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第二章：编程入门

分类: 文章 • 2023-02-26 00:29:31

文章目录

第一节：关于Python

Python的诞生

1990年由新西兰人Guido van Rossum所创建，起名源于英国戏剧“Monty Python’s flying circus”；
主要版本有Python2和Python3，后者并不兼容前者，一些主流的框架已放弃对Python2的支持；

Python的特点

  • 简洁优美，易于学习，因此受到热捧，并且广泛被作为编程的入门语言使用；
  • 胶水语言，由于其简洁的特性和受追捧的程度，C和Java都为其提供了大量的类库支持，使得一个以Python为主要编程语言的工程，可以引入和调用大量C以及Java的类库，因此Python被称为是“胶水语言”；
  • 面向对象，Python是面向对象的语言；
  • 脚本语言，Python是一门脚本语言，由Python解释器逐行解释并执行；

有哪些运用领域？

  • Web开发；
  • 爬虫程序开发；
  • 数据挖掘；
  • 机器学习（人工智能）；
  • 少儿编程；
    由于有C类库的支持，理论上Python是可以做任何事情的

第二节：Python的开发环境

下载和安装Python解释器

官方解释器下载地址：https://www.python.org/downloads/windows/

使用Python首先我们要接触Python的解释器，这里我们选择一个Python3的版本进行安装，Python2已经逐渐过时，这里不做讨论；
按照流程进行安装，安装过程中注意勾选【将python解释器路径添加到系统环境变量的选项】（也可以安装完成后手动将python.exe所在的路径）；

在cmd命令行中进行编程

如在正常成功安装了，那么可以在任意位置打开命令行，执行python命令，即输入Python，即可进入python编程环境；

输入代码print("hello world!")，可以发现命令行立即进行了输出；

第二章：编程入门

使用解释器解释并执行HelloWorld程序

  • 在桌面建立hello.py文件，代码如下：
import time

print("hello world!")
time.sleep(3)
print("hello china!")
  • 在桌面shift+右键，打开cmd命令窗口，执行命令：python hello.py,就会神奇地发现，命令窗口输出“hello world!”，3秒后再输出”hello china!”
    第二章：编程入门

下载和安装集成开发环境PyCharm

在PyCharm中运行HelloWorld程序

刚才我们试过了运用CMD执行了HelloWorld程序，那么现在尝试使用Pycham执行HelloWorld程序

  • 创建Pure Python工程，指定名称；
  • 在工程中按需创建子目录并新建Python代码文件"HelloWorld.py"
  • 插入代码
import time

print("Hello PyCharm!")
time.sleep(3)
print("Hello IDE!")
  • 右键执行run HelloWorld；
  • 执行结果如图
    第二章：编程入门

第三节：Python的基础程序设计

标识符

标识符的要点：

  • 标识符是用来对常量、变量、方法、类、模块进行命名的字符；

  • 标识符可以是大小写字母、数字、下划线；

  • 命名不能以数字开头；

  • 区分大小写；

  • 命名风格可以是：
    √ 驼峰风格
    √ 小写字母+下划线风格

    例如：

# 小写字母+下划线风格的变量定义
the_radius_1 = 10

# 驼峰风格的变量定义
theRadius2 = 10

# 小写字母+下划线风格的方法定义
def get_circle_area_1(r):
    return 3.14 * r * r

# 驼峰风格的方法定义
def getCircleArea2(r):
    return 3.14 * r * r

常量、变量、表达式

  • 常量的值不会发生变化，比如圆周率；
  • 变量是值可以动态变化的量；
  • 表达式是对常量和变量进行数学或逻辑运算的式子；
  • 在Python中，我们可以使用一条语句给多个变量赋值；
   # 定义常量，一般是全大写
    PI = 3.14

