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Python编程语言:入门与优势
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更新于2024-07-19
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Python教程 Python是一种由Guido van Rossum(人称“龟叔”)在1989年圣诞节期间为消磨假期而创造的编程语言,其简洁明了的语法和强大的功能使其在全球范围内迅速流行。尽管全球有600多种编程语言,但Python凭借其易学性和广泛应用性,在TIOBE排行榜上名列前茅,成为当今最受欢迎的20种编程语言之一。 Python的优势在于其高级编程特性,它允许开发者专注于解决问题而非底层细节,提高了开发效率。例如,与需要自定义网络协议的C语言相比,Python提供了丰富的预置库,如SMTP库用于电子邮件处理,以及GUI库支持桌面应用程序开发,这些库被称为“内置电池”,使得开发者能够快速构建出功能完备的应用程序。 Python的基础库广泛涵盖网络通信、文件操作、图形用户界面(GUI)、数据库交互和文本处理等多个领域,极大地简化了开发者的工作。这使得初学者可以迅速上手,并且在实际项目中节省了大量的时间和精力。此外,Python社区活跃,有大量的第三方库可供选择,进一步扩展了其功能范围,使得开发者能够利用他人的成果进行快速开发。 Python不仅是一种编程语言,更是一种高效开发工具,它的应用领域广泛,包括数据分析、人工智能、Web开发、科学计算等。随着技术的发展和Python生态系统的不断完善,学习和掌握Python对于现代程序员来说是一项极具价值的技能。
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我们已经讲过了,字符串也是一种数据类型,但是,字符串比较特殊的是还有一个编码问题。
因为计算机只能处理数字,如果要处理文本,就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特(bit)作为一个字节(byte),所以,一个字
节能表示的最大的整数就是255(二进制11111111=十进制255),如果要表示更大的整数,就必须用更多的字节。比如两个字节可以表示的最大整数是
65535
,4个字
节可以表示的最大整数是
4294967295
。
由于计算机是美国人发明的,因此,最早只有127个字符被编码到计算机里,也就是大小写英文字母、数字和一些符号,这个编码表被称为
ASCII
编码,比如大写字
母
A
的编码是
65
,小写字母
z
的编码是
122
。
但是要处理中文显然一个字节是不够的,至少需要两个字节,而且还不能和ASCII编码冲突,所以,中国制定了
GB2312
编码,用来把中文编进去。
你可以想得到的是,全世界有上百种语言,日本把日文编到
Shift_JIS
里,韩国把韩文编到
Euc-kr
里,各国有各国的标准,就会不可避免地出现冲突,结果就是,在
多语言混合的文本中,显示出来会有乱码。
因此,Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里,这样就不会再有乱码问题了。
Unicode标准也在不断发展,但最常用的是用两个字节表示一个字符(如果要用到非常偏僻的字符,就需要4个字节)。现代操作系统和大多数编程语言都直接支持
Unicode。
现在,捋一捋ASCII编码和Unicode编码的区别:ASCII编码是1个字节,而Unicode编码通常是2个字节。
字母
A
用ASCII编码是十进制的
65
,二进制的
01000001
;
字符
0
用ASCII编码是十进制的
48
,二进制的
00110000
,注意字符
'0'
和整数
0
是不同的;
汉字
中
已经超出了ASCII编码的范围,用Unicode编码是十进制的
20013
,二进制的
01001110 00101101
。
你可以猜测,如果把ASCII编码的
A
用Unicode编码,只需要在前面补0就可以,因此,
A
的Unicode编码是
00000000 01000001
。
新的问题又出现了:如果统一成Unicode编码,乱码问题从此消失了。但是,如果你写的文本基本上全部是英文的话,用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空
间,在存储和传输上就十分不划算。
所以,本着节约的精神,又出现了把Unicode编码转化为“可变长编码”的
UTF-8
编码。UTF-8编码把一个Unicode字符根据不同的数字大小编码成1-6个字节,常用的
英文字母被编码成1个字节,汉字通常是3个字节,只有很生僻的字符才会被编码成4-6个字节。如果你要传输的文本包含大量英文字符,用UTF-8编码就能节省空间:
字符 ASCII Unicode
A 01000001 00000000 01000001
中 x 01001110 00101101
从上面的表格还可以发现,UTF-8编码有一个额外的好处,就是ASCII编码实际上可以被看成是UTF-8编码的一部分,所以,大量只支持ASCII编码的历史遗留软件可以
在UTF-8编码下继续工作。
搞清楚了ASCII、Unicode和UTF-8的关系,我们就可以总结一下现在计算机系统通用的字符编码工作方式:
在计算机内存中,统一使用Unicode编码,当需要保存到硬盘或者需要传输的时候,就转换为UTF-8编码。
用记事本编辑的时候,从文件读取的UTF-8字符被转换为Unicode字符到内存里,编辑完成后,保存的时候再把Unicode转换为UTF-8保存到文件:
浏览网页的时候,服务器会把动态生成的Unicode内容转换为UTF-8再传输到浏览器:
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10232664/bg11.jpg)
所以你看到很多网页的源码上会有类似
<meta charset="UTF-8" />
的信息,表示该网页正是用的UTF-8编码。
Python
的字符串
