python-變數、運算符、數據類型

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python 學習筆記 變數、運算符與數據類型 變數 在使用變數前，需要現對其賦值 變數名可以包括字母、數字、下劃線，但不能以字母開頭 python 變數名大小寫是敏感的 first = 2 second = 3 third = first + second print(third) # 5 運算符 ...


python 學習筆記

目錄

變數、運算符與數據類型

變數

  • 在使用變數前，需要現對其賦值
  • 變數名可以包括字母、數字、下劃線，但不能以字母開頭
  • python 變數名大小寫是敏感的
first = 2
second = 3
third = first + second
print(third)  # 5

運算符

  • 算數運算符

    加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）、整除（//）、取餘（%）、冪（**）

    print(1 + 1)  # 2
print(2 - 1)  # 1
print(3 * 4)  # 12
print(3 / 4)  # 0.75
print(3 // 4)  # 0
print(3 % 4)  # 3
print(2 ** 3)  # 8

  • 比較運算符

    大於（>）、大於等於（>=）、小於（<）、小於等於（<=）、等於（==）、不等於（!=）

    print(2 > 1)  # True
print(2 >= 4)  # False
print(1 < 2)  # True
print(5 <= 2)  # False
print(3 == 4)  # False
print(3 != 5)  # True

  • 邏輯運算符

    與（and）、或（or）、非（not）

    print((3 > 2) and (3 < 5))  # True
print((1 > 3) or (9 < 2))  # False
print(not (2 > 1))  # False

  • 位運算符

    按位取反（~）、按位與（&）、按位或（|）、按位異或（^）、左移（<<）、右移（>>）

    print(bin(4))  # 0b100
print(bin(5))  # 0b101
print(bin(~4), ~4)  # -0b101 -5
print(bin(4 & 5), 4 & 5)  # 0b100 4
print(bin(4 | 5), 4 | 5)  # 0b101 5
print(bin(4 ^ 5), 4 ^ 5)  # 0b1 1
print(bin(4 << 2), 4 << 2)  # 0b10000 16
print(bin(4 >> 2), 4 >> 2)  # 0b1 1

  • 三元運算符

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

  • 其他運算符

    存在（in）、不存在（not in）

    letters = ['A', 'B', 'C']
if 'A' in letters:
    print('A' + ' exists')
if 'h' not in letters:
    print('h' + ' not exists')

# A exists
# h not exists

    是（is）、不是（not is）

    # 比較的兩個變數均指向可變類型
a = ["hello"]
b = ["hello"]
print(a is b, a == b)  # False True
print(a is not b, a != b)  # True False
'''
- is, is not 對比的是兩個變數的記憶體地址
- ==, != 對比的是兩個變數的值
- 比較的兩個變數，指向的都是地址不可變的類型（str等），那麼is，is not 和 ==，！= 是完全等價的。
- 對比的兩個變數，指向的是地址可變的類型（list，dict，tuple等），則兩者是有區別的。
'''

數據類型

int整型 <class 'int'>
float浮點型<class 'float'>
bool布爾型<class 'bool'>

  1. 整型

    a = 1031
print(a, type(a))
# 1031 <class 'int'>

  2. 浮點型

    print(1, type(1))
# 1 <class 'int'>

print(1., type(1.))
# 1.0 <class 'float'>

a = 0.00000023
b = 2.3e-7
print(a)  # 2.3e-07
print(b)  # 2.3e-07

# 有時候我們想保留浮點型的小數點後 n 位。可以用 decimal 包里的 Decimal 對象和 getcontext() 方法來實現。
decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c)
# 0.3333

  3. 布爾型

    # 在布爾（boolean）型變數中只有True和False兩個值，在數字運算中分別用1和0表示
print(True + True)  # 2
print(True + False)  # 1
print(True * False)  # 0


# 除了對變數賦值True和False，還可以用bool(X)，X可以是基本類型（int、float、bool）和容器類型（字元串、列表、元組、字典和集合），如果X是空的（數值——0，容器——沒有元素），返回也是false
print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True

print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True

print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True

在python中萬物皆對象（object），基本數據類型也不例外，只要是對象就有相應的屬性（attributes）和方法（methods）。

# 舉例找一個整數的二進位表示，再返回其長度
a = 1031
print(bin(a))  # 0b10000000111
print(a.bit_length())  # 11

獲取類型信息

  1. type()

    print(type(1)) # <class 'int'>
print(type(5.2)) # <class 'float'>
print(type(True)) # <class 'bool'>
print(type('5.2')) # <class 'str'>

