2-Python基础语法-内存管理-运算符-程序控制

时间  2019-12-09
标签 python 基础 语法 内存 管理 运算符 程序控制 栏目 Python 繁體版
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1 Python 基础语法

        全部语言都有它本身规定的格式，Python也不例外，下面从几个方面来了解。程序员

1.1 注释

        在Python中主要的使用的注释方式是#号，固然在某些状况下三对单引号也是能够的，好比在函数中能够做为函数的说明。express

num =int(input('>>>: '))    # 输入一个数字
if num >= 1000:             # 条件判断
    if num >= 10000:        # 大于10000
        print('5')          # 打印5位
    else:                   '''不然'''
        print('4')          '''打印4'''
else:
    if num >= 100:
        print('3')
    elif num >= 10:
        print('2')
    else:
        print('1')

1.2 缩进

        C语言使用的是花括号来表示层级关系，可是看起来不简洁，挺难看,而Python使用的是缩进的方式表示层级关系，而且约定4个空格为一个层级。编程

1.3 续行

        当咱们一行的代码超过了一屏显示的长度之后，多数状况下为了直观，咱们会另起一行，接着些，在Python中在行尾使用 \ 标识续行，但若是在表达式或者某一段代码中使用了括号，那么Python认为括号内是一个总体，内部跨行不须要使用\。bash

1.4 标识符

        不少时候，咱们写代码的过程当中会对咱们须要的数据进行存储并命名，方便后续使用，这个命名被称为标识符，针对标识符Python进行了以下要求：函数

  1. 一个名字，用来指代一个值
  2. 只能是字母、数字下划线的组合
  3. 只能以字母或者下划线开头
  4. 不能是Python的关键字，例如def、class就不能做为标识符
  5. Python是大小写敏感的

        在咱们写代码的过程当中最好遵循下列约定：性能

  1. 不容许使用中文
  2. 不容许使用歧义单词，例如class_
  3. 在Python中不要随便使用下划线开头的标识符

1.5 转义序列

        python中内置了不少特殊的符号，好比换行、制表符什么的，部分含义以下：测试

  • \\：单个\表示转义，\\ 就指代 \ 这个符号。表示把\后面的字符进行转义，不用特殊方式进行转换。
  • \t：制表符，通常用来进行输出格式调整，好比对齐等
  • \r：回车符
  • \n: 换行符

1.6 数字

        在Python中数字主要分为三种类型：整型，浮点数,复数。ui

  • 整型：在Python3中，不区分long和int，全部整型均为int类型，固然还包括了不一样进制，好比2进制，8进制，16进制等，都为int类型。须要注意的是Python中的bool型属于整型的子类,因此bool的两个值，用整型能够表示为，0：False,非0：True。
  • 浮点数：即带小数点的float型
  • 复数：用于科学计算，好比1+2j等

1.7 字符串

        在Python中,使用'(单引号),"(双引号)括起来表示引用字符的序列，使用'''，"""，则能够跨行，而且自由的使用单双引号。除此以外还能够在字符串前加必定的符号来确切的表示字符串。code

  • r: 字符串前加r或者R，表示该字符串不作任何处理，所见即所得
  • f: 3.6版本开始新增的前缀，表示格式化字符串，例如变量引用
str1 = r'hello\nworld'   # 因为使用了r前缀，因此并不会把\n解释为换行
str2 = f'nihao {str1}'   # 相似于 'nihao{}'.format(str1)
print(str1)   # hello\nworld
print(str2)   # nihao hello\nworld

1.8 其余

        在Python中还有一些地方和其余语言有很大区别，好比：

  1. 常量：自己指代一旦赋值就不能被改变的标识符，可是Python中是没有这个概念的，换句话说就是，Python中，只要你看的到的东西，是均可以进行修改的。
  2. 字面常量：一个单独的量，看字面意思就知其含义，好比12，就表示数字12
  3. 变量：赋值后，能够改变值的标识符。

注意：在Python中是不须要提早申明变量的类型的，因此变量的赋值即定义

total = 2500   # 定义了一个total变量，它的值是2500。 赋值即定义

2 Python 运算符

        在Python中，运算符是比较重要的知识了，由于不少地方都须要知道多个数据的大小关系、逻辑关系，固然赋值也是须要用到运算符的，根据类型的不一样，主要分为赋值运算符、算数运算符、关系运算符、逻辑运算符以及位运算符。

2.1 赋值运算符

        咱们平常使用的=号就属于赋值运算符的一种，在Python还有以下算数运算符：

  • =：赋值，例如：x=3,y='abc'
  • += ：自加，例如：x+=2，则表示x=x+2
  • -=：自减，例如：x-=2，表示x=x-2
  • *=：自乘，例如：x=2,表示x=x2
  • /=：自除，例如：x/=2，表示x=x/2
  • %=：自取余，例如：x%=2，表示x=x%2。 x对2取余数，假如x=6，那么取余为0

