Python基礎語法-內存管理-運算符-程序控制

1 Python 基礎語法

所有語言都有它自己規定的格式，Python也不例外，下面從幾個方面來了解。

1.1 注釋

?在Python中主要的使用的注釋方式是#號，當然在某些情況下三對單引號也是可以的，比如在函數中可以作為函數的說明。

1.2 縮進

C語言使用的是花括號來表示層級關系，但是看起來不簡潔，挺難看,而Python使用的是縮進的方式表示層級關系，并且約定4個空格為一個層級。

1.3 續行

當我們一行的代碼超過了一屏顯示的長度以后，多數情況下為了直觀，我們會另起一行，接著些，在Python中在行尾使用?\?標識續行，但如果在表達式或者某一段代碼中使用了括號，那么Python認為括號內是一個整體，內部跨行不需要使用\。

1.4 標識符

????????很多時候，我們寫代碼的過程中會對我們需要的數據進行存儲并命名，方便后續使用，這個命名被稱為標識符，針對標識符Python進行了如下要求：

一個名字，用來指代一個值

只能是字母、數字下劃線的組合

只能以字母或者下劃線開頭

不能是Python的關鍵字，例如def、class就不能作為標識符

Python是大小寫敏感的

????????在我們寫代碼的過程中最好遵循下列約定：

不允許使用中文

不允許使用歧義單詞，例如class_

在Python中不要隨便使用下劃線開頭的標識符

1.5 轉義序列

????????python中內置了很多特殊的符號，比如換行、制表符什么的，部分含義如下：

\\：單個\表示轉義，\\?就指代?\?這個符號。表示把\后面的字符進行轉義，不用特殊方式進行轉換。

\t：制表符，一般用來進行輸出格式調整，比如對齊等

\r：回車符

\n: 換行符

1.6 數字

在Python中數字主要分為三種類型：整型，浮點數,復數。

整型：在Python3中，不區分long和int，所有整型均為int類型，當然還包括了不同進制，比如2進制，8進制，16進制等，都為int類型。需要注意的是Python中的bool型屬于整型的子類,所以bool的兩個值，用整型可以表示為，0：False,非0：True。

浮點數：即帶小數點的float型

復數：用于科學計算，比如1+2j等

1.7 字符串

在Python中,使用'(單引號),"(雙引號)括起來表示引用字符的序列，使用'''，"""，則可以跨行，并且自由的使用單雙引號。除此之外還可以在字符串前加一定的符號來確切的表示字符串。

r: 字符串前加r或者R，表示該字符串不做任何處理，所見即所得

f: 3.6版本開始新增的前綴，表示格式化字符串，例如變量引用

1.8 其他

????????在Python中還有一些地方和其他語言有很大區別，比如：

常量：本身指代一旦賦值就不能被改變的標識符，但是Python中是沒有這個概念的，換句話說就是，Python中，只要你看的到的東西，是都可以進行修改的。

字面常量：一個單獨的量，看字面意思就知其含義，比如12，就表示數字12

變量：賦值后，可以改變值的標識符。

注意：在Python中是不需要提前申明變量的類型的，所以變量的賦值即定義

total =2500# 定義了一個total變量，它的值是2500。 賦值即定義

2 Python 運算符

在Python中，運算符是比較重要的知識了，因為很多地方都需要知道多個數據的大小關系、邏輯關系，當然賦值也是需要用到運算符的，根據類型的不同，主要分為賦值運算符、算數運算符、關系運算符、邏輯運算符以及位運算符。

2.1 賦值運算符

我們日常使用的=號就屬于賦值運算符的一種，在Python還有如下算數運算符：

=：賦值，例如：x=3,y='abc'

