Python学习笔记

Python两种编程方式

• 交互式：对每个输入语句及时运行结果，适合语法练习
• 文件式：批量性hi性一组语句并运行结果，是编程的主要方式

Windows开发环境配置

• 解释器下载地址：IDLE，安装教程
• 编辑器Pycharm：下载地址，安装教程，注册码
• 使用实例---温度转换
  • 
  • 代码

      TempStr = input("请输入带有符号的温度值：")
      if TempStr[-1] in ['F','f']:
         C = (eval(TempStr[0:-1]) - 32)/1.8
         print("转换后的温度是{:.2f}C".format(C))
      elif TempStr[-1] in ['C','c']:  
         F = 1.8 * eval(TempStr[0:-1]) + 32
         print("转换后的温度是{:.2f}F".format(F))
      else:
         print("输入格式错误")
    

  • 运行
    • IDLE中点击Run--Run modules
      
    • Pycharm中
      

语法元素

• 缩进：表达程序的格式框架
  • 缩进是语法的一部分，缩进不正确程序运行错误
  • 是表达代码间包含和层次关系的唯一手段
  • 程序内一致即可，一般用4个空格或1个Tab键
• 注释
  • #：单行注释
  • ```内容```：多行注释
• 变量：保存和表示数据的占位符号
  • 命名规则
    • 大小写字母、数字、下划线和汉字等字符及组合
    • 首字符不是数字
    • 不能与保留字符相同
      
    • 大小写敏感
  • =：为变量赋值
• 数据类型
  • 数字类型
    • 整数：38、1
    • 浮点数：数学中的实数，带有小数部分
  • 字符串类型：由0个或多个字符组成的有序字符序列
    • 由一对单引号或一对双引号吧表示，如"100,10,100"
    • 字符串序号
      • 分为正向递增序号和反向递减序号
        
    • 使用[]获取字符串中一个或多个字符
      • 索引：返回字符串中第m个字符，<字符串>[M]，如TemStr[-1]
      • 切片：返回字符串中从M开始不到N的这样一段字符子串，<字符串>[M:N]，如TemStr[0:-1]
  • 列表类型：由0个或多个数据组成的有序序列
    • 使用[]表示，中间由,分隔元素，如['F','f']
    • 使用in判断一个元素是否在列表中
• 语句与函数
  • 赋值语句：用=来实现为变量赋值
  • 分支语句
    • 由if、elif、else构成
    • 每个分支语句最后都有一个:：如果条件为真则执行冒号后语句
  • 函数：函数名()
    • 输入函数：input()，获得用户输入的信息，其中的中文只是提示信息不作为输入部分
    • 输出函数：print()
      • 输出格式化
        
    • 评估函数：eval()，去掉参数最外侧引号并执行余下语句
      

Python基本图形绘制

turtle库

• 是turtle绘图体系的Python实现，Python语言的标准库之一
• 原理：即海龟在画布上走过的轨迹形成了绘制的图形
• 库引用：imprt turtle
• 使用函数：库名.函数(函数参数)

turtle绘图窗体

• 窗口最小单位是像素
• 函数：turtle.setup(width,height,startx,starty)设置窗体大小及位置（不是必需的，其中的startx与starty是窗体左上角距屏幕左上角的位置）
  

turtle坐标体系

• 空间坐标：turtle.goto(x,y)绝对坐标
  
• 海龟坐标
  
  • 前进：turtle.fd(d)
  • 后退：turtle.bk(d)
  • 以左侧某一点为圆心：turtle.circle(r半径,angle弧度)
    
• 角度坐标
  • turtle.seth(angle角度)改变海龟行进方向
  • 
• 海龟角度
  • 向左行进方向：turtle.left(angle)
  • 向右行进方向：turtle.right(angle)

色彩体系

• 采用RGB色彩模式
• RGB每色取值范围0-255整数或0-1小数
• 常用RGB色彩
  
  
• turtle.colormode(mode)默认为小数值
  • 1.0：RGB小数值模式
  • 255：RGB整数值模式

画笔控制

• 成对出现
• turtle.penup()：抬起画笔，海龟运行轨迹不在画布上形成图案
• turtle.pendown()：落下画笔，海龟爬行
• turtle.pensize(width)或者turtle.width(wodth)：画笔宽度，海龟的腰围
• turtle.pencolor(color)：画笔颜色，color为颜色字符串或者rgb值

