阿里天池:Task 01:Python基础入门:从变量到异常处理(第1天)
学习内容:变量、运算符与数据类型和位运算
Python训练营内容:
第一天内容:Python入门(上)
-
-
条件语句
1. if 语句
2. if - else 语句
3. if - elif - else 语句
4. assert 关键词 -
循环语句
1. while 循环
2. while - else 循环
3. for 循环
4. for - else 循环
5. range() 函数
6. enumerate()函数
7. break 语句
8. continue 语句
9. pass 语句
10. 推导式 -
异常处理
1. Python 标准异常总结
2. Python 标准警告总结
3. try - except 语句
4. try - except - finally 语句
5. try - except - else 语句
6. raise语句
简介
Python 是一种通用编程语言,其在科学计算和机器学习领域具有广泛的应用。如果我们打算利用 Python 来执行机器学习,那么对 Python 有一些基本的了解就是至关重要的。本 Python 入门系列体验就是为这样的初学者精心准备的。
本实验包括以下内容:
- 变量、运算符与数据类型
- 注释
- 运算符
- 变量和赋值
- 数据类型与转换
- print() 函数
- 位运算
- 原码、反码和补码
- 按位非操作 ~
- 按位与操作 &
- 按位或操作 |
- 按位异或操作 ^
- 按位左移操作 <<
- 按位右移操作 >>
- 利用位运算实现快速计算
- 利用位运算实现整数集合
- 条件语句
- if 语句
- if - else 语句
- if - elif - else 语句
- assert 关键词
- 循环语句
- while 循环
- while - else 循环
- for 循环
- for - else 循环
- range() 函数
- enumerate()函数
- break 语句
- continue 语句
- pass 语句
- 推导式
- 异常处理
- Python 标准异常总结
- Python 标准警告总结
- try - except 语句
- try - except - finally 语句
- try - except - else 语句
- raise语句
变量、运算符与数据类型
1. 注释
- 在 Python 中,
#
表示注释,作用于整行。 ''' '''
或者""" """
表示区间注释,在三引号之间的所有内容被注释
2. 运算符
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 |
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 |
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) |
位运算符
操作符 | 名称 | 示例 |
---|---|---|
~ |
按位取反 | ~4 |
& |
按位与 | 4 & 5 |
` | ` | 按位或 |
^ |
按位异或 | 4 ^ 5 |
<< |
左移 | 4 << 2 |
>> |
右移 | 4 >> 2 |
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。
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" |
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。
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)
。
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。
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 |
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
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。
获取类型信息
- 获取类型信息
type(object)
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()
。
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)
5. print() 函数
- 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。
位运算
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. 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
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。 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
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。
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。
条件语句
1. if 语句
if expression:
expr_true_suite
- if 语句的
expr_true_suite
代码块只有当条件表达式expression
结果为真时才执行,否则将继续执行紧跟在该代码块后面的语句。 - 单个 if 语句中的
expression
条件表达式可以通过布尔操作符and
,or
和not
实现多重条件判断。
2. if - else 语句
if expression:
expr_true_suite
else:
expr_false_suite
- Python 提供与 if 搭配使用的 else,如果 if 语句的条件表达式结果布尔值为假,那么程序将执行 else 语句后的代码。
3. if - elif - else 语句
if expression1:
expr1_true_suite
elif expression2:
expr2_true_suite
.
.
elif expressionN:
exprN_true_suite
else:
expr_false_suite
- elif 语句即为 else if,用来检查多个表达式是否为真,并在为真时执行特定代码块中的代码。
4. assert 关键词
assert
这个关键词我们称之为“断言”,当这个关键词后边的条件为 False 时,程序自动崩溃并抛出AssertionError
的异常。
循环语句
1. while 循环
while
语句最基本的形式包括一个位于顶部的布尔表达式,一个或多个属于while
代码块的缩进语句。
while 布尔表达式:
代码块
while
循环的代码块会一直循环执行,直到布尔表达式的值为布尔假。
如果布尔表达式不带有<、>、==、!=、in、not in
等运算符,仅仅给出数值之类的条件,也是可以的。当while
后写入一个非零整数时,视为真值,执行循环体;写入0
时,视为假值,不执行循环体。也可以写入str、list
或任何序列,长度非零则视为真值,执行循环体;否则视为假值,不执行循环体。
2. while - else 循环
while 布尔表达式:
代码块
