垃圾回收、python中的流程控制

垃圾回收机制

1.概念

• 垃圾回收机制（GC）：是Python解释器自带一种机制，专门用来回收不可用的变量值所占用的内存空间

2.原理

• Python的垃圾回收机制（GC）主要使用引用计数(reference counting) 来跟踪和回收垃圾。在引用计数的基础上，通过"标记-清除" （mark and sweep）解决容器对象可能产生的循环引用问题，通过 "分代回收"（generation collection) 以空间换世界的方法提高垃圾回收效率
• python采用的是引用计数机制为主，标记-清除和分代收集两种机制为辅的策略

3.引用计数

• 引用计数：变量值被变量名关联的次数
• 引用计数存在一个致命缺陷：循环引用导致内存泄漏
  • 解决办法：标记清除、分代回收、手动GC

1  name = 'jason'           # 'jason'被关联了一个变量名name，称之为引用计数为1
2  name1 = name             # 把name的内存地址给了name1，而name、name1都关联了'jason'，所以'jason'的引用计数为2
3 del name1                 # 解除'jason'和name1的关联，'jason'身上的引用计数变为1
当数据值身上的引用计数为0的时候    就会被垃圾回收机制当做垃圾回收掉
当数据值身上的引用计数不为0的时候  永远不会被垃圾回收机制回收

4.标记清除

• 专门用于解决循环引用的问题，将内存中程序产生的所有数据值全部检查一遍，查看是否存在循环引用，存在则打上标记 ，之后一次性清除
• 标记：遍历所有的GC Roots对象(栈区中的所有内容或者线程都可以作为GC Roots对象），然后将所有GC Roots的对象可以直接或间接访问到的对象标记为存活的对象，其余的均为非存活对象，应该被清除。
• 清除：清除过程中遍历堆中所有的对象，将没有标记的对象全部清除
• 标记清除算法时，发现栈区内不再有l1与l2（只剩下堆区内二者的相互引用），于是列表1与列表2都没有被标记为存活，二者会被清理掉，这样就解决了循环引用带来的内存泄漏问题。

1   l1 = [11, 22]
2   l2 = [33, 44]
3   l1.append(l2)         # l1 = [11, 22, l2列表]   引用计数为2
4   l2.append(l1)         # l2 = [33, 44, l1列表]   引用计数为2
5   del l1                # 解除变量名l1与列表的绑定关系，列表引用计数减一
6   del l2                # 解除变量名l1与列表的绑定关系，列表引用计数减一
当内存占用达到临界值的时候 程序会自动停止 然后扫描程序中所有的数据
并给只产生循环引用的数据打上标记 之后一次性清除

5.分代回收

• 因为标记清除每隔一段时间就需要将所有的数据排查一遍，资源消耗过大，所以为了减轻资源损耗，开发了分代管理。
• 分代回收：是一种以空间换时间的操作方式，Python将内存根据对象的存活时间划分为不同的集合，每个集合称为一个代。
• 分代回收的核心思想是：在历经多次扫描的情况下，都没有被回收的变量，gc机制就会认为，该变量是常用变量，gc对其扫描的频率会降低，
• Python将内存分为了3“代”，分别对应三个链表，它们的垃圾收集频率与对象的存活时间的增大而减小。
  • 年轻代（第0代）：新创建的对象分配在年轻代，年轻代链表的总数达到上限时，Python垃圾收集机制就会被触发，把不会回收的对象移到中年代
  • 中年代（第1代）：不会回收的对象移到中年代
  • 老年代（第2代）：老年代中的对象是存活时间最久的对象，存活于整个系统的生命周期内。

流程控制的理论

1.流程控制的概念：

• 本质：事物的执行流程
• 事物的执行流程：
  • 顺序结构：从上到下依次执行
  • 分支结构：根据条件的不同执行不同的代码
  • 循环结构：根据条件判断是否一直在做某件事
    
    

流程控制中的必备知识

1.python中使用代码的缩进来表示代码的从属关系
  从属关系：缩进的代码（子代码）是否执行取决于上面没有缩进的
2.并不是索引的代码都可以拥有缩进的代码（子代码）
if关键字
3.如果有多行子代码属于同一个父代码 那么这些子代码需要保证相同的缩进量
4.python中针对缩进量没有具体的要求 但是推荐使用四个空格（windows中tab键）
5.当某一行代码需要编写子代码的时候  那么这一行代码的结尾肯定需要加上冒号
6.相同缩进量的代码彼此之间平起平坐  按照顺序结构依次执行

