Author：ProZoom

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由于Python官網說2.幾版本的到2020年將停止更新，所以本教程只基于Mac平臺的Python3以上的版本進行編寫，Window平臺暫未編寫，不過大同小異，敬請諒解！---ProZoom

Python程序是大小寫敏感的

#開頭的語句是注釋，注釋是給人看的

每一行都是一個語句，當語句以冒號:結尾時，縮進的語句視為代碼塊

數據類型和變量

數據類型

在Python中，能夠直接處理的數據類型有以下幾種：

整數

Python可以處理任意大小的整數，當然包括負整數，在程序中的表示方法和數學上的寫法一模一樣，例如：1，100，-8080，0，等等。

計算機由于使用二進制，所以，有時候用十六進制表示整數比較方便，十六進制用0x前綴和0-9，a-f表示，例如：0xff00，0xa5b4c3d2，等等。

浮點數

浮點數也就是小數，之所以稱為浮點數，是因為按照科學記數法表示時，一個浮點數的小數點位置是可變的，比如，1.23x109和12.3x108是完全相等的。浮點數可以用數學寫法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是對于很大或很小的浮點數，就必須用科學計數法表示，把10用e替代，1.23x109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以寫成1.2e-5，等等。

整數和浮點數在計算機內部存儲的方式是不同的，整數運算永遠是精確的（除法難道也是精確的？是的！），而浮點數運算則可能會有四舍五入的誤差。

字符串

字符串是以單引號'或雙引號"括起來的任意文本，比如'abc'，"xyz"等等。請注意，''或""本身只是一種表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串'abc'只有a，b，c這3個字符。如果'本身也是一個字符，那就可以用""括起來，比如"I'm OK"包含的字符是I，'，m，空格，O，K這6個字符。

如果字符串內部既包含'又包含"怎么辦？可以用轉義字符\來標識，比如：

'I\'m \"OK\"!'

表示的字符串內容是：

I'm "OK"!

轉義字符\可以轉義很多字符，如下圖所示：

測試：

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布爾值

布爾值和布爾代數的表示完全一致，一個布爾值只有True、False兩種值，要么是True，要么是False，在Python中，可以直接用True、False表示布爾值（請注意大小寫），也可以通過布爾運算計算出來：

>>> True
True
>>> not True
False
>>> False
False
>>> not False
True
>>> 3>2
True
>>> 2>3
False
>>> 

布爾值可以用and、or和not運算。

and運算是與運算，只有所有都為True，and運算結果才是True：

>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and False
False
>>> 3>2 and 2>3
False

or運算是或運算，只要其中有一個為True，or運算結果就是True：

>>> True or False
True
>>> True or True
True
>>> False or False
False

not運算是非運算，它是一個單目運算符，把True變成False，False變成True：

>>> not True
False
>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True

布爾值經常用在條件判斷中，比如：

if age >= 18:
    print('adult')
else:
    print('teenager')

空值

空值是Python里一個特殊的值，用None表示。None不能理解為0，因為0是有意義的，而None是一個特殊的空值。

此外，Python還提供了列表、字典等多種數據類型，還允許創建自定義數據類型，我們后面會繼續講到。

變量

變量的概念基本上和初中代數的方程變量是一致的，只是在計算機程序中，變量不僅可以是數字，還可以是任意數據類型。

變量在程序中就是用一個變量名表示了，變量名必須是大小寫英文、數字和_的組合，且不能用數字開頭，比如：

a = 2 #變量a是一個整數。

t_007 = 'T007'  #變量t_007是一個字符串。

Answer = True  #變量Answer是一個布爾值True。

在Python中，等號=是賦值語句(和其他語言不同)，可以把任意數據類型賦值給變量，同一個變量可以反復賦值，而且可以是不同類型的變量，例如：

a = 123  # a是整數
print(a)
a = 'ABC' # a變為字符串
print(a)

這種變量本身類型不固定的語言稱之為動態語言，與之對應的是靜態語言。靜態語言在定義變量時必須指定變量類型，如果賦值的時候類型不匹配，就會報錯。例如Java是靜態語言。

