python(一)：python语言基础

一、python语言基本的8个要素

　　Python语言的8个要素：数据类型、对象引用、组合数据类型、逻辑操作符、运算操作符、控制流语句、输入/输出、函数的创建与引用。除此之外还有一个非常重要且无处不在的要素：对象。实际上，在所有的语言当中，这种要素结构几乎一样。

　　1.要素1--数据和对象类型

　　　　python的数据类型是指内置数据类型。python基本的内置数据类型是数字(int)、字符串(str)、列表(list)、元组(tuple)和字典(dic)，python基本的内置对象包括文件、对象(object)、布尔值(bool)、None。python中的内置数据类型也是一个对象。

　　　　具体来讲，python的基础[标准]数据类型包括：数字、整型、布尔型、长整型、浮点型、复数型、字符串、列表、字典和元组。python的其他内建类型包括：类型、Null对象(None)、文件、集合(固定集合)、函数/方法、模块、类。

　　2.要素2--变量和对象引用

　　　　第二步是定义储存数据类型的变量。在python中，变量（有的书中称为对象引用）不需要提前声明，有的语言是可以提前声明而不赋值的(如js：var x;)。
　　　　以 x = 123为例作一些探讨。

　　　　在这个语句中，123存在(或生成)于内存中，它是一个数字对象(type(123) = int)；x是变量，或者称为对象引用(即引用了内存中数字对象123)；

　　　　“=”的作用是把变量(对象引用)与内存中的数字123进行绑定(或重新绑定)。如果变量x没有被声明(创建)，则“=”会创建x并把它绑定到123上；如果x已被声明，则进行重绑定。

　　　　变量(引用对象)的名字，称为“标识符”。当然标识符(也即变量的名字)也它的命名规则。

　　　　如果直接写一个数字或字符串而没有被赋给某个变量，则它称为“字面量常量”。

　　3.要素3--组合数据类型

　　　　与python中的其他内容一样，组合数据类型也是对象，因此可以将某种组合数据类型嵌套在其他组合类型里。

　　　　实质上，列表和元组并不存真正的数据项，而是存放对象引用。

　　　　元组、列表、字符串等数据类型都是有“长度的”，将这些数据类型传给len函数是有意义的。

　　　　组合数据对象有自己的属性和方法。

　　4.要素4--逻辑操作符

　　　　a.身份操作符 is

　　　　　　is操作符是一个二元操作符，如果其左端的对象引用与右端的对象引用指向的是同一个对象，则会返回true。is操作符只需要对对象的内存地址进行比较，所以速度很快。

　　　　b.比较操作符 ==、!=、<=、 >、<

　　　　　　a = "123"，b = "123"，c = 123。a is b (True)，a == b (True)，a is c (False)， a >= c (报错。)

　　　　　　python比较操作符只会进行同类对象的比较。python可以进行链接比较。123 < 456 < 789。

　　　　c.成员操作符 in / not in

　　　　d.逻辑运算符 and or not

　　　　　　1.在没有()的情况下not 优先级高于 and，and优先级高于or，即优先级关系为( )>not>and>or，同一优先级从左往右计算。

　　　　　　2.x or y , x为真，值就是x，x为假，值是y；x and y, x为真，值是y,x为假，值是x。

　　　　注：同一灰度的运算符具有同样的优先级。每一组运算符的优先级由上至下。

　　5.要素5--算术运算法

　　　　+、 -、 *、 /、 %、 **

　　　　在这里需要剖析一下 a = 0, a += 2的过程。第一步是创建内存对象0并把它的内存地址绑定给a这个对象引用。第二步，计算 0 + 2，并将对象引用a重新绑定到新的内存地址。原来的内存对象0由于其引用计数变成了0而被来及回收。

