今日任务：
（1）变量、运算符和数据类型
（2）位运算
变量、运算符和数据类型
1.注释
注释是对程序的解释，合理的注释有利于开发者阅读代码。分为单行注释和区间注释。
单行注释用#
print("Hello world") #打印Hello world
区行注释用：单引号'''注释 ''' 或 双引号"""注释"""。
'''
这是多行注释，用三个单引号
这是多行注释，用三个单引号
这是多行注释，用三个单引号
'''
print("Hello china")
# Hello china
"""
这是多行注释，用三个双引号
这是多行注释，用三个双引号
这是多行注释，用三个双引号
"""
print("hello china")
# hello china
2.运算符
运算符是对变量执行特定操作的符号。
算术运算符操作变量进行数学运算，返回的是一个数值
地板除是做除法只取商，如5//4 = 1,返回int整数类型。python中直接除5/4会返回float浮点类型1.25
print(1 + 1) # 2
print(2 - 1) # 1
print(3 * 4) # 12
print(3 / 4) # 0.75
type(3 / 4) #float浮点
print(3 // 4) # 0
type(3 // 4) #int整数
print(3 % 4) # 3
print(2 ** 3) # 8
比较运算符执行比较操作，返回布尔类型（True/False）
print(2 > 1) # True
print(2 >= 4) # False
print(1 < 2) # True
print(5 <= 2) # False
print(3 == 4) # False
print(3 != 5) # True
逻辑运算符是针对布尔类型进行的运算，构成更复杂的逻辑语句
print((3 > 2) and (3 < 5)) # True
print((1 > 3) or (9 < 2)) # False
print(not (2 > 1)) # False
位运算符是用来对二进制位操作的，通常比乘法要快。
#bin 返回整数的二进制形式，返回类型为字符串str
type(bin(4)) # str
print(bin(4)) # 0b100,前缀0b代表二进制
print(bin(5)) # 0b101
print(bin(~4), ~4) # -0b101 -5
print(bin(4 & 5), 4 & 5) # 0b100 4
print(bin(4 | 5), 4 | 5) # 0b101 5
print(bin(4 ^ 5), 4 ^ 5) # 0b1 1
print(bin(4 << 2), 4 << 2) # 0b10000 16
print(bin(4 >> 2), 4 >> 2) # 0b1 1
三元运算符是一种编程的固定格式：操作三个表达式
exp1 if contion else exp2
类似于其他语言中的三元表达式。条件表达式?表达式1:表达式2
x, y = 4, 5
small = x if x < y else y
print(small) # 4
其他运算符
如果熟悉英语就知道这几个运算符与人的语言逻辑完全一致。返回类型也是布尔类型。
注意下面的一个区别。每个变量有个内存地址。变量的值相同地址不一定相同。
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。
first = 2 #first是一个变量名，赋值为2
second = 3
third = first + second
print(third) # 5
4.数据类型与转换
int类型无限大（不能超过系统内存）
float
import sys
c=1.1
sys.getsizeof(c) #24
python中每个变量都是一个class（类）。有其对应的属性以及方法
b = dir(int) #返回属性 （attributes） 和方法（methods）列表
print(b)
# ['__abs__', '__add__', '__and__', '__bool__', '__ceil__', '__class__',
# '__delattr__', '__dir__', '__divmod__', '__doc__', '__eq__',
# '__float__', '__floor__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__',
# '__getattribute__', '__getnewargs__', '__gt__', '__hash__',
# '__index__', '__init__', '__init_subclass__', '__int__', '__invert__',
# '__le__', '__lshift__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__',
# '__neg__', '__new__', '__or__', '__pos__', '__pow__', '__radd__',
# '__rand__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__',
# '__rfloordiv__', '__rlshift__', '__rmod__', '__rmul__', '__ror__',
# '__round__', '__rpow__', '__rrshift__', '__rshift__', '__rsub__',
# '__rtruediv__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__',
# '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__trunc__', '__xor__',
# 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'from_bytes', 'imag',
# 'numerator', 'real', 'to_bytes']
了解些基本的即可
有时候我们想保留浮点型的小数点后 n 位。可以用 decimal 包里的 Decimal 对象和 getcontext() 方法来实现。
import decimal
from decimal import Decimal
decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c) #0.3333
python中有很多库。就是别人写好的程序包，你可以import这些包并使用里面的类以及函数
bool只能取两个值，True 和 False。当把布尔型变量用在数字运算中，用 1 和 0 代表 True 和 False。
print(True + True) # 2
print(True + False) # 1
print(True * False) # 0
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
