北京理工大学：《Python语言程序设计》详细笔记_北京理工大学python语言程序设计
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第一章：程序设计基本方法
计算机与程序设计
- 计算机是根据指令操作数据的设备
- 计算机发展参照摩尔定律，表现为指数形式
编译和解释
- 计算机执行源程序两种方式：编译和解释
- 编译：将源代码一次性转换成目标代码的过程。执行编译过程的程序叫编译器(compiler)。
- 解释：将原代码逐条转换成目标代码同时逐条运行的过程。执行解释过程的程序叫解释器(interpreter)。
- 静态语言：使用编译执行的编程语言(C/C++,java)
- 脚本语言：使用解释执行的编程语言(Python,JavaScript，PHP)
程序的基本写法
- IPO：
- input输入:文件输入、控制台输入、交互输入、内部参数输入等。
- process处理(主要逻辑)：算法（灵魂）
- output输出：控制台、文件、网络、操作系统内部变量等输出。
计算机编程
能够训练思维：
- 编程体现一种抽象交互、自动化执行的思维方式
- 计算思维：区分逻辑思维和实证思维的第三种思维模式。
实例1 --温度转换
题目本身简单，但学会这种思维，其他常见的"转换"问题解决方法同理。
Python程序语法元素分析
程序的格式框架
- python中用"缩进"表达程序的语法框架，表达代码间包含关系的唯一手段
- 注释：用于提高代码可读性的辅助文字，不被执行。
命名与保留字
- 变量：用来保存和表示数据的占位符号，变量采用标识符（名字）来表示。
- 命名：数字字母下划线。
“注意”：大小写敏感，数字不能放开头，不与保留字同。
python中共有33个保留字，查询方法：
import keyword
print(keyword.kwlist)
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数据类型
- 字符串：由0个或多个字符组成的"有序"字符序列。# 有序–>可以索引、切片
- 整数：数学中的整数
- 浮点数：数学中的实数，带有小数点部分
- 列表：由0个或多个数据组成的"有序"序列
补充
- 字符串的使用，使用[ ]获取一个或多个字符
法（1）索引：返回字符串中单个字符 <字符串>[M] ,如TempStr[0]为串的第0个字符，TempStr[-1]为串的最后一个字符
法（2）切片：返回字符串中子串 <字符串>[M:N]， 注意子串是第M个字符开始到第N个之前的字符（不包含第N个字符）
- 评估函数eval()
是去掉参数最外侧引号并执行余下语句的函数，引号不区分单引号’ '和双引号" "
如：eval(“1”)执行结果为1；eval(’“1+2”’)执行结果为’1+2’；eval(‘print(“Hello”)’)执行print(“Hello”)语句，结果为Hello
- 字符串序号分正向和反向
如：C36摄氏温度向华氏温度转化时，需要跳过字符C，从第1个字符开始转化，直到最后一个字符，切片操作为[1:]，’ : '意为到最后一个字符
语句与函数
赋值语句
分支语句
函数
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Python程序的输入输出
- input（）控制台输入
- print（）控制台输出，格式化
注：这两兄弟，在控制台显示的时候，一个添加引号形成字符串，一个将字符串自动去掉引号。
补充："eval()"去掉参数最外侧引号并执行余下语句的函数
例子
第二章 Python基本图形绘制
2.1 深入理解Python语言
2.1.1计算机技术的演进
1946-1981：计算机系统结构时代（35年）：
1981-2008：网络和视窗时代（27年）
2008-2016：复杂信息系统时代（8年）
2016- ：人工智能时代
计算能力问题–>交互问题–>数据问题–>人类的问题
2.1.2编程语言的多样初心
C: 性能
Java：跨平台
C++： 大规模程序
VB： 桌面应用
Python：计算时代演进的选择
Python语言的特点
通用语言
脚本语言
开源、跨平台、多模型语言
C/C++：python归python ，c归c
Java：针对特定开发和岗位需求
HTML/CSS/JS：不可替代的前端技术，全栈能力
其他语言： R/Go/Matlab等，特定领域
工具决定思维：关注工具变革的力量！
超级语言的诞生
机器语言 --> 代码直接执行，与CPU有关
汇编语言 --> 助记符，汇编器，与CPU有关
高级语言 --> 编译器，与CPU无关
超级语言 --> 整合已有程序，庞大计算生态
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== python是唯一的超级语言！ ==
2.2 实例2：Python蟒蛇绘制
== import turtle == 导入海归绘图库
“举一反三：”
Python蟒蛇绘制问题是各类图形绘制问题的代表
–圆形绘制、五角星绘制、国旗绘制、机器猫绘制…
2.3 模块1：turtle库的调用
2.3.1 turtle库基本介绍
--注：turtle库是turtle绘图体系的python实现
--1969年诞生，是python标准库之一，入门级图形绘制函数库
--Python计算生态 = 标准库 + 第三方库
-库Library、包Package、模快Module，统称模块
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2.3.2 turtle绘图窗体布局
turltle.setup(width, height, startx, starty)
--注：- setup()设置窗体大小及位置
4个参数后两个可选，不选则默认在窗口的正中间，setup（）不是必须的
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2.3.3 turtle空间坐标体系
–1)绝对坐标：和数学中的坐标系（象限）知识相同
–turtle.goto(x,y)