    # 定义变量，其值是可以动态改变的
    radius = 10

    # 使用表达式为变量area赋值
    area = PI * radius * radius
    print("半径变量改变前圆的面积是", area)

    # 变量的值是可以动态改变的
    radius = 20
    area = PI * radius * radius
    print("半径变量改变后圆的面积是", area)

    # 同时给多个变量赋值
    name, age = "Pythoner", 18
    print(name, age)

执行结果：
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基本数据类型

Python基本数据类型有如下7种：

  • int —— 整型；
  • float —— 浮点型；
  • complex —— 复数类型；
  • bool —— 布尔类型，取值可以是True或False，分别等于整型的1和0；
  • str —— 字符串类型；
  • 对象型 —— 类的实例；
  • None —— NoneType类型
 # 整型
    intVar = 12
    print(type(intVar))

    # 浮点型
    floatVar = 12.0
    print(type(floatVar))

    # 复数类型
    complexVar = 12 + 34j
    print(type(complexVar))

    # 布尔类型
    boolVar = True
    print(type(boolVar))

    # 字符串类型
    strVar = "人生苦短，请用Python"
    print(type(strVar))

    # 对象类型
    objVar = Canvas()
    print(type(objVar))

    # 空类型
    noneVar = None
    print(type(noneVar))

代码执行结果：
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复数

  • 复数表示

√ 基本表示：1 + 2j 或 complex(1,2)，其中1为实部，2j为虚部；
√ 几何表达：
a + bj相当于直角坐标系中的(a,b)
用于表示复数的平面称为【复数平面】
√ 实数与虚数
实数：虚部为0的复数
虚数：虚部不为0的复数
纯虚数：实部为0而虚部不为0的复数

  • 运算公式

√ (a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
√ (a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i
√ (a+bi)*(c+di)=(ac-bd)+(ad+bc)i
√ (a+bi)/(c+di)=(a+bi)(c-di)/(c2+d2)
√ |a+bi|=(a2+b2)^0.5

  • 复数的意义

√ 实数成为复数的子集，拓展了数的范围；
√ 平面几何（坐标）的代数表达；
√ 在各种物理和科学计算中应用广泛；

比如：

 # 复数的两种定义形式
    a = 1 + 2j
    b = complex(3, 4)

    # 复数的计算
    print(a + b)
    print(a - b)
    print(a * b)
    print(a / b)
    print(abs(a))

执行结果：
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注释与引号

前言：
为什么要有注释？注释是一段代码或一行代码的解释说明，便于可读性，理解性、执行性、必要性

  • 单行注释与多行注释
    单行注释通常在说明前用 # 表示，并且不会出现在代码执行结果中，不会对代码产生影响 ，
    多行注释通常在一段代码的前、后使用 ''' 表示，意为中间的多行，不会出现在代码执行结果中，仅做注释用
#我是单行注释

'''
我是多行注释
我是多行注释
我是多行注释
重要的事情说多几遍
'''
  • 单引号、双引号、三引号的区别
    例 如：
sentence = '我是单引号,单独使用时，我跟双引号没什么区别'
    print(sentence)

    sentence = "我是双引号,单独使用时，我跟单引号没什么区别"
    print(sentence)

    # 单引号内只能嵌套双引号
    sentence = "*说过：'一切反动派都是纸老虎'"
    print(sentence)

    # 双引号内只能嵌套单引号
    sentence = '*说过："黑猫白猫，能抓住老鼠就是好猫"'
    print(sentence)

    # 三引号的格式在打印时会被保留
    sentence = '''
        一首好诗
    大海啊你全他妈是水，
    蜘蛛啊你全他妈是腿，
    辣椒啊真他妈辣嘴，
    不学Python啊真他妈后悔。
            ——亚洲气质舞王 尼古拉斯·赵四
    '''
    print(sentence)

执行结果：
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程序错误

程序错误通常分为3类：

  • 语法错误，——无法被解释器解释，比如引号没有成对出现；
    # 语法错误在IDE中会立刻报红色不能执行结果，
    print("不小必少了右边的引号)

语法错误在IDE中会立刻报红，在普通文本编辑工具中则难以发现，但解释器无法对其进行解释；

  • 运行时错误，——语法正确，但解释时会报错，运行时错误又称为异常，常见的如零分母异常，类型异常等
# 这里会报一个零分母异常,因为零不能做除数
    print(5/0)

