一. Python基础(1)--语法

1. 应用程序

1.1 什么是计算机(Computer)?

组成

①运算器 arithmetic unit;

※ Arithmetic unit and control unit are collectively called as CPU.

②控制器 control unit;

③存储器 memory unit;

·内部存储器 (内存) internal memory/internal storage; also called: main memory (主存)

·外部存储器 external memory/external storage: disk 磁盘: hard disk (硬盘), soft disk (软盘); CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory,只读光盘)

④输入设备 input unit/devices;

⑤输出设备 output unit /devices.

 

祖师爷

①Alan Turing 艾伦·图灵: father of computer science & father of artificial intelligence 计算机科学之父&人工智能之父

②Von Neumann 冯·诺依曼: father of the modern computer & father of Game Theory现代计算机之父&博弈论之父

 

1.2 什么是操作系统(Operating System)?

用于控制计算机硬件之间, 软件之间, 以及硬件和软件之间的数据交互(data exchange):

Windows

Linux (Unix-like)

    Macintosh (Unix-like)

 

1.3 什么是应用程序?(应用软件-application software)

软件包括:

应用软件和系统软件 software: application software & system software

 

应用软件的概念

A program that gives a computer instructions that provide the user with tools to accomplish a task

 

2. 介绍Python和编程语言

2.1 编程语言分类

① 根据语言被翻译的方式:

--编译型(compiling): C, C#, Java(也有Java是解释型语言的说法)

--解释性(interpreting): Python, PHP

② 根据执行效率:

--快: C语言→机器码

--慢: Python, Java, PHP, C#→字节码→机器码

③ 根据易学性, 易用性

--Python

--其它

 

※ 区别:

--编译型语言:整个程序在执行之前需要一个专门的编译过程,即把程序编译成为机器语言的文件;再次运行时不需要重新翻译,直接使用已经编译好的结果就行了。程序执行效率较高,依赖编译器,跨平台性较差。

--解释型语言:程序是在执行的时候才一句一句地翻译,因此,解释性语言的程序每执行一次就要翻译一次。程序执行效率较低,跨平台性较好。


实际上,解释型现在有更宽泛的定义,详见:https://en.wikipedia.org/wiki/Interpreter_(computing)

 

 

※ 知识补充

编程语言

低级语言和高级语言low-level language & high-level language

① 低级语言 low-level language: 机器语言(machine language) & assembly language 汇编语言

② 高级语言high-level language: C/C++, Java, Python


若一种程序语言不依赖于机器硬件,则称为高级语言 A programming language independent from hardware is a high-level language.

 

2.2编程语言处理程序

① 编译程序(编译器)→compiler

② 解释程序(解释器/直译器) →interpreter

 

※ 知识补充

● 语言之间的翻译形式 translation modes among languages:

① 汇编 assemble: convert assembly language into machine language

② 编译 compile: convert source language into assembly language or machine language. (一般指的就是翻译成机器语言)

③ 解释 interpret: convert source language into intermediate code, e.g., bytecode, statement by statement, and then machine language

 

● 机器码 & 字节码 & 汇编语言

和1组成的二进制序列,有时也被称为原生码(Native Code),是电脑的CPU可直接解读的数据, 是执行速度最快的代码。

②字节码(bytecode)是一种中间码,它比机器码更抽象,需要解释器转换成机器码。

③机器码和汇编语言之间是一一对应的关系, 汇编程序中存有汇编指令(助记符)和机器码(机器指令)之间一一对应关系的对照表, 例如机器码B8对应汇编语言的MOV AX.

 

● 汇编语言包括指令和伪指令(伪指令是为了编程方便,对部分指令做的封装)。Java或Python首先将源码编译(compile)为字节码(bytecode),这里的字节码就是上述的伪指令(Java的字节码保存在.class文件里; Python的字节码保存在.pyc文件里);然后JVM或PVM会一句一句(statement by statement)地来解释(interpret)这些伪指令,把它们翻译成相应的二进制的机器码(machine code)来执行。

注意:

①实际上很多解释器(如python.exe)内部是以"编译器+虚拟机"的方式来实现的。

②Java通过"Java Compiler"实现源码到字节码的转换,Python通过Cpython来实现源码到字节码的转换。

③Python在 import 别的 .py 文件时,那个. py 文件会被保存一份 pyc , 从而加速下次装载; 而主文件因为只需要装载一次就没有自动保存 pyc, 而运行Java程序时, 必须首先将源码编译成.class文件(通过javac命令)才可执行,这种编译方法称为"即时编译(Just-in-time compilation)"。

 

● Python 虚拟机(PVM):
一旦python程序编译成字节码或者字节码从已经存在的pyc 文件中载入,字节码会被发送到Python虚拟机(Python Virtual Machine)中来执行。PVM 就是迭代运行字节码指令的一个大循环,一个接一个地完成操作。
这步操作也就是Python 解释器的最后步骤。

 

※ Python 代码的运行速度介于传统的编译语言和传统的解释语言之间。

 

 

2.3 Python的种类

cpython,jpython,ironpython,rubypython,pypy ....


