操作 ^

異或操作的性質：滿足交換律和結合律

按位左移操作 <<

num << i

将

num

的二進制表示向左移動

位所得的值。

按位右移操作 >>

num >> i

将

num

的二進制表示向右移動

位所得的值。

3. 利用位運算實作快速計算

通過

<<

，

>>

快速計算2的倍數問題。

通過

快速交換兩個整數。

通過

快速交換兩個整數。

4. 利用位運算實作整數集合

一個數的二進制表示可以看作是一個集合（0 表示不在集合中，1 表示在集合中）。

比如集合

{1, 3, 4, 8}

，可以表示成

01 00 01 10 10

而對應的位運算也就可以看作是對集合進行的操作。

【例子】 Python 的

bin()

輸出。

print(bin(3))  # 0b11
print(bin(-3))  # -0b11

print(bin(-3 & 0xffffffff))  
# 0b11111111111111111111111111111101

print(bin(0xfffffffd))       
# 0b11111111111111111111111111111101

print(0xfffffffd)  # 4294967293

0b11
-0b11
0b11111111111111111111111111111101
0b11111111111111111111111111111101
4294967293

條件語句

1. if 語句

if expression:
    expr_true_suite

if 語句的 expr_true_suite 代碼塊隻有當條件表達式 expression 結果為真時才執行，否則将繼續執行緊跟在該代碼塊後面的語句。
單個 if 語句中的 expression 條件表達式可以通過布爾操作符 and ， or 和 not 實作多重條件判斷。

2. if - else 語句

if expression:
    expr_true_suite
else:
    expr_false_suite

Python 提供與 if 搭配使用的 else，如果 if 語句的條件表達式結果布爾值為假，那麼程式将執行 else 語句後的代碼。

if

語句支援嵌套，即在一個

if

語句中嵌入另一個

if

語句，進而構成不同層次的選擇結構。

3. if - elif - else 語句

if expression1:
    expr1_true_suite
elif expression2:
    expr2_true_suite
    .
    .
elif expressionN:
    exprN_true_suite
else:
    expr_false_suite

