section3 python Foudamentals

part one：data types and variables

数据类型：整数、浮点数、字符串、布尔值、空值

#整型，没有大小限制
>>>9 / 3 #3.0
>>>10 // 3 #3  地板除
>>>10 % 3 #1 取余

#浮点型，没有大小限制，但超过一定范围表示为inf(无限大)
>>>print(2*100 == 2e2)  #True

#字符串
>>>print('I\'m \"OK\"!') #I'm "OK"!
>>>print(r'\\\n\\') #\\\n\\    ##r默认字符串内部不转义
>>>print('''ready?
...line2
...line3''')        #多行输入保留原换行符用三个单引号

#布尔值
>>>True and False #False
>>>not 1 > 2 #True

#空值用None表示

此外还有：列表、字典等。

变量在计算机中可以是任意数据类型，在程序中用变量名表示，规范编程要遵循一定的命名规则。

变量是一个名称，指向内存中的某个地址，地址中存储了一个常量，也就是变量的值。

>>>a = 'ABC'
>>>b = a
>>>a = 'XYZ'
>>>print(b)
ABC
#理解过程

常量通常用大写字母表示，但在python中没有确保常量名称代表的值不会被修改的机制

part two：strings and encoding

字符串需要转化为01串存储在计算机中，字符串编码方式包括

• ASCII（一字节）
• GB2312（中文编码）
• Unicode（二字节通用编码）
• UTF-8（可变长通用编码，为了节省存储空间）

在计算机内存中，统一使用Unicode编码，当需要保存到硬盘或传输的时候，转化为UTF-8编码。

• 例一：记事本使用Unicode编码，但txt类型的文件存储时使用的是UTF-8编码
• 例二：服务器使用的是Unicode编码，但输出到浏览器的网页使用的是UTF-8编码

python3中，使用Unicode编码

>>>ord('A')     #获取字符的整数表示
65
>>>chr(66)     #把编码转化为对应的字符
'B'
>>>'\u4e2d\u6587    #中文也有编码
'中文'

>>>'ABC'.encode('ascii')     #编码为指定的bytes
b'ABC'    #bytes数据用带 b 前缀的单引号或双引号表示
>>> '中文'.encode('utf-8')
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'

>>> b'ABC'.decode('ascii')    #bytes变为str
'ABC'
>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
'中文'
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore')    #忽略错误部分
'中'

>>>len(xxx)    #len计算str字符数、bytes字节数

格式化输出字符串有多种形式

# %格式化
>>>'Hello, %s' % 'python'
'Hello, python'
>>>'%2d - %02d' %(3, 1)
3 - 01
>>>'%.2f' %3.1415926
3.14
>>> 'Age: %s. Gender: %s' % (25, True)
'Age: 25. Gender: True'

# format()格式化
>>>'Hello, {0}. This is {1:.1f}%'.format('小牛', 17.125)
'Hello, 小牛. This is 17.1%'

# f-string格式化
>>> r = 2.5
>>> s = 3.14 * r ** 2
>>> print(f'The area of a circle with radius {r} is {s:.2f}')
The area of a circle with radius 2.5 is 19.62

part three：list and tumple

list列表，有序集合，可随时删改元素

>>>List = ['Bob', 35, 44.0]
>>>List[2]  
44.0
>>>list[-1]
44.0
>>>len(List)
3

#插入删除
>>>List.append('Tom')  
>>>List
['Bob', 35, 44.0, 'Tom']
>>>List.insert(1, 'Mack')
>>>List
['Bob', 'Mack', 35, 44.0, 'Tom']
>>>List.pop()   #可添加参数指定位置，缺省默认为最后一个
['Bob', 'Mack', 35, 44.0]
# list元素可为不同类型，可嵌套

tumple元组与list类似，但一旦初始化就不能修改

>>>t = ()       #空元组
>>>t = (1,)     #一个元素的元组后面要加逗号
>>>t = (1, 3)   #多元素元组
>>>t = ('a', 'b', ['X', 'Y'])  #元组不可变，但固定指向列表，但列表内元素可变

part four：Conditional judgment

条件判断是计算机可以做自动化任务的关键能力之一

s = input('请输入你的年龄')
age = int(s)
if age >= 18:
	print('adult')
elif age >= 6:
	print('teenager')
else:
	print('kid')

tips about input

python3中input返回的永远是字符串类型，需要其它类型时用强制转换实现。

当条件判断有很多分支时，可以考虑使用模式匹配

age = 15

match age:
    case x if x < 10:  #绑定到变量
        print(f'< 10 years old: {x}')
    case 10:
        print('10 years old.')
    case 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18:
        print('11~18 years old.')
    case 19:
        print('19 years old.')
    case _:    #其它情况
        print('not sure.')

#匹配列表
args = ['gcc', 'hello.c', 'world.c']
# args = ['clean']
# args = ['gcc']

match args:
    # 如果仅出现gcc，报错:
    case ['gcc']:
        print('gcc: missing source file(s).')
    # 出现gcc，且至少指定了一个文件:
    case ['gcc', file1, *files]:
        print('gcc compile: ' + file1 + ', ' + ', '.join(files))
    # 仅出现clean:
    case ['clean']:
        print('clean')
    case _:
        print('invalid command.')

part five：Loop

循环简化相似任务的操作流程

# 依次遍历list或tumple中元素
names = ['Bob', 'Tom', 'mack']
for name in names:
	print(name)
for x in range(101):
	print(x)

# while循环
n = 10
while n > 0:
	print(n)

break\continue可以放在循环代码段中。break代表结束循环，continue表示跳过本轮循环。

part six：dict and set

dict字典以键值对形式存储数据，

d = {'first':3, 'second': 5, 'end':7}
print(d[first])  #3

# 避免key不存在的错误
'first' in d  #True

d.get('second', -1)  #第二个参数表示key不存在时返回的值，默认为None

#pop(key)用于删除

牢记，dict的key 必须是不可变对象

set集合用于表示无序不重复数据集

s = set([1, 2, 3, 4])  #创建set需要list作为输入

s.add(x) #添加， 重复元素自动过滤
s.remove(x)  #删除
#set可以执行集合相关的操作，"&" "|"操作都可以 

tips about Immutable objects

对于不变对象来说，调用对象自身的任意方法，不会改变该对象自身的内容。事实上，这些方法会创建新的对象并返回，这样，就保证了不可变对象本身永远是不可变的。