二、数据类型与函数

Number(数字)

数学函数

有些数学函数需要引入$math$模块，而有些却不需要。

不需要引入$math$模块的函数：
1）$abs(x)$：返回$x$的绝对值，为整型，但是我发现根据对象不同也会返回浮点型。
2）$max(x_1\dots x_n)$：返回最大值，参数可以为列表。
3）$min(x_1\dots x_n)$：返回最小值，参数可以为列表。
4）$round(x,n)$：返回浮点数$x$对$n$位小数四舍五入的结果。

需要引入$math$模块的函数：
1）$math.modf(x)$：分别返回浮点数$x$的小数部分和整数部分，返回值为元组。
2）$math.ceil(x)/math.floor(x)$：返回上取整 / 下取整的结果，返回值为整数。
3）$math.log(x)/math.log10(x)$：返回以$e/10$为底的对数，返回值为浮点数。
4）$math.exp(x)$：返回$e^x$，返回值为浮点数。
5）$math.sqrt(x)$：返回$x^{\frac{1}{2}}$，返回值为实数。
6）$math.fabs(x)$：返回$x$的绝对值，返回值为浮点数。

还有一些三角函数，有兴趣可以查阅相关资料。

随机数函数

以下函数都需要引入$random$模块。
1）$random.shuffle(x)$：将$x$序列中的元素随机排列。
2）$random.choice(x)$：从$x$序列中随机挑选一个元素。
3）$random.uniform(x,y)$：随机生成一个在$[x,y]$内的实数。
4）$random.randrange(sta,end,step)$：在$[sta,end)$范围内每$step$的整数中，随机选择一个数字，默认$step$为1。

import random
card = list(range(55))      # 产生一个0-54的序列
random.shuffle(card)        # 打乱序列
print(random.choice(card))  # 随机选一个数字输出
print(random.uniform(1,20)) # 从[1,20]中随机选一个实数输出
print(random.randrange(1,100,2)) # 从[1,100) 中随机选一个奇数输出

String(字符串)

内置字符串函数

这里默认字符串函数对象为$str$。

1）$len(str)$：返回字符串长度。
2）$max(str)/min(str)$：返回字符串中$ASCII$最大/最小的字母。
3）$str.upper()/str.lower()$：将字符串转化为大写/小写字母。
4）$str.isalnum()/str.isalpha()/str.isdigit()/str.isupper()/str.isspace()$：判断字符串是否只是数字和字母 / 只是字母 / 只包含数字 / 只包含大写字母 / 只包含空白。
5）$str.encode(”UTF-8”)$：将目标字符串转化为指定编码格式。
6）$str.find(substr,sta,len)$：从$str$中长度为$[sta,sta+len)$中查找是否含有$substr$，若有返回索引值，否则返回-1，$sta$和$len$可省略。
7）$str.split("substr",times)$：以$substr$为分割符，分割$times$次，返回值为元组。
8）$str.capitalize()$：将字符串第一个字母大写。

字符串的格式化函数

请移步至4.4.2 format格式输出。

List(列表)

脚本型操作

可以方便的进行一些简单的操作，这里假定$mlist = [0,1,2]$，$ylist = [4,5]$。
1）组合操作 $mlist +ylist$
操作结果：$[0,1,2,4,5]$，注意结果和组合的顺序有关。
2）重复操作 $ylist * 2$
操作结果：$[4,5,4,5]$。
3）迭代操作 $for\ x\ in\ ylist; print(x，end="\ ");$
操作结果：4 5

内置列表函数

假定列表对象为$list$。

1）$list.append(x)$：在$list$末尾追加对象$x$。
2）$list.count(x)$：统计$list$中对象$x$出现的次数
3）$list.insert(index,x)$：在$index$后面插入对象$x$。
4）$list.pop()$：删除最后一个元素。
5）$list.remove(x)$：删除第一个符合对象$x$的元素。
6）$list.reverse()$：将列表逆置。
7）$list.sort([func])$：按照$func$的方法对列表排序，省略为升序，降序排列参数为$reverse = True$。
8）$list.clear()$：清空。

Tuple(元组)

可以理解为不能改变的列表。
操作请参见$List$的脚本型操作(2.3.2节)。

Set(集合)

集合内置函数

假定集合对象为$s$。

1）$s.add(x)$：将$x$加入到集合$s$中。
2）$s.update(x)$：将集合$x$合并到原集合$s$中。
3）$s.remove(x)$：将元素$x$从集合中移除，若不存在会引发错误。
4）$s.union(x)$：返回集合$s$与集合$x$的并集 或 用 $s | x$。
5）$s.intersection(x)$：返回集合$s$与集合$x$的交集 或 用 $s \& x$。
6）$s.difference(x)$：返回集合$s$对于集合$x$的补集 或 用 $s - x$。
7）$s.symmetric_difference(x)$：返回集合$s$于集合$x$的对称差集 或 用$s \hat{ } x$。
8）$s.issubset(x)$：判断$s$是否是$x$的子集。
9）$s.issuperset(x)$：判断$s$是否是$x$的父集。

