Python 关键知识1

总结自：www.sigai.cn 的『AI领域的Python核心编程』。下文我们仅仅讨论 Python3。

Python 关键知识

1. 学习 Python 的正确姿势：不是非常系统的全面学习，也不是直接用一个个的小项目去动手练习。从学习目的出发，找到一个最小的学习范围，并把这个范围系统性的学习到非常扎实的程度，其余的知识，看到了或者需要用了，交给 Google 来碎片化的补充学习即可。

2. Python 是一门解释型语言（先翻译，在执行）。（计算机执行的是机器代码。人类写出来的代码需要被翻译成机器代码。）Python 的翻译基于虚拟机：先编译，后解释（PyCodeObject 与 pyc 文件）。

1 输入与输出

• print()：输出
• input()：通过外设输入

2 基本数据类型

• 整数：与数学上的写法完全一样，可以处理任意大小的整数
• 浮点数：由于内部存储方式的不同，整数计算永远精确，浮点数则不是
• 字符串：""、'' 中的任意文本
• 布尔值：True 或 False；可进行 and、or、not 运算
• 空值：None

3 常量

在 Python 中通常用全部大写的变量名表示常量。如 PI = 3.141592653589793。

4 基本运算

+（加法）、-（减法）、*（乘法）、/（除法）%（求余）与数学完全一致。不过，/ 的结果一律是浮点数。考虑到浮点数并不是那么精确，所以只要涉及到浮点数的这些运算的输出一律是浮点数。

//（向下取整）对应于数学中数轴往左取的整数。

在 Python 中，你可以通过内置函数 round() 来实现四舍五入，而 int() 仅仅是截断整数部分。

5 变量

• 由于 Python 是动态类型语言，所以变量可以是任意数据类型
• 使用变量之前必须先赋值
• 变量无类型，对象有类型
• 对象是内存中存储数据的实体，变量则是指向对象的指针
• 变量指向一个对象，而对象有可变与不可变之分

下面列出一些 Python 的基本数据类型：

可变类型	不可变类型
list, bytearray, dict	str, tuple, frozenset, bytes, 整数, 浮点数, 布尔值, None

在 Python 中，我们可以通过 id 函数查看对象所在内存地址。下面我们看几个例子来深入理解变量。

a = 'Tom'

id(a)

2156557306376

a1 = 'tom'
id(a1)

2156557306264

由于 str 是不可变对象，所以 a 与 a1 的 id 不同。

a2 = a
a = 'T'

id(a2), id(a)

(2156557306376, 2156518162648)

a2 与 a（改变前）引用同一个对象，a（改变后）则 a 的引用对象发生改变，而 a2 并没有改变。下面我们看看 list：

b = ['a1', 'a2']
id(b)

2156557293448

b.append('a3')
id(b)

2156557293448

对可变类型对象的赋值，传递的是引用，类似于 C 语言的指针。

c = b
b, c

(['a1', 'a2', 'a3'], ['a1', 'a2', 'a3'])

id(b) == id(c)

True

b[0] = 45
c, b

([45, 'a2', 'a3'], [45, 'a2', 'a3'])

如果不想传递引用，需要使用 copy 的方式：

b.append([2, 3])
d = b[:]
id(b) == id(d)

False

b, d

([45, 'a2', 'a3', [2, 3]], [45, 'a2', 'a3', [2, 3]])

不过，这种方式仅仅是浅层 copy：

b.pop(0)
b, d

(['a2', 'a3', [2, 3]], [45, 'a2', 'a3', [2, 3]])

b[-1][0] = 0
b, d

(['a2', 'a3', [0, 3]], [45, 'a2', 'a3', [0, 3]])

如果你想要完全复制，则需要：

import copy

e = copy.deepcopy(b)
b[-1][0] = 111
b, e

(['a2', 'a3', [111, 3]], ['a2', 'a3', [0, 3]])

6 序列

在 Python 中，有序列（有序）：list & tuple, set & frozenset, 字符串。

序列通用方法有：

• 浅层 copy：切片、+、*
• 长度：len

注意：切片中的负步长的负号仅仅指的是往左方向进行切片。

下面我们看看它们除了这些通用方法，还有什么特殊方法：

6.1 list

List的内置⽅方法及其时间空间复杂度

L = ['a12', 'a2', 'a31']

sorted(L)  # 复制并排序

['a12', 'a2', 'a31']

L.sort()  # 排序
L

['a12', 'a2', 'a31']

L.append(67)  # 添加元素
L

['a12', 'a2', 'a31', 67]

L.pop()  # 移除并返回最后一个元素

67

L

['a12', 'a2', 'a31']

L = [2] * 4 + [5] * 6 + [4, 5, 7, 9]
L.count(5)  # 统计元素出现的个数

7

6.2 字符串

字符串一般可以划分为：str, bytes, 转义字符, raw string, bytearray。具体内容可参考：字符串。

• ASCII 编码省空间，但容易出现乱码
• Unicode 通用了各种语言的编码，但可能存在大量空间冗余
• UTF-8：可变长的 Unicode 编码，ASCII 可被认为是 UTF-8 的一部分

字符编码常见工作模式

• 内存中：Unicode
• 存储时：UTF-8
• 传输时：UTF-8

内存中默认的字符串是 str 类型，以 Unicode 编码存储或传输时用字节为单位的 bytes 类型：

• encode：转换为 bytes
• decode：转换为 str

s = ''.join(L)  # 拼接
s

'a12a2a31'

s1 = s.replace('a', 'A')  # 复制并替换
s

'a12a2a31'

6.3 set

set 是 dict 中 key 的集合。

由于 key 是 hashable，因此 set 中无重复元素。

7 字典

dict 是可变类型对象，形式为：{key: value}，特点：查找速度极快。

用空间换时间的策略，消耗内存大。

更多详细内容见 容器(列表 & 元组 & 字典 & 集合)

8 条件判断

• ==, !=, >, <, >=, <=：计算用数值，结果用布尔
• not：计算用布尔，返回是布尔
• is 不计算，只判断
• 链式判断大小关系：结果与数学上保持一致
• and：从左往右查找 0 或 False, 找到则立即返回，未找到则返回最后一个
• or：从左往右查找 非 0 数字 或 True, 找到则立即返回，未找到则返回最后一个

即 and 与 or 是惰性求值的。

9 循环

• for：逐个取出
• while：按条件进行循环
• break 语句：满足条件则跳出循环
• continue 语句：满足条件则直接进入下个循环

10 包管理工具 pip

• pip -V：查看版本
• pip install --upgrade pip：安装（升级）
• pip install 包名称 （-U/ --user）：安装包

还有一个需要注意：sys.path 是 Python 解释器默认搜索路径列表