当把数字赋值给一个变量的时候不用加引号，而赋值字符串给变量的时候就须要加引号了，不然python认为你赋值的是另外一个变量。

2.2 算数运算符

        数学计算中的+，-，* 等都属于算数运算符的一种，其余的运算符以下：

  • +：加，用来计算数字，若是字符串、列表等相加，等因而把两个对象拼到一块儿
  • -：减，同数学减
  • *：乘，同数学乘
  • /：除，4/3,默认是整除，为了获得小数，能够把其中一个变量变成浮点型，4.0/3或4/3.0
  • //：表示只取整数，4.0/3 答案是1.33333，若是用4.0//，由于取整则，答案是1
  • %：表示取余数，10%2余0，10%3余1
  • **：表示乘方 2**3 表示2的3次方

2.3 关系运算符

        关系运算符顾名思义就是判断关系的，好比大于，小于啊，等等，须要注意的是返回值为布尔值：即True或者False。更多的符号有：

  • >：大于，例如1>2，值是False
  • <：小于，例如1<2，值是True
  • >=：大于等于，例如1>=2，值是False
  • <=: 小于等于，例如1<=2，值是True
  • ==：是否等于，例如1==2，值是False
  • !=：不等于,例如 1!=2，值是True

2.4 逻辑运算符

        逻辑运算符主要包含了三个:and,or,not

  • and：逻辑与，只要有1个是false那么值就是False，1==2 and 1<2 ，值是False，1!=2 and 1<2，值是Frue
  • or：逻辑或,只要有一个是true那么值就是true，1=2 and 1<2 ，值是true
  • not：逻辑非，取反 not 1<2，值是true

逻辑运算符又被称为短路运算符：

  1. and 若是第一个表达式为False，后面就不必计算了，这个逻辑表达式必定为False
  2. or若是第一个表达式为True，后面就不必计算了，这个逻辑表达式必定为True

2.5 位运算符

        故名思议，位运算符主要是针对位进行的计算的，它比加减运算略快，一般也比乘除法运算要快不少。说到位就不得不提补码了，由于计算机存储负数时使用的都是补码。

2.5.1 原码、反码、补码、负数表示法

        计算机当初由于成本、复杂等各类缘由，在进行加减法计算的时候，会把减法变为加法进行计算，如何理解呢？例如5-1，在计算机中进行计算的时候实际上用的是5+(-1),而负数在内存中并不会直接写个-0b1,负数在计算机中使用的是补码进行存储和运算的，计算机中有关数字的都有什么玛？什么是补码？

  • 原码：即人类可读的二进制位(0b101,0b1)
  • 反码：正数的反码与原码相同；负数的反码符号位不变其他按位取反
  • 补码：正数的补码与原码相同；负数的补码符号位不变其他按位取反后+1

须要注意的是：负数在计算机中使用补码进行存储，好比-1在计算机存储的是1111 1111，负数补码的补码就表示负数自己。正数的原码反码补码都是相同的，计算机存储内存中的数字都为二进制位，当咱们想要查看具体表明的值时，计算机会转换为人类可读的原码进行显示，即：若是最高的符号位是0，那么认为它是正数，不进行去补，而最高的符号位若是是1，那么它会认为它是负数，会按照负数的取补的规则进行计算后展现。

例题：计算机,计算 5 - 1 的过程

# 计算机中计算的是
5 + -1

# 推导方法：

 0000 0101   # 5的原码
 1111 1110   # -1的补码
 1111 1111   # -1的反码   
10000 0100   # 溢出位舍去
 0000 0100   # 5-1 的结果为 4

例题：计算～12

# ~12 表示取反
# 先将初始数转换为二进制，取反，的道德是补码，再对补码去补码才是取反的结果

0000 1100 # 12的原码
1111 0011 # 取反，获得补码
1000 1100 # 再次取反，获得反码
1000 1101 # +1 获得原码

转换为10进制就是-13了

2.5.2 位运算符

        针对位的运算符主要有:& | ~ ^ << >>.