执行结果：
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 # 这里会报一个类型异常，因为字符串是无法与浮点数进行计算的
    a = "3"
    print(a*3.14)
  • 逻辑错误，——语法上没有错，也没有运行时异常，不会报错，纯粹只是业务逻辑不正确
   # 这里是一个逻辑错误
    radius = 10
    area = 3.14 + radius
    print("以10为半径的圆的面积是",area)

转义字符、占位符

  • 转义字符
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  • 占位符

整型占位符：%d；
浮点型占位符：%f；
字符串占位符：%s；
空白占位符：{}，可以填充任意类型的数值；
序号占位符：{具体序号}，参数列表会按序号的位置进行一一对应；

# 使用具体类型占位符
    print("我的名字是%s，今年%d岁了,我的银行账户余额为%f"%("比尔",50,1234567890.123))

    # 使用空白占位符
    print("我的名字是{}，今年{}岁了,我的银行账户余额为{}".format("比尔",50,1234567890.123))

    # 使用序号占位符，这里注意，3个参数会依次对应到0、1、2的位置上
    # 0号位置应填余额，1号位置应填年龄,2号位置应填姓名，因此正确的参数顺序为(1234567890.123,50,"比尔")
    print("我的名字是{2}，今年{1}岁了,我的银行账户余额为{0}".format(1234567890.123,50,"比尔"))

执行结果：
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  • 更多占位符
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数学运算

  • 加减乘除
print(2 + 3)     
print(2 - 3)     
print(2 * 3)
print(2 / 3)
  • 整除、求余
print(10 // 4)  # 整除
print(10 % 4)  # 求余
  • 求绝对值、最大、最小值
print(abs(-5))  # 【内建函数】abs()
print(math.fabs(-5))  # 通过math模块的fabs()求绝对值，带小数
print(max(12, 34, -56, 0))
print(min(12, 34, -56, 0))
  • 四舍五入
print(round(3.4))  # 3
print(round(3.5))  # 4

# 负数按绝对值大小四舍五入
print(round(-3.4))  # -3
print(round(-3.5))  # -4

print(math.floor(3.9))  # 3
print(math.ceil(3.1))  # 4
  • 角度的正弦、余弦、正切
print(math.sin(math.pi / 6))
print(math.cos(math.pi / 6))
print(math.tan(math.pi / 6))
  • 角度、弧度互转
print(math.radians(30))  # 角度转弧度
print(math.degrees(math.pi / 6))  # 弧度转角度
  • 乘方和开方
print(2 ** 3)  # 2的3次幂
print(pow(2, 3))  # 2的3次幂
print(math.pow(2, 3))  # 2的3次幂，精度较高
print(math.sqrt(9))  # 9的开方
print(8 ** (1 / 3))  # 8开3次方，将开方转化为乘方
  • 求对数
print(math.log(8, 2))
print(math.log(math.e ** 2))  # 默认底数为e
  • 科学计数法
    1.23E2或1.23E+2=1.23*10^2
    1.23E-2=1.23*10^-2
  • 自增强
temp = 5
temp += 3  # 自加3，等价于:temp = temp+3
temp -= 3
temp *= 3
temp /= 3
temp //= 3
temp %= 3
temp **= 3
print(temp)

**PS：**算术运算符的优先级：(括幂乘加法则)
括号最高
幂（乘方，指数）
乘除（包括整除和求余）
加减

用input接收用户输入

  • 接收用户输入的单个值

    需要注意的是，用户输入的任何值，都会被视为一个字符串；
    如果要参与数学计算，务必要先将其类型转换为数值型；

radius = input("请输入您的头的半径：")  # input函数接收的任何输入均为字符串类型
print("您的头的半径为", radius)

