n201_python变量定义和流程控制

1.变量及其定义方法

1. python定义变量时，不需要显示地给出变量类型，python解释器会根据所赋值的类型自动确定变量的类型。

   使用type(x)来查看变量的数据类型

2. python变量是引用类变量，变量中存储的并不是“所赋的值”，而是其引用(地址/指针)。

   使用id(x)查看变量的引用或引用的映射值(如引用的hash值)

3. python是强类型语言，除了赋值运算符，python表达式不会自动进行类型转换。

   例如，代码1+"123"在C、Java中不报错，但在python中会报错。

   使用数据类型函数，可以对python对象进行类型强制转化，如int()、float()、double()、complex()、list()等

   代码1+"123"可以改写为1+int("123")

4. 如何查看自定义的变量？

   利用dir()函数可以查看搜索路径下已经定义的变量。"搜索路径"是一个重要的概念，当python代码遇到用户自定义的变量时，python解释器回到"搜索路径"中查找这个变量，若找不到，则报错。

   可以使用魔术命令%whos查看已经自定义的变量名称，变量类型及变量的具体值

   x=1
   y=2.2
   z=list()
   %whos
   

   Variable	Type	Data/Info
   x	int	1
   y	float	2.2
   z	list	n=0

5. 删除已经定义的变量

   使用del(x)或者del x删除已定义的变量，如果再使用，会报错 name 'x' is not defined

   python采用的垃圾回收机制为：引用计数 + 标记清除 + 分代回收

1.1 变量的定义方法

与C、Java不同的是，python使用"赋值语句"的方式定义变量，即不需要显示声明变量的数据类型。

mystr和"mystr"：前者是变量，需要定义声明后才能使用，后者是字符型常量，所以使用时不需要事先定义。

1.2 Python是动态类型语言

python中变量不需要事先声明其数据类型，同一变量可以被赋值为不同的对象类型。

x = 10
x = "test"

在python中，对变量每次赋值均可理解为新定义一个变量。

python作为动态类型语言，其含义与不可变对象是有区别的。

"动态类型语言"：是指变量的类型可否动态变更(是一种全部替换)，在python中定义变量后，还可以动态的定义为另一种变量。

"不可变对象"：是指变量的内容是否可以被局部替换。在python中，变量内容课分为两种：可变对象和不可变对象。

譬如，字符串是不可变对象，因此不能对其进行局部修改。

1.3 Python中变量是引用类变量

python中，变量是一种容器，用于存放"目标数据(变量值)"的引用(reference)。变量名代表的是"值的一个引用"，而非"变量的取值"；C、Java和python中变量存在区别，前者变量中直接存放"值",后者则是存放"引用"，即内存地址。

不同的python解释器(如CPython、JPython、ironPython)对引用的表示方法不同，在CPython中通常采用内存地址。

1.4 Python中区分大小写

编程语言中区分字母大小写的原因：采用的字符集对同一个字母的大小写的编码是不一样的。python3.0中采用的字符集是UTF-8。

1.5 变量命名规范

①变量名只能包含字母、数字、下划线

②变量名以字母或者下划线开头

③不能用python的关键字作为变量名，如果使用的话，python不会报错，但是会引起混乱，当你重新定义了保留字之后，其原始含义会根据用户的定义发生改变，从而失去它预先设定好的功能，当想要调用它实现之前的功能时，原有的功能就已经失效了！

命名方法的若干建议：

①模块名和包名应当小写字母，且以下划线分割单词 regex_syntax

②类名或异常名应采用每个单词首字母大写 BaseServer

③全局或者类常量，应使用全部大写字母，并以下划线分割单词的形式 MAX_LOAD

④其余对象的命名，包括方法名、函数名、普通变量名，采用全部小写字母，并以下划线分割单词的形式 my_thread

⑤若以上对象为私有类型，则用双下划线开头命名的形式 new

1.6 iPython的特殊变量

iPython提供了丰富的交互式计算架构,包括：功能强大的交互式外壳(shell)；Jupyter内核；支持交互式数据可视化和GUI工具箱的使用；灵活、可嵌入的解释器；易于使用且高性能的并行计算工具。

In[]和Out[]并非python的变量，而是ipython为了方便编辑代码和跟踪执行过程而给出的特殊变量，返回的结果是Cell中填写的代码。

如果在In[]中输入短下划线 _ ，则返回值是最近的一个Out[]变量的值。

1.7 查看python关键字的办法

import keyword
print(keyword.kwlist) #调用print函数，使得列表中的值同行显示
# ['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