  • &：按位与，即按位相乘(1101 & 0001 , 与出来是0001)
  • |：按位或，即按位相加,不进位(1101 | 0001，或出来是1101) 0乘任何数是0，1+任何数是1
  • ^：按位异或
  • ~：取反
  • <<：左移(位)
  • >>：右移(位)，例如32 >> 3 等于32//8 , 结果是4

位运算符，平常使用的很少，可是若是你想作一个高级程序员，那么位运算是你必备的技能哦

2.6 成员、身份运算符

  • in/not in 成员测试，测试一个元素是否在一个序列中
  • is /is not 统一性的测试

2.7 运算符优先级

运算符 描述
** 指数 (最高优先级)
~ + - 按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@)
* / % //
+ - 加法减法
>> << 右移，左移运算符
& 位 'AND'
^ | 位运算符
<= < > >= 比较运算符
<> == != 等于运算符
= %= /= //= -= += *= **= 赋值运算符
is is not 身份运算符
in not in 成员运算符
not and or 逻辑运算符

小结：

  1. 算数运算符 > 位运算符 > 身份运算符 > 成员运算符 > 逻辑运算符
  2. 记不住的话，记得用括号
  3. 长表达式，多用括号。

注意：在Python中，赋值即定义，若是一个变量已经定义，赋值至关于从新定义

3 Python 内存管理

        计算机的内存大可能是线性编址的(1001,1002,1003门牌号，挨着排列的)，如今有一个变量var1须要1001～1007空间，var2须要1008～1012空间，以下图
memory1
        过了一段时间之后，var1中的1002，和1005不用了，var2的1010也不用了，内存就变成了以下的状况：
memory2
        这时又来了一个 var3 须要申请 3个空间，在当前状况下就没办法进行分配了
memory3
        这种状况就是咱们常说的内存空洞了，也叫内存碎片化，若是没办法进行碎片整理，那么这些分散的内存空间将没有办法被从新使用

3.1 Python的内存特性

  1. 变量无需事先声明，也不须要指定类型，这是动态语言的特性
  2. Python使用引用计数记录全部对象的引用数。
  3. 当对象的引用数变为0，它就能够被垃圾回收GC
    • 当对变量进行赋值时，同时会增长该对象的引用计数
    • 函数或代码块运行完毕，变量会消亡，那么引用计数会减小

3.2 Python的GC管理

        Python在对内存进行管理时会像Java那样对内存进行分类，Java中将内存分为了老生代，新生代，持久化代,而Python中则分红了0，1，2三代,其中0代能够理解为临时存储，1代为短时间存储，2代为长期存储，当应用申请内存时，会根据内存状况先分配0带给程序使用，而后按期检查各个区的使用状况，若是某个程序在0区待的够久，那么在 Python 启动GC的时候，就会把它从0区移动到1区，同理在1区时间够久的，移动到2区。固然在启动GC的时候还会检查引用计数为0的对象，而后清理掉。
        须要注意的是，Python启动GC的同时，不能进行其它的任务。频繁的垃圾回收将大大下降Python的工做效率。若是内存中的对象很少，就没有必要总启动垃圾回收。因此，Python只会在特定条件下，自动启动垃圾回收。当Python运行时，会记录其中分配对象(object allocation)和取消分配对象(object deallocation)的次数。当二者的差值高于某个阈值时，垃圾回收才会启动。
memeory4
因此：

  1. Python编程中通常无需关心变量的存亡，通常也不用关心内存的管理，由Python的GC统一进行垃圾回收
  2. 当有关Python性能问题的时候，就须要考虑变量引用的问题，尽可能不要释放内存，交由Python GC来操做，除非你更懂它。
# 查看引用计数
# 因为1，2，15等这种常数，同时被Python语言解释器自己等引用，因此直接打印计数器它的引用计数并不会是1。
>>> import sys
>>> x = []
>>> print(sys.getrefcount(x))    # 函数在执行时会进行参数传递操做，会使引用计数+1
2
>>> print(sys.getrefcount([])) 
1
>>>

4 程序控制

        Python的程序控制主要分为顺序，分支，循环，这也和大多数语言是相同的。

  • 顺序结构：按照前后顺序一条一条执行，好比：先起床，再刷牙，再吃饭
  • 分支结构：根据不一样的状况判断，条件知足后执行相应的操做，好比你去买个西红柿，若是看见西瓜，就买两个(真正的程序员会买回来两个西红柿的，别问我为何，哈哈)
  • 循环结构：条件知足就反复执行，不知足就不执行或者再也不执行(循环完毕)

4.1 分支结构

        计算机之因此能作不少自动化的任务，由于它能够本身作条件判断。在Python中主要经过if以及else的搭配来完成条件判断的工做。条件判断主要有三种基本用法。

4.1.1 单分支

        顾名思义即若是怎么样，就怎么样。(if)

if expression:
    statement(s)
 
注意：python使用缩进做为其语句分组的方法，请使用4个空格
expression 表示条件表达式（好比：a>b）
statement 表示要执行的代码

表达式：是将不一样的数据（包括变量、函数）用运算符号按必定规则链接起来的一种式子。

4.1.2 多分支

多分支有分为两种状况：

  1. 若是怎么样，就怎么样，不然，怎么样。(if、else)
  2. 若是1怎么样，就怎么样，若是2怎么样，就怎么样...，不然，怎么样（if、elif、else）
if expression:
    statement(s)
else:
    statement(s)
 
