Python 3.X 三、Python基本数据类型

math库解析，文本进度条，实例：天天向上的力量，数字类型的使用，字符串类型及其使用。

Python 3.X 二、Python 基本数据类型

• 一、数字类型
  • 1、数字类型
    • 1、程序元素：010/10，存在多种可能
      • ♢表示十进制整数值10
      • ♢类似人名一样的字符串
    • 2、数字类型对Python语言中数字的表示 和使用进行了定义和规范
    • 3、Python语言包含三种数字类型
      • ♢整数类型
        • 1、与数学中的整数概念一致，没有取值范围限制
        • 2、pow(x, y)函数：计算 x y
          • 程序1：pow(2, 10), pow(2, 15)
          • 程序2：pow(2, 1000)
          • 程序3：pow(2, pow(2, 15))
        • 3、示例：
          • ♢1010 ，99，-18
          • ♢0x9a，-0X89 (0x , 0X开头表示16进制数)
          • ♢0b010，-0B101 (0b , 0B开头表示2进制数)
          • ♢0o123，-0O456 (0o , 0O开头表示8进制数)
      • ♢浮点数类型
        • 1、带有小数点及小数的数字
        • 2、Python语言中浮点数的数值范围存在 限制，小数精度也存在限制。这种限制与 在不同计算机系统有关
        • 3、示例：
          • ♢0.0 ， -1.5 ，23.6
          • ♢96e4，4.3e-3，9.6E5 (科学计数法)
          • ♢科学计数法使用字母“e”或者“E”作为幂 的符号，以10为基数。科学计数法含义如下：
            • <a>e<b> = a * 10**b
      • ♢复数类型
        • 1、与数学中的复数概念一致，z = a + bj， a是实数部分，b是虚数部分，a和b都是浮点类型， 虚数部分用j或者J标识
        • 2、示例：
          • 12.3 + 4j ， -5.6 + 7j
        • 3、z = 1.23e-4 + 5.6e +89j(实部和虚部是什么？)
          • 对于复数z , 可以用 z.real 获得实数部分， z.imag获得虚数部分 z.real = 0.000123 z.imag = 5.6e+89
• 二、数字类型的操作
  • 1、内置的数值运算操作符
    • ♢三种类型存在一种逐渐“扩展”的关系： 整数 -> 浮点数 -> 复数 （整数是浮点数特例，浮点数是复数特例）
    • ♢不同数字类型之间可以进行混合运算，运算 后生成结果为最宽类型
    • ♢123 + 4.0 = 127.0（整数 + 浮点数 = 浮点数）
    • 操作符
      • x + y
        • x 与 y之和
      • x - y
        • x 与 y之差
      • x * y
        • x 与 y之积
      • x / y
        • x 与 y之商
      • x // y
        • x 与 y之整数商，即： 不大于x与y之商的最大整数
      • x % y
        • x 与 y之商的余数， 也称为模运算
      • -x
        • x的负值，即：x * (-1)
      • +x
        • x本身
      • x**y
        • x的y次幂，即：x的y次方
      • 数字类型之间相互运算所生成的 结果是“更宽”的类型，基本规则 是：
        • ○整数之间运算，如果数学意义上的结果是小数，程序为浮点数
        • ○整数之间运算，如果数学意义上的结果是整数，程序为整数
        • ○整数盒浮点数混合运算，输出结果是浮点数
        • ○整数或浮点数与复数运算，输出结果是复数
  • 2、内置的数值运算函数
    • Python解释器提供了一些内置函数，在这些 内置函数之中，有6个函数与数值运算相关
      • abs(x)
        • x的绝对值
      • divmod(x, y)
        • (x//y, x%y)，输出为二元组形式（也称为元组类型）
      • pow(x, y[, z])
        • (x**y)%z，[..]表示该参数可以省略，即：pow(x, y)，它与x**y相同
      • round(x[, ndigits])
        • 对x四舍五入，保留ndigits位小数，round(x)返回四舍五入的整数值
      • max(x1, x2, ..., xn)
        • x1, x2, ..., xn 的最大值，n没有限定
      • min(x1, x2, ..., xn)
        • x1, x2, ..., xn 的最小值，n没有限定
  • 3、数字类型的转换
    • 数值运算操作符可以隐式地转换 输出结果的数字类型 例如，两个整数采用运算符“/”的除法将可能输出 浮点数结果。 此外，通过内置的数字类型转换函数可以显式地在 数字类型之间进行转换
      • int(x)
        • 将x转换为整数，x可以是浮点数或字符串
      • float(x)
        • 将x转换为浮点数，x可以是整数或字符串
      • complex(re[, im])
        • 生成一个复数，实部为re，虚部为im，re可以是整数、浮点数或 字符串； im可以是整数或者浮点数但不能为字符串
      • 三种类型可以互相转换 函数：int()，float()，complex()
        • 示例1
          • int(4.5) = 4 (#直接去掉小数部分)
          • float(4) = 4.0 (#增加小数部分)
          • complex(4) = 4 + 0J
        • 示例2
          • complex(4.5) = 4.5 + 0J >>>float(4.5+0j) #报错 Traceback (most recent call last): File "<pyshell#0>", line 1, in <module> float(4.5+0j) TypeError: can't convert complex to float
  • 4、数字类型的判断
    • 函数：type(x)，返回x的类型，适用于所有类型 的判断
      • 示例： >>>type(4.5) <class 'float'> >>>type(z) <class 'complex'>
• 三、math库的使用
  • 1、math库概述
    • ♢math库是Python提供的内置数学类函数库
    • ♢math库不支持复数类型
    • ♢math库一共提供了4个数学常数和44个函数
      • 16个数值表示函数
      • 8个幂对数函数
      • 16个三角对数函数
      • 4个高等特殊函数
  • 2、math库引用
    • 第一种
      • import math
        • 对math库中函数采用math.<b>()形式使用
          • math.pi
    • 第二种
      • from math import <函数名>
        • 对math库中函数可以时间采用<函数名>()形式使用
          • floor(10.2)
  • 3、math库解析
    • 4个数学常数
      • math.pi
        • 圆周率
          • 值为 3.141592653589793