2.运算符、表达式、语句

2.1 运算符

算数运算符	+ - * / % **(幂) //(整除)
关系运算符	== != > < >= <=
赋值运算符	= += -= *= /= %= **= //=
逻辑运算符	and or not
位运算符	&(按位与) |(按位或) ^(按位异或) ~(按位取反) <<(左移) >>(右移)
集合运算符	in(属于) not in(不属于) == != <(真子集⊂) <=(子集⊆) >(⊃) >=(⊇) &(交集) |(并集) - 或 \ (差集) ^(对称差分)

1. python中的特殊运算符

   • 成员运算符：in，用于判断某个变量是否在容器中

     集合运算符 in 与 < 的区别，前者是判断是否为一个成员(∈)，后者是判断是否为一个子集(⊆ ⊂ ⊇ ⊃)。

   • 身份运算符：is，用于判断两个对象是否为同一个对象

     根据引用的位置是否相同进行判断，如果引用位置相同则返回True；is not则相反，引用位置不同则返回的是True

     与运算符相关的函数，如内置函数和math包。

   • 在python中逻辑运算符 and or not 不能与位运算符 & | ~ 混淆

     and 和 or 为短路运算符

   • 位运算符，bin(x)，其输出结果中，前缀0b在python中表示二进制数。

     按位异或时，正负号是怎么确定的？？？

2. 使用运算符时的优先级与运算方向

   2**2**3 #结果为256：从右往左计算先得到2**3=8，再计算2**8
   (2**2)**3 #结果为64
   1+2 and 3+4 #结果为7
   

2.2 语句书写规范

1. python中没有类似C、Java中的";"来作为专用的"结束符"，因为python的解释器不是根据是否存在"语句结束符"来表示语句的存在或结束，而是根据其语法完整性。

2. python语句通常是一行一句，但也可以"一行多句"以及"一句多行"，前者使用语句分隔符";"，后者则使用续行符" \ "。

   python中的分号代表的是语句分隔符，而C、Java中代表的是语句结束符。

   python中使用分号代表一行多句，而使用逗号则表示的是元组。

   在使用print()函数输出多个值时：

   a=1
   b=2
   print(a,b)# 正确
   print(a;b)# 会报语法错误 SyntaxError: invalid syntax,因为;在python表示的是语句分隔符
   

3. python中的缩进十分重要，使用缩进来表示复合语句或语句之间的嵌套关系，类似于C、Java中的 {}；缩进必须以 ":" 开始，

   同一个层级的代码的缩进方式应该保持一致。

4. 如果python中没有语句结束符，则使用pass语句来表达"空语句"。

   通常python是"可执行的伪代码"，空语句需要pass来"占位"，否则报错。

   print("请输入x")
   x = int(input()) #input默认接收的是字符串数据类型，str，因此要进行数据类型的强转
   if x>1:
       print("hello")
   else:
       pass
   

5. 关于python代码的编写规范参见《PEP8-Style Guide for Python Code》和《Google Python Style Guide》

2.3 赋值语句

1. 赋值语句除了赋值功能，同时变量的定义也是通过赋值语句实现的，不定义不能用。

2. 赋值语句中，变量存储的值不是数值本身，而是数值的引用(指针，即内存地址的hash值)，而不是其本身。

   引用类型(reference)与数值类型(value)的区别：

   引用类型指向对象的位置，因此任何通过该引用所做的更改都会影响同一个对象。数值类型则是会复制一份新的数据，所以对复制的数据做任何改动也不会影响原始数据。

   传递数值类型会先对该数值进行拷贝，再将拷贝出来的数值传递给函数。因此任何对于该数值拷贝的改动都不会影响原始数值。

   传递引用相当于传递一个对象的地址，这里不会发生对象拷贝，即使有多个变量储存同一个引用，这些引用指向的都是同一个对象，因此任何通过该引用向对象做出的改动都会影响同一个对象。

   值类型和引用类型的区分

3. python中的链式赋值语句，是从右向左执行的

4. python赋值语句的特殊之处：

   1. 支持序列的拆包式赋值，如a,b,c=1,2,3

   序列的拆包式赋值规则为"对号入座"，拆包式赋值的输出结果是元组，即带有"()"