搞清楚了令人头疼的字符编码问题后,我们再来研究Python的字符串。
在最新的Python 3版本中,字符串是以Unicode编码的,也就是说,Python的字符串支持多语言,例如:
>>> print('
包含中文的
str')
包含中文的
str
对于单个字符的编码,Python提供了
ord()
函数获取字符的整数表示,
chr()
函数把编码转换为对应的字符:
>>> ord('A')
65>>> ord('
中
')
20013>>> chr(66)
'B'>>> chr(25991)
'
文
'
如果知道字符的整数编码,还可以用十六进制这么写
str
:
>>> '\u4e2d\u6587' '
中文
'
两种写法完全是等价的。
由于Python的字符串类型是
str
,在内存中以Unicode表示,一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输,或者保存到磁盘上,就需要把
str
变为以字节为单位
的
bytes
。
Python对
bytes
类型的数据用带
b
前缀的单引号或双引号表示:
x = b'ABC'
要注意区分
'ABC'
和
b'ABC'
,前者是
str
,后者虽然内容显示得和前者一样,但
bytes
的每个字符都只占用一个字节。
以Unicode表示的
str
通过
encode()
方法可以编码为指定的
bytes
,例如:
>>> 'ABC'.encode('ascii')
b'ABC'
>>> '
中文
'.encode('utf-8')
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> '
中文
'.encode('ascii')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)
纯英文的
str
可以用
ASCII
编码为
bytes
,内容是一样的,含有中文的
str
可以用
UTF-8
编码为
bytes
。含有中文的
str
无法用
ASCII
编码,因为中文编码的范围超过
了
ASCII
编码的范围,Python会报错。
在
bytes
中,无法显示为ASCII字符的字节,用
\x##
显示。
反过来,如果我们从网络或磁盘上读取了字节流,那么读到的数据就是
bytes
。要把
bytes
变为
str
,就需要用
decode()
方法:
>>> b'ABC'.decode('ascii')
'ABC'>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
'
中文
'
如果
bytes
中包含无法解码的字节,
decode()
方法会报错:
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10232664/bg12.jpg)
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8')
Traceback (most recent call last):
...
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 3: invalid start byte
如果
bytes
中只有一小部分无效的字节,可以传入
errors='ignore'
忽略错误的字节:
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore')
'
中
'
要计算
str
包含多少个字符,可以用
len()
函数:
>>> len('ABC')
3>>> len('
中文
')
2
len()
函数计算的是
str
的字符数,如果换成
bytes
,
len()
函数就计算字节数:
>>> len(b'ABC')
3>>> len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')
6>>> len('
中文
'.encode('utf-8'))
6
可见,1个中文字符经过UTF-8编码后通常会占用3个字节,而1个英文字符只占用1个字节。
在操作字符串时,我们经常遇到
str
和
bytes
的互相转换。为了避免乱码问题,应当始终坚持使用UTF-8编码对
str
和
bytes
进行转换。
由于Python源代码也是一个文本文件,所以,当你的源代码中包含中文的时候,在保存源代码时,就需要务必指定保存为UTF-8编码。当Python解释器读取源代码时,
为了让它按UTF-8编码读取,我们通常在文件开头写上这两行:
#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*-
第一行注释是为了告诉Linux/OS X系统,这是一个Python可执行程序,Windows系统会忽略这个注释;
第二行注释是为了告诉Python解释器,按照UTF-8编码读取源代码,否则,你在源代码中写的中文输出可能会有乱码。
申明了UTF-8编码并不意味着你的
.py
文件就是UTF-8编码的,必须并且要确保文本编辑器正在使用UTF-8 without BOM编码:
如果
.py
文件本身使用UTF-8编码,并且也申明了
# -*- coding: utf-8 -*-
,打开命令提示符测试就可以正常显示中文:
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10232664/bg13.jpg)
格式化
最后一个常见的问题是如何输出格式化的字符串。我们经常会输出类似
'
亲爱的
xxx
你好!你
xx
月的话费是
xx
,余额是
xx'
之类的字符串,而xxx的内容都是根据变量变
化的,所以,需要一种简便的格式化字符串的方式。
在Python中,采用的格式化方式和C语言是一致的,用
%
实现,举例如下:
>>> 'Hello, %s' % 'world''Hello, world'>>> 'Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000)
'Hi, Michael, you have $1000000.'