Dictionary(字典)

内置字典函数

在字典中$clear(),copy()$操作与列表操作一致。

假定字典对象为$dict$，给出一些操作及其含义。

1）$dict.popitem()$：删除$ditc$末尾的键值对。
2）$dict.pop(x)$：删除键为$x$的键值对，返回为键为$x$的值。
3）$dict.items()/dict.keys()/dict.keys()$：返回$dict$中的键值对/键列表/值列表。
4）$dict.get(x)$：查找键为x的值，若不存在返回$None$。
5）$dict.updata(dict2)$：将$ditc2$的键值对更新到$ditc$中。

字典注意事项

1）字典中值可以是任何对象，但键不可以。
2）由于键不可变的特性，故键只能是数字，字符串或者元组。
3）字典中键满足互异性。

三、控制语句

条件控制

if语句

基本语法

if condition_1 :dosomething_1
elif condition_2:dosomething_2
else:dosomething_3

循环控制

while循环

基本语法

while condition:dosomething_1dosomething_2dosomething_3

while-else循环

基本语法

while condition:dosomething_1dosomething_2
else:dosomething_3

当不满足$while$循环条件的时候，将进入$else$语句块。

for循环

基本语法

for var in sqe:dosomething_1
else:dosomething_2# 也可以使用range函数
for i in range(5):      # 循环[0,4]dosomething_3
for j in range(5,9):    # 循环[5,8]dosomething_4
for k in range(1,10,2): # 循环[1,9] 且步长为2dosomething_5

break,continue,pass语句

break
从$for$、$while$循环中终止，若其后又$else$语句块，不执行。

continue
跳过本轮循环，直接进行下一轮循环。

pass
不执行任何动作，起占位作用，保持思维和代码的完整性。

进阶部分

本部分介绍关于迭代器与生成器，函数的参数与返回值，文件操作，读入输出操作，以及异常处理等问题。

迭代器与生成器

迭代器

在使用方面，$Python3$的迭代器与$C++$的迭代器并无太大差异。基本作用均为遍历序列。值得注意的是，迭代器只能向前访问，不能向后访问。
迭代器的基本形式有两种，分别为$iter()$和$next()$。

# 使用iter
mylist = [1,2,3,4,5,6,7]
it = iter(mylist)
for x in it:print(x)
# 使用next
import sys
mylist = [1,2,3,4,5,6,7]
it = iter(mylist)
while True:try:print(next(it))except StopIteration:sys.exit()

生成器

emmm…生成器还需要好好理解，先挖个坑，回来再填。

函数

定义与声明

1）函数由关键字$def$定义，后面接着函数名称，和用$(\ )$括起来的参数表列。
2）函数体由$:$冒号开始，$return$终止，并用缩进表示函数体的所属关系。
3）$return$结束函数，返回值可以是一个对象，可以是序列，没有返回值默认为$None$。

import math
def cal(x1,y1,x2,y2): # 计算两点之间的距离return math.sqrt( (x1-x2) ** 2 + (y1-y2) ** 2 )

参数传递性

在$Python3$中分为可更改对象$(mutable)$和不可更改对象$(immutable)$。
1）不可更改对象有：$String,Tuple,Number$。
2）可更改对象有：$List,Dictionary$。

参数传递的方式，根据对象的可更改性来决定。
1）参数为可更改对象：相当于$C++$中的引用传参，在函数内部更改值对对象有作用。
2）参数为不可更改对象：相当于$C++$中的值传参，将值拷贝一份传递给函数内部，所以函数内部修改对外部没有效果。

参数的类型

$Python3$参数分为必须参数，关键字参数，默认参数和不定长参数。
1）必须参数：按照顺序传入的参数，调用时的数量，顺序必须和声明时一致，否则会出现语法错误。
2）关键字参数：即在调用函数的时候，指明是哪个参数，因此可以忽略传参的顺序。
3）默认参数：在声明的时候，指明参数的默认值，若没有传入该参数，为默认值。默认参数要放到参数表列最后。
4）不定长参数：在声明时，变量前有个$*$号，当没有传入参数的时候，为空元组。

# -----必须参数-----
def show(a):print(a+1)
show(9)                             # 参数不能忽略
# -----关键字参数-----
def show(name,score):print(name+" "+str(score))
show(score = 100,name = "pengwill") # 在调用时指明了参数，忽略参数顺序
#-----默认参数-----
def show(score,name = "pengwill"):print(name+" "+str(score))
show(score = 150)                   # 在调用时指明了参数，忽略参数顺序
#-----不定长参数-----
def show(score1,*score):print(score1)for x in score:print(x)
show(1,2,3,4,5)                     # 传入了多个参数

全局变量与局部变量

变量的作用域$C++$几乎一样。
1）全局变量：定义在函数外的变量为全局变量，有全局作用域。
2）局部变量：定义在函数内部的变量为局部变量，有局部作用域。

如果需要在函数内部修改全局变量，或者在嵌套结构内修改结构外变量，就要涉及到$global,nonlocal$关键字。
1）$global$：声明后可以在任何位置修改全局变量。
2）$nonlocal$：声明后可以在嵌套内部修改外部变量 。