分支结构

• 基本使用：需要用关键字if编写分支结构

单if分支结构

• if条件：条件成立之后执行子代码
  • 条件可以是布尔值，也可以是表达式
  • 判断条件可以是一个，也可以是由逻辑运算符链接的多个

username = input('username>>>:')
if username =='jason':
    print('老师好')
#嵌套
	if 1:
        print('哈哈')
print('hhhh')

if...else分支

• if条件：条件成立之后执行的子代码
• else条件：条件不成立执行的子代码
• 判断条件可以是一个，也可以是由逻辑运算符链接的多个

username = input('username>>>:')
if username =='jason':
    print('老师好')
else:
    print('www')

if...elif...else分支结构

• if 条件1：条件1成立之后执行的子代码
• elif 条件2：条件1不成立 ，条件2成立执行的子代码
• elif 条件3：条件1和2都不成立，条件3成立执行的子代码
• else: 上述条件都不成立，执行的子代码
• 中间的elif可以写多个、上述子代码永远只会走一个
• elif和else都不能单独使用，必须结合if

score = input('请输入学生成绩')
score = int(score)   # 将字符串的整数转换成整型的整数
if score > '90':
    print('优秀')
elif score > '80':
    print('良好')
elif score > '70':
    print('一般')
elif score > '60':
    print('及格')
else:
    print('挂科重修')

if的嵌套使用(有点难)

age = 28
height = 170
weight =110
is_beautiful = True
is_success = True
username = 'tony'
if username == 'tony':
    print('tony发现目标')
    if age < 30 and height > 160 and weight < 150 and is_beautiful:
        print('大妹子 手机掏出来 让我加微信')
        if is_success:
            print('吃饭 看电影 天黑了...')
        else:
            print('去你妹的 流氓')
    else:
         print('看电影太无聊')
else:
    print('癞蛤蟆')

循环结构

• 本质：想让一些代码反复的执行
  
  while 条件：
  
  条件成立之后执行的子代码（循环体代码）
  
  1.先判断条件是否成立
  
  2.如果成立则执行循环体代码
  
  3.循环体代码执行完毕后再次回到条件判断处 判断条件是否成立
  
  4.如果成立 则继续执行循环体代码
  
  5.按照上述规律依次执行 直到条件不成立才会结束循环体代码的执行

count = 1
while count < 5:
    print('hello world')
    count +=1
print('下课了')

break  # 强行结束循环体
   while循环体代码一旦执行到break会直接结束循环
continue # 直接跳到条件判断处
   while循环体代码一旦执行到continue会结束本次循环 开始下一次循环

while 条件：
           循环体代码
else:
           循环体代码没有被强制结束的情况下 执行完毕就会执行else子代码

while...break语句
* break：表示终止本层循环，其他层的循环不受干扰
* 语法结构
while 条件：
	code1
	code2

	break
	code3
	...
* 结束循环体的方式
1.自己写结束条件 利用while后面的条件判断
2.在循环体代码中添加关键字强制结束
while True:
	name = input('name>>>:')
	pwd = input('pwd>>>:')
	if name == 'jason' and pwd == '123':
		print('登录成功')
		# 强制结束
		break  # 直接结束break所在的循环体 (结束本层循环)
	else:
		print('用户名或密码错误')
* 验证一个break只能结束它所在那一层的循环体代码
while True:
	print('我是外层的循环')
	while True:
		print('我是内层的循环')
		break
	break

while...continue语句
* continue：表示跳过本次循环，接下来继续执行本层循环
* 循环打印1到10(按规矩办事) 但是到了7就跳过
count = 1
while count < 11:
	if count == 7:
		# 让count自增1
		count += 1
		# 跳过本次循环 直接开始下一次循环
		continue
	print(count)
	count += 1
* 结束本次循环 直接开始下一次循环(也只影响所在的那一层循环而已)
while True:
	print(123)
	while True:
		print(321)
		continue
	continue

while...else语句
* 定义：如果while循环没有被break掉，则执行else内部代码
count = 1
while count < 11:
	print(count)
	if count == 7:
		break
	count += 1
else:
	print('循环体按照提前定义好的条件正常结束 则会执行')