bool 作用在基本类型变量：X 只要不是整型 0、浮点型 0.0，bool(X) 就是 True，其余就是 False。
print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True
print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True
print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True
bool 作用在容器类型变量：X 只要不是空的变量，bool(X) 就是 True，其余就是 False。
print(type(''), bool(''), bool('python'))
# <class 'str'> False True
print(type(()), bool(()), bool((10,)))
# <class 'tuple'> False True
print(type([]), bool([]), bool([1, 2]))
# <class 'list'> False True
print(type({}), bool({}), bool({'a': 1, 'b': 2}))
# <class 'dict'> False True
print(type(set()), bool(set()), bool({1, 2}))
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)
print(isinstance(1, int)) # True
print(type(1) == int) # True
print(isinstance(5.2, float)) # True
print(type(5.2) == float) # True
print(isinstance(True, bool)) # True
print(type(True) == bool) # True
print(isinstance('5.2', str)) # True
print(type('5.2') == str) # True
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()。
等后面学了子类、父类、继承再理解
类型转换
- 转换为整型
int(x, base=10)#base进制数，默认十进制 - 转换为字符串
str(object='') - 转换为浮点型
float(x)
print(int('520')) # 520
print(int(520.52)) # 520
print(float('520.52')) # 520.52
print(float(520)) # 520.0
print(str(10 + 10)) # 20
print(str(10.1 + 5.2)) # 15.3
5.print()函数
print(*objects, sep=' ', end='n', file=sys.stdout, flush=False)
- 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；
所以每次print会自动换行，因为默认n结尾
- 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。
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed without 'end'and 'sep'.")
for item in shoplist:
print(item)
# This is printed without 'end'and 'sep'.
# apple
# mango
# carrot
# banana
修改结尾字符
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed with 'end='&''.")
for item in shoplist:
print(item, end='&')
print('hello world')
# This is printed with 'end='&''.
# apple&mango&carrot&banana&hello world
设置分隔符，默认是空格
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print("This is printed with 'sep='&''.")
for item in shoplist:
print(item, 'another string', sep='&') #设置sep分隔符
# This is printed with 'sep='&''.
# apple&another string
# mango&another string
# carrot&another string
# banana&another string
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）（符号位本来就与正数相反，这样正数补码就是负数补码的按位取反）。
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。
正数的反码补码都是原码，负数反码是符号位不变其余取反，负数补码是反码+1.计算机内运算用的是补码。主要是改变负数。进行减法就直接用正数加负数补码就行了。
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 #5的取反
11 11 10 11 -> -5
~
---
00 00 01 00 -> 4 #-5的取反
- 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。
移位相当于乘2或除2
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）
集合与集合的操作
a 补集 -> ~a
a 交 b -> a & b
a 并 b -> a | b
a 差 b -> a & (~b)
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，而不是直接补码。
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。
print(bin(3)) # 0b11
print(bin(-3)) # -0b11
print(bin(-3 & 0xffffffff)) #但是存储还是用补码存储的。所以可&运算显示补码。
# 0b11111111111111111111111111111101
print(bin(0xfffffffd))
# 0b11111111111111111111111111111101
print(0xfffffffd) # 4294967293
今日学习新掌握：
- python的float大小24字节
- print()的seq分隔符参数
- 集合的位运算操作
- python中输出负数的补码