和靜態語言相比，動態語言更靈活，就是這個原因。

請不要把賦值語句的等號等同于數學的等號。比如下面的代碼：

x = 8
x = x + 2

如果從數學上理解x = x + 2那無論如何是不成立的，在程序中，賦值語句先計算右側的表達式x + 2，得到結果12，再賦給變量x。由于x之前的值是8，重新賦值后，x的值變成10。

最后，理解變量在計算機內存中的表示也非常重要。當我們寫：

a = 'ABC'

Python解釋器干了兩件事情：

1.在內存中創建了一個'ABC'的字符串；

2.在內存中創建了一個名為a的變量，并把它指向'ABC'。

也可以把一個變量a賦值給另一個變量b，這個操作實際上是把變量b指向變量a所指向的數據，例如下面的代碼：

a = 'ABC' #解釋器創建了字符串'ABC'和變量a，并把a指向'ABC'
b = a #解釋器創建了字符串'XYZ'，并把a的指向改為'XYZ'，但b并沒有更改：
a = 'XYZ' #解釋器創建了變量b，并把b指向a指向的字符串'ABC'
print(b)

b的值是'ABC'

常量

所謂常量就是不能變的變量，比如常用的數學常數π就是一個常量。在Python中，通常用全部大寫的變量名表示常量：

PI = 3.14159265359

但事實上PI仍然是一個變量，Python根本沒有任何機制保證PI不會被改變，所以，用全部大寫的變量名表示常量只是一個習慣上的用法，如果你一定要改變變量PI的值，也沒人能攔住你。

最后解釋一下整數的除法為什么也是精確的。在Python中，有兩種除法，一種除法是/：

>>> 10 / 3
3.3333333333333335 

#除法計算結果是浮點數，即使是兩個整數恰好整除，結果也是浮點數
>>> 9 / 3
3.0

還有一種除法是//，稱為地板除(就是數學里的取整函數)，兩個整數的除法仍然是整數：

>>> 10 // 3
3
>>> 14//3
4

你沒有看錯，整數的地板除//永遠是整數，即使除不盡。要做精確的除法，使用/就可以。

因為//除法只取結果的整數部分，所以Python還提供一個余數運算，可以得到兩個整數相除的余數：

>>> 10 % 3
1

無論整數做//除法還是取余數，結果永遠是整數，所以，整數運算結果永遠是精確的。

字符串和編碼

Python的字符串

在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode編碼的，也就是說，Python的字符串支持多語言，例如：

>>> print('中文字符串')

對于單個字符的編碼，Python提供了ord()函數獲取字符的整數表示，chr()函數把編碼轉換為對應的字符：

>>> ord('A')
65
>>> ord('中')
20013
>>> chr(66)
'B'
>>> chr(25991)
'文'

如果知道字符的整數編碼，還可以用十六進制這么寫str：

>>> '\u4e2d\u6587'
'中文'

兩種寫法完全是等價的。

由于Python的字符串類型是str，在內存中以Unicode表示，一個字符對應若干個字節。如果要在網絡上傳輸，或者保存到磁盤上，就需要把str變為以字節為單位的bytes。

Python對bytes類型的數據用帶b前綴的單引號或雙引號表示：

x = b'ABC'

要注意區分'ABC'和b'ABC'，前者是str，后者雖然內容顯示得和前者一樣，但bytes的每個字符都只占用一個字節。

使用list和tuple

list

Python內置的一種數據類型是列表：list。list是一種有序的集合，可以隨時添加和刪除其中的元素。

比如，列出班里所有同學的名字，就可以用一個list表示：

>>> class = ['one', 'two', 'three']
>>> class
['one', 'two', 'three']

變量class就是一個list。用len()函數可以獲得list元素的個數：

>>> len(class)
3

用索引來訪問list中每一個位置的元素，記得索引是從0開始的：

>>> class[0]
'one'
>>> class[1]
'two'
>>> class[2]
'three'
>>> class[3]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