作业

建议（一开始不会的时候）

1.先写注释（思维逻辑和想法）

2.先考虑主题功能 再考虑附加功能

# 1.根据用户输入内容打印其权限
'''
    jason --> 超级管理员
    tom  --> 普通管理员
    jack,rain --> 业务主管
    其他 --> 普通用户
'''
# 1.获取用户输入的用户名
username = input('请输入您的用户名>>>:')
# 2.判断用户名 打印不同的提示>>>:不同的条件执行不同的代码 那么需要使用分支结构
if username == 'jason':
    print('超级管理员')
elif username == 'tom':
    print('普通管理员')
# elif username == 'jack' or 'rain' : # 错误写法
# elif username == 'jack' or username =='rain':  # 正确写法
elif username in ['jack', 'rain']:    # 正确写法
    print('业务主管')
else:
    print('普通用户')

# 2.编写用户登录程序
#  要求:有用户黑名单 如果用户名在黑名单内 则拒绝登录
#     eg:black_user_list = ['jason','kevin','tony']
#  如果用户名是黑名单以外的用户则允许登录(判断用户名和密码>>>:自定义)
#     eg: oscar 123

# 提前定义好黑名单用户
black_user_list = ['jason','kevin','tony']
# 1.先获取用户输入的用户名和密码
username = input('请输入您的用户名>>>:')
# 3.先判断用户名是否是黑名单用户
if username in black_user_list:
    print('您已经被拉黑了 无法消费')
else:
    password = input('请输入您的密码>>>:')
    # 2.判断用户名和密码是否正确
    if username == 'jason' and password == '123':
        print('登录成功 来宾一位')
    else:
        print('用户名或密码错误')

# 3.编写用户登录程序
#  用户如果登录失败 则只能尝试三次
#  用户如果登录成功 则直接结束程序

# 4.定义一个计数器
count_num = 1
while True:
    # 6.先判断当前尝试了几次
    if count_num == 4:
        print('很抱歉 您已经尝试了三次')
        break
    # 1.获取用户数据
    username = input('username>>>:')
    password = input('password>>>:')
    # 2.校验数据是否正确
    if username == 'jason' and password == '123':
        print('登录成功')
        break    # 结束循环体代码
    else:
        print('用户名或密码错误')
        # 5.每错误依次就让计数器自增1
        count_num += 1

# 4.猜年龄的游戏
#  假设用户的真实年龄是18 编写一个猜年龄的游戏 获取用户猜测的年龄
#  基本要求:可以无限制猜测 每次猜错给出提示(猜大了 猜小了) 猜对则结束程序
#  拔高练习:每次猜测只有三次机会 一旦用完则提示用户是否继续尝试 用户通过输入n或者y来表示是否继续尝试 如果是y则继续给用户三次猜测机会 否则结束程序

# 1.先定义用户的真实年龄
real_age = 18
# 6.添加循环结构：
while True:
    # 2.获取用户猜测的年龄
    guess_age = input('你猜一猜我的年龄 好不好呀>>>:')
    # 3.由于一会儿需要比较大小  所以要将用户输入的字符串年龄转成整型的年龄
    guess_age = int(guess_age)    # 有小bug 暂时不考虑
    # 4.判断年龄是否猜测正确
    if guess_age > real_age:
        print('你这小伙子 真讨厌 人家有那么大吗？？？')
    elif guess_age < real_age:
        print('哎呀 你真讨厌 人家也没那么小啦' )
    else:
        print('你真棒 猜对了 嘿嘿嘿')
        # 7.猜对了 直接结束循环
        break

拔高：
# 1.先定义用户的真实年龄
real_age = 18
# 7.添加一个计数器：
count_num = 1
# 6.添加循环结构：
while True:
    # 10.判断当前尝试的次数
    if count_num == 4:
        choice = input('您已经尝试了三次 是否继续尝试(n/y)>>>:')
        # 11.判断用户输入的选择
        if choice == 'y':
            # 12.重置计数器
            count_num = 1
        else:
            print('下次再来玩哟')
            break
    # 2.获取用户猜测的年龄
    guess_age = input('你猜一猜我的年龄 好不好呀>>>:')
    # 3.由于一会儿需要比较大小  所以要将用户输入的字符串年龄转成整型的年龄
    guess_age = int(guess_age)    # 有小bug 暂时不考虑
    # 4.判断年龄是否猜测正确
    if guess_age > real_age:
        print('你这小伙子 真讨厌 人家有那么大吗？？？')
        # 猜测错了 计时器加一
        count_num += 1
    elif guess_age < real_age:
        print('哎呀 你真讨厌 人家也没那么小啦' )
        # 猜测错了 计时器加一
        count_num += 1
    else:
        print('你真棒 猜对了 嘿嘿嘿')
        # 7.猜对了 直接结束循环
        break