　　　　列表和字符串都支持 + 、 * 操作。

　　6.要素6--流程控制

　　　　a. if - elif - else语句

　　　　　　.py文件中的每条语句都是自上而下一条条执行的。这里写条件的时候一定要注意范围的问题。

　　　　b.while - break - continue - else语句

　　　　　　while循环中支持break、continue、els语句。

　　　　　　while循环要对while 后面的参数进行布尔判断，并决定是否继续下一次循环。跟据参数可以大致分为两种循环方式。标志符的True/False判断，参数的迭代次数判断。后者可以对参数的迭代进行跳跃。

　　　　　　break：当某个条件满足时，执行到break行时，会直接跳出break所在的那一层循环；

　　　　　　continue：当某个条件满足时，执行到continue时，会跳过当次循环时continue行后面的代码，但是仍会继续执行continue所在的那一层循环；

　　　　　　通常，break和continue都用在if语句的内部。

　　　　　　else：while正常结束时执行else内部的代码。如果while循环被break中断，则不会执行else代码。

 n = 0

 while n < 5:

     if n == 3:

         print(n)

         break

     else:

         pass

     n += 1

 else:

     print("over!")

　　　　c.for - in 语句

　　　　　　for 循环也支持continue、break和else，其用法与while基本一致。for循环可以对可迭代对象进行逐一迭代。

　　　　　　典型的写法包括三种方式。for index in range(len(list))，for item in (list)，这两种循环可根据索引或对象引用对列表进行迭代。当然也推荐使用for index, value in enumerate(list) 对list迭代。

　　　　　　for key, value in dict.items()，可以对字典对象进行迭代。当然也有for key in dict.keys()，for value in dict.values()。

　　　　　　for循环支持"_"。如for key, _ in dict.items()。

　　　　d.try - except - finally异常处理

　　　　　　它是流程控制的一部分。这里暂不做细写。

　　　　e.goto跳转：愚人节的作品，不推荐使用。

　　7.要素7--输入输出

　　　　a.input 和 print

　　　　　　input和print支持用户交互。Input的返回值是一个字符串，因此需要进行格式转化；print没有返回值，但是终端执行py文件时可以配合>输入到文本中保存。

　　　　b.格式化

 "{name}, {age}".format(name="json", age=45)

 "{0}, {1}".format("json", 45)

 "{[0]}, {[1]}".format(["json", "bob"], [45, 27])

 print("%s, %d" % ("json", 45))

 print("%r, %r" % ("json", 45))

 print("%(name)s, %(age)s" % ({"name": "json", "age": 45}))

　　8.要素8--函数

　　　　函数是面向对象中不可分割的最小功能性单元(逻辑上不可分割的代码块)，在对象解耦中需要考虑函数的功能和具体代码。它可以接收参数，并执行相应的代码块，最后返回(或不返回)一个结果。

　　　　def可以创建函数。它的具体做法是：在内存中创建一个函数对象，并将该函数对象的内存地址绑定到该对象运用上(函数名)。

　　　　函数的另一重要特性是减少内存变量。因为除非在函数中声明global，否则函数内部的变量仅创建和回收于函数执行周期内。除非特别重要的变量，一般不会在.py中直接定义变量。(直接定义的变量显然存在于.py文件执行的整个进程中，占用系统资源。)

　　9.要素9--类

　　　　说到类，自然有三个词浮现出来，继承、多态、封装，用于实现更为复杂的操作。class用于创建类。暂时不提。

二、python的语法和标识符

　　　　1.语句和语法

　　　　　　注释：#表示单行注释，""""""表示多行注释或者格式化输出。

　　　　　　换行：\n，标准的行分隔符。

　　　　　　继续：\，反斜杠表示本行的代码继续上一行。

　　　　　　分号：；，表示两行代码如果写到一行里，可以用分号分开。

　　　　　　冒号：：，将代码块的头和体分开。

　　　　　　缩进：tab，将代码块进行逻辑区分。

　　　　2.变量和标识符

　　　　　　重申一遍，python是没有变量这一概念的。如，在python如果只写“123”，你可能无法拿到123.因为它写在内存里，没有变量储存它。如果写"x = 123"，就是在内存里写了123，并创建了一个名为x的标识符，它引用了123这个对象(内存地址)。因此，所谓的变量其实指的是对象引用。