+=?：自加，例如：x+=2，則表示x=x+2

-=：自減，例如：x-=2，表示x=x-2

*=：自乘，例如：x=2,表示x=x2

/=：自除，例如：x/=2，表示x=x/2

%=：自取余，例如：x%=2，表示x=x%2。 x對2取余數，假如x=6，那么取余為0

當把數字賦值給一個變量的時候不用加引號，而賦值字符串給變量的時候就需要加引號了，否則python認為你賦值的是另一個變量。

2.2 算數運算符

????????數學計算中的+，-，* 等都屬于算數運算符的一種，其他的運算符如下：

+：加，用來計算數字，如果字符串、列表等相加，等于是把兩個對象拼到一起

-：減，同數學減

*：乘，同數學乘

/：除，4/3,默認是整除，為了得到小數，可以把其中一個變量變成浮點型，4.0/3或4/3.0

//：表示只取整數，4.0/3 答案是1.33333，如果用4.0//，因為取整則，答案是1

%：表示取余數，10%2余0，10%3余1

**：表示乘方 2**3 表示2的3次方

2.3 關系運算符

????????關系運算符顧名思義就是判斷關系的，比如大于，小于啊，等等，需要注意的是返回值為布爾值：即True或者False。更多的符號有：

>：大于，例如1>2，值是False

<：小于，例如1<2，值是True

>=：大于等于，例如1>=2，值是False

<=: 小于等于，例如1<=2，值是True

==：是否等于，例如1==2，值是False

!=：不等于,例如 1!=2，值是True

2.4 邏輯運算符

邏輯運算符主要包含了三個:and,or,not

and：邏輯與，只要有1個是false那么值就是False，1==2 and 1<2 ，值是False，1!=2 and 1<2，值是Frue

or：邏輯或,只要有一個是true那么值就是true，1=2 and 1<2 ，值是true

not：邏輯非，取反 not 1<2，值是true

邏輯運算符又被稱為短路運算符：

and 如果第一個表達式為False，后面就沒必要計算了，這個邏輯表達式一定為False

or如果第一個表達式為True，后面就沒必要計算了，這個邏輯表達式一定為True

2.5 位運算符

????????故名思議，位運算符主要是針對位進行的計算的，它比加減運算略快，通常也比乘除法運算要快很多。說到位就不得不提補碼了，因為計算機存儲負數時使用的都是補碼。

2.5.1 原碼、反碼、補碼、負數表示法

????????計算機當初因為成本、復雜等各種原因，在進行加減法計算的時候，會把減法變為加法進行計算，如何理解呢？例如5-1，在計算機中進行計算的時候實際上用的是5+(-1),而負數在內存中并不會直接寫個-0b1,負數在計算機中使用的是補碼進行存儲和運算的，計算機中有關數字的都有什么瑪？什么是補碼？

原碼：即人類可讀的二進制位(0b101,0b1)

反碼：正數的反碼與原碼相同；負數的反碼符號位不變其余按位取反

補碼：正數的補碼與原碼相同；負數的補碼符號位不變其余按位取反后+1

需要注意的是：負數在計算機中使用補碼進行存儲，比如-1在計算機存儲的是1111 1111，負數補碼的補碼就表示負數本身。正數的原碼反碼補碼都是相同的，計算機存儲內存中的數字都為二進制位，當我們想要查看具體代表的值時，計算機會轉換為人類可讀的原碼進行顯示，即：如果最高的符號位是0，那么認為它是正數，不進行去補，而最高的符號位如果是1，那么它會認為它是負數，會按照負數的取補的規則進行計算后展示。

例題：計算機,計算 5 - 1 的過程

例題：計算～12

2.5.2 位運算符

????????針對位的運算符主要有:& | ~ ^ << >>.

&：按位與，即按位相乘(1101 & 0001 , 與出來是0001)

|：按位或，即按位相加,不進位(1101 | 0001，或出來是1101)?0乘任何數是0，1+任何數是1

^：按位異或

~：取反

<<：左移(位)

>>：右移(位)，例如32 >> 3 等于32//8 , 結果是4

位運算符，日常使用的不多，但是如果你想做一個高級程序員，那么位運算是你必備的技能哦

2.6 成員、身份運算符

in/not in 成員測試，測試一個元素是否在一個序列中

is /is not 統一性的測試

2.7 運算符優先級

小結：

算數運算符?>?位運算符?>?身份運算符?>?成員運算符?>?邏輯運算符

記不住的話，記得用括號

長表達式，多用括號。

注意：在Python中，賦值即定義，如果一個變量已經定義，賦值相當于重新定義

3 Python 內存管理

????????計算機的內存大多是線性編址的(1001,1002,1003門牌號，挨著排列的)，現在有一個變量var1需要1001～1007空間，var2需要1008～1012空間，如下圖

過了一段時間以后，var1中的1002，和1005不用了，var2的1010也不用了，內存就變成了如下的情況：

這時又來了一個 var3 需要申請 3個空間，在當前情況下就沒辦法進行分配了

這種情況就是我們常說的內存空洞了，也叫內存碎片化，如果沒辦法進行碎片整理，那么這些分散的內存空間將沒有辦法被重新使用

3.1 Python的內存特性

變量無需事先聲明，也不需要指定類型，這是動態語言的特性

Python使用引用計數記錄所有對象的引用數。

當對象的引用數變為0，它就可以被垃圾回收GC

當對變量進行賦值時，同時會增加該對象的引用計數

函數或代碼塊運行完畢，變量會消亡，那么引用計數會減少

3.2 Python的GC管理

Python在對內存進行管理時會像Java那樣對內存進行分類，Java中將內存分為了老生代，新生代，持久化代,而Python中則分成了0，1，2三代,其中0代可以理解為臨時存儲，1代為短期存儲，2代為長期存儲，當應用申請內存時，會根據內存情況先分配0帶給程序使用，然后定期檢查各個區的使用情況，如果某個程序在0區待的夠久，那么在 Python 啟動GC的時候，就會把它從0區移動到1區，同理在1區時間夠久的，移動到2區。當然在啟動GC的時候還會檢查引用計數為0的對象，然后清理掉。

