Python笔记

1. Python概述

1）对象

数据表示为对象：对象本质上是一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的运算操作

Python 3中，一切皆为对象。

每个对象由标识（identity）、类型（type）和值（value）标识

• 标识（identity）用于唯一标识一个对象，通常对应于对象在计算机内存中的位置。使用内置函数id(obj1)可返回对象obj1的标识 通过内置的id()函数，可以获取一个对象唯一的id标识（CPython的实现为内存存放位置）
• 类型（type）用于表示对象所属的数据类型（类），数据类型（类）用于限定对象的取值范围，以及允许执行的处理操作。使用内置函数type(obj1)可以返回对象obj1所属的数据类型 通过内置的type()函数，可以判断一个对象的类型
• 值（value）用于表示对象的数据类型的值。使用内置函数print(obj1)可返回对象obj1的值

2）标识符

标识符的第一个字符必须是字母、下划线（“_”），其后的字符可以是字母、下划线或数字 一些特殊的名称，如if、for等保留关键字，不能作为标识符

注意事项：

        （1）Python标识符区分大小写。例如，ABC和abc视为不同的名称

        （2）以双下划线开始和结束的名称通常具有特殊的含义。例如，__init__为类的构造函数，一般应避免使用

        （3）避免使用Python预定义标识符名作为自定义标识符名。例如：NotImplemented、Ellipsis、int、float、list、str、tuple等

3）关键字

关键字即预定义保留标识符。关键字不能在程序中用作标识符，否则会产生编译错误

4）常量

Python语言不支持常量，即没有语法规则限制改变一个常量的值

Python语言使用约定，声明在程序运行过程中不会改变的变量为常量，通常使用全大写字母（可以使用下划线增加可阅读性）表示常量名

5）Python运算符及其优先级

表达式的组成：操作数、运算符和圆括号按一定规则组成表达式

2. print中的f表示什么？

示例：

字符串格式化

在Python中，f 代表着格式化字符串（Formatted String）。

格式化字符串以字母"f"或"F"作为前缀，后跟一对大括号{}，其中可以包含变量名称、表达式或函数调用。

3. 大写字母表示常量

>>> PI = 3.14     #浮点类型常量

• Python 语言使用约定，声明在程序运行过程中不会改变的变量为常量，通常使用 全大写字母 （可以使用下划线增加可阅读性）表示常量名

4.不可变对象和可变对象

不可变对象一旦创建，其值就不能被修改，例如：int、str、complex等

Python对象的可变性取决于其数据类型的设计，即是否允许改变其值

5.可变参数（单星参数和双星参数）

• 在声明函数时，通过 带星的参数 ，如 *param1 ，允许向函数传递 可变数量的实参 。

 调用函数时，从那一点后所有的参数被收集为一个 元组

• 在声明函数时，也可以通过 带双星的参数 ，如 **param2 ，允许向函数传递 可变数量的实参 。

 调用函数时，从那一点后所有的参数被收集为一个 字典

• 带星或双星的参数 必须位于形参列表的最后位置

例子：

def my_function(*args, **kwargs):  print("单星参数:", args)  # 输出为一个元组  print("双星参数:", kwargs)  # 输出为一个字典  # 调用函数  
my_function(1, 2, 3, name="Alice", age=30)

输出：

单星参数: (1, 2, 3)  #元组形式

双星参数: {'name': 'Alice', 'age': 30} #字典形式：key:value

6.循环结构

1）可迭代对象（iterable）

可迭代对象：一次返回一个元素，适合于循环

2）range对象

range(start, stop[, step])

从start开始，到stop结束（不包含stop）。如果指定了可选的步长step，则序列按步长增长

3）九九乘法表

注意：

str.format("{0:1}*{1:1}={2:<2} ", i, j, i * j)

这里有几个关键点：

1. {0}, {1}, {2}：这些是占位符，用于插入参数到字符串中。数字 0、1、2 分别对应传递给 format 方法的参数列表中的第一个、第二个和第三个参数。

2. :1：这是一个格式说明符，它指定了字段的最小宽度为1个字符。如果字段的值少于这个宽度，它不会进行任何填充（因为这里没有指定填充字符）。在这个例子中，它确保 i 和 j 至少占用一个字符的宽度。

3. :<2：这又是另一个格式说明符。< 表示左对齐，2 表示字段的最小宽度为2个字符。如果字段的值少于这个宽度，它会在右侧（因为是对齐到左侧）用空格填充。在这个例子中，它确保 i * j 的结果和等号 = 至少占用两个字符的宽度，并且等号总是靠左对齐。

7.内置数据类型

• 数值数据类型：int、bool、float、complex
• 序列数据类型：不可变（str、tuple、bytes）和可变（list、bytearray）
• 集合数据类型：set、frozenset
• 字典数据类型：dict。例如：{1: "one", 2: "two"}

1）数值类型

① int

>>> int(), int(123), int('456'), int(1.23)  #输出：(0, 123, 456, 1)
>>> int('FF', 16), int('100', 2)                 #输出：(255, 4)