–2)海龟坐标：后退<–>前进；左侧<–>右侧
–3)空间坐标体系：turtle.bk(d),turtle.fd(d),burtle.circle(r,angle)
2.3.4 turtle角度坐标体系
--1)绝对角度：0/360,90/-270,180/-180,270/-90
--turtle.seth(angle):改变海龟行进方向，angle为绝对度数，只改变方向不前进。
--2)海龟角度：turtle.left(angle),turtle.right(angle)
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2.3.5 RGB色彩体系
--RGB指 红 蓝 绿 组合
--RGB整数值，小数值
--turtle.colormode(mode),默认小数值
mode = 1 表示rgb小数值模式
mode = 255 表示rgb整数值模式
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2.4 turtle程序语法元素分析
2.4.1 库引用和 import
import turtle
turtle. 格式：<a>.<b>()
<库名>.<函数名>(<函数参数>)
或 <库别名>.<函数名>(<函数参数>)
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2.4.2 画笔控制函数
画笔操作后一直有效，一般成对出现
- turtle.penup() 别名 turtle.pu()
抬起画笔，海龟在飞行,飞行的轨迹不在画布上面显示 - turtle.pendown()，别名 turtle.pd()
落下画笔，海龟在爬行
画笔设置后一直有效，直至下次重新设置
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turtle.pensize(width) 别名 turtle.width(width)
画笔宽度，海龟的腰围 -
turtle.pencolor(color) color为颜色字符串或r,g,b值
画笔颜色，海龟在涂装
pencolor(color)的color可以有三种形式
- 颜色字符串 ：turtle.pencolor(“purple”)
- RGB的小数值：turtle.pencolor(0.63, 0.13, 0.94)
- RGB的元组值：turtle.pencolor((0.63,0.13,0.94))
2.4.3 运动控制函数
控制海龟行进：走直线 & 走曲线
- turtle.forward(d) 别名 turtle.fd(d）
向前行进，海龟走直线
d: 行进距离，可以为负数 - turtle.circle(r, extent=None)
根据半径r绘制extent角度的弧形
- r: 默认圆心在海龟左侧r距离的位置
- extent: 绘制角度，默认是360度整圆
2.4.4 方向控制函数
- turtle.setheading(angle) 别名： seth(angle)
改变行进方向，海龟走角度 - turtle.left(),turtle.right()
range()函数
产生循环计数序列
range(N)产生 0 到 N-1的整数序列，共N个
range(M,N)产生 M 到 N-1的整数序列，共N-M个
第三章 基本数据类型
3.1 数字类型及操作
--3.1.1整数类型：与数学中概念一致，+|-均可，无范围限制
--pow(x,y)函数
--3.1.2 4种进制表示形式：
十进制，二进制(0b,0B开头)，八进制(0o,0O开头)，十六进制(0x,0X)
--3.1.3浮点数类型：浮点数范围和小数精度都存在限制，但常规计算可以忽略
浮点数间运算存在不确定尾数，发生在10E-16左右，不是bug
-- round(x,d):对x四舍五入，d是小数截取位数。用于浮点数间运算及比较。
-- 浮点数采用科学计数法表示<a>e<b>表示 a*10b
例如：4.3e-3 值为0.0043 9.6E5 值为960000.0
--3.1.4复数类型：
z = 1.23e-4+5.6e+89j
Z.real获得实部，Z.imag获得虚部
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–3.1.5数值运算操作符：类型间可以混合运算，生成结果为“最宽”类型。
–数值运算函数：
– abs(x) 绝对值
– divmod(x,y) => 同时输出商和余数
– pow(x,y[,z]) => 幂余，(x**y)%z
– round(x[,d]) => 四舍五入，d小数位数，默认为0
– max()最大值
– min()最小值
– int(x)
– float()
– complex(x)
3.2 实例3：天天向上的力量
略
- GRIT，坚毅，对长期目标的持续激情及持久耐力
- GRIT是获得成功最重要的因素之一，牢记天天向上的力量
3.3 字符串类型及操作
3.3.1 字符串类型的表示
– 单引号，双引号；三引号
– 索引 [M]
– 切片 [M,N,K]
str[::1] 的结果是012345678910
– 转义字符：\b回退，\n换行，\r回车（光标移到本行行首）
3.3.2 字符串操作符
– + 字符串拼接
– * 复制n次字符串
– in
3.3.3 字符串处理函数
– len(x)
– str(x) 任意类型所对应的字符串形式
– hex(x)或oct(x) 整数x的十六进制或八进制小写形式字符串
– chr(u) u为Unicode编码，返回其对应的字符
– ord(x) x为字符，返回其对应的Unicode编码
补充
若不想使print换行，添加end=""（空），
如print(t [eval (c )-1],end=’’)
3.3.4 字符串处理方法
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– S.lower()或S.upper() 返回字符串副本，全部字符小写/大写