你可能猜到了,
%
运算符就是用来格式化字符串的。在字符串内部,
%s
表示用字符串替换,
%d
表示用整数替换,有几个
%?
占位符,后面就跟几个变量或者值,顺序要
对应好。如果只有一个
%?
,括号可以省略。
常见的占位符有:
占位符 替换内容
%d 整数
%f 浮点数
%s 字符串
%x 十六进制整数
其中,格式化整数和浮点数还可以指定是否补0和整数与小数的位数:
# -*- coding: utf-8 -*-
如果你不太确定应该用什么,
%s
永远起作用,它会把任何数据类型转换为字符串:
>>> 'Age: %s. Gender: %s' % (25, True)
'Age: 25. Gender: True'
有些时候,字符串里面的
%
是一个普通字符怎么办?这个时候就需要转义,用
%%
来表示一个
%
:
>>> 'growth rate: %d %%' % 7 'growth rate: 7 %'
format()
另一种格式化字符串的方法是使用字符串的
format()
方法,它会用传入的参数依次替换字符串内的占位符
{0}
、
{1}
……,不过这种方式写起来比%要麻烦得多:
>>> 'Hello, {0},
成绩提升了
{1:.1f}%'.format('
小明
', 17.125)
'Hello,
小明
,
成绩提升了
17.1%'
练习
小明的成绩从去年的72分提升到了今年的85分,请计算小明成绩提升的百分点,并用字符串格式化显示出
'xx.x%'
,只保留小数点后1位:
# -*- coding: utf-8 -*-
s1 = 72
s2 = 85
小结
Python 3的字符串使用Unicode,直接支持多语言。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10232664/bg14.jpg)
当
str
和
bytes
互相转换时,需要指定编码。最常用的编码是
UTF-8
。Python当然也支持其他编码方式,比如把Unicode编码成
GB2312
:
>>> '
中文
'.encode('gb2312')
b'\xd6\xd0\xce\xc4'
但这种方式纯属自找麻烦,如果没有特殊业务要求,请牢记仅使用
UTF-8
编码。
格式化字符串的时候,可以用Python的交互式环境测试,方便快捷。
参考源码
the_string.py
使用list和tuple
来源网址:
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/0014316724772904521142196b74a3f8abf
9
作者:
1768495693@qq.com
使用
list
和
tuple
阅读
: 885724
list
Python内置的一种数据类型是列表:list。list是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素。
比如,列出班里所有同学的名字,就可以用一个list表示:
>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates
['Michael', 'Bob', 'Tracy']
变量
classmates
就是一个list。用
len()
函数可以获得list元素的个数:
>>> len(classmates)
3
用索引来访问list中每一个位置的元素,记得索引是从
0
开始的:
>>> classmates[0]
'Michael'
>>> classmates[1]
'Bob'
>>> classmates[2]
'Tracy'
>>> classmates[3]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
当索引超出了范围时,Python会报一个
IndexError
错误,所以,要确保索引不要越界,记得最后一个元素的索引是
len(classmates) - 1
。
如果要取最后一个元素,除了计算索引位置外,还可以用
-1
做索引,直接获取最后一个元素:
>>> classmates[-1]
'Tracy'
以此类推,可以获取倒数第2个、倒数第3个:
>>> classmates[-2]
'Bob'
>>> classmates[-3]
'Michael'
>>> classmates[-4]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
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