當索引超出了范圍時，Python會報一個IndexError錯誤，所以，要確保索引不要越界，記得最后一個元素的索引是len(class) - 1。

如果要取最后一個元素，除了計算索引位置外，還可以用-1做索引，直接獲取最后一個元素：

>>> class[-1]
'three'
以此類推，可以獲取倒數第2個、倒數第3個：

>>> class[-2]
'two'
>>> class[-3]
'one'
>>> class[-4]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

當然，倒數第4個就越界了。

list是一個可變的有序表，所以，可以往list中追加元素到末尾：

>>> class.append('for')
>>> class
['one', 'two', 'three', 'for']

也可以把元素插入到指定的位置，比如索引號為1的位置：

>>> class.insert(1, 'five')
>>> class
['one', 'five', 'two', 'three', 'for']

要刪除list末尾的元素，用pop()方法：

>>> class.pop()
'for'
>>> class
['one', 'five', 'two', 'three']

要刪除指定位置的元素，用pop(i)方法，其中i是索引位置：

>>> class.pop(1)
'Jack'
>>> class
['one', 'three','for']

要把某個元素替換成別的元素，可以直接賦值給對應的索引位置：

>>> class[1] = 'five'
>>> class
['one', 'five', 'three']

list里面的元素的數據類型也可以不同，比如：

>>> L = ['Apple', 123, True]

list元素也可以是另一個list，比如：

>>> s = ['python', 'java', ['asp', 'php'], 'scheme']
>>> len(s)
4

要注意s只有4個元素，其中s[2]又是一個list，如果拆開寫就更容易理解了：

>>> p = ['asp', 'php']
>>> s = ['python', 'java', p, 'scheme']

要拿到'php'可以寫p[1]或者s[2][1]，因此s可以看成是一個二維數組，類似的還有三維、四維……數組，不過很少用到。

如果一個list中一個元素也沒有，就是一個空的list，它的長度為0：

>>> L = []
>>> len(L)
0

tuple

另一種有序列表叫元組：tuple。tuple和list非常類似，但是tuple一旦初始化就不能修改，比如同樣是列出同學的名字：

>>> class = ('one', 'two', 'three')

現在，class這個tuple不能變了，它也沒有append()，insert()這樣的方法。其他獲取元素的方法和list是一樣的，你可以正常地使用class[0]，class[-1]，但不能賦值成另外的元素。

不可變的tuple有什么意義？因為tuple不可變，所以代碼更安全。如果可能，能用tuple代替list就盡量用tuple。

tuple的陷阱：當你定義一個tuple時，在定義的時候，tuple的元素就必須被確定下來，比如：

>>> t = (1, 2)
>>> t
(1, 2)

如果要定義一個空的tuple，可以寫成()：

>>> t = ()
>>> t
()

但是，要定義一個只有1個元素的tuple，如果你這么定義：

>>> t = (1)
>>> t
1

定義的不是tuple，是1這個數！這是因為括號()既可以表示tuple，又可以表示數學公式中的小括號，這就產生了歧義，因此，Python規定，這種情況下，按小括號進行計算，計算結果自然是1。

所以，只有1個元素的tuple定義時必須加一個逗號,，來消除歧義：

>>> t = (1,)
>>> t
(1,)

Python在顯示只有1個元素的tuple時，也會加一個逗號,，以免你誤解成數學計算意義上的括號。

最后來看一個“可變的”tuple：

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
>>> t[2][0] = 'X'
>>> t[2][1] = 'Y'
>>> t
('a', 'b', ['X', 'Y'])

表面上看，tuple的元素確實變了，但其實變的不是tuple的元素，而是list的元素。tuple一開始指向的list并沒有改成別的list，所以，tuple所謂的“不變”是說，tuple的每個元素，指向永遠不變。即指向'a'，就不能改成指向'b'，指向一個list，就不能改成指向其他對象，但指向的這個list本身是可變的！

