计算机科学和Python编程导论(二 ) Python简介

基本概念

1. 编程语言的分类

低级编程与高级编程:二者之间的区别是，编写程序时，我们是使用机器层次的指令和数据对象(底层操作），还是使用语言设计者提供的更为抽象的操作(图形用户界面，UI)。

通用性与专注于某一应用领域:指编程语言中的基本操作是广泛适用的还是只针对某个领域，例如SQL。

解释运行与编译运行:指程序员编写的指令序列，即源代码是直接执行（通过解释器，使用解释型语言编写的程序更易调试，因为解释器可以给出与源代码相关的错误信息。），还是要先转换成机器层次的基础操作序列。（通过编译器，编译型语言（如，java）编写的程序速度更快，占用的空间也更少。）

2. Python 基本元素

python中对象:对象分为标量对象（不可再分）和非标量对象（有内部结构，可再分）。Python有以下4类标量对象：

1. int：表示整数。
2. float：表示实数。
3. bool：表示布尔值True和False。
4. None：这个类型只有一个值。

操作符：对象和操作符可以组成表达式，每个表达式都相当于某种类型的对象，我们称其为表达式的值。

int类型和float类型支持的操作符：

1. i + j：i和j的和。
2. i - j：表示i减j。
3. i * j：i和j的积。
4. i // j：表示整数除法。只返回商，不返回余数。
5. i / j：表示i除以j。
6. i % j：表示int i除以int j的余数。通常读作i mod j，是i modulo j的缩写。
7. i ** j：表示i的j次方。如果i和j都是int类型，结果也是int类型。

注：如果i和j都是int类型，结果也是int类型。如果其中任意一个是float类型，那么结果就是float类型。

比较运算符:包括：==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、>=（大于等于）、<（小于）和<=（小于等于）。

bool类型上的基本操作符:and、or和not

1. a and b：当a和b都为True时，值为True，否则为False。
2. a or b：当a和b至少有一个为True时，值为True，否则为False。
3. not a：如果a为False，值为True；如果a为True，值为False。

变量:在Python中，变量仅是名称，没有其他意义。赋值语句将=左边的名称与=右边的表达式所表示的对象关联起来，一个对象可以有一个或多个名称与之关联，也可以不关联任何名称。

多重赋值:Python支持多重赋值。如：x, y = 2, 3

变量名:将程序写得清晰易懂极其重要，恰当地选择变量名称在增强程序可读性方面扮演了重要角色。

1. 在Python中，变量名可以包含大写字母、小写字母、数字（但不能以数字开头）和特殊字符_。
2. Python变量名是大小写敏感的，如Julie和julie就是不同的变量名。最后，Python中还有少量的保留字（有时称为关键字），它们有专门的意义，不能用作变量名。
3. Python 3中的保留字包括and、as、assert、break、class、continue、def、del、elif、else、except、False、finally、for、from、global、if、import、in、is、lambda、nonlocal、None、not、or、pass、raise、return、True、try、while、with和 yield。

3. 程序分支

最简单的分支型程序是条件语句

程序运行时间:

1. 假定每行代码都需要以单位时间运行，那么有n行代码的直线型程序就需要n个单位时间。那么有n行代码的分支型程序呢？它运行的时间可能会少于n个单位时间，但绝不会超过n个单位时间，因为每行代码至多运行一次。
2. 如果一个程序运行的最长时间是由程序长度决定的，那么可以称为以常数时间运行。这并不意味着它每次运行都执行相同的步骤，而意味着存在一个常数k，使得这个程序肯定会在k个步骤之内结束运行。其中隐含的意义是，这种程序的运行时间并不随着程序输入量的增加而增加。

