Python的基礎語法（二）

0. 前言

接著上一篇博客的內容，我將繼續介紹Python相關的語法。部分篇章可能不只是簡單的語法，但是對初學者很有幫助，也建議讀懂。

1. 表達式

由數字、符號、括弧、變數等組成的組合。

• 算術表達式
• 邏輯表達式
• 賦值表達式
• 在Python中，變數無需實現聲明，也不需要指定類型。

a = 1   # 無需聲明和指定類型

在Python中，賦值即定義，如果一個變數已經定義，賦值相當於重新定義。

2. 記憶體管理

在其他語言，如C++和C中，記憶體管理是非常重要的，因為在一段記憶體地址被釋放之後，記憶體中會留下一個“空洞”，造成記憶體碎片化。通常地，開發者會利用特定的策略來管理記憶體，把需要經常變動的值放到一個區域，靜態的值放到另一個區域。開發者手動管理維護記憶體，不僅麻煩，還很容易留下安全隱患。

在Python編程中無須關心變數的存亡，也不關心記憶體的管理。Python語言和Java一樣，採用了類似的垃圾收集的機制(Garbage Collection)。

簡單的理解：首先，在Python中，一切皆對象。Python使用引用計數ob_refcnt記錄所有對象的引用數。當對象引用數ob_refcnt變為0，它就被認為是生命結束了，記憶體也會被回收。例如在函數運行結束時，局部變數就會被自動銷毀，記憶體被回收。變數賦值給其他對象時，記憶體被回收。下麵舉一個例子：

num1 = 12   # 定義一個變數，這時候在記憶體中存放12這個值，num標識符對它進行引用，ob_refcnt=1
num2 = num1 # 現在num2和num1的值都在同一個地址，它被引用的次數為2，ob_refcnt=2

# 現在對上面兩個變數重新賦值，也就是相當於重新定義
num1 = 1
num2 = 2
# 這個時候，剛纔的記憶體中的12，因為被引用的次數為0,也就是ob_refcnt=2，那麼記憶體就被回收了

缺點：記憶體回收機制（Grabage Collection）因為是自動的，所以效率註定不高，在對程式性能要求高的環境中，這一點是致命的。 （不過也還是可以自己動手調一下的，這裡暫時不提）

作為初學入門的同學，先瞭解這麼多就可以了，如果想再全面地瞭解，這裡推薦一篇博客我認為寫得挺好的，以供參考。[點擊這裡]

3. 程式控制

3.1 順序結構

所謂順序結構，也就是串列。就是一條一條語句按照順序執行。比如：先洗手，再吃飯，再洗碗。

# 下麵三種行為按照從上到下的順序執行
washing_hand()  # 洗手
eat()           # 吃飯
washing_dishes()    #洗碗

3.2 分支結構

分支結構：根據不同情況判斷，條件滿足執行某條件下的語句。

3.2.1 if...else...語句

比如，小明考試及格，就吃金拱門，考試不及格，就罰做家務。

if score >= 60: # 這裡設置60分為及格
    eat_KFC()   # 及格了就吃金拱門
else:   # 否則
    do_housework() # 不及格就做家務

if...else...就是Python中用作判斷的語句。if後面的條件語句就是判斷的依據，它返回的是一個布爾值。而if下麵的都是代碼塊，是在if條件語句為True的時候，才會執行。

3.2.2 if...elif...else...語句

上面的例子是單分支結構，要實現多分支結構該怎麼辦呢？下麵有一個例子：

myScore = 58
if myScore >= 80 and myScore<=100:
    print("Good.")  # 八十分以上，優秀
elif myScore >=60 and myScore <80:
    print("Pass.")  # 六十分以上，及格
elif myScore<60 and myScore>=0:
    print("Fail.")  # 六十分以下，不及格
else:               # 在上麵條件之外的，也就是小於0分或者大於100分了，那麼就算做是錯誤分數了
    print("錯誤分數")

有部分情況下，條件語句並沒有返回一個__布爾值__怎麼辦呢？在Python中，如果在if後面的條件語句沒有返回一個布爾值，那麼它會把這個語句放進bool()函數中進行轉換，轉換後就會返回一個布爾值了。

if 3：   # 這裡的3並不是一個條件語句，它經過bool()函數轉換成布爾值，但是這個操作是我們看不到的
    print('True')
else:
    print('False')

