Python語言概述

Python開發環境配置

1.到Python主頁下載並安裝Python基本開發和運 行環境，網址：
www.python.org/downloads/ https://python123.io/download
2.根據作業系統不同選擇不同版本
3.下載相應的Python 3.0系列版本程式

Python直譯器

Python直譯器有兩個重要的工具：
IDLE：Python整合開發環境，用來編寫和除錯 Python程式碼；
Pip：Python第三方庫安裝工具，用來在當前計算 機上安裝第三方庫。

Python程式的編輯方式

通過IDLE啟動互動式Python執行環境輸出資料

開啟IDLE，點選Ctrl+N開啟一個新視窗，輸入 語句並儲存，使用快鍵建F5即可執行該程式。

Python程式的執行方式

Python程式有兩種執行方式：互動式和檔案式。
互動式利用Python直譯器即時響應使用者輸入的 程式碼，給出輸出結果。
檔案式將Python程式寫在一個或多個檔案中， 啟動Python直譯器批量執行檔案中的程式碼。
互動式一般用於除錯少量程式碼，檔案式是最常用 的程式設計方式。

程式的基本編寫方法

1.輸入資料
輸入（Input）是一個程式的開始。程式要處理的 資料有多種來源，形成了多種輸入方式，包括：文 件輸入、網路輸入、控制檯 輸入、互動介面輸出、 隨機資料輸入、內部引數輸入等。
2.處理資料
處理（Process）是程式對輸入資料進行計算產生輸 出結果的過程。計算問題的處理方法統稱為“算 法”，它是程式最重要的組成部分。可以說，演算法 是一個程式的靈魂。
3.輸出資料
輸出（Output）是程式展示運算成果的方式。程式 的輸出方式包括：控制檯輸出、圖形輸出、檔案輸 出、網路輸出、作業系統內部變數輸出等。

Python語言基本語法元素

程式的格式框架

1.縮排
Python語言採用嚴格的“縮排”來表明程式的 格式框架。縮排指每一行程式碼開始前的空白區 域，用來表示程式碼之間的包含和層次關係。
1個縮排 = 4個空格
縮排是Python語言中表明程式框架的唯一手段。
當表達分支、迴圈、函式、類等程式含義時， 在if、while、for、def、class等保留字所在完整 語句後通過英文冒號（:）結尾並在之後進行縮/進，表明後續程式碼與緊鄰無縮排語句的所屬關係。

2.註釋
註釋是程式碼中的輔助性文字，會被編譯或直譯器 略去，不被計算機執行，一般用於程式設計師對程式碼 的說明。Python語言採用#表示一行註釋的開始， 多行註釋需要在每行開始都使用#。
Python程式中的非註釋語句將按順序執行，註釋 語句將被直譯器過濾掉，不被執行。註釋一般用於在程式碼中標明作者和版權資訊，或解釋程式碼原 理及用途，或通過註釋單行程式碼輔助程式除錯。

語法元素的名稱

1.變數
變數是儲存和表示資料值的一種語法元素，在程式中十分常見。顧名思義，變數的值是可以改變的，能夠通過賦值（使用等號=表達）方式被修改。
2.命名
Python語言允許採用大寫字母、小寫字母、數 字、下劃線(_)和漢字等字元及其組合給變數命名，但名字的首字元不能是數字，中間不能出現空格，長度沒有限制
注意：識別符號對大小寫敏感，python和Python 是兩個不同的名字。
3.保留字
Python 3.x保留字列表 (33個)

程式的語句元素

1.表示式
產生或計算新資料值的程式碼片段稱為表示式。表示式類似數學中的計算公式，以表達單一功能為目的，運算後產生運算結果，運算結果的型別由操作符或運算子決定。表示式一般由資料和操作符等構成，這是構成Python語句的重要部分。
2.賦值語句
Python語言中，= 表示“賦值”，即將等號右側的值計算後將結果值賦給左側變數，包含等號（=）的語句稱為“賦值語句”
<變數> = <表示式>
同步賦值語句：同時給多個變數賦值
<變數1>, …, <變數N> = <表示式1>, …, <表示式N>
3.引用
Python程式會經常使用當前程式之外已有的功能程式碼， 這個過程叫“引用”。Python語言使用 import保留字引用當前程式以外的功能庫，使用方式如下：

import <功能庫名稱>

引用功能庫之後，採用<功能庫名稱>.<函式名稱>() 方式呼叫具體功能。

4.其他語句
除了賦值語句外，Python程式還包括一些其他的語句型別，例如，分支語句和迴圈語句等。
分支語句

num = eval(input("請輸入一個整數:"))
	if 0 <= num <= 100:	# 判斷[0,100]
	print("輸入整數在0到100之間(含)")

