一、学习内容概览
1.1 学习地址:阿里云天池python训练营
1.2 day1学习内容思维导图
(有一定的python基础,day1的学习内容对位运算掌握的不是很好,着重研究了这个部分)
二、详细学习内容
2.1 注释
- 在 Python 中,
#
表示注释,作用于整行。
2.11 单行注释
# 这是一个注释
print("Hello world")
# Hello world
2.12 多行注释
'''
这是多行注释,用三个单引号
这是多行注释,用三个单引号
这是多行注释,用三个单引号
'''
print("Hello china")
# Hello china
"""
这是多行注释,用三个双引号
这是多行注释,用三个双引号
这是多行注释,用三个双引号
"""
print("hello china")
# hello china
2.2 运算符
2.2.1 算术运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
+ |
加 | 1 + 1 |
- |
减 | 2 - 1 |
* |
乘 | 3 * 4 |
/ |
除 | 3 / 4 |
// |
整除(地板除) | 3 // 4 |
% |
取余 | 3 % 4 |
** |
幂 | 2 ** 3 |
print(1 + 1) # 2
print(2 - 1) # 1
print(3 * 4) # 12
print(3 / 4) # 0.75
print(3 // 4) # 0
print(3 % 4) # 3
print(2 ** 3) # 8
- 加深了地板除的印象
2.2.2 比较运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
> |
大于 | 2 > 1 |
>= |
大于等于 | 2 >= 4 |
< |
小于 | 1 < 2 |
<= |
小于等于 | 5 <= 2 |
== |
等于 | 3 == 4 |
!= |
不等于 | 3 != 5 |
print(2 > 1) # True
print(2 >= 4) # False
print(1 < 2) # True
print(5 <= 2) # False
print(3 == 4) # False
print(3 != 5) # True
2.2.3 逻辑运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
and |
与 | (3 > 2) and (3 < 5) |
or |
或 | (1 > 3) or (9 < 2) |
not |
非 | not (2 > 1) |
print((3 > 2) and (3 < 5)) # True
print((1 > 3) or (9 < 2)) # False
print(not (2 > 1)) # False
2.2.4 位运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
~ |
按位取反 | ~4 |
& |
按位与 | 4 & 5 |
| |
按位或 | 4 | 5 |
^ |
按位异或 | 4 ^ 5 |
<< |
左移 | 4 << 2 |
>> |
右移 | 4 >> 2 |
print(bin(4)) # 0b100
print(bin(5)) # 0b101
print(bin(~4), ~4) # -0b101 -5
print(bin(4 & 5), 4 & 5) # 0b100 4
print(bin(4 | 5), 4 | 5) # 0b101 5
print(bin(4 ^ 5), 4 ^ 5) # 0b1 1
print(bin(4 << 2), 4 << 2) # 0b10000 16
print(bin(4 >> 2), 4 >> 2) # 0b1 1
- 位运算符之前有了解但是理解不深,这次经过学习已经掌握了
2.2.5 三元运算符
x, y = 4, 5
if x < y:
small = x
else:
small = y
print(small) # 4
- 有了这个三元操作符的条件表达式,你可以使用一条语句来完成以上的条件判断和赋值操作。
x, y = 4, 5
small = x if x < y else y
print(small) # 4
2.2.6 其他运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
in |
存在 | 'A' in ['A', 'B', 'C'] |
not in |
不存在 | 'h' not in ['A', 'B', 'C'] |
is |
是 | "hello" is "hello" |
not is |
不是 | "hello" is not "hello" |
letters = ['A', 'B', 'C']
if 'A' in letters:
print('A' + ' exists')
if 'h' not in letters:
print('h' + ' not exists')
# A exists
# h not exists
- 比较的两个变量均指向不可变类型。
a = "hello"
b = "hello"
print(a is b, a == b) # True True
print(a is not b, a != b) # False False
- 比较的两个变量均指向可变类型。
a = ["hello"]
b = ["hello"]
print(a is b, a == b) # False True