else:
代码块
当while
循环正常执行完的情况下,执行else
输出,如果while
循环中执行了跳出循环的语句,比如 break
,将不执行else
代码块的内容。
3. for 循环
for
循环是迭代循环,在Python中相当于一个通用的序列迭代器,可以遍历任何有序序列,如str、list、tuple
等,也可以遍历任何可迭代对象,如dict
。
for 迭代变量 in 可迭代对象:
代码块
每次循环,迭代变量被设置为可迭代对象的当前元素,提供给代码块使用。
4. for - else 循环
for 迭代变量 in 可迭代对象:
代码块
else:
代码块
当for
循环正常执行完的情况下,执行else
输出,如果for
循环中执行了跳出循环的语句,比如 break
,将不执行else
代码块的内容,与while - else
语句一样。
5. range() 函数
range([start,] stop[, step=1])
- 这个BIF(Built-in functions)有三个参数,其中用中括号括起来的两个表示这两个参数是可选的。
step=1
表示第三个参数的默认值是1。range
这个BIF的作用是生成一个从start
参数的值开始到stop
参数的值结束的数字序列,该序列包含start
的值但不包含stop
的值。
6. enumerate()函数
enumerate(sequence, [start=0])
- sequence:一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。
- start:下标起始位置。
- 返回 enumerate(枚举) 对象
7. break 语句
break
语句可以跳出当前所在层的循环。
8. continue 语句
continue
终止本轮循环并开始下一轮循环。
9. pass 语句
pass
语句的意思是“不做任何事”,如果你在需要有语句的地方不写任何语句,那么解释器会提示出错,而 pass
语句就是用来解决这些问题的。
10. 推导式
列表推导式
[ expr for value in collection [if condition] ]
元组推导式
( expr for value in collection [if condition] )
字典推导式
{ key_expr: value_expr for value in collection [if condition] }
集合推导式
{ expr for value in collection [if condition] }
其它
-
next(iterator[, default]) Return the next item from the iterator. If default is given and the iterator is exhausted, it is returned instead of raising StopIteration.
异常处理
异常就是运行期检测到的错误。计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型,某种错误引发对应的异常时,异常处理程序将被启动,从而恢复程序的正常运行。
1. Python 标准异常总结
- BaseException:所有异常的 基类
- Exception:常规异常的 基类
- StandardError:所有的内建标准异常的基类
- ArithmeticError:所有数值计算异常的基类
- FloatingPointError:浮点计算异常
- OverflowError:数值运算超出最大限制
- ZeroDivisionError:除数为零
- AssertionError:断言语句(assert)失败
- AttributeError:尝试访问未知的对象属性
- EOFError:没有内建输入,到达EOF标记
- EnvironmentError:操作系统异常的基类
- IOError:输入/输出操作失败
- OSError:操作系统产生的异常(例如打开一个不存在的文件)
- WindowsError:系统调用失败
- ImportError:导入模块失败的时候
- KeyboardInterrupt:用户中断执行
- LookupError:无效数据查询的基类
- IndexError:索引超出序列的范围
- KeyError:字典中查找一个不存在的关键字
- MemoryError:内存溢出(可通过删除对象释放内存)
- NameError:尝试访问一个不存在的变量
- UnboundLocalError:访问未初始化的本地变量
- ReferenceError:弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象
- RuntimeError:一般的运行时异常
- NotImplementedError:尚未实现的方法
- SyntaxError:语法错误导致的异常
- IndentationError:缩进错误导致的异常
- TabError:Tab和空格混用
- SystemError:一般的解释器系统异常
- TypeError:不同类型间的无效操作
- ValueError:传入无效的参数
- UnicodeError:Unicode相关的异常
- UnicodeDecodeError:Unicode解码时的异常
- UnicodeEncodeError:Unicode编码错误导致的异常
- UnicodeTranslateError:Unicode转换错误导致的异常
异常体系内部有层次关系,Python异常体系中的部分关系如下所示:
3. try - except 语句
try:
检测范围
except Exception[as reason]:
出现异常后的处理代码
try 语句按照如下方式工作:
- 首先,执行
try
子句(在关键字try
和关键字except
之间的语句) - 如果没有异常发生,忽略
except
子句,try
子句执行后结束。 - 如果在执行
try
子句的过程中发生了异常,那么try
子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和except
之后的名称相符,那么对应的except
子句将被执行。最后执行try - except
语句之后的代码。 - 如果一个异常没有与任何的
except
匹配,那么这个异常将会传递给上层的try
中。
4. try - except - finally 语句
try: 检测范围 except Exception[as reason]: 出现异常后的处理代码 finally: 无论如何都会被执行的代码
不管try
子句里面有没有发生异常,finally
子句都会执行。
5. try - except - else 语句
如果在try
子句执行时没有发生异常,Python将执行else
语句后的语句。
try:
检测范围
except:
出现异常后的处理代码
else:
如果没有异常执行这块代码
使用except
而不带任何异常类型,这不是一个很好的方式,我们不能通过该程序识别出具体的异常信息,因为它捕获所有的异常。
try: 检测范围 except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]): 发生以上多个异常中的一个,执行这块代码 else: 如果没有异常执行这块代码。
注意:else
语句的存在必须以except
语句的存在为前提,在没有except
语句的try
语句中使用else
语句,会引发语法错误。
6. raise语句
Python 使用raise
语句抛出一个指定的异常。
第一天内容打卡