Python基础教学之二：核心篇——数据结构与流程控制

Python基础教学之二：核心篇——数据结构与流程控制

一、深入理解数据类型

1. 字符串、数字和布尔类型（JavaScript 数据类型 | 菜鸟教程 (runoob.com)）

• 字符串操作：Python中的字符串可以通过多种内置方法和格式化工具进行操作。例如使用str.format()方法来格式化字符串，或者通过str.join()方法连接字符串序列。
• 数字运算：Python支持多种数值类型，如整数、浮点数和复数。了解它们的运算规则和转换方法，比如使用int()或float()函数转换数值类型，对于编写数学计算代码尤为重要。
• 布尔逻辑：理解布尔类型的True和False以及逻辑运算符and、or和not是编程中进行条件判断的基础。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
str = 'Hello World!'
 
print str           # 输出完整字符串
print str[0]        # 输出字符串中的第一个字符
print str[2:5]      # 输出字符串中第三个至第六个之间的字符串
print str[2:]       # 输出从第三个字符开始的字符串
print str * 2       # 输出字符串两次
print str + "TEST"  # 输出连接的字符串

2. 列表、元组、集合、字典

• 列表的灵活性：列表是可变序列，支持添加、删除和更改元素。使用list.append()添加元素，list.remove()删除元素，而list.sort()则可以对列表进行排序。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
list = [ 'runoob', 786 , 2.23, 'john', 70.2 ]
tinylist = [123, 'john']
 
print list               # 输出完整列表
print list[0]            # 输出列表的第一个元素
print list[1:3]          # 输出第二个至第三个元素 
print list[2:]           # 输出从第三个开始至列表末尾的所有元素
print tinylist * 2       # 输出列表两次
print list + tinylist    # 打印组合的列表

• 元组的不可变性：元组一旦创建便不能更改，常用于保护数据不被更改，同时在需要多个值返回时作为函数的返回类型。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
tuple = ( 'runoob', 786 , 2.23, 'john', 70.2 )
tinytuple = (123, 'john')
 
print tuple               # 输出完整元组
print tuple[0]            # 输出元组的第一个元素
print tuple[1:3]          # 输出第二个至第四个（不包含）的元素 
print tuple[2:]           # 输出从第三个开始至列表末尾的所有元素
print tinytuple * 2       # 输出元组两次
print tuple + tinytuple   # 打印组合的元组

• 集合的去重与操作：集合自动去除重复元素，适用于集合运算如并集、交集和差集等。使用set()类型转换或集合方法如add()、remove()等进行集合操作。
• 字典的键值对存储：字典以键值对的形式存储数据，每个键对应一个唯一的值。通过dict[key]访问值，而dict.get(key)则可以安全地获取值，防止键不存在时引发错误。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
dict = {}
dict['one'] = "This is one"
dict[2] = "This is two"
 
tinydict = {'name': 'runoob','code':6734, 'dept': 'sales'}
 
 
print dict['one']          # 输出键为'one' 的值
print dict[2]              # 输出键为 2 的值
print tinydict             # 输出完整的字典
print tinydict.keys()      # 输出所有键
print tinydict.values()    # 输出所有值

二、流程控制

1. 条件语句

• if…elif…else 结构允许根据不同条件执行不同的代码块。利用条件语句可以编写出响应不同情况的灵活代码。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
# 例3：if语句多个条件
 
num = 9
if num >= 0 and num <= 10:    # 判断值是否在0~10之间
    print 'hello'
# 输出结果: hello
 
num = 10
if num < 0 or num > 10:    # 判断值是否在小于0或大于10
    print 'hello'
else:
    print 'undefine'
# 输出结果: undefine
 
num = 8
# 判断值是否在0~5或者10~15之间
if (num >= 0 and num <= 5) or (num >= 10 and num <= 15):    
    print 'hello'
else:
    print 'undefine'
# 输出结果: undefine

2. 循环语句

• for循环通常用于遍历序列，如列表或字符串。结合range()函数，也可以生成数字序列。
• while循环则在满足给定条件时持续执行代码块，适合不确定次数的循环场景。

#!/usr/bin/python
 
count = 0
while (count < 9):
   print 'The count is:', count
   count = count + 1
 
print "Good bye!"

3. 异常处理

• try…except…finally结构是处理程序运行中错误的首选机制。可以在try块中放置可能出错的代码，在except块中捕获并处理错误，而finally块则包含无论是否有异常都需要执行的代码。

4. 迭代器和生成器

• 理解迭代器的协议，学会创建生成器，可以有效地处理大数据集合。生成器是一种特殊迭代器，用yield返回值而不是return，可以保存状态，适合逐项生成大量数据。
• 菜鸟迭代器详解：Python3 迭代器与生成器 | 菜鸟教程 (runoob.com)

三、实战演示：解决实际问题

        在Python中，我们可以使用列表（List）作为一个简单的数据结构来存储数据。同时，我们可以使用条件语句和循环语句来实现流程控制。下面是一个简单的例子，演示如何使用列表、if语句和for循环来实现一个简易的计算器程序。

# 定义一个函数，实现两个数的加法
def add(a, b):
    return a + b
 
# 定义一个函数，实现两个数的减法
def subtract(a, b):
    return a - b
 
# 定义一个函数，实现两个数的乘法
def multiply(a, b):
    return a * b
 
# 定义一个函数，实现两个数的除法
def divide(a, b):
    if b == 0:
        print("除数不能为0")
        return None
    return a / b
 
# 创建一个列表，存储四个函数
operations = [add, subtract, multiply, divide]
 
# 用户输入两个数和一个运算符
num1 = float(input("请输入第一个数字："))
num2 = float(input("请输入第二个数字："))
operator = input("请输入运算符（+、-、*、/）：")
 
# 使用for循环遍历列表，根据运算符调用相应的函数
for operation in operations:
    if operator == '+':
        result = operation(num1, num2)
        print("结果是：", result)
        break
    elif operator == '-':
        result = operation(num1, num2)
        print("结果是：", result)
        break
    elif operator == '*':
        result = operation(num1, num2)
        print("结果是：", result)
        break
    elif operator == '/':
        result = operation(num1, num2)
        print("结果是：", result)
        break
    else:
        print("无效的运算符")

四、总结

        通过具体的编程示例，将上述知识点应用于解决实际问题，例如数据处理、文件操作等，加深理解，提升编程技能。至此，我们已经探索了Python的核心数据结构和流程控制工具，这些知识将为解决更复杂的编程问题打下坚实的基础。继续学习，我们将进入Python的函数与模块篇，掌握编码的高级技巧。