② float

③ complex

>>> c = complex(4, 5)
>>> c                              #输出：(4+5j)

2）算术运算符 

3）位运算符

4）数制转换函数

5）random模块

8.Python序列数据

• 数组：将数据存储在一个或多个数组中，通过索引下标访问并处理数组的元素
• 序列数据类型：元组（tuple）、列表（list）、字符串（str）和字节数据（bytes和bytearray）

1）元组也称之为定值表，用于存储值固定不变的值表

2）列表也称之为表，用于存储其值可变的表

3）字符串是包括若干字符的序列数据，支持序列数据的基本操作

4）字节序列数据是包括若干字节的序列

5）序列的索引访问操作

6）序列的切片操作

s [ i : j ] 表示取下标 [ i , j ）的数

s [ : ] 表示取所有的数

s [ : j ] 表示取前 j 的数

s [ :: j ] 表示输出所有间隔 j 的数

s [ :: -1 ] 表示反转

del s[3] 表示删除下标为3的数

7）list对象的方法

假设表中的示例基于 a = [1,3,2]

8）tuple对象创建元组

9）str数据类型（字符串）

Python中没有独立的字符数据类型，字符即长度为1的字符串

Python内置数据类型str，用于字符串处理

• str对象的值为字符系列
• str对象（字符串）是不可变对象
• 使用单引号或双引号括起来的内容，是字符串字面量

10）字节序列 

• 字节序列（bytes和bytearray）是由8位字节数据组成的序列数据类型，即0<=x<256的整数序列
• Python内置的字节序列数据类型包括：bytes（不可变对象）、bytearray（可变对象）和memoryview

11）字典（映射） 

• 字典（dict，或映射map）是一组键/值对的数据结构。每个键对应于一个值。
• 在字典中，键不能重复。根据键可以查询到值
• 字典的键只能使用不可变的对象，但字典的值可以使用不可变或可变的对象

9.输入输出和文件

1）命令行参数 

• 通过列表sys.argv访问命令行参数
• argv[0]为Python脚本名，argv[1]为第1个参数，argv[2]为第2个参数

2）标准输入和标准输出函数

• input函数的格式：input()
• print函数的格式

3）文件和文件对象

• 通过内置函数open可创建或打开文件对象
• 通过文件对象的实例方法write/writelines，可以写入字符串到文本文件
• 通过文件对象的实例方法read/readline，可以读取文本文件的内容
• 文件读写完成后，应该使用close方法关闭文件

4）with语句

• 实现上下文管理协议的对象
• 文件对象支持使用with语句，确保打开的文件自动关闭 

5）文本文件的写入和读取

6）二进制文件的读取和写入

7）CSV文件格式的读取和写入

import csv
def writecsv1(csvfilepath): #使用writer对象将数据写入csv文件headers = ['学号', '姓名', '性别', '班级', '数据库应用课程设计', '移动互联网应用开发实践', '计算机组成原理', '科技金融概论', '多媒体技术', '人工智能基础及应用']rows = [('1111111', '张三', '男', '软件工程', '88', '90', '97', '84', '90', '89'),('1111112', '李四', '男', '软件工程, '88', '90', '97', '84', '90', '89'),('1111113', '王五', '男', '软件工程', '88', '90', '97', '84', '90', '89'),('1111114', '李明', '男', '软件工程', '88', '90', '97', '84', '90', '89'),('1111115', '小亮', '男', '软件工程', '88', '90', '97', '84', '90', '89'),('1111116', '丽丽', '女', '软件工程', '88', '90', '97', '84', '90', '89'),]with open(csvfilepath,'w', newline='') as f:  #打开文件f_csv = csv.writer(f)       #创建csv.writer对象f_csv.writerow(headers)    #写入1行（标题）f_csv.writerows(rows)     #写入多行（数据）

def readcsv1(csvfilepath): #使用reader对象读取csv文件数据with open(csvfilepath,'r' ,newline='') as f:  #打开文件f_csv = csv.reader(f)    #创建csv.reader对象headers = next(f_csv)   #标题print(headers)         #打印标题（列表）for row in f_csv:      #循环打印各行（列表）print(row)csvfilepath = './data/course.csv' #csv文件存放路径
writecsv1(csvfilepath) #调用写入函数
readcsv1(csvfilepath) #调用读取函数

 10.程序的错误

1）语法错误

语法错误是指其源代码中拼写语法错误，这些错误导致Python编译器无法把Python源代码转换为字节码，故也称之为编译错误

2）运行时错误

运行时错误是在：

• 程序中没有导入相关的模块（例如，import random）时，解释器将在运行时抛出NameError错误信息
• 程序中包括零除运算，解释器将在运行时抛出ZeroDivisionError错误信息
• 程序中试图打开不存在的文件，解释器将在运行时抛出FileNotFoundError错误信息