   在拆包式赋值中常采用的两个特殊符号：_ 和 *_

   前者代表的是一个临时变量，只能接收(跳过)一个值，后者代表的是可以跳过任意长度的值。

   a,_,c=1,2,3
   a,c # output (1,3)
   a,*_,c=1,2,322,5,666
   a,c # output (1,666)
   

   2. 变量值的调换，在C、Java中需要引入第三个变量，才能完成两个变量值的互换c=a;a=b;b=c 但在python中可以使用a,b=b,a调换

   a,b相当于元组(a,b),(b,a)是另一个元组，即a,b=b,a相当于(a,b)=(b,a)，属于元组的拆包式赋值。

2.4 注释语句

单行注释 使用# (快捷键 CTRL+/)；多行注释 前后使用三个单引号'''或者双引号"""将注释行括起来.

所有快捷键的使用均需要在英文状态下

2.5 流程控制语句

if语句

#if语句的两种表达方式
#1、多行写法——"语句式"写法
a=int(input())
b=int(input())
if(a<b):
    print(a)
elif(a==b):
    print(a)
else:
    print(b)
#2、单行写法——"表达式"写法
x = int(input())
Result = "Y" if x>0 else "N"
Result

python的if语句单行表达式的写法类似于Java中的三元条件运算符 "?:"。本质是if多行写法中if后面的部分语句的提前。

if语句注意事项：

① 不是'{}'，而是缩进和':'

② 可含有elif语句

③ if elif else 后面的语句都不能为空，所以需要pass代表空语句

此外，在python中，if语句、for语句和函数均可以写成单行，分别称为三元运算符、列表推导式、lambda函数。

if语句	三元运算符
for语句	列表推导式
函数	lambda函数

软件开发项目(C、Java)和数据分析项目具有本质的区别。不能把python当作C、Java来用，不要试图用python去翻译C、Java的代码，因为两者应用的方向就不同，比如判断是否为闰年，python是这样做的(使用内置的标准库或第三方库)：

import calendar
calendar.isleap(2022)  #output:False

for语句

1. 基本语法——如何写for语句

   """
   for 循环变量 in 容器:
   	循环体
   """
   sum=0
   for i in (1,2,3):
       sum=sum+i
       print(i,sum)
   """
   output:for语句的运行原理——按迭代的方式，从in后面的有序容器中读取循环变量的值
   1 1
   2 3
   3 6
   """
   

   与C、Java不同的是，python的for语句写法只有一种形式：for ... in ...

   in后面为可迭代对象或迭代器

2. for语句的主要应用场景——列表推导式

3. for i in [] 意为i在可迭代对象列表[ ]中，从第0个元素开始，逐个遍历。

4. for语句的in后面经常会出现range()函数，其中的range()是生成一个迭代器的函数，可以写成range(start,stop,step)或range(n)，这里range(n)相当于range(0,n,1),相当于[0,1,2,...,n-1]即数学中的[0,n-1]或者[0,n)

   range()函数的返回值是range迭代器，为了显示迭代器的内容，可以用list()函数将range()函数返回的迭代器转化为列表。

   a= range(1,6)
   list(a) #output:[1, 2, 3, 4, 5]
   

5. 注意事项：与C、java不同的是，python的for语句还可以带else部分。

   同时像C、Java一样支持break和continue，前者是一遇全停，后者是一遇仅停止该次。

   break是"跳出循环体"，不再执行；continue是"跳在循环体内"，继续执行。

while语句

1. 基本语法

   在python中while语句的语法单一，且没有do-while语句，但是可以使用while和break语句实现类似功能。

   while(循环条件)：

   ​ 循环体

   break语句是跳出循环体，continue是跳在循环体；与C、Java不同的是，python的while语句可以带有else部分。

   但是else语句正常运行的前提是：while语句是正常结束的，不能是break导致结束的，否则else后面的语句都不会输出。

   i=1
   sum=0
   while(i<11):
       sum+=i
       i+=1
       if(i==1):
           continue
       if(i==9):
           continue
       print(i,sum)
   else:
       print("end is coming")
   """
   OUTPUT:
   2 1
   3 3
   4 6
   5 10
   6 15
   7 21
   8 28	————如果将第二个continue换成break，则输出到这停止输出
   10 45
   11 55
   end is coming
   """
   

pass语句

pass语句代表的是空语句，相当于C、Java中的空语句";"(只有一个分号的语句)；因为python中没有语句结束符，因此必须用pass语句表示空语句，没有的话，会报错，因为python是"可执行的伪代码"。