  2. isinstance()

    print(isinstance(1, int))  # True
print(isinstance(5.2, float))  # True
print(isinstance(True, bool))  # True
print(isinstance('5.2', str))  # True

  3. 區別

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

位運算

1. 原碼、反碼和補碼

二進位的三種表示形式，電腦內部使用補碼表示。

  • 原碼：有一位符號位

    00 00 00 11 -> 3
10 00 00 11 -> -3

  • 反碼：正數的反碼是原碼，複數的反碼是符號位不變，其餘位取反

    00 00 00 11 -> 3
11 11 11 00 -> -3

  • 補碼：正數的補碼就是原碼，負數的補碼就是反碼+1

    00 00 00 11 -> 3
11 11 11 01 -> -3

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

2. 按位運算

  • 按位非～

    把二進位數的0和1全部取反，包括符號位

  • 按位與&

    只有兩個都為1時才為1

  • 按位或｜

    只要其中一個為1就為1

  • 按位異或^

    對應位不同時為1

  • 按位左移

    將數值的二進位表示向左移動i位

  • 按位右移

    將數值的二進位表示向右移動i位

3. 位運算實現快速計算

  • 通過“>>”和“<<”可以實現快速計算2的倍數

  • 通過“^”可以快速交換兩個數

  • 通過a&(-a)可以快速獲取a的最後為1位置的整數

    print(8>>3) # 1

a = 2 
b = 5
a ^= b
b ^= a
a ^= b
print(a) # 5
print(b) # 2

print(a&(-a))

4. 位運算實現整數集合

一個數的二進位表示可以看做一個集合（0/1分別表示不在/在集合中）。

eg：集合{1, 3, 4, 8}，可以表示成 01 00 01 10 10 而對應的位運算可就可以看作對集合進行的操作。

元素與集合的操作：

# a | (1<<i)  -> 把 i 插入到集合中
# a & ~(1<<i) -> 把 i 從集合中刪除
# a & (1<<i)  -> 判斷 i 是否屬於該集合（零不屬於，非零屬於）
a = 4
print(bin(a)) #0b100
print(bin(a|(1<<7))) # 0b10000100
print(bin(a&~(1<<2))) # 0b0
print(bin(a&(1<<1))) # 0b0

集合之間的操作：

# a 補   -> ~a
# a 交 b -> a & b
# a 並 b -> a | b
# a 差 b -> a & (~b)

a = 4
b = 19
print(bin(a)) # 0b100
print(bin(b)) # 0b10011
print(bin(~a)) # -0b101
print(bin(a&b)) # 0b0
print(bin(a|b)) # 0b10111
print(bin(a&(~b))) # 0b100

整數在記憶體中是以補碼的形式存在的，輸出自然也是按照補碼輸出。

註意：

  • python中bin一個負數，是原碼的二進位加上一個負號
  • python中整型是不限製程度的，不會超範圍溢出，普通32位，超過會自動當長整型處理，幾乎沒有限制

流程式控制制

條件語句

  1. if語句

    # if expression:
#     expr_true_suite

if 2 > 1 and not 2 > 3:
    print('Correct Judgement!')
# Correct Judgement!

    expression為真才執行expr_true_suite

  2. if - else語句

    # if expression:
#     expr_true_suite
# else:
#     expr_false_suite

  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

  4. assert關鍵詞

    assert這個關鍵詞我們稱之為“斷言”，當這個關鍵詞後邊的條件為 False 時，程式自動崩潰並拋出AssertionError的異常。

    my_list = ['lsgogroup']
my_list.pop(0)
assert len(my_list) > 0

# AssertionError

迴圈語句

  1. while迴圈

    while 布爾表達式:
    代碼塊

  2. while - else迴圈

    while 布爾表達式:
    代碼塊
else:
    代碼塊

    當while迴圈正常執行完的情況下，執行else輸出，如果while迴圈中執行了跳出迴圈的語句，比如 break，將不執行else代碼塊的內容。

  3. for迴圈

    for 迭代變數 in 可迭代對象:
    代碼塊

  4. for - else迴圈

    for 迭代變數 in 可迭代對象:
    代碼塊
else:
    代碼塊

    與while - else類似

  5. range函數

    # range([start,] stop[, step=1])

for i in range(2, 9):  # 不包含9
    print(i)