#-----global-----
num = 100
def change():global num              # 不声明会报错print(num); num = 10; print(num);
change()
#-----noncal-----
def change(*score):base = 0.5def printer(score):     # 函数内部定义函数for x in score: nonlocal base   # 不声明会报错base+=0.01print(base*x)printer(score)
change(100,110,120)

模块

模块是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是$.py$。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。这也是使用 python 标准库的方法。

import 语句

解释器遇到$import$语句，就会当将前目录中对应的$.py$文件导入，应该将$import$语句放在程序的顶端。
1）直接使用$import$语句，可以导入对应$.py$文件的所有函数，并执行主程序。如果不想执行主程序，要使用$\_\_name\_\_$属性。
2）可以使用$from...import...$语句，导入对应$.py$文件的一个或者多个函数，并执行主程序。

# test.py
def out():print("I know you are from outside")
def judge():print("judging")
def out():print("I know you are from outside")
def judge():print("judging")
if __name__ == '__main__':  # 当直接运行本文件的时候，输出indeedprint("indeed")
else:                       # 当从外部调用本文件的时候，不做任何操作pass
# test2.py
import test                 # 亦可采用from...import...的方法
test.out()
test.judge()

包

等待填坑

输入输出控制

从键盘输入

Python3提供从键盘输入的方法input()函数。其读入的结果为字符串。

str = input("请输入\n")
print("输入的是",str)

format格式输出

在$Python3$中可以使用$format$函数，解析输出，方便的连接不同类型的变量或内容。

基本语法为：“{ }的成绩分别是:{ },{ },平均分是{}”.format(“pengwill”,”100”,”0”,”50.0”)
1）字符串部分的{ }，可以理解为C语言的占位符，与$format$中的内容按顺序一一对应。
2）若要不想按顺序，可以在字符串部分的{ }中写入序号，从0开始，表示与后面$format$中对应的内容。
3）若想在字符串部分输出大括号，写两层大括号{ { } }表示。
4）在字符串部分的{ }，还可以添加格式控制标记。规则如下：{ :<填充> <对齐> <宽度> , <.精度> <类型>}。
5）<填充>：在宽度大于字符串长度或者数字串长度的时候，用何种符号填补。默认为空格。
6）<对齐>：有三种方式。< 表示左对齐，>表示右对齐，^表示居中对齐。
7）<宽度>：字符输出的宽度。
8）一个逗号,：数字的千位分隔符，对整数或者浮点数有效。
9）<精度>：浮点数的精度或者是字符串的最长长度。
10）<类型>：整数或者浮点数的格式控制规则，整数包括6种：b-二进制，c-整数对应的Unicode字符，d-十进制，o-八进制，x-小写十六进制，X-大写十六进制。 对于浮点数包括4种：e-小写字母的指数形式，E-大写字母的质数形式，f-浮点数标准形式，%f-浮点数的百分数形式。

文件操作

open操作

$open()$会返回一个$file$对象，基本语法为：$open(filename,mode)$。
其中$filename$为文件名，$mode$为打开文件的模式，具体看下表。

文件对象函数

假定已经打开一个文件对象为$file$。

1）$file.read(size)$：读取一个文件的内容，作为字符串返回。参数$size$可选，表示数据规模，默认为文件全部内容。
2）$file.readline()$：从文件中读取单独的一行，如果读到文件的末尾，返回空字符串。
3）$file.readlines()$：从文件中读取所有的行，以列表形式返回。
4）$file.write(str)$：将str的内容写入文件，返回写入的字符数目。
5）$file.tell()$：返回文件所处的位置。
6）$file.close()$：关闭文件对象，若重复关闭，则会抛出异常。

异常处理

常见的异常分类

Exception 所有异常的基类
AttributeError 特性应用或赋值失败时引发
IOError 试图打开不存在的文件时引发
IndexError 在使用序列中不存在的索引时引发
KeyError 在使用映射不存在的键时引发
NameError 在找不到名字（变量）时引发
SyntaxError 在代码为错误形式时引发
TypeError 在内建操作或者函数应用于错误类型的对象是引发
ValueError 在内建操作或者函数应用于正确类型的对象，但是该对象使用不合适的值时引发 ZeroDivisionError 在除法或者摸除操作的第二个参数为0时引发

异常处理语法

异常处理的结构有很多种，基本上室友$try...except...$结构组成。

1）首先执行$try$内语句块，若发现异常，转至其后的$except$。
2）若在$except$中找到对应的异常类型，则执行其$except$后的语句块。若$except$后没有跟异常类型，表示捕捉一切异常。
3）若其后还有$else$，则表示在没有异常时继续执行，可以执行文件释放等操作。
4）$finally$语句的含义为，无论是否出现异常，都会执行其语句块的内容。

如果想要主动抛出异常，可以用$raise$语句。
基本语法为：$raise$ + 异常类型 $("str")$

当然也可以继承$Exception$类来自定义自己的异常。

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