运动控制函数

• 控制海龟行进：走直线&走曲线
• 走直线：turtle.fd(d)或者turtle.forward(d)向前行进
• 走曲线：turtle.circle(r半径,extent弧度)，r默认圆心在海龟左侧r距离的位置

循环语句

• 按照一定次数循环执行一组语句
• 格式

    for 变量 in range(函数名):
        被循环执行的语句
  

• range()函数
  • range(N)：0~N-1
  • range(M,N)：M~N-1
  • range(M,N,K)：M~N-1且以K为步长

实例分析

• 绘制蟒蛇代码

    import turtle
  
    turtle.setup(650, 350, 200, 200) # 设置窗体大小
    turtle.penup()  # 抬起画笔
    turtle.fd(-250)  # 倒退
    turtle.pendown()  # 落下画笔开始画
    turtle.pensize(25)  # 设置画笔大小
    turtle.pencolor("purple")  # 设置画笔颜色
    turtle.seth(-40)  # 设置行进方向
    for i in range(4):  # 循环四次完成身子部分
        turtle.circle(40, 80)  # 先以40为半径画80度的圆
        turtle.circle(-40, 80)  # 再以方向的40为半径画80度的圆
    turtle.circle(40, 80 / 2)  # 以40为半径、40度的圆
    turtle.fd(40) # 行进40度 完成脖子部分
    turtle.circle(16, 180)  # 以16为半径、180度的圆
    turtle.fd(40 * 2 / 3)  # 行进 完成头部
    turtle.done()  # 需要自行操作才能关闭窗体
  

• 运行截图
  

基本数据类型

数字类型

• 整数类型
  • 与数学中的整数一致，可正可负，没有取值范围限制
  • pow(x,y)函数：计算x^{y，想算多大算多大}
  • 四种进制表示形式
    
• 浮点数类型
  • 带有小数点及小数的数字，取值范围：-10^308~10^308，精度数量级：10^-16
  • 运算存在不确定尾数，不是bug
  • round(x,d)函数：对x四舍五入，d为小数截取位数，浮点数间运算及比较用round()函数辅助
  • 浮点数的科学计数法
    • 使用e或E作为幂的符号，以10为基数
    • <a>e<b>：a*10^b
• 复数类型
  • a+bj ：a为实部，b为虚部，j=√-1

数值运算操作符

• 操作符

  操作符及使用	描述
  x+y	加，x与y之和
  x-y	减，x与y之差
  x*y	乘，x与y之积
  x/y	除，x与y之商
  x//y	整数除，x与y之整数商
  +x	x本身
  -y	x的负值
  x%y	余数
  x**y	幂运算，x的y次幂
  x**y	当y是小数时，开方运算

• 一些运算函数

  • abs(x)：x的绝对值
  • divmod(x,y)：商余，同时输出商和余数(x//y,x%y)
  • pow(x,y)：幂运算
  • pow(x,y,z)：幂余，(x**y)%z
  • round(x,d)：对x取d位小数
  • max(x1,...,xn)
  • min(x1,...,xn)
  • int(x)：将x变为整数
  • float(x)：将x变为浮点数
  • complex(x)：将x变为复数

• 实例

  • 工作日模式每天努力到多少相当于365天模式每天1%的努力
  • 代码

    def dayUp(df):
        dayup = 1
        for i in range(365):
            if i % 7 in [6,0]:
                dayup = dayup * (1-0.01)
            else:
                dayup = dayup * (1+df)
        return dayup
    dayfactor = 0.01
    while dayUp(dayfactor) < 37.78:
        dayfactor +=0.001
    print("工作日的努力参数是:{:.3f}".format(dayfactor))
    

  • 结果：0.019

字符串类型

• 表示方法
  

• 序号
  

• 切片使用
  

• 转义符
  

• 字符串操作符
  

• 一些处理函数

  • len(x)：返回字符串x的长度
  • str(x)：任意类型x多对应的字符串形式
  • hex(x)：整数x的十六进制小写形式字符串
  • oct(x)：整数x的八进制小写形式字符串
  • chr(u)：将Unicode编码返回对应字符串
  • ord(x)：返回x对应的Unicode编码