print(a is not b, a != b) # True False
注意:
- is, is not 对比的是两个变量的内存地址
- ==, != 对比的是两个变量的值
- 比较的两个变量,指向的都是地址不可变的类型(str等),那么is,is not 和 ==,!= 是完全等价的。
- 对比的两个变量,指向的是地址可变的类型(list,dict,tuple等),则两者是有区别的。
这里对is与==的区别有了更深的理解
运算符的优先级
- 一元运算符优于二元运算符。例如
3 ** -2
等价于3 ** (-2)
。 - 先算术运算,后移位运算,最后位运算。例如
1 << 3 + 2 & 7
等价于(1 << (3 + 2)) & 7
。 - 逻辑运算最后结合。例如
3 < 4 and 4 < 5
等价于(3 < 4) and (4 < 5)
。
print(-3 ** 2) # -9
print(3 ** -2) # 0.1111111111111111
print(1 << 3 + 2 & 7) # 0
print(-3 * 2 + 5 / -2 - 4) # -12.5
print(3 < 4 and 4 < 5) # True
2.3 变量和赋值
- 在使用变量之前,需要对其先赋值。
- 变量名可以包括字母、数字、下划线、但变量名不能以数字开头。
- Python 变量名是大小写敏感的,foo != Foo。
teacher = "老马的程序人生"
print(teacher) # 老马的程序人生
first = 2
second = 3
third = first + second
print(third) # 5
myTeacher = "老马的程序人生"
yourTeacher = "小陈的程序人生"
ourTeacher = myTeacher + ',' + yourTeacher
print(ourTeacher) # 老马的程序人生,小陈的程序人生
2.4 数据类型与转换
类型 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
int | 整型 <class 'int'> |
-876, 10 |
float | 浮点型<class 'float'> |
3.149, 11.11 |
bool | 布尔型<class 'bool'> |
True, False |
2.4.1 整型
- 通过
print()
可看出a
的值,以及类 (class) 是int
。
a = 1031
print(a, type(a))
# 1031 <class 'int'>
- Python 里面万物皆对象(object),整型也不例外,只要是对象,就有相应的属性 (attributes) 和方法(methods)。
b = dir(int)
print(b)
# ['__abs__', '__add__', '__and__', '__bool__', '__ceil__', '__class__',
# '__delattr__', '__dir__', '__divmod__', '__doc__', '__eq__',
# '__float__', '__floor__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__',
# '__getattribute__', '__getnewargs__', '__gt__', '__hash__',
# '__index__', '__init__', '__init_subclass__', '__int__', '__invert__',
# '__le__', '__lshift__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__',
# '__neg__', '__new__', '__or__', '__pos__', '__pow__', '__radd__',
# '__rand__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__',
# '__rfloordiv__', '__rlshift__', '__rmod__', '__rmul__', '__ror__',
# '__round__', '__rpow__', '__rrshift__', '__rshift__', '__rsub__',
# '__rtruediv__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__',
# '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__trunc__', '__xor__',
# 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'from_bytes', 'imag',
# 'numerator', 'real', 'to_bytes']
对它们有个大概印象就可以了,具体怎么用,需要哪些参数 (argument),还需要查文档。看个bit_length()
的例子。
a = 1031
print(bin(a)) # 0b10000000111
print(a.bit_length()) # 11
- 查看二进制的长度为bit_length()
2.4.2 浮点型
print(1, type(1))
# 1 <class 'int'>
print(1., type(1.))
