Python3程序设计指南：01 过程型程序设计快速入门

大家好，从本文开始将逐渐更新Python教程指南系列，为什么叫指南呢？因为本系列是参考《Python3程序设计指南》，也是作者的学习笔记，希望与读者共同学习。

.py文件中的每个估计都是顺序执行的，从第一行开始，逐行执行的。    

Python的8个关键要素

1、数据类型

• int整数(正整数或负整数)
  • Python所能表示的整数大小只受限于机器内存
  • 使用int()可以将字符串转换为整数，允许字符串头尾带有空格，例如：int("68")
• str字符串(Unicode字符序列)
  • 使用方括号([])来存取字符串序列中的某一项
  • 使用str()几乎可以将任何数据项转换为字符串

2、对象引用

• 定义：存储某种数据类型的变量
• 语法：objectReference=value

• 不需要预先的声明语句，也不需要指定数据类型

• 在Python中，"="的作用是将对象引用与内存中的某对象进行绑定，如果对象引用已经存在，就简单的进行绑定，以便引用”=“操作符右面的对象；如果对象引用尚未存在，就由”=“操作符创建对象引用。
• 限制：不能与任何Python关键字相同

• Python使用 “动态类型” 机制，也就是说，在任何时刻，只要需要，某个对象引用都可以重新引用一个不同的对象（可以是不同的数据类型）。

temp = 123
print(temp, type(temp))
temp = 'hello'
print(temp, type(temp))

output:
123 <class 'int'>
hello <class 'str'>

3、组合数据类型

• 元组和列表可以用于存储任意数量、任意类型的数据项。元组是固定的，创建之后就不能改变；列表是可变的，在需要的时候，可以插入或者移除数据项。
• 实质上，列表与元组并不真正存储数据项，而是存放对象引用，创建列表与元组时（以及在列表中插入数据项时），实际上是使用其给定的对象引用的副本，在字面意义项（比如整数或字符串）的情况下，会在内存中创建适当数据类型的对象，而存放在列表或元组中的才是对象引用。
• 点（存取属性）操作符用于存取某对象的属性

4、逻辑操作符

4.1 身份操作符：is。

• 并不必须对进行比较的对象本身进行检查，is操作符只需要对对象所在的内存地址进行比较——同样的地址存储的是同样的对象。

a = [1, 'abc']
b = [1, 'abc']
print(a is b)
a = (1, 'abc')
b = (1, 'abc')
print(a is b)
a = b
print(a is b)

output:
False
False
True

4.2 比较操作符：==、!=、>、>=、<、<=

• 与身份运算符不同，比较运算符进行的是值比较，即比较两个引用对象所指向的值。

a = [1, 'abc']
b = [1, 'abc']
print(a is b)
a = (1, 'abc')
b = (1, 'abc')
print(a is b)
a = b
print(a is b)

output:
True
True
True

• 结链比较

a = 9
print(0 <= a <= 10)

output:
True

4.3 成员操作符：in。

in来测试成员关系，用not in来测试非成员关系。

# in运算符
a = (3, 45, 'hello', {'name': 'lisi'})
print(45 in a)
string = 'zhangsan|wanger'
print('|' in string)

output:
True
True

4.4 逻辑运算符：and、or与not。

• and与or都使用short-circuit逻辑，并返回决定结果的操作数——而不是返回布尔值（除非实际上就是布尔操作数）。
• not返回布尔型结果

5、控制流语句

在Python中，一块代码，也就是说一条或者多条语句组成的序列，称为suit。

5.1 if语句（if...elif...else...）

语法：

if boolean_expression1:
    suite1
elif boolean_expression2:
    suite2
else:
    suite3

5.2 while语句

while语句用于0次或多次执行某个suite，循环执行的次数取决于while循环中布尔表达式的状态，其语法为：

while boolean_expression:
    suite

5.3 for...in语句

for循环语句重用了关键字in，其语法为：

for variable in iterable:
    suite

5.4 基本的异常处理

Python的很多函数与方法都会产生异常，并将其作为发生错误或重要事件的标志。其语法为：

try:
    try_suite
except exception1 as variable1:
    exception_suite1
...
except exceptionN as variableN:
    excetpion_suiteN

其中as variable部分是可选的。

6、算术操作符

• int数据类型是固定的，一旦赋值就不能改变

• 除法操作符(/)产生一个浮点值
• 剥离操作符(//)产生一个整数值
• 增强赋值操作符
  • 不可变数据类型：a+=8：a+8之后产生新的int对象，并与a重新绑定
  • 可变数据类型：使用+=后，原始值改变，不会重新绑定
  • a+=b与a=a+b区别：前者只查询一次a的值，有更快的可能性
  • 字符串列表+=和append的区别
    • li = ['aaa','bbb'] li += 'ccc' => li = ['aaa','bbb','c','c','c']
    • li = ['aaa','bbb'] li.append( 'ccc') => li = ['aaa','bbb','ccc']

7、输入/输出

• 内置input()函数，用来接收用户的输入，输入之后按Enter键结束输入
• 内置print()函数可以输出所有python数据类型

8、函数的创建与调用

创建函数语法：

def functionName(arguments)：
    suite

• arguments可选，如果为多个参数，用逗号隔开
• 每个函数有一个返回值，默认为None，可以使用return value来制定返回值，可以是一个值，也可以是一组值
• 执行def时会创建一个函数对象，同时创建一个带有指定名的对象引用

实例

为了熟悉以上关键要素，我们用一个实例来练习一下：

创建一个生成随机整数组成的网格程序，用户可以规定需要多少行、多少列，以及整数所在的区域。

• 首先引入random模块，该模块用于生成随机数：

import random

• 构建获取用户输入函数

  该函数需要3个参数：msg为提示信息，minimum为最小值，default为默认值。该函数的返回值有两种情况：default（用户没有输入直接按Enter键），或者一个有效的整数。

def get_int(msg, minimum, default):
    while True:
        try:
            line = input(msg)
            # 如果输入值为空并且default不为None
            if not line and default is not None:
                return defalut
            # 将输入转为整形
            i = int(line)
            # 如果输入值小于最小值，提示用户
            if i < minimum:
                print("must be >=", minimum)
            else:
                return i
        # 异常处理
        except ValueError as e:
            print(e)

• 让用户输入相关的值

# 用户输入行数
rows = get_int('rows:', 1, None)
# 用户输入列数
columns = get_int('columns', 1, None)
# 用户输入最小值
minimum = get_int('minimum(or Enter for 0):', -10000, 0)

default = 1000
# 如果最小值大于default，default设置为最小值的2倍
if default < minimum:
    default = 2 * minimum

# 用户输入最大值
maximum = get_int('maximum (or Enter for' + str(default) + ')', minimum, default)

• 根据用户输入输出随机值：

row = 0
while row < rows:
    line = ''
    column = 0
    while column < columns:
        # 生成一个大于minimum,小于maximum的随机整数
        i = random.randint(minimum, maximum)
        s = str(i)
        # 让每个数占10个字符，为了输出整齐
        while len(s) < 10:
            s = ' ' + s
        line += s
        column += 1
    print(line)
    row += 1

以下为输出信息：

rows:5
columns7
minimum(or Enter for 0):-1000
maximum (or Enter for1000)1000
      -871      -205       426       820       986       369       238
      -389       485       388      -907       243       346      -912
      -885       528        50      -572       744       519      -128
       785      -747      -565      -390       522      -357       933
      -144       947      -949      -409       105       954       708

注：本文知识介绍Python的8个关键要素，但是并没有完全介绍，比如数据类型不只包括整形和字符串，后面的文章中还会详细介绍。

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