# area = 3.14 * radius * radius #类型错误
print("radius的类型为：", type(radius))  # 字符串类型（str），而非数值类型

# 只有数值类型才能进行数学计算
radiusStr = input("请输入您的头的半径：")

# 将字符串转化为数值,重新赋值给radius
radius = eval(radiusStr)
print("radius的类型为：", type(radius))  # 整数类型(int)

# 计算结果
area = 3.14 * radius * radius
print("您的脸有：", area, "那么大")

执行结果：
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  • 一次性接收用户输入的多个值

    用户在输入时，值之间需要使用英文逗号’,'进行分隔；
    input方法外部必须使用eval方法包裹，否则用户输入的数据只会被视为一个普通字符串；

# 注意使用eval方法将多个值进行转化
width, height = eval(input("请输入矩形宽高："))
print("width的类型为", type(width), "width=", width)
print("height的类型为", type(height), "height=", height)
print("矩形的面积为：", width * height, "平米")

# 注意使用eval方法将多个值进行转化
a, b, c = eval(input("请输入三个值："))
iMax = max(a, b, c)
iMin = min(a, b, c)
print("最大的值为：", iMax, "最小值为：", iMin)

执行结果：
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多样化的输出

  • 精确保留小数位数
print("9876543210")

#format,表示格式化的意思，10.2f表示指定10宽度，2精度的格式化
print(format(3.1415926, ".2f"))
print(format(3.1415926, "10.2f"))
  • 以百分号和科学计数法输出
print(format(9876543210, "10.2e"))  # 用科学计数法表示
print(format(0.0000000123456789, "10.2e"))  # 用科学计数法表示
print(format(0.56789, "10.2%"))
  • 左右对齐输出
print(format(12.34567, "<20.2f"))
print(format(1234567890.12345, "<20.2f"))
print(format(12.34567, ">20.2f"))
print(format(1234567890.12345, ">20.2f"))
  • 以不同进制进行输出
print(format(12345,"20b"))
print(format(12345,"20o"))
print(format(12345,"20d"))
print(format(12345,"20x"))
  • 定义字符串的输出长度和对其方式
print(format("Hello","10s"))
print(format("Python","10s"))
print(format("Hello",">10s"))
print(format("Python",">10s"))
  • 定义输出的结束符
print("悔创阿里杰克马",end='\t')
print("一无所有王健林",end='\t')
print("不识妻美刘强东",end='\t')
print("普通家庭马化腾",end='\n')
  • 定义多个输出的分隔符
print("悔创阿里杰克马","一无所有王健林",sep=' & ',end=";")
print("不识妻美刘强东","普通家庭马化腾",sep=' & ')
  • 输出格式化的文本
print('''
    一首好诗
大海啊你全他妈是水，
蜘蛛啊你全他妈是腿，
辣椒啊真他妈辣嘴，
不学Python啊真他妈后悔。
        ——亚洲气质舞王 尼古拉斯·赵四
''')
  • 输出引号本身
print("*说过：'一切反动派都是纸老虎'")
print('*说过："黑猫白猫，能抓住老鼠就是好猫"')
print("赵四说过：\"这世上没有什么事情是一顿烧烤所不能解决的，如果有，那就两顿\"")

系统内建函数

内建函数的使用，不需要引入模块，直接调用；所有的内建函数存在于系统标准库模块builtin.py中；系统内建函数有很多，这里列举一些常用的

  • id() —— 获取目标的内存地址
a = 10
arg1 = 4
arg2 = 6
b = arg1 + arg2
print("a/b", id(a), id(b))
print("两个变量指向相同的数值存储地址\n")

s = "helloworld"
arg1 = "hello"
arg2 = "world"
news = arg1 + arg2
print("s/news", id(s), id(news))
print("字符串拼接结果使用新的地址进行存储\n")

arg1 = 5
print("arg1", id(arg1))
arg1 = 6
print("arg1", id(arg1))
print("同一变量先后指向不同的内存地址")

def sayHello():
    print("hello")
print("函数地址", id(sayHello))
  • format() —— 格式化函数
# 参数1=要格式化的目标，参数2=格式
s = format(123.456, ".2f")
print(s, type(s))  # 123.46 <class 'str'>
  • 数学计算函数

