Day 20 python基础总复习

一、计算机基础

1.1 计算机基础之编程

• 编程语言是人与计算机之间交流的介质
• 编程就是写一堆文件
• 编程为了奴隶计算机，解放劳动力

1.2 计算机组成原理

• CPU
  • 控制器：控制硬件
  • 运算器：逻辑运算和算术运算
• 内存：临时保存数据
  • 优点：快
  • 缺点：断电即消失
• 外存：
  • 优点：永久保存
  • 缺点：运行速度慢
• 输入设备：输入信息，如鼠标/键盘
• 输出设备：输出信息，如显示器/打印机

• I/O设备：即能输入信息也能输出信息，如u盘

• 机械硬盘工作原理：
  • 机械手臂：读取数据
  • 磁道：存储数据
  • 扇区：划分磁道
  • 平均寻道时间：由于工业水平的限制，为5ms
  • 平均延迟时间：以7200r/min的电脑为例，为4.15ms
  • 平均寻找数据时间：5+4.15=9.15ms

1.3 计算机操作系统

• 操作系统接收外部指令，转为二进制，控制硬件
• 计算三大组成
  • 应用程序：与操作系统和用户交互，完成具体的某个任务
  • 操作系统：与应用程序和硬件和用户交互，起着承上启下的作用
  • 硬件：存储数据
• 文件是操作系统提供的虚拟的单位
• 打开应用程序的流程（以qq为例）
  • 双击qq，发送指令给操作系统qq的路径
  • 操作系统接收指令，直接给CPU
  • CPU接收指令，控制内存去硬盘读取qq数据
  • 在内存中运行qq
• 打开操作系统的流程
  • 开电源
  • 打开临时操作系统
  • 临时操作系统唤醒真正的操作系统

1.4 计算机之编程语言

• 机器语言
  • 优点：执行效率高
  • 缺点：开发效率低
• 汇编语言
  • 优点（相比较机器语言）：开发效率高
  • 缺点（相比较机器语言）：执行效率低
• 高级语言
  • 解释型语言：相当于同声传译，写一行翻译一行
    • 优点（相比较编译型语言）：开发效率高
    • 缺点（相比较编译型语言）：执行效率低
  • 编译型语言：相当于谷歌翻译：全部写完后一次性翻译，可以保存结果
    • 优点（相比较解释型语言）：执行效率高
    • 缺点（相比较解释型语言）：开发效率低

二、变量和内存管理

2.1 变量

• 变量用来描述世间万物变化的状态
• 变量的组成
  • 变量名：接收变量值
  • =：赋值符号
  • 变量值：具体的值
• 变量名的命名规范：
  • 变量名必须具有某种意义
  • 变量名只能由数字/字母/下划线组成，且不能由数字开头
  • 变量名不能为关键字（文件名不能命名为模块名/关键字）

2.2 内存管理

• 引用计数：变量值被引用的次数
• 垃圾回收机制：当变量值的引用计数为0的时候，变量值会被Python解释器自动回收，解除变量值内存占用
• 小整数池：当Python解释器启动的时候，Python解释器会自动生成[-5,256]之间的整数，这些整数不会被垃圾回收机制回收

三、与用户交互

3.1 input

• input接收的值都是字符串类型，相比较print多了一个暂停程序的功能，并且会等待用户输入

四、格式化输出

4.1 占位符（了解）

name = 'nick'
age = 18

s = '%s%s'%(name, age)

4.2 format（了解）

name = 'nick'
age = 18

s = '{}{}'.format(name, age)

4.3 f-string

name = 'nick'
age = 18

s = f'{name}{age}'

五、基本运算符（了解）

5.1 算术运算符

• + - * / // % **

5.2 逻辑运算符

• and/or/not

5.3 比较运算符

• > >= < <= != ==

5.4 身份运算符

• is/is not

5.5 赋值运算符

• =

5.6 链式赋值

a=b=c=10

5.7 交叉赋值

a = 10
b = 20
a, b = b, a

c = a
a = b
b = c

5.8 解压缩

e1, e2, e3, *_ = [1, 2, 3, 4, 5]
e1, e2, e3, _ = [1, 2, 3, 4]

六、流程控制

6.1 if判断

• if
• if...else
• if...elif...elif.......else
• if嵌套

6.2 while循环

• 干一些重复的事情
• while
• while + continue
• while + break
• while + else（了解）
• while嵌套