迴圈語句

  # 輸出10到100步長為3的全部整數
	n = 10
while n < 100:
print(n, end=" ")
	n = n + 3

基本輸入輸出函式

input()函式
獲得使用者輸入之前，input()函式可以包含一些提示性文字

>>>a = input("請輸入一個小數: ")
請輸入一個小數: 123.456
>>>print(a)	# 此時a是字串"123.456"
123.456

eval() 函式
eval函式是Python語言中一個十分重 要的函式，它能夠以Python表示式的方式解析並 執行字串，將返回結果輸出。

>>>a = eval("1.2 + 3.4")
>>>print(a)
4.6

print(）函式
print()函式用於輸出運算結果，根據輸出內容的 不同，有三種用法。
第一種，僅用於輸出字串，使用方式如下：

>>>print("世界和平")
世界和平

第二種，僅用於輸出一個或多個變數，使用方式如下：

>>>value = 123.456
>>>print(value, value, value)  123.456 123.456 123.456

第三種，用於混合輸出字串與變數值，使用方式如下：

>>>a, b = 123.456, 1024
>>>print("數字{}和數字{}的乘積是{}".format(a, b, a*b))
數字123.456和數字1024的乘積是126417.944

對print()函式的end引數進行賦值

>>>a = 24
>>>print(a, end=".")  24.
>>>print(a, end="%")  24%

基本資料型別

1.數字型別
Python語言提供3種數字型別：整數型別、浮點數型別和複數型別，分別對應數學中的整數、實數和複數。
1010是一個整數型別，10.10是一個浮點數型別，10 + 10j是一個複數型別。
2.整數型別
與數學中的整數概念一致，沒有取值範圍限制；
整數型別有4種進製表示：十進位制、二進位制、八進位制和十六進位制。預設情況，整數採用十進位制，其他進位制需要增加引導符號。
3.浮點數型別
帶有小數點及小數的數字
Python語言中的浮點數型別必須帶有小數部分，小數部分可以是0。
例如：1010是整數，1010.0是浮點數。
浮點數有2種表示方法：十進位制形式的一般表示和科學計數法表示。除十進位制外，浮點數沒有其他進製表示形式。
下面是浮點數型別的例子：1010.0, -1010., 1.01e3, -1.01E-3
科學計數法使用字母e或者E作為冪的符號，以10為基數，含義如下：

<a>e<b> = a*10b

Python浮點數型別的數值範圍和小數精度受不同計算機系統的限制。除高精度科學計算外的絕大部分運算來說，浮點數型別的數值範圍和小數精度足夠“可靠”。

>>>1234567890.987654321 * 1234567890.987654321
1.5241578774577044e+18
>>>9876543210.123456789 / 1234567890.987654321
7.000000066600002

4.複數型別
複數型別表示數學中的複數。複數有一個基本單位元素j，叫作“虛數單位”。含有虛數單位的數被稱為複數。
例如：11.3+4j -5.6+7j 1.23e-4+5.67e+89j
Python語言中，複數可以看作是二元有序實數對（a, b），表示為：a + bj，其中，a是實數部分，簡稱實部，b是虛數部分，虛部。虛數部分通1不能省略，即 1j表示複數，而j則表示Python程式中的一個變數。

複數型別中實部和虛部都是浮點型別，對於複數z，可以用z.real和z.imag分別獲得它的實數部分和虛數部分.

>>>(1.23e4+5.67e4j).real
12300.0
>>>(1.23e4+5.67e4j).imag
56700.0
>>>1.23e4+5.67e4j.imag # 先獲得5.67e4j的虛部，再與1.23e4進行求和計算
69000.0

數字型別的運算

數值運算操作符

數值運算可能改變結果的資料型別，型別的改變與運算子有關，有如下基本規則：

1. 整數和浮點數混合運算，輸出結果是浮點數；
2. 整數之間運算，產生結果型別與操作符相關，/運算的結果是浮點數；
3. 整數或浮點數與複數運算，輸出結果是複數。
   數值運算函式Python直譯器提供了一些內建函式，在這些內建函式之中，有6個函式與數值運算相關。

字串型別及格式化

字串型別
字串是字元的序列表示，根據字串的內容多少分為單行字串和多行字串。
單行字串可以由一對單引號（’）或雙引號（"）作為邊界來表示，單引號和雙引號作用相同。
多行字串可以由一對三單引號（’’’）或三雙引號（"""）作為邊界來表示，兩者作用相同。
字串操作符

程式的流程圖

起止框：表示程式邏輯的開始或結束；
判斷框：表示一個判斷條件，並根據判斷結果選擇不同的
執行路徑；
處理框：表示一組處理過程，對應於順序執行的程式邏輯；
輸入輸出框：表示程式中的資料輸入或結果輸出；
註釋框：表示程式的註釋；
流向線：表示程式的控制流，以帶箭頭直線或曲線表達程
序的執行路徑；
連線點：表示多個流程圖的連線方式，常用於將多個較小
流程圖組織成較大流程圖。

程式的基本結構

程式由三種基本結構組成：順序結構、分支結構和迴圈結構。

程式的分支結構

單分支結構: if語句
二分支結構: if-else語句
多分支結構: if-elif-else語句

關係操作符

程式的迴圈結構

Python語言的迴圈結構包括兩種：遍歷迴圈和無限迴圈。
遍歷迴圈使用保留字for依次提取遍歷結構各元素進行處理；
無限迴圈使用保留字while根據判斷條件執行程式。