比如：
求最大值：max()
求最小值：min()
求绝对值：abs()
求幂：pow()
四舍五入：round()

print(max(1, 2))
print(min(1, 2))
print(abs(-1.2))
print(pow(2, 3))  # 8
print(round(-4.6))  # -5
  • 类型与转换函数

获取目标的数据类型：type()
取整或字符串转整型：int()
数值转字符串：str()
转换用户的输入为非字符串：eval()

print(type("hello"))  # <class 'str'>
print(int("123"), int(123.45))  # 123 123
print(str(123.45), type(str(123.45)))  # 123.45 <class 'str'>
print(eval("1,2,3"), type(eval("1,2,3")))  # (1, 2, 3) <class 'tuple'>
  • 输入输出函数

输入函数：input()
输出函数：print()

第四节：字符集

什么是字符集

计算机记录文本的方式是通过字符集序号来记录的；
每一个字符的存储，都是以其位于字符集中的序号来实现的，包括空格、换行符、标点等；
最早的字符集是ASCII，只包含包括大小写字母、阿拉伯数字、一些基本符号；
随着计算机在全球各国的普及，由于世界的语言众多，就诞生了各种适应不同语种的字符集；
专门适应中文的字符集有GBK、GB2312等，例如Windows操作系统中文版所使用的就是GBK字符集；
但无论何种字符集，都默认将ASCII完整包含在前128位当中；
由于不同主机中使用的字符集不同，导致了严重的数据传输乱码问题；
UTF-8字符集包含了世界各种不同语言中的常用字符，正逐渐成为某种意义上的、心照不宣的业界标准；

ASCII字符集

美国标准信息交换码（American Standard Code for Information Interchange）；
包括最基本的128个字符，是最早也最基本的字符集；
内容包括大小写字母、阿拉伯数字、以及一些常用符号；
序号和字符的互换可以使用chr(order)和ord(character)两个系统内建函数；

ASCII码表

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第五节：Python标准库使用案例

使用turtle绘制奥林匹克五环

  • turtle模块常用API

showturtle() —— 显示窗口
penup()/pendown() —— 提起/落下画笔
left(90)/right(90) —— 向左转/向右转，参数为角度
goto(x,y) —— 移动画笔到指定位置
forward(100) —— 前行指定距离
color(“black”) —— 设置画笔颜色
pensize(10) —— 设置字体大小
write(“Hello”) —— 写字
circle(50) —— 绘制指定半径的圆环
done() —— 开启消息循环，使窗口保留，程序不自动退出

  • 完整代码
#导入turtle
import turtle

# 设置画笔
turtle.showturtle()
turtle.pensize(5)

# 蘸颜料，提起画笔，移动至指定位置，落笔，绘制蓝色圆环
turtle.color("blue")
turtle.penup()
turtle.goto(-110,0)
turtle.pendown()
turtle.circle(45)

# 蘸颜料，提起画笔，移动至指定位置，落笔，绘制黑色圆环
turtle.color("black")
turtle.penup()
turtle.goto(0,0)
turtle.pendown()
turtle.circle(45)

# 蘸颜料，提起画笔，移动至指定位置，落笔，绘制红色圆环
turtle.color("red")
turtle.penup()
turtle.goto(110,0)
turtle.pendown()
turtle.circle(45)

# 蘸颜料，提起画笔，移动至指定位置，落笔，绘制黄色圆环
turtle.color("yellow")
turtle.penup()
turtle.goto(-55,-45)
turtle.pendown()
turtle.circle(45)

# 蘸颜料，提起画笔，移动至指定位置，落笔，绘制绿色圆环
turtle.color("green")
turtle.penup()
turtle.goto(55,-45)
turtle.pendown()
turtle.circle(45)

# 蘸颜料，提起画笔，移动至指定位置，落笔，书写口号
turtle.color("black")
turtle.penup()
turtle.goto(-110,-80)
turtle.pendown()
turtle.write("同一个世界，同一个梦想",font=("华文行楷", 15, "italic"))

#程序本该结束，但保持窗口的消息循环，使程序保持运行，直到用户手动终止
turtle.done()

执行结果：
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