# else、elif,if都属于同级
  
if expression:
    statement(s)
elif expression:
    statement(s)
else:
    statement(s)

注意：python使用缩进做为其语句分组的方法，请使用4个空格
expression 表示条件表达式，必须是一个bool类型，由于这里会隐式的使用bool(expression)进行转换
statement 表示要执行的代码

4.1.3 分支嵌套

        分支嵌套，就是将多个两个或多个if判断进行层级嵌套，完成更精确的判断。

if expression:
    statement(s)           # 非必须，看状况
    if expression:
        statement(s)
    else:                  # 非必须，看状况
        statement(s)       # 非必须，看状况
else:
    statement(s)

4.1.4 小结

  1. 条件的写法很是多，能够写一个表达式或者多个表达式均可以，表达式的值为0，就表示false。
  2. if就是判断，主要就是对表达式的逻辑值进行判断
  3. 逻辑值（bool）包含了两个值：
    • True：表示非空的量（好比：string、tuple、list、set、dictionary），全部非零数。　　
    • False：表示0，None，空的量(空字符串，空字典，空列表，空便可，空元祖)等。这些对象又能够成为False等价

4.2 循环

        为了让计算机能反复执行某一操做，咱们须要循环语句来完成。Python中的循环主要有两种：for循环和while循环。

4.2.1 for 循环

        基本全部语言都有for关键字，它的曝光率远远超过其它关键字，但每一个语言有它本身的格式，在Python中它的格式为

for element in iteratable:
    statemen(s)
 
# element 在循环时表示元素的变量（自行指定）
# iteratable：这里表示一个可迭代对象,好比字符串，列表
# statemen(s) 表示要执行的代码段

        在不少状况下，咱们须要循环必定次数，咱们通常使用range函数来构建可迭代对象。

# range 用法说明：
range(stop) -> range object
range(start, stop[, step]) -> range object

# stop：表示中止位,默认从0开始
# start：起始位置
# step：步长(间隔)
# range(1,10,2) --> 1,3,4,5,7,9

        range是一个函数，接受1个或三个变量用于生成可迭代对象，能够理解它是一个生成器，若是不对range进行迭代，那么它就是一个生成器对象,不会直接计算数据，只有迭代，或者使用list函数才能够获取其生成的值，通常称这种方式为惰性求值。在Python2.x中是会直接生成列表的

4.2.2 for循环的else语句

        else语句是for循环正常结束后要执行的语句，若是for循环被终止（好比知足某条件跳出循环，break等），那么就不会执行else后面的语句，它的格式为：

for iterating_var in sequence:
　　statemen(s)
else:
　　statemen(s)

例子：

for i in range(0,10,2):
    if not i % 2 == 0:
        print('发现奇数')
        break
else:                   # 当循环执行完毕，没有发现奇数，就会执行else语句
    print('没有奇数')

4.2.3 while循环

        for 循环主要去对列表、字符串、文件的行数等有次数的循环上，while 通常在无限循环，或者在某些有条件的控制上，直到表达式变为假(或者有一个break)，才退会出while循环，表达式是一个逻辑表达式，必须返回一个True或False。

# 语法格式
while expression：
    statement(s)
 
#注意：避免写成死循环

练习：判断输入的时候是空字符，是的话，就退出循环

while True:
    user_info = input('>>>: ')
    if not user_info:
        break
    print('Good,None to Quit')

while循环和for循环同样都含有else语句，当while循环正常执行完毕，就会被触发执行。

flag = 1
while flag < 10:
    if not flag % 2:
        print('发现偶数')
        break              # 若是发现偶数会直接跳出循环，不会执行else语句
    flag += 2 
else:                      # 若是没有发现偶数，循环正常执行完毕，会执行else语句
    print('没有发现偶数')

4.2.4 Python循环控制

        Python中的循环控制主要有三种方式，即：continue、break、pass。

  • continue：继续，当知足条件后，跳过本次循环。　　
  • break：退出，当知足某一个条件后，终止循环。　　
  • pass：占位符，仅仅起到占位的左右，没有其余效果。

须要注意的是：

  1. continue和break是循环的控制语句，只影响当前循环，包括while、for循环
  2. 若是循环嵌套，continue和break也只影响语句所在的那一层循环
  3. continue和break不是跳出语句块，因此if exp: break 不是跳出if，而是终止if外的break的所在的循环

练习：给定一个不超过5位数的正整数，判断该数的位数，一次打印出万位，千位，百位，十位，个位的数字

num = 54321
weight = 10000
for i in range(5):
    c = num // weight
    print(c)
    num = num % weight
    weight //= 10
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