3）逻辑错误

逻辑错误是程序可以执行（程序运行本身不报错），但执行结果不正确。对于逻辑错误，Python解释器无能为力，需要读者根据结果来调试判断

4）异常处理

• 通过try语句来定义代码块，以运行可能抛出异常的代码；
• 通过except语句，可以捕获特定的异常并执行相应的处理；
• 通过finally语句，可以保证即使产生异常（处理失败），也可以在事后清理资源等

• finally块 始终在执行完 try和except块 之后执行，而与是否引发异常或者是否找到与异常类型匹配的except块无关
• finally块用于清理在try块中执行的操作，如释放其占有的资源（如文件流、数据库连接和图形句柄），而不用等待由运行库中的垃圾回收器来完成对象

11.Python函数分类 

（1）内置函数。Python语言内置了若干常用的函数，例如abs()、len()等等，在程序中可以直接使用

（2）标准库函数。Python语言安装程序同时会安装若干标准库，例如math、random等等。通过import语句，可以导入标准库，然后使用其中定义的函数

（3）第三方库函数。Python社区提供了许多其他高质量的库，如Python图像库等等。下载安装这些库后，通过import语句，可以导入库，然后使用其中定义的函数

（4）用户自定义函数。本章将详细讨论函数的定义和调用方法

1）Lamda表达式/匿名函数

Lambda是一种简便的、在同一行中定义函数的方法。lambda实际上生成一个函数对象，即匿名函数

2）位置参数和命名参数 

• 函数调用时，实参默认按位置顺序传递形参。按位置传递的参数称之为位置参数。
• 函数调用时，也可以通过名称（关键字）指定传入的参数，例如：my_max1(a=1, b=2); my_max1(b=2, a=1)
• 按名称指定传入的参数称为命名参数，也称之为关键字参数。
• 使用关键字参数具有三个优点：
  • 参数按名称意义明确；
  • 传递的参数与顺序无关；
  • 如果有多个可选参数，则可以选择指定某个参数值
• 在带星号的参数后面声明的参数强制为命名参数，如果这些参数没有默认值，且调用时必须使用命名参数赋值，则会引发错误
• 如果不需要带星号的参数，只需要强制命名参数，则可以简单地使用一个星号，如def total(initial=5, *, vegetables)

3）可变参数（单星参数和双星参数）

def my_function(*args, **kwargs):  print("单星参数:", args)  # 输出为一个元组  print("双星参数:", kwargs)  # 输出为一个字典  # 调用函数  
my_function(1, 2, 3, name="Alice", age=30)

12.类和对象

 1）类、对象

2）属性

• 通过 self.变量名 定义的属性

• 类属性：类本身的变量

• 私有属性和公有属性

两个下划线开头，但是不以两个下划线结束的属性是私有的（private），其他为公共的（public）

• @property装饰器 

3）静态方法（@staticmethod）

• 声明属于与类的对象实例无关的方法
• 静态方法不对特定实例进行操作，在静态方法中访问对象实例会导致错误
• 静态方法通过装饰器@staticmethod来定义
• 静态方法一般通过类名来访问，也可以通过对象实例来调用

4）类方法（@classmethod）

• 允许声明属于类本身的方法，即类方法
• 类方法不对特定实例进行操作，在类方法中访问对象实例属性会导致错误
• 类方法通过装饰器@classmethod来定义，第一个形式参数必须为类对象本身，通常为cls 
• 类方法一般通过类名来访问，也可通过对象实例来调用

5）__init__方法（构造函数）

__init__方法即构造函数（构造方法），用于执行类的实例的初始化工作。创建完对象后调用，初始化当前对象的实例，无返回值

6）__new__方法

__new__方法是一个类方法，创建对象时调用，返回当前对象的一个实例，一般无需重载该方法

7）__del__方法（析构函数） 

• __del__方法即析构函数（析构方法），用于实现销毁类的实例所需的操作，如释放对象占用的非托管资源（例如：打开的文件、网络连接等）
• 默认情况下，当对象不再被使用时，__del__方法运行，由于Python解释器实现自动垃圾回收，即无法保证这个方法究竟在什么时候运行
• 通过del语句，可以强制销毁一个对象实例，从而保证调用对象实例的__del__方法

8）私有方法与公有方法 

• 两个下划线开头，但不以两个下划线结束的方法是私有的（private），其他为公共的（public）
• 以双下划线开始和结束的方法是Python的专有特殊方法。不能直接访问私有方法，但可以在其他方法中访问

9）继承

13.模块化编程

1）概念

• 如果程序中包含多个可以复用的函数或类，则通常把相关的函数和类分组包含在单独的模块（module）中。这些提供计算功能的模块称之为模块（或函数模块），导入并使用这些模块的程序，则称之为客户端程序
• 把计算任务分离成不同模块的程序设计方法，称之为模块化编程（modular programming）。使用模块，可以将计算任务分解为大小合理的子任务，并实现代码的重用功能

2）模块的API 

模块和客户端之间遵循的契约称之为API（(Application Programming Interface，应用程序编程接口）

API用于描述模块中提供的函数的功能和调用方法