4. 字符串和输入

str类型的对象:用来表示由字符组成的字符串。str类型的字面量可以用单引号或双引号表示，如’abc’或”abc”。

重载:即根据应用其上的对象类型的不同，它的意义也不同。操作符+存在重载的情形，例如：

1. 应用于两个数值对象时，它表示相加；
2. 应用于两个字符串时，它表示连接。

字符串：是Python中的序列类型之一。所有序列类型都可以执行以下操作：

1. 可以使用len函数求出字符串的长度。例如，len(‘abc’)的值是3。
2. 可以使用索引从字符串提取单个字符。例如，在解释器中输入’abc’[0]会显示字符串’a’。
3. 可以使用切片操作从字符串提取任意长度的子串。如果s是个字符串，那么表达式s[start:end]就表示s中从索引start开始至索引end-1结束的子串。例如，’abc’[1:3] =’bc’ 。
   注：为什么在索引end-1 处而不是在end 处结束呢？ 这样做是为了让’abc’[0:len(‘abc’)]这样的表达式具有我们希望的值。如果冒号前面的索引值省略，那么默认值为0；如果冒号后面的索引值省略，那么默认值就是字符串的长度。于是，表达式’abc’[:]在语义上就等同于更加冗长的’abc’[0:len(‘abc’)]。

input函数:可以直接接受用户输入。它可以使用一个字符串作为参数，显示在shell中作为提示信息，然后等待用户输入，用户输入以回车键结束。用户输入的行信息被看作一个字符串，并成为这个函数的返回值。

name = input('Enter your name: ')

字符串进行类型转换：只要字符串中的值是某种类型的有效字面量，就可以对字符串进行类型转换。

1. 例如，int(‘3’) * 4的值是12。

2. 当一个float值被转换成int值时，数值是被截断的（不是四舍五入）。
   例如，int(3.9)的值是int 3。

Unicode编码的由来：

字符串存在编码问题。

1. 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）(2的8次幂等于256，即8个位置每个位置可以选择0或者1，总共有256种可能，从0开始就到了255），0 - 255被用来表示大小写英文字母、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。
2. 如果要表示中文，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。
3. 类似的，日文和韩文等其他语言也有这个问题。为了统一所有文字的编码，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。
4. Unicode通常用两个字节表示一个字符（这时候就有2的16次幂种可能），原有的英文编码从单字节变成双字节，只需要把高字节全部填为0就可以。

UnicodeDecodeError处理:
如果中文字符串在Python环境下遇到 UnicodeDecodeError，这是因为.py文件保存的格式有问题。 可以在第一行添加注释：

# -*- coding: utf-8 -*-

目的是告诉Python解释器，用UTF-8编码读取源代码。

5. 迭代

需要程序多次做同一件事情的时候，可以使用迭代语句，最简单的迭代语句就是for循环

编程练习

1.实际练习：编写一个程序，检查3个变量x、y和z，输出其中最大的奇数。如果其中没有奇数，就输出一个消息进行说明。

# 解法1
def odd_max_input(x, y, z):
    list = []
    for i in [x, y, z]:
        if i % 2 == 1:
            list.append(i)
    if len(list) == 0:
        print('没有奇数')
    else:
        print(max(list))

# 解法2
def odd_max_input(x,y,z):
    a=sorted([x,y,z],reverse=True)
    for i in a:
        if i%2==1:
            return i
    print('没有奇数')

# 解法3
def odd_max_input2(x,y,z):    
    a=[x,y,z]
    max =0
    for i in a:
        if i%2==1:
            if i > max:
                max = i
    if max==0:  
        print('没有奇数')
    else:
        print(max)

2.实际练习：将以下代码中的注释替换为while循环语句。
numXs = int(input(‘How many times should I print the letter X? ‘))
toPrint = ”
numXss=abs(numXs)
concatenate X to toPrint numXs times

numXs = int(input('How many times should I print the letter X? '))
toPrint = ''
while numXss!=0:
    toPrint = toPrint+'X'
    numXss=numXss-1
print(toPrint)

3.实际练习：编写一个程序，要求用户输入10个整数，然后输出其中最大的奇数。如果用户没 有输入奇数，则输出一个消息进行说明。

# 解法1
a=0
numXs =[]
while a!=10:
    b=int(input('please input 10 int '))
    numXs.append(b)
    a+=1
numXss=sorted(numXs,reverse=True)
c=0
for i in numXss:
    c+=1
    if i%2==1:
        print('最大的奇数是{}'.format(i))
        break
    elif c==10:

# 解法2
r = input('输入10个数字，用，[英文格式]间隔:')
list = [i for i in map(lambda i: int(i), r.split(',')) if i % 2 == 1]
print(list)
if len(list) == 0:
    print('no odd')
else:
    print(max(list))