需要注意的是，Python啟動GC的同時，不能進行其它的任務。頻繁的垃圾回收將大大降低Python的工作效率。如果內存中的對象不多，就沒有必要總啟動垃圾回收。所以，Python只會在特定條件下，自動啟動垃圾回收。當Python運行時，會記錄其中分配對象(object allocation)和取消分配對象(object deallocation)的次數。當兩者的差值高于某個閾值時，垃圾回收才會啟動。

所以：

Python編程中一般無需關心變量的存亡，一般也不用關心內存的管理，由Python的GC統一進行垃圾回收

當有關Python性能問題的時候，就需要考慮變量引用的問題，盡量不要釋放內存，交由Python GC來操作，除非你更懂它。

4 程序控制

Python的程序控制主要分為順序，分支，循環，這也和大多數語言是相同的。

順序結構：按照先后順序一條一條執行，比如：先起床，再刷牙，再吃飯

分支結構：根據不同的情況判斷，條件滿足后執行相應的操作，比如你去買個西紅柿，如果看見西瓜，就買兩個(真正的程序員會買回來兩個西紅柿的，別問我為什么，哈哈)

循環結構：條件滿足就反復執行，不滿足就不執行或者不再執行(循環完畢)

4.1 分支結構

計算機之所以能做很多自動化的任務，因為它可以自己做條件判斷。在Python中主要通過if以及else的搭配來完成條件判斷的工作。條件判斷主要有三種基本用法。

4.1.1 單分支

顧名思義即如果怎么樣，就怎么樣。(if)

表達式：是將不同的數據（包括變量、函數）用運算符號按一定規則連接起來的一種式子。

4.1.2 多分支

多分支有分為兩種情況：

如果怎么樣，就怎么樣，否則，怎么樣。(if、else)

如果1怎么樣，就怎么樣，如果2怎么樣，就怎么樣...，否則，怎么樣（if、elif、else）

4.1.3 分支嵌套

????????分支嵌套，就是將多個兩個或多個if判斷進行層級嵌套，完成更精確的判斷。

4.1.4 小結

條件的寫法非常多，可以寫一個表達式或者多個表達式都可以，表達式的值為0，就表示false。

if就是判斷，主要就是對表達式的邏輯值進行判斷

邏輯值（bool）包含了兩個值：

True：表示非空的量（比如：string、tuple、list、set、dictionary），所有非零數。

False：表示0，None，空的量(空字符串，空字典，空列表，空即可，空元祖)等。這些對象又可以成為False等價

4.2 循環

為了讓計算機能反復執行某一操作，我們需要循環語句來完成。Python中的循環主要有兩種：for循環和while循環。

4.2.1 for 循環

基本所有語言都有for關鍵字，它的曝光率遠遠超過其它關鍵字，但每個語言有它自己的格式，在Python中它的格式為

在很多情況下，我們需要循環一定次數，我們一般使用range函數來構建可迭代對象。

?range是一個函數，接受1個或三個變量用于生成可迭代對象，可以理解它是一個生成器，如果不對range進行迭代，那么它就是一個生成器對象,不會直接計算數據，只有迭代，或者使用list函數才可以獲取其生成的值，一般稱這種方式為惰性求值。在Python2.x中是會直接生成列表的

4.2.2 for循環的else語句

else語句是for循環正常結束后要執行的語句，如果for循環被終止（比如滿足某條件跳出循環，break等），那么就不會執行else后面的語句，它的格式為：

例子：

4.2.3 while循環

????????for 循環主要去對列表、字符串、文件的行數等有次數的循環上，while 一般在無限循環，或者在某些有條件的控制上，直到表達式變為假(或者有一個break)，才退會出while循環，表達式是一個邏輯表達式，必須返回一個True或False。

練習：判斷輸入的時候是空字符，是的話，就退出循環

while循環和for循環一樣都含有else語句，當while循環正常執行完畢，就會被觸發執行。

4.2.4 Python循環控制

Python中的循環控制主要有三種方式，即：continue、break、pass。

continue：繼續，當滿足條件后，跳過本次循環。

break：退出，當滿足某一個條件后，終止循環。

pass：占位符，僅僅起到占位的左右，沒有其他效果。

需要注意的是：

continue和break是循環的控制語句，只影響當前循環，包括while、for循環

如果循環嵌套，continue和break也只影響語句所在的那一層循環

continue和break不是跳出語句塊，所以if exp: break 不是跳出if，而是終止if外的break的所在的循環

練習：給定一個不超過5位數的正整數，判斷該數的位數，一次打印出萬位，千位，百位，十位，個位的數字