– S.split(sep=None) 返回一个列表，由str根据sep被分隔部分组成
– S.count(sub) 返回子字符串sub在str中出现的次数
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– S.replace(old,new)
– S.center(width[,fillchar])
“python”.center(20,"=") 结果为 ‘=python=’
在一个20字符的宽度中，让我们的python字符居中，同时在空余的部分用等号来填充。 -
– S.strip(chars)从str中去掉在其左侧和右侧chars中列出的字符。
– S.join(iter) 在iter变量除最后元素外每个元素增加一个S。例如：’,’.join(“12345”) #主要用于字符串分割
3.3.5 字符串类型的格式化
- 字符串格式化使用.format()方法，用法如下：
<模板字符串>.format(<逗号分隔的参数>)
** “{:10}”.format(“BIT”) ** 中默认是空格填充左对齐
所有字符都用英文半角
3.4 模块2：time库的使用
3.4.1 time库的基本介绍
-
时间获取：time() ctime() gmtime()
gmtime（）得到一个计算机内部可以操作的时间，struct_time格式 -
时间格式化： strftime() ，strptime()
- 格式化：类似字符串格式化，需要有展示模板
- 展示模板由特定的格式化控制符组成
- strftime()方法
- strptime()方法
- strptime()与strftime()是互补关系，能够将一段字符串变成时间
- 程序计时：sleep(),perf_counter()
3.4.2 时间获取
.time() 获取当前时间戳，即计算计算机内部时间值，浮点数。
.ctime()获取当前时间并以易读方式表示，返回字符串
.gmtime()获取当前时间，表示为计算机可处理的时间格式
3.4.3 时间格式化
.strftime(tpl,ts) : tpl是格式化模板字符串，用来定义输出效果，ts是计算机内部时间类型变量
t = time.gmtime()
time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", t)
t = time.gmtime()
time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", t)
timeStr = “2018-01-26 12:55:20”
time.strptime(timeStr,"%Y-%m-%d %H:%M:%S")
3.4.4 程序计时应用
- 程序计时指测量起止动作所经历时间的过程
- 测量时间：perf_counter()，非常精准
- 产生时间：sleep()，让程序去休眠或产生一点时间
start = time.perf_counter()
end = time.perf_counter()
end - start
- sleep(s) s拟休眠时间，单位是秒，可以是浮点数
3.5 实例4：文本进度条
采用sleep()模拟一个持续的进度
这里理解一个重要的系统概念:刷新
刷新的关键是\r
- 刷新本质：用后打印的字符串覆盖之前的字符串。
- 不能换行：print()需要被控制
- 要能回退：打印后光标退回到之前的位置\r
# TextProBarV3.py
import time
scale = 50 # 文本进度条的大概的宽度
print("执行开始".center(scale//2,"-")) # p3.3.4 center填充函数
start = time.perf_counter() # 确定了一个开始时间
for i in range(scale + 1):
a = "*" * i # 字符串与整数的乘积，表示复制字符串的次数，a是i个*的字符串
b = "." * (scale - i)
c = (i / scale) * 100
dur = time.perf_counter() - start
# 给end赋值空字符串，可以是print每一次输出字符串之后不会增加换行，只会把光标停留在当次输出字符串的后面
# 这里的\r
print("\r{:^3.0f}%[{}->{}]{:.2f}s".format(c, a, b, dur), end="")
time.sleep(0.1)
print("\n" + "执行结束".center(scale // 2, "-"))
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第四章 程序的控制结构
4.1 程序的分支结构
“程序的控制结构”：顺序结构、分支结构、循环结构
4.1.1 单分支结构
语法： if <条件>:
<语句块>
4.1.2 二分支结构
语法： if <条件>:
<语句块1>
else:
<语句块2>
紧凑形式：适用于简单表达式的二分支结构
<表达式1> if <条件> else <表达式2>
4.1.3 多分支结构
语法：if <条件1>:
<语句块1>
elif <条件2>：
<语句2>
…
else:
<语句块N>
注： 注意多条件之间的包含关系，注意变量取值范围的覆盖。 通俗点： 多分支结构中，如果一个分支判断条件通过后，会执行对应的语句块，之后结束分支程序。即使，后续的elif条件也满足，也不会执行对应的语句块.所以这里其实也有一个顺序关系。
4.1.4 条件判断及组合
–条件判断操作符：<,<=,>=,>,==,!=
–条件组合三个保留字：and,or,not
4.1.5 程序的异常处理
try:
<语句块1>
except [<异常类型>]：
<语句块2>
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注：标注异常类型后，仅响应该异常，异常类型名字等同于变量。
高级使用：
try:
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