　　　　　　变量赋值。包括“=”赋值，链式赋值，增量赋值，多元赋值。

　　　　　　标识符。规则：第一个字符必须是字母或者下划线，其余字符可以是字母数字下划线，大小写敏感。

　　　　　　关键字：被python占用的标识符。import keyword;print(keyword.kwlist)，可以查看关键字。除此之外还有内建的其它字符(收录在__builtins__中)。

　　　　　　专用下划线标识符：

　　　　　　　　_xxxx ：不能被其它的模块导入

　　　　　　　　__xxx__ ：系统定义名字

　　　　　　　　__xxx ：类中的私有变量

三、python的字符编码

　　参考林海峰的博客，非常详尽。

　　https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5950339.html#_label8

四、python的代码结构

　　(1)起始行，指定脚本运行的解释器。当然可以写上编码格式-*- coding:utf-8 -*-。

　　(2)介绍文档。可以通过模块名.__doc__来查看。

　　(3)导入其它模块。导入其它的模块只有在调用具体方法时执行。

　　(4)定义全局变量。尽量少，可以节省内存。

　　(5)类定义解释文档。功能和模块文档一样。可以通过类名.__doc__来访问

　　(6)函数定义语句。可以通过module.function()被调用。函数文档和模块文档一样，可以通过函数名.__doc__来访问。

　　(7)主程序。该功能可用于测试。当当前模块直接执行时，主程序__name__的值为"__main__"，当当前模块被被的py文件导入和调用时，它的名字__name__为模块名。

五、内存管理

　　python解释器承担了内存管理的任务，并通过引用计数和垃圾回收机制这一方式来实现具体操作。

　　1.引用计数

　　　　引用计数：python解释器执行py文件时，记录了对所有使用中的对象的引用次数。当一个对象被创建（如x = 123）时，引用次数就+1，当一个对象被删除（del x）时，引用次数就-1。当引用次数为0时，123在内存中都会被清除。因此，引用计数计算的方式是内存地址的引用次数例如，x = 123, y = x，此时对象123的引用次数为2；当执行del x时，123的引用计数为1变为1。

　　2.增加引用计数的方法

　　　　对象被创建: x = 123;

　　　　或另外的别名被创建: y=x

　　　　或被当做参数传递给函数（新的本地引用）: foobar(x)

　　　　或称为容器对象的一个元素，如myList = [x, 123, "xyz"]

　　3.减少引用计数的方法

　　　　一个本地引用离开了其作用范围，比如foorbar()函数结束时。

　　　　对象的别名被显式地销毁。del x

　　　　对象的一个别名被赋给其它对象：x = 123, x = 456。

　　　　窗口对象本身被销毁。 del myList。

　　4.垃圾回收

　　　　不再被使用的内存会被垃圾机制回收。解释器负责跟踪对象的引用次数，垃圾收集器负责释放内存。垃圾收集器是一块独立代码。它用来寻找引用计数为0的对象，以及检查一些引用计数非0但也应被回收的对象。当一个对象的引用计数为0时，解释器会暂停，并释放掉这个对象及可访达它的内存地址。

　　5.内存占用

　　　　所有的python对象都至少拥有一个整型引用记数、一个类型定义描述符及真实数据的表示这三部分。下面是一些内建数据类型使用的内存大小

　　　　　　Interger 12 bytes

　　　　　　Long interger 12 bytes + (nbits/16 + 1)*2 bytes

　　　　　　Floats 16 bytes

　　　　　　Complex 24 bytes

　　　　　　List 16 bytes + 4 bytes * 每个元素

　　　　　　Tuple 16 bytes + 4 bytes * 每个条目

　　　　　　String 20 bytes + 1 bytes * 每个字符

　　　　　　Unicode string 24 bytes + 2 bytes * 每个字符

　　　　　　Dictionary 24 bytes + 12*2n bytes, n = log2(nitems)+1

　　　　　　Class instance 16 bytes 加一个字典对象

　　　　　　Xrange object 24 bytes