理解了“指向不變”后，要創建一個內容也不變的tuple怎么做？那就必須保證tuple的每一個元素本身也不能變。

條件判斷

if語句

age = 20
if age >= 18:
    print('your age is', age)
    print('adult')

if--else語句

age = 13
if age >= 18:
    print('your age is', age)
    print('adult')
else:
    print('your age is', age)
    print('teenager')

if-elif-else語句

age = 3
if age >= 18:
    print('adult')
elif age >= 6:
    print('teenager')
else:
    print('kid')

總結

if <條件判斷1>:
    <執行1>
elif <條件判斷2>:
    <執行2>
elif <條件判斷3>:
    <執行3>
else:
    <執行4>

循環

for...in循環

依次把list或tuple中的每個元素迭代出來

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)

while循環

只要條件滿足，就不斷循環，條件不滿足時退出循環。比如我們要計算100以內所有奇數之和，可以用while循環實現

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

在循環內部變量n不斷自減，直到變為-1時，不再滿足while條件，循環退出

break

在循環中，break語句可以提前退出循環

continue

在循環過程中，也可以通過continue語句，跳過當前的這次循環，直接開始下一次循環

使用dict和set

dict

Python內置了字典：dict的支持，dict全稱dictionary，在其他語言中也稱為map，使用鍵-值（key-value）存儲，具有極快的查找速度。

>>> d = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
>>> d['Michael']
95

為什么dict查找速度這么快？因為dict的實現原理和查字典是一樣的。假設字典包含了1萬個漢字，我們要查某一個字，一個辦法是把字典從第一頁往后翻，直到找到我們想要的字為止，這種方法就是在list中查找元素的方法，list越大，查找越慢。

第二種方法是先在字典的索引表里（比如部首表）查這個字對應的頁碼，然后直接翻到該頁，找到這個字。無論找哪個字，這種查找速度都非常快，不會隨著字典大小的增加而變慢。

dict就是第二種實現方式，給定一個名字，比如'Michael'，dict在內部就可以直接計算出Michael對應的存放成績的“頁碼”，也就是95這個數字存放的內存地址，直接取出來，所以速度非常快。

你可以猜到，這種key-value存儲方式，在放進去的時候，必須根據key算出value的存放位置，這樣，取的時候才能根據key直接拿到value。

要避免key不存在的錯誤，有兩種辦法，
一是通過in判斷key是否存在：

>>> 'Thomas' in d
False

二是通過dict提供的get方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value：

>>> d.get('Thomas')
>>> d.get('Thomas', -1)
-1

注意：返回None的時候Python的交互式命令行不顯示結果。

要刪除一個key，用pop(key)方法，對應的value也會從dict中刪除：

>>> d.pop('Bob')
75
>>> d
{'Michael': 95, 'Tracy': 85}

和list比較，dict有以下幾個特點：

查找和插入的速度極快，不會隨著key的增加而變慢；
需要占用大量的內存，內存浪費多。

而list相反：

查找和插入的時間隨著元素的增加而增加；
占用空間小，浪費內存很少。

所以，dict是用空間來換取時間的一種方法。

set

set和dict類似，也是一組key的集合，但不存儲value。由于key不能重復，所以，在set中，沒有重復的key。

要創建一個set，需要提供一個list作為輸入集合：

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

注意，傳入的參數[1, 2, 3]是一個list，而顯示的{1, 2, 3}只是告訴你這個set內部有1，2，3這3個元素，顯示的順序也不表示set是有序的。。

重復元素在set中自動被過濾：

>>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

通過add(key)方法可以添加元素到set中，可以重復添加，但不會有效果：

>>> s.add(4)
>>> s
{1, 2, 3, 4}
>>> s.add(4)
>>> s
{1, 2, 3, 4}

通過remove(key)方法可以刪除元素：

>>> s.remove(4)
>>> s
{1, 2, 3}

set可以看成數學意義上的無序和無重復元素的集合，因此，兩個set可以做數學意義上的交集、并集等操作：

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([2, 3, 4])
>>> s1 & s2
{2, 3}
>>> s1 | s2
{1, 2, 3, 4}