# 2
# 3
# 4
# 5
# 6
# 7
# 8

  6. enumerate()函數

    enumerate(sequence, [start=0])
    • sequence：一個序列、迭代器或其他支持迭代對象。
    • start：下標起始位置。
    • 返回 enumerate(枚舉) 對象
    seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
lst = list(enumerate(seasons))
print(lst)
# [(0, 'Spring'), (1, 'Summer'), (2, 'Fall'), (3, 'Winter')]
lst = list(enumerate(seasons, start=1))  # 下標從 1 開始
print(lst)
# [(1, 'Spring'), (2, 'Summer'), (3, 'Fall'), (4, 'Winter')]p

  7. break語句

    可以跳出當前所在層的迴圈

  8. continue語句

    提前終止本輪迴圈，進入下一輪

  9. pass語句

    pass 語句的意思是“不做任何事”，如果你在需要有語句的地方不寫任何語句，那麼解釋器會提示出錯，而 pass 語句就是用來解決這些問題的。

推導式

  1. 列表推導式

    # [ expr for value in collection [if condition] ]

x = [(i, i ** 2) for i in range(100) if (i % 2) != 0 and (i % 3) == 0]
print(x)

# [(3, 9), (9, 81), (15, 225), (21, 441), (27, 729), (33, 1089), (39, 1521), (45, 2025), (51, 2601), (57, 3249), (63, 3969), (69, 4761), (75, 5625), (81, 6561), (87, 7569), (93, 8649), (99, 9801)]

  2. 元組推導式

    # ( expr for value in collection [if condition] )

a = (x for x in range(10))
print(a)
# <generator object <genexpr> at 0x0000025BE511CC48>

print(tuple(a))
# (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

  3. 字典推導式

    # { key_expr: value_expr for value in collection [if condition] }

b = {i: i % 2 == 0 for i in range(10) if i % 3 == 0}
print(b)
# {0: True, 3: False, 6: True, 9: False}

  4. 集合推導式

    # { expr for value in collection [if condition] }

c = {i for i in [1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 4, 3, 2, 1]}
print(c)
# {1, 2, 3, 4, 5, 6}

異常處理

  1. Python 標準異常總結

    • BaseException：所有異常的 基類
    • Exception：常規異常的 基類
    • StandardError：所有的內建標準異常的基類
    • 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：嘗試訪問未知的對象屬性
    • EOFError：沒有內建輸入，到達EOF標記
    • EnvironmentError：操作系統異常的基類
    • IOError：輸入/輸出操作失敗
    • OSError：操作系統產生的異常（例如打開一個不存在的文件）
    • WindowsError：系統調用失敗
    • ImportError：導入模塊失敗的時候
    • KeyboardInterrupt：用戶中斷執行
    • LookupError：無效數據查詢的基類
    • 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（可通過刪除對象釋放記憶體）
    • NameError：嘗試訪問一個不存在的變數
    • UnboundLocalError：訪問未初始化的本地變數
    • ReferenceError：弱引用試圖訪問已經垃圾回收了的對象
    • RuntimeError：一般的運行時異常
    • NotImplementedError：尚未實現的方法
    • SyntaxError：語法錯誤導致的異常
    • IndentationError：縮進錯誤導致的異常
    • 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編碼錯誤導致的異常
    • UnicodeTranslateError：Unicode轉換錯誤導致的異常

  2. python標準警告總結

    • Warning：警告的基類
    • DeprecationWarning：關於被棄用的特征的警告
    • FutureWarning：關於構造將來語義會有改變的警告
    • UserWarning：用戶代碼生成的警告
    • PendingDeprecationWarning：關於特性將會被廢棄的警告
    • RuntimeWarning：可疑的運行時行為(runtime behavior)的警告
    • SyntaxWarning：可疑語法的警告
    • ImportWarning：用於在導入模塊過程中觸發的警告
    • 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子句餘下的部分將被忽略。如果異常的類型和except之後的名稱相符，那麼對應的except子句將被執行。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匹配，那麼這個異常將會傳遞給上層的try中。

  4. try - except - finally語句

    try: 檢測範圍 except Exceptionas 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將執行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

  6. raise語句

    Python 使用raise語句拋出一個指定的異常。

    try:
    raise NameError('HiThere')
except NameError:
    print('An exception flew by!')
# An exception flew by!

容器序列類型

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