# 1.0 <class 'float'>
a = 0.00000023
b = 2.3e-7
print(a) # 2.3e-07
print(b) # 2.3e-07
- 有时候我们想保留浮点型的小数点后
n
位。可以用decimal
包里的Decimal
对象和getcontext()
方法来实现。 - Python 里面有很多用途广泛的包 (package),用什么你就引进 (import) 什么。包也是对象,也可以用上面提到的
dir(decimal)
来看其属性和方法。
【例子】getcontext()
显示了 Decimal
对象的默认精度值是 28 位 (prec=28
)。
import decimal
from decimal import Decimal
a = decimal.getcontext()
print(a)
# Context(prec=28, rounding=ROUND_HALF_EVEN, Emin=-999999, Emax=999999,
# capitals=1, clamp=0, flags=[],
# traps=[InvalidOperation, DivisionByZero, Overflow])
b = Decimal(1) / Decimal(3)
print(b)
# 0.3333333333333333333333333333
【例子】使 1/3 保留 4 位,用 getcontext().prec
来调整精度。
decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c)
# 0.3333
- 第一次知道用
decimal
包与getcontext().prec
方法,拓宽了知识面
2.4.3 布尔型
- 布尔 (boolean) 型变量只能取两个值,
True
和False
。当把布尔型变量用在数字运算中,用1
和0
代表True
和False
。
print(True + True) # 2
print(True + False) # 1
print(True * False) # 0
除了直接给变量赋值 True
和 False
,还可以用 bool(X)
来创建变量,其中 X
可以是
- 基本类型:整型、浮点型、布尔型
- 容器类型:字符串、元组、列表、字典和集合
- 用
bool(X)
来创建变量这个知识点之前没有掌握
【例子】bool
作用在基本类型变量:X
只要不是整型 0
、浮点型 0.0
,bool(X)
就是 True
,其余就是 False
。
print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True
print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True
print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True
【例子】bool
作用在容器类型变量:X
只要不是空的变量,bool(X)
就是 True
,其余就是 False
。
print(type(''), bool(''), bool('python'))
# <class 'str'> False True
print(type(()), bool(()), bool((10,)))
# <class 'tuple'> False True
print(type([]), bool([]), bool([1, 2]))
# <class 'list'> False True
print(type({
}), bool({
}), bool({
'a': 1, 'b': 2}))
# <class 'dict'> False True
print(type(set()), bool(set()), bool({
1, 2}))
# <class 'set'> False True
确定bool(X)
的值是 True
还是 False
,就看 X
是不是空,空的话就是 False
,不空的话就是 True
。
- 对于数值变量,
0
,0.0
都可认为是空的。 - 对于容器变量,里面没元素就是空的。
2.4.4 类型判断
print(isinstance(1, int)) # True
print(isinstance(5.2, float)) # True
print(isinstance(True, bool)) # True
print(isinstance('5.2', str)) # True
注:
type()
不会认为子类是一种父类类型,不考虑继承关系。isinstance()
会认为子类是一种父类类型,考虑继承关系。
如果要判断两个类型是否相同推荐使用 isinstance()
。
2.4.5 类型转换
- 转换为整型
int(x, base=10)
- 转换为字符串
str(object='')
- 转换为浮点型
float(x)
print(int('520')) # 520
print(int(520.52)) # 520
print(float('520.52')) # 520.52
print(float(520)) # 520.0
print(str(10 + 10)) # 20
print(str(10.1 + 5.2)) # 15.3
2.5 print函数
print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
- 将对象以字符串表示的方式格式化输出到流文件对象file里。其中所有非关键字参数都按
str()
方式进行转换为字符串输出; - 关键字参数
sep
是实现分隔符,比如多个参数输出时想要输出中间的分隔字符; - 关键字参数
end
是输出结束时的字符,默认是换行符\n
; - 关键字参数
file
是定义流输出的文件,可以是标准的系统输出sys.stdout
,也可以重定义为别的文件; - 关键字参数
flush
是立即把内容输出到流文件,不作缓存。
【例子】没有参数时,每次输出后都会换行。
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed without 'end'and 'sep'.")
for item in shoplist:
print(item)
# This is printed without 'end'and 'sep'.
# apple
# mango
# carrot
# banana
【例子】每次输出结束都用end
设置的参数&
结尾,并没有默认换行。
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed with 'end='&''.")
for item in shoplist:
print(item, end='&')
print('hello world')
# This is printed with 'end='&''.
# apple&mango&carrot&banana&hello world
【例子】item
值与'another string'
两个值之间用sep
设置的参数&
分割。由于end
参数没有设置,因此默认是输出解释后换行,即end
参数的默认值为\n
。
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed with 'sep='&''.")
for item in shoplist:
print(item, 'another string', sep='&')