迴圈控制: break和continue

continue語句和break語句的區別是：continue語句只結束本次迴圈，不終止整個迴圈的執行，而break具備結束迴圈的能力。

函式的基本使用

函式的使用

定義後的函式不能直接執行，需要經過“呼叫”才能執行。
具體來說，函式的使用一共分為四個步驟：

1. 函式定義
   使用def保留字將一段程式碼定義為函式，需要確定函式的名字、引數的名字、引數的個數，使用引數名稱作為形式引數（佔位符）編寫函式內部的功能程式碼。
2. 函式呼叫
   通過函式名呼叫函式功能，對函式的各個引數賦予實際值，實際值可以是實際資料，也可以是在呼叫函式前已經定義過的變數。
3. 函式執行
   函式被呼叫後，使用實際引數（賦予形式引數的實際值）參與函式內部程式碼的執行，如果有結果則進行輸出。
4. 函式返回
5. 函式執行結束後，根據return保留字的指示決定是否返回結果，如果返回結果，則結果將被放置到函式被呼叫的位置，函式使用完畢，程式繼續執行。

函式的返回值

return語句用來結束函式並將程式返回到函式被呼叫的位置繼續執行。
return語句可以出現在函式中的任何部分，同時可以將0個、1個或多個函式運算的結果返回給函式被呼叫處的變數。

變數的作用域

根據程式中變數所在的位置和作用範圍，變數分為區域性變數和全域性變數。
區域性變數僅在函式內部，且作用域也在函式內部，全域性變數的作用域跨越多個函式。

程式碼複用

模組化設計指通過函式的封裝功能將程式劃分成主程式、子程式和子程式間關係的表達。模組化設計是使用函式設計程式的思考方法，以功能塊為基本單位，一般有兩個基本要求：
緊耦合：儘可能合理劃分功能塊，功能塊內部耦合緊密；
鬆耦合：模組間關係儘可能簡單，功能塊之間耦合度低。

組合資料型別

組合資料型別

Python語言中最常用的組合資料型別有3大類，分別是集合型別、序列型別和對映型別。
集合型別是一個具體的資料型別名稱，而序列型別和對映型別是一類資料型別的總稱。
集合型別是一個元素集合，元素之間無序，相同元素在集合中唯一存在。
序列型別是一個元素向量，元素之間存在先後關係，通過序號訪問，元素之間不排他。序列型別的典型代表是字串型別和列表型別。
對映型別是“鍵-值”資料項的組合，每個元素是一個鍵值對，表示為(key, value)。對映型別的典型代表是字典型別。

列表型別

列表的定義

列表是包含0個或多個元組組成的有序序列，屬於序列型別。列表可以元素進行增加、刪除、替換、查詢等操作。列表沒有長度限制，元素型別可以不同，不需要預定義長度。
列表型別用中括號（[]）表示，也可以通過list(x)函式將集合或字串型別轉換成列表型別。

列表的索引

索引是列表的基本操作，用於獲得列表的一個元素。使用中括號作為索引操作符。
可以使用遍歷迴圈對列表型別的元素進行遍歷操作，基本使用方式如下：

>>>ls = [1010, "1010", [1010, "1010"], 1010]
>>>for i in ls:
print(i*2)
2020
10101010
[1010,
'1010'
, 1010,
'1010']
2020

列表的切片

切片是列表的基本操作，用於獲得列表的一個片段，即獲得一個或多個元素。切片後的結果也是列表型別。切片有兩種使用式：
<列表或列表變數>[N: M]或<列表或列表變數>[N: M: K]

列表型別的操作

列表的操作函式

min(ls)和max(ls)分別返回一個列表的最小或最大元素，使用這兩個函式的前提是列表中各元素型別可以進行比較。
list(x)將變數x轉變成列表型別，其中x可以是字串型別，也可以是字典型別。

字典型別

字典的定義

“鍵值對”是組織資料的一種重要方式，廣泛應用在Web系統中。鍵值對的基本思想是將“值”資訊關聯一個“鍵”資訊，進而通過鍵資訊查詢對應值資訊，這個過程叫對映。Python語言中通過字典型別實現對映。
Python語言中的字典使用大括號{}建立，每個元素是一個鍵值對。鍵和值通過冒號連線，不同鍵值對通過逗號隔開。字典型別也具有和集合類似的性質，即鍵值對之間沒有順序且不能重複。

字典的索引

列表型別採用元素順序的位置進行索引。由於字典元素“鍵值對”中鍵是值的索引，因此，可以直接利用鍵值對關係索引元素。
字典是儲存可變數量鍵值對的資料結構，鍵和值可以是任意資料型別，通過鍵索引值，並可以通過鍵修改值。

字典型別也支援保留字in，用來判斷一個鍵是否在字典中。如果在則返回True，否則返回False。