下麵，給出一些常見的對象/常量經過bool()函數轉換後的值，以供參考

3.3 迴圈結構

迴圈結構：條件滿足就反覆執行，不滿足就不執行或不再執行。

3.3.1 while語句

比如，小明在七點前要寫作業，小明在7點之後可以看電視，所以他隔一會就檢查一次。

time = 5
while time<7:   # 這是一個迴圈體，如果time<7，就會一直迴圈
    do_homework()   # 七點前做作業
    time += 1       # 每一次迴圈加一個小時
watching_tv()   # 跳出迴圈之後就執行看電視操作了

和if...else..結構類似，while下麵的語句塊也是在條件滿足的時候執行，直到條件不滿足後退出。

3.3.2 for語句

還有另一個語句可以實現迴圈結構——for語句。他的結構是這樣的：

for element in sequence:    # 當可迭代對象中有元素可以迭代，進入迴圈體，執行block
    block

上面所提到的可迭代對象，簡單理解可以說是一組元素，比如[1, 2, 3]

首先，先介紹一下range(start, stop[, step])函數。
參數說明：

• start: 計數從 start 開始。預設是從 0 開始。例如range（5）等價於range（0， 5）;
• stop: 計數到 stop 結束，但不包括 stop。例如：range（0， 5） 是[0, 1, 2, 3, 4]沒有5
• step：步長，預設為1。例如：range（0， 5） 等價於 range(0, 5, 1)

下麵再舉個for迴圈的例子：

for i in range(10): 
    print(i)
    
執行結果：
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

迴圈一共執行了10次，每一次i獲取range(10)返回的列表中的一個元素。直到range(10)的元素被獲取完了，迴圈就結束了。

3.3.3 continue語句

continue語句的作用是：中斷當前迴圈的當次操作，繼續下一次迴圈，如果沒有下一次迴圈就結束迴圈。舉例，列印10以內的偶數：

for i in range(10):
    if i % 2 == 1:
        continue
    print(i)

3.3.4 break語句

break語句：終止當前迴圈，跳出迴圈體。

舉例: 列舉1000以內被7整除的前20個數

count = 0   # count是一個計數器
for i in range(0, 1000, 7):
    print(i)
    count += 1      # 每次列舉一個數就加1
    if count >=20:      # 如果count大於等於20
        break       # 終止當前迴圈，跳出迴圈體

註：迴圈被break打斷叫不正常結束，else子句無效

3.3.5 迴圈 else子句

在while和for後面跟著的一個子句，結構如下

while condition：
    block
else:       # 在while迴圈正常結束後執行else裡面的代碼塊
    block

for element in sequence:
    block
else:       # 在for迴圈正常結束後執行else裡面的代碼塊
    block

迴圈異常拋出也是不正常結束，else子句無效。這種子句在特定情況下很有用，比如用於檢測迴圈是否正常結束。

3.4 嵌套結構

上面我們說的分支和迴圈，都是可以嵌套的。什麼是嵌套呢？下麵舉個例子，判斷一個數為幾位數：

print("輸入一個0-99999的數")
num = input(">>")   # input()函數用作讀取鍵盤輸入
num = int(num)      # input()函數讀取的輸入為字元串類型，因為Python是強類型語言，所以這裡要做一個類型轉換，轉換為整型
if num >= 1000:
    if num >=10000:
        print(5)
    else:
        print(4)
else:
    if num >= 100:
        print(3)
    elif num >= 10:
        print(2)
    else:
        print(1)

在if...else...中又插入一個或多個if...else...，這種方式就叫做嵌套。

上面的例子中，我並不是從五位數到四位數到三位數這樣一路判斷下來的，一方面是為了演示嵌套結構，另一方面，我這裡用到了二分搜索演算法，這種演算法從中間開始查找，如果是判斷一個一百位數，或者一千位數，這樣的演算法明顯會比順序查找高效得多。在以後的博客，我會再具體介紹演算法相關的內容。

以上為Python基礎語法的第二部分，下一個部分將在下一篇博客中介紹。