• 一些处理方法

  方法及使用	描述
  str.lower()或str.upper()	返回字符串的小写或大写形式
  str.split(sep=None)	返回一个列表，由str根据sep被分隔的部分组成
  str.count(sub)	返回子串sub在str中出现的次数
  str.replace(old,new)	所有old字串被替换为new
  str.center(width[,fillchar])	字符串str根据宽度width居中，fillchar可选其为填充字符
  str.strip(chars)	从str中去掉其左侧和右侧chars中列出的字符
  str.join(iter)	在iter变量除最后元素外每个元素后增加一个str

• 字符串的格式化

  • 使用.format()方法
  • 槽{ }
    
    
    

Python处理时间

time库

• 计算机时间的表达
• 提供获取系统时间并格式化输出功能
• 提供系统级精确计时功能，用于程序性能分析
• 导入库：import time
• 调用相关函数：time.b()

三类函数

• 时间获取：
  • time()：获取当前时间戳，即计算机内部时间值，是一个浮点数
  • ctime()：获取当前时间并以可读方式表示，返回字符串
  • gmtime()：表示为计算机可处理的时间格式
• 时间格式化：
  • strftime(tpl,ts)：tpl定义输出效果，ts为时间类型变量
  • strptime(str,tpl)：str是字符串形式的时间值，tpl为定义的输出效果
• 程序计时应用
  • perf_counter() ：返回一个CPU级别的精确时间计数值，单位为秒
  • sleep(s)：s为休眠的时间，单位是秒，可以是浮点数
• 实例
  • 文本进度条：采用字符串方式打印可以动态变化的文本进度条，进度条需要能在一行中逐渐变化
  • 代码

   import time
   scale = 50
   print("执行开始".center(scale//2,"-"))
   start = time.perf_counter()
   for i in range(scale+1):
       a = '*' * i # *显示的个数
       b = '.' * (scale - i) # .显示的个数
       c = (i/scale)*100 # 打印百分比
       dur = time.perf_counter() - start # 打印出所消耗时间
       print("
  {:^3.0f}%[{}->{}]{:.2f}s".format(c,a,b,dur),end="")
       time.sleep(0.1)
   print("
  "+"执行结束".center(scale//2,'-'))
  

  • 效果
    

程序的控制结构

分支结构

• 单分支：if 条件:
• 二分支：if : else:
• 多分支：if - elif - else
• 异常处理

    try:
        语句1
    except:
        语句2
  

    try:
        语句1
    except:
        语句2
    else: # 不发生异常时执行
        语句3
    finally: # 一定执行
        语句4
  

• 实例
  • 身体质量指数BMI：BMI=体重(kg)/身高^2(m²⁾
    
  • 代码

   height,weight = eval(input("请输入身高(米)和体重(公斤)[逗号隔开]:"))
   bmi = weight / pow(height,2)
   print("BMI数值为：{:.2f}".format(bmi))
   who,nat = "",""
   if bmi < 18.5:
       who,nat = "偏瘦","偏瘦"
   elif 18.5 <= bmi < 24:
       who,nat = "正常","正常"
   elif 24 <= bmi < 25:
       who,nat = "正常","偏胖"
   elif 25 <= bmi < 28:
       who,nat = "偏胖","偏胖"
   elif 28 <= bmi <30:
       who,nat = "偏胖","肥胖"
   else:
       who,nat = "肥胖","肥胖"
   print("BMI指标为：国际'{0}'，国内'{1}'".format(who,nat))
  

循环结构

• 遍历循环

    for <循环变量> in <遍历结构>:
        语句块
  

  • 计数循环：for i in range(N):
  • 列表遍历循环：for item in ls:，ls为一个列表
  • 文件遍历循环：for line in fi:，fi为文件标识符，遍历其每行，产生循环
• 无限循环

    while <条件>:
        <语句块>
  

循环控制保留字

• continue：结束当次循环
• break：结束整个循环

Python使用随机数

random库

• 导入：import random
• 八个函数
  • 基本随机函数
    • seed(a)：初始化给定的随机数种子，默认为系统当前时间
    • random()：生成[0.0-1.0]之间的随机小数
  • 扩展随机函数
    • randint(a,b)：生成一个[a,b]之间的整数
    • randrange(m,n,k)：生成一个[m,n)之间以k为步长的随机整数
    • getrangbits(k)：生成一个k比特长的随机整数
    • uniform(a,b)：生成[a,b]之间的随机小数
    • choice(seq)：从序列seq中随机选择一个元素
    • shuffle(seq)：将序列seq中元素随机排列，返回打乱后的序列