6.3 for循环

• 干一些重复的事情，可控
• for
• for + continue
• for + break
• for + else（了解）
• for嵌套

七、数据类型

7.1 整型

• + - * / // % **

7.2 浮点型

• + - * / // % **

7.3 字符串

• 优先掌握
  • 索引取值
  • 切片
  • 成员运算
  • 长度
  • 切分
  • for循环
  • strip
• 需要掌握
  • rstrip/lsrtip
  • rsplit
  • startswith/endswith
  • lower/upper
  • isdigit
  • replace
• 了解
  • count/index/find/rfind/rindex
  • center‘/ljust/rjust/zfill
  • swapcase/title/capitalize
  • is系列

7.4 列表

• 优先掌握
  • 索引取值，索引更改值
  • 切片
  • append
  • for循环
  • 长度
  • 成员运算
  • del
• 需要掌握
  • insert
  • extend
  • sort
  • pop # 不会报错
  • reverse
  • remove # 会报错
  • count
  • index
  • copy
  • clear

7.5 元组

• 不可更改的列表

• 优先掌握
  • 索引取值
  • 切片
  • 长度
  • 成员运算
  • for循环
  • count
  • index

7.6 字典

• 优先掌握

  • 按键取值，按键更改值，按键加值
  • 成员运算
  • 长度
  • for循环
  • keys/values/items
  • del
  • pop # 随机删除

• 需要掌握

  • get # 如果没有为None
  • update
  • fromkeys
  • setdefault

7.7 集合（了解）

• 可以去重，去重后会打乱顺序

7.8 布尔类型

• 除了0/None/空/False外，其他数据类型都自带布尔值为True

八、文件处理

8.1 字符编码

• 用什么编码存，就用什么编码取，大家都用utf-8

8.2 文件操作

8.2.1 打开文件的过程

1. 双击文件 open
2. 修改内容 read/write
3. 关闭文件 close

• del file 之删除了变量名，操作系统的占用仍然存在

8.2.2 打开文件的三种模式

• r：只读
• w：清空后只写

• a：追加写入

• b：二进制模式

• t：文本模式

8.2.3 with上下文管理

• with open(filename,mode,encoding='utf8') as f:

8.2.4 文件操作的高级应用（了解）

• r+/w+：表示可读可写（不推荐使用）
• seek：移动指针
• tell：告诉指针当前位置
• truncate：截断文件

8.2.5 拷贝文件

with open('test.txt','r',encoding='utf8') as fr, \
    open('test_swap.txt','w',encoding='utf8') as fw:

    data = fr.read()
    # 逻辑处理
    fw.write(data)

import os
os.remove('test.txt')
os.rename('test_swap.txt','test.txt')

九、函数

9.1 函数基础

9.1.1 函数的定义

• def 函数名():

9.1.2 函数的三种形式

• 有参函数
• 无参函数
• 空函数

9.1.3 函数的返回值

• 返回值会中断函数，下面的代码不会运行了
• 返回值可以接收任意类型的数据，默认会None
• 返回值可以多个数据类型，以元组的形式返回

9.1.4 函数的调用

• res = 函数名() # res就是返回值

9.1.5 函数的参数

• 形参：定义函数阶段，形参类似于变量名，具有描述意义，接收实参，没有具体的值
  • 位置形参：从左到右接收位置参数
  • 默认形参：如果没有接收值，给一个默认值，默认形参在位置形参后
• 实参：调用函数阶段，有具体的值
  • 位置实参：从左到右给形参传值
  • 关键字实参：按照形参名给形参传值，关键字实参在位置实参后

9.1.6 可变长参数（了解）

• *args
  • 形参：接收多余的位置实参，并存储为元组
  • 实参：打散元组，然后把打散的值以位置实参的形式传给形参
• **kwargs
  • 形参：接收多余的关键字实参，并存储为字典
  • 实参：打散字典，然后把打散的值以关键字实参的形式传给形参

9.1.7 名称空间与作用域

• 内置名称空间：Python解释器启动的时候加载
• 全局名称空间：文件运行的时候加载
• 局部名称空间：函数调用的时候加载
• 执行顺序：内置--》全局--》局部
• 搜索顺序：从当前位置开始，如果为局部，则为局部--》全局--》内置
• 全局和局部互不干涉，即全局中的x和局部中的x没有任何关系，互不影响

9.1.8 函数对象

• 函数名其实就是一个对象，类似于变量名可以：
  • 引用
  • 作为函数的参数
  • 作为函数的返回值
  • 作为容器元素

9.1.9 函数嵌套

• 函数套函数

9.1.10 闭包函数

def f1(x):
    def f2():
        print(x)
    return f2

f3 = f1(10)
f3()  # 10
f3()  # 10
f3()  # 10

f4 = f1(20)
f4()  # 20
f4()  # 20
f4()  # 20

9.2 函数高级

9.2.1 装饰器

• 不改变源代码，不改变调用方式给其增加功能

def sanceng(x):
    def deco(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            res = fun(*args,**kwargs)
            return res
        return wrapper
    return deco