用c语言开发的叫做CPython,用java开发的叫做Jpython…一般我们用的是CPython

※ pypy是用python实现的python; pypy不会将脚本编译成字节码,而是用JIT(Just-In-Time, 和Java的编译技术一样)技术编译成机器码,在执行过程中会动态的优化。


为什么Pypy没有取代CPython?

第一点,就像其他人提到的,PyPy有很弱的C 语言扩展性。它支持C语言扩展,但是比Python本身的速度还慢。因此,很多模块本身就要求使用CPython.。

 

CPython 上的Numpy的数据处理性非常好,满足了那些既要求速度又大量使用Pandas, SciPy等数据分析任务的库的人。

 

所以,Pypy 要么不支持或者很弱支持C语言扩展,要么减慢了那些数据处理的速度。完全无法比拟既可以满足速度要求又简单易用的CPyhon。

 

第二点,Python 3的支持在现阶段还是实验期。那些使用最新版本的Python新功能的人,现在应该还不愿意扔掉那些还在新鲜期的新奇功能。

 

第三点,PyPy 并不是真正的脚本快,而大多数使用Python 的人就是在用脚本。这些脚本就是一些简短的程序。 PyPy 的最大优点是它针对长时间运行的简单数字处理的即时 (JIT) 编译器。直白地说, PyPy的先编译处理时间比CPython长的多。

 

第四点,惰性。转移到PyPy需要重新装备机器。这对很多用户或者使用机构来说,都是太多的额外工作了。

 

 

2.4 Python的版本

--Python2.7    

--Python3.x

 

2.5 Python不同版本的安装/环境变量的设置/在cmd命令行程序下执行python脚本


注意我们可以指定绝对路径来指定不同版本的Python解释器.


在设置环境变量时, 系统变量之一的Path变量中的"%JAVA_HOME%\bin"中的"%JAVA_HOME%"指的是另一个系统变量JAVA_HOME的路径, 例如: "C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.6.0_25"

 

2.6 Python基本语法

①输出: print()函数

注意: Python2基于ASCII编码, 而Python3基于UTF-8编码

 

②输入: input()函数

name = input("Please input your name:")

print(name)

 

注意: 在Python2下, 对于 input() ,它希望能够读取一个合法的 python 表达式,即你输入字符串的时候必须使用引号将它括起来,否则它会引发一个 SyntaxError 。

不过, 如果用raw_input()函数就没有这个限制了.

 

③变量(variable)

基础: 变量名 = 值

变量名命名规则:

--只能包含字母, 数字, 下划线

--变量名开头不能是数字

--不能是Python的关键字: 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'exec', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'not', 'or', 'pass', 'print', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield'

--见名知义

--尽量不要使用python中已经使用的

 

④初识数据类型(data type)

整数类型(integer)

字符串类型(string)

布尔类型(Boolean)

 

⑤条件语句(conditional statement)

形式一:

if condition:

    statement

else:

    statement

形式二:

if condition1:

    statement1

elif condition2:

    statement2

elif condition3:

    statement3

else:

    statement4

 

⑥循环语句(loop statement)

形式一:

while condition:

    statement

 

形式二:

while condition:

    statement1

else:

    statement2

 

※ break, continue, pass

--break 的作用是结束整个循环(跳出循环体),执行后面的程序。

--continue 的作用是结束此次循环,进行下一次循环;

--pass表示不做任何事情,一般用做占位语句。

 

※ 不要忘记给while true限定终止循环的条件,例如:

# 依次打印1,2,3,4,5,6,8,9(三种实现方式)

start = 1

while start < 11:

    if start == 7:

        pass

    else:

        print(start)

    start += 1 # 该语句一定要与if...else语句并列

 

print("=============================")

 

value = 1

while value < 11:

    if value == 7:

        value += 1 # 一定不要缺少这一句,
否则程序会无法终止

        continue

    else:

        print(value)

    value += 1

    

print("=============================")

 

begin = 0

while True:

    begin += 1

    if begin <= 10:

        if begin != 7:

            print(begin)

    else:

        break # 一定要设置这个终止循环的条件

 

3. 知识补充

3.1 在Python shell中清屏

import os     #加载os模块

os.system("cls") # windows上执行cls命令

os.system("clear") # linux上执行clear命令

 

3.2 两种ASCII码

ASCII码分别"7位版"和"8位版", 前者的码点(code point)范围是0-127, 后者的码点范围是128-255.

 

3.3 python源程序的编码

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

# coding:utf-8

# coding=utf-8

更简单的写法: # encoding: utf-8

# Python解释器默认源码采用ASCII编码。

# 上面的注释告诉Python解释器:该源码采用utf-8编码。

# 注意, 保存源码文件时也必须采用utf-8编码, 否则报错.

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