# This is printed with 'sep='&''.
# apple&another string
# mango&another string
# carrot&another string
# banana&another string
2.6 位运算
2.6.1 原码、反码和补码
二进制有三种不同的表示形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示。
原码:就是其二进制表示(注意,有一位符号位)。
00 00 00 11 -> 3
10 00 00 11 -> -3
反码:正数的反码就是原码,负数的反码是符号位不变,其余位取反(对应正数按位取反)。
00 00 00 11 -> 3
11 11 11 00 -> -3
补码:正数的补码就是原码,负数的补码是反码+1。
00 00 00 11 -> 3
11 11 11 01 -> -3
符号位:最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。在位运算中符号位也参与运算。
2.6.2 按位运算
- 按位非操作 ~
~ 1 = 0
~ 0 = 1
~
把num
的补码中的 0 和 1 全部取反(0 变为 1,1 变为 0)有符号整数的符号位在 ~
运算中同样会取反。
00 00 01 01 -> 5
~
---
11 11 10 10 -> -6
11 11 10 11 -> -5
~
---
00 00 01 00 -> 4
- 按位与操作 &
1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 1 = 0
0 & 0 = 0
只有两个对应位都为 1 时才为 1
00 00 01 01 -> 5
&
00 00 01 10 -> 6
---
00 00 01 00 -> 4
- 按位或操作 |
1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 1 = 1
0 | 0 = 0
只要两个对应位中有一个 1 时就为 1
00 00 01 01 -> 5
|
00 00 01 10 -> 6
---
00 00 01 11 -> 7
- 按位异或操作 ^
1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0
只有两个对应位不同时才为 1
00 00 01 01 -> 5
^
00 00 01 10 -> 6
---
00 00 00 11 -> 3
异或操作的性质:满足交换律和结合律
A: 00 00 11 00
B: 00 00 01 11
A^B: 00 00 10 11
B^A: 00 00 10 11
A^A: 00 00 00 00
A^0: 00 00 11 00
A^B^A: = A^A^B = B = 00 00 01 11
- 按位左移操作 <<
num << i
将num
的二进制表示向左移动i
位所得的值。
00 00 10 11 -> 11
11 << 3
---
01 01 10 00 -> 88
- 按位右移操作 >>
num >> i
将num
的二进制表示向右移动i
位所得的值。
00 00 10 11 -> 11
11 >> 2
---
00 00 00 10 -> 2
2.6.3 利用位运算实现快速计算
通过 <<
,>>
快速计算2的倍数问题。
n << 1 -> 计算 n*2
n >> 1 -> 计算 n/2,负奇数的运算不可用
n << m -> 计算 n*(2^m),即乘以 2 的 m 次方
n >> m -> 计算 n/(2^m),即除以 2 的 m 次方
1 << n -> 2^n
通过 ^
快速交换两个整数。
a ^= b
b ^= a
a ^= b
通过 a & (-a)
快速获取a
的最后为 1 位置的整数。
00 00 01 01 -> 5
&
11 11 10 11 -> -5
---
00 00 00 01 -> 1
00 00 11 10 -> 14
&
11 11 00 10 -> -14
---
00 00 00 10 -> 2
2.6.4 利用位运算实现整数集合
一个数的二进制表示可以看作是一个集合(0 表示不在集合中,1 表示在集合中)。
比如集合 {1, 3, 4, 8}
,可以表示成 01 00 01 10 10
而对应的位运算也就可以看作是对集合进行的操作。
元素与集合的操作:
a | (1<<i) -> 把 i 插入到集合中
a & ~(1<<i) -> 把 i 从集合中删除
a & (1<<i) -> 判断 i 是否属于该集合(零不属于,非零属于)
集合之间的操作:
a 补 -> ~a
a 交 b -> a & b
a 并 b -> a | b
a 差 b -> a & (~b)
注意:整数在内存中是以补码的形式存在的,输出自然也是按照补码输出。
【例子】 Python 的bin()
输出。
print(bin(3)) # 0b11
print(bin(-3)) # -0b11
print(bin(-3 & 0xffffffff))
# 0b11111111111111111111111111111101
print(bin(0xfffffffd))
# 0b11111111111111111111111111111101
print(0xfffffffd) # 4294967293
是不是很颠覆认知,我们从结果可以看出:
- Python中
bin
一个负数(十进制表示),输出的是它的原码的二进制表示加上个负号,巨坑。 - Python中的整型是补码形式存储的。
- Python中整型是不限制长度的不会超范围溢出。
所以为了获得负数(十进制表示)的补码,需要手动将其和十六进制数0xffffffff
进行按位与操作,再交给bin()
进行输出,得到的才是负数的补码表示。
三、学习总结
虽然有python基础,不过第一天的学习内容就有很多知识点之前没掌握。
标红点的都是之前有模糊的地方,学习过后感觉得到了提升~坚持加油ヾ(◍°∇°◍)ノ゙