@deco
def inde():
    pass

9.2.2 迭代器

• 可迭代对象：具有iter方法的数据类型，可迭代对象不一定是迭代器对象
• 迭代器对象：具有iter和next方法的数据类型，迭代器对象一定是可迭代对象，文件是特殊
• for循环原理，以for i in range(10)为例
  • 使用iter方法把range(10)变成迭代器对象
  • 然后再用next一个个取值
  • 取完报错，捕捉异常，中止循环

9.2.3 三元表达式（了解）

• 结果1 if 条件 else 结果2

9.2.4 列表推导式（了解）

• [i for i in range(10)] # 一筐鸡蛋

9.2.5 字典生成式（了解）

• {k:v for k,v in dic}

9.2.6 生成器

• 自定义迭代器，函数内部有yield关键字的函数，就是生成器
• yield：接收返回值，不会停止函数，会继续运行函数代码
• return：接收返回值，停止函数

9.2.7 生成器表达式（了解）

• (i for i in range(10)) # 老母鸡

9.2.8 匿名函数（了解）

• lambda x,y : x+y
• max：取最大值
• min：取最小值
• sorted：排序
• map：映射
• filter：过滤

9.2.9 内置函数（了解）

• zip 拉链函数，会把两个列表变成一个字典
• enumerate 获取索引和值
• eval 把字符串变成原来的数据类型
• time = __import__('time')

9.2.10 递归（了解）

• 函数自己调自己

9.2.11 面向过程编程

• 类似于工厂的流水线，一步一步机械式的的完成任务
• 优点：逻辑清晰
• 缺点：扩展性差，有一个功能有问题，则后面会收到影响

十、模块

10.1 模块和包的使用

10.1.1 模块的四种形式

1. 自定义模块
2. 内置模块
3. 第三方模块
4. 包

10.1.2 import和from...import...

• import module as md
• from module import fangfa1,fangfa2,fangfa3
• from module import *

10.1.3 循环导入问题

# m1.py
from m2 import y
x = 10

# m2.py
from m1 import x
y = 20

• 因为m1去m2找y，然后会运行m2文件，m2去m1找x，m2-m1-m2-m1……死循环了
• 解决方案一：

# m1.py
x = 10
from m2 import y

# m2.py
y = 20
from m1 import x

• 解决方案二：

# m1.py

def f1():
    from m2 import y
x = 10

# m2.py

def f1():
    from m1 import x
y = 20

10.1.4 模块的搜索路径

• 内存--》内置--》环境变量
• 当你以模块名命名的时候，你启动文件的时候就放入内存中

10.1.5 包

• 模块太大了，合理的分配模块的函数

# m1.py
f1
f2
f3
f4

# m2.py
f1
f2

# m3.py
f3
f4

• 所以得用文件夹管理，文件夹命名为m1，导入m1就是导入m1中的__init__

10.2 Python常用模块

10.2.1 time模块

• 打印三种不同形式的时间,时间戳/格式化时间/结构化时间

10.2.2 datetime模块

• 时间的加减

10.2.3 random模块

• 随机数

10.2.4 os模块

• 与操作系统交互,多用于文件操作

10.2.5 sys模块

• 与python解释器交互,多用于环境变量配置

10.2.6 json模块

• 序列化:把数据从内存读入硬盘(以json格式)
• 反序列化:把数据从硬盘读入内存(以json格式)
• 跨平台性质,它可以序列化dict/list/str/int/float/bool/None数据类型

10.2.7 pickle模块

• 序列化:把数据从内存读入硬盘(以pickle格式,二进制形式)
• 反序列化:把数据从硬盘读入内存(以pickle格式,以二进制形式)
• 无法跨平台,但是可以序列化Python的任意数据类型,

10.2.8 hashlib模块

• 加密

10.2.9 hmac模块

• 加盐加密

10.2.10 logging模块

• 日志模块
• 步骤
  • 创建logger对象
  • 创建handler对象
  • 创建formatter对象
  • 把formatter绑定到handler对象上
  • 把handler对象绑定到logger对象上
  • 设置级别
  • 测试

10.2.11 numpy模块

• 多维数组(矩阵/张量)的运算

10.2.12 pandas模块

• 处理表格/json等文件,数据库

10.2.13 matplotlib模块

• 数据可视化

10.2.14 re模块

• 正则表达式,从文本中匹配特定的内容

10.2.15 typing模块

• 导入Python的数据类型

10.2.16 shutil模块（了解）

• 文件的压缩与解压缩,文件的拷贝

10.2.17 subprocess模块（了解）

• 运行子程序,即运行linux命令

10.2.18 xml模块（了解）

• 类似于json模块,做不同程序间的数据交互