elif 語句即為 else if，用來檢查多個表達式是否為真，并在為真時執行特定代碼塊中的代碼。

循環語句

1. while 循環

while

語句最基本的形式包括一個位于頂部的布爾表達式，一個或多個屬于

while

代碼塊的縮進語句。

while 布爾表達式:
    代碼塊

while

循環的代碼塊會一直循環執行，直到布爾表達式的值為布爾假。

如果布爾表達式不帶有

<、>、==、！=、in、not in

等運算符，僅僅給出數值之類的條件，也是可以的。當

while

後寫入一個非零整數時，視為真值，執行循環體；寫入

時，視為假值，不執行循環體。也可以寫入

str、list

或任何序列，長度非零則視為真值，執行循環體；否則視為假值，不執行循環體。

2. while - else 循環

while 布爾表達式:
    代碼塊
else:
    代碼塊

當

while

循環正常執行完的情況下，執行

else

輸出，如果

while

循環中執行了跳出循環的語句，比如

break

，将不執行

else

代碼塊的内容。

3. for 循環

for

循環是疊代循環，在Python中相當于一個通用的序列疊代器，可以周遊任何有序序列，如

str、list、tuple

等，也可以周遊任何可疊代對象，如

dict

。

for 疊代變量 in 可疊代對象:
    代碼塊

每次循環，疊代變量被設定為可疊代對象的目前元素，提供給代碼塊使用。

4. for - else 循環

for 疊代變量 in 可疊代對象:
    代碼塊
else:
    代碼塊

當

for

循環正常執行完的情況下，執行

else

輸出，如果

for

循環中執行了跳出循環的語句，比如

break

，将不執行

else

代碼塊的内容，與

while - else

語句一樣。

異常處理

異常就是運作期檢測到的錯誤。計算機語言針對可能出現的錯誤定義了異常類型，某種錯誤引發對應的異常時，異常處理程式将被啟動，進而恢複程式的正常運作。

1. Python 标準異常總結

BaseException：所有異常的基類
Exception：正常異常的基類
StandardError：所有的内建标準異常的基類
ArithmeticError：所有數值計算異常的基類
FloatingPointError：浮點計算異常
OverflowError：數值運算超出最大限制
ZeroDivisionError：除數為零
AssertionError：斷言語句（assert）失敗
AttributeError：嘗試通路未知的對象屬性
EOFError：沒有内建輸入，到達EOF标記
EnvironmentError：作業系統異常的基類
IOError：輸入/輸出操作失敗
OSError：作業系統産生的異常（例如打開一個不存在的檔案）
WindowsError：系統調用失敗
ImportError：導入子產品失敗的時候
KeyboardInterrupt：使用者中斷執行
LookupError：無效資料查詢的基類
IndexError：索引超出序列的範圍
KeyError：字典中查找一個不存在的關鍵字
MemoryError：記憶體溢出（可通過删除對象釋放記憶體）
NameError：嘗試通路一個不存在的變量
UnboundLocalError：通路未初始化的本地變量
ReferenceError：弱引用試圖通路已經垃圾回收了的對象
RuntimeError：一般的運作時異常
NotImplementedError：尚未實作的方法
SyntaxError：文法錯誤導緻的異常
IndentationError：縮進錯誤導緻的異常
TabError：Tab和空格混用
SystemError：一般的解釋器系統異常
TypeError：不同類型間的無效操作
ValueError：傳入無效的參數
UnicodeError：Unicode相關的異常
UnicodeDecodeError：Unicode解碼時的異常
UnicodeEncodeError：Unicode編碼錯誤導緻的異常
UnicodeTranslateError：Unicode轉換錯誤導緻的異常

異常體系内部有層次關系，Python異常體系中的部分關系如下所示：

阿裡雲天池Python訓練營（第1天）Python入門(上)變量、運算符與資料類型位運算循環語句異常處理

2. Python标準警告總結

Warning：警告的基類
DeprecationWarning：關于被棄用的特征的警告
FutureWarning：關于構造将來語義會有改變的警告
UserWarning：使用者代碼生成的警告
PendingDeprecationWarning：關于特性将會被廢棄的警告
RuntimeWarning：可疑的運作時行為(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning：可疑文法的警告
ImportWarning：用于在導入子產品過程中觸發的警告
UnicodeWarning：與Unicode相關的警告
BytesWarning：與位元組或位元組碼相關的警告
ResourceWarning：與資源使用相關的警告

3. try - except 語句

try:
    檢測範圍
except Exception[as reason]:
    出現異常後的處理代碼

try 語句按照如下方式工作：

首先，執行 try 子句（在關鍵字 try 和關鍵字 except 之間的語句）
如果沒有異常發生，忽略 except 子句， try 子句執行後結束。
如果在執行 try 子句的過程中發生了異常，那麼 try 子句餘下的部分将被忽略。如果異常的類型和 except 之後的名稱相符，那麼對應的 except 子句将被執行。最後執行 try - except 語句之後的代碼。
如果一個異常沒有與任何的 except 比對，那麼這個異常将會傳遞給上層的 try 中。

4. try - except - finally 語句

try:

檢測範圍

except Exception[as reason]:

出現異常後的處理代碼

finally:

無論如何都會被執行的代碼

不管

try

子句裡面有沒有發生異常，

finally

子句都會執行。

5. try - except - else 語句

如果在

try

子句執行時沒有發生異常，Python将執行

else

語句後的語句。

try:
    檢測範圍
except:
    出現異常後的處理代碼
else:
    如果沒有異常執行這塊代碼

使用

except

而不帶任何異常類型，這不是一個很好的方式，我們不能通過該程式識别出具體的異常資訊，因為它捕獲所有的異常。