      • math.e
        • 自然对数
          • 值为 2.718281828459045
      • math.inf
        • 正无穷大
          • 负无穷大为 -math.inf
      • math.nan
        • 非浮点数标记
          • NaN （Not a Number）
    • 16个数值表示函数
      • math.fabs(x)
        • |x|
          • 返回x的绝对值
      • math.fmod(x, y)
        • x%y
          • 返回x与y的模
      • math.fsum([x, y, ...])
        • x + y + ...
          • 浮点数精确求和
      • math.ceil(x)
        • 向上取整
          • 返回不小于x的最小整数
      • math.floor(x)
        • 向下取整
          • 返回不大于x的最大整数
      • math.factorial(x)
        • x!
          • 返回x的阶乘，如果x是小数或负数，返回ValueError
      • math.gcd(a, b)
        • 返回a与b的最大公约数
      • math.frepx(x)
        • x = m * 2**e
          • 返回(m, e)，当x=0，返回(0.0, 0)
      • math.modf(x)
        • 返回x的小数和整数部分
      • math.trunc(x)
        • 返回x的整数部分
      • math.copysign(x, y)
        • |x| * |y|/y
          • 用数值y的正负号替换数值x的正负号
      • math.isclose(a, b)
        • 比较a和b的相似性，返回True或False
      • math.isfinite(x)
        • 当x为无穷大，返回True；否则返回False
      • math.isinf(x)
        • 当x为正数或负数无穷大，返回True；否则返回False
      • math.isnan(x)
        • 当x是NaN，返回True；否则返回False
    • 8个幂对数函数
      • math.pow(x, y)
        • x**y
          • 返回x的y次幂
      • math.exp(x)
        • e**x
          • 返回e的x次幂，e是自然对数
      • math.expml(x)
        • e**x-1
          • 返回e的x次幂减1
      • math.sqrt(x)
        • √x
          • 返回x的平方根
      • math.log1p(x)
        • In(1+x)
          • 返回1+x的自然对数值
      • math.log2(x)
        • log x
          • 返回x的2对数值
      • math.log10(x)
        • log 10 x
          • 返回x的10对数值
    • 16个 三角双曲函数
      • math.degree(x)
        • 角度x的弧度值转角度值
      • math.radians(x)
        • 角度x的角度值转弧度值
      • math.hypot(x, y)
        • √x**2+y**2
          • 返回(x, y)坐标到原点(0, 0)的距离
      • math.sin(x)
        • sin x
          • 返回x的正弦函数值，x是弧度值
      • math.cos(x)
        • cos x
          • 返回x的余弦函数值，x是弧度值
      • math.tan(x)
        • tan x
          • 返回x的正切函数值，x是弧度值
      • math.asin(x)
        • arcsin x
          • 返回x的反正弦函数值，x是弧度值
      • math.acos(x)
        • arccos x
          • 返回x的反余弦函数值，x是弧度值
      • math.atan(x)
        • arctan x
          • 返回x的反正切函数值，x是弧度值
      • math.atan2(x, y)
        • arctan y/x
          • 返回y/x的反正切函数值，x是弧度值
      • math.sinh(x)
        • sinh x
          • 返回x的双曲正弦函数值
      • math.cosh(x)
        • cosh x
          • 返回x的双曲余弦函数值
      • math.tanh(x)
        • tanh x
          • 返回x的双曲正切函数值
      • math.asinh(x)
        • arcsinh x
          • 返回x的反双曲正弦函数值
      • math.acosh(x)
        • arccosh x
          • 返回x的反双曲余弦函数值
      • math.atanh(x)
        • arctanh x
          • 返回x的反双曲正切函数值
    • 4个 高等特殊函数
      • math.erf(x)
        • 
          • 高斯误差函数，应用于概率论、统计学等领域
      • math.erfc(x)
        • 
          • 余补高斯误差函数，math.erfc(x) = 1 - math.efr(x)
      • math.gamma(x)
        • 
          • 伽马(Gamma)函数，也叫欧拉第二积分函数
      • math.lgamma(x)
        • In(gamma(x))
          • 伽马函数的自然对数
• 四、实例：天天向上的力量
  • 1、实例代码：天天向上
    • 一年365天，以第一天的能力值为基数，记为1.0 ，当好好学习时能力值相比前一天提高1‰，当 没有学习时由于遗忘等原因能力值相比前一天下降 1‰。每天努力和每天放任，一年下来能力值相差 多少呢？
      • import math dayup = math.pow((1.0+0.001), 365) # 提高0.001 daydown = math.pow((1.0-0.001), 365) # 放任0.001 print("向上：{:.2f}，向下：{:.2f}" .format(dayup, daydown)) 运行结果：每天努力1‰，一年下来将提高44%，好像不多？ 请继续分析
    • 一年365天，如果好好学习时能力值相比前一天提 高5‰，当放任时相比前一天下降5‰。 效果相差多杀呢？
      • import math dayup = math.pow((1.0+0.005), 365) #提高0.005 dayup = math.pow((1.0-0.005), 365) #放任0.005 print("提高：{:.2f}\n向下：{:.2f}".format(dayup, daydown)) 运行结果：每天努力5‰，一年下来将提高6倍！这不容小觑了吧
    • 一年365天，如果好好学习时能力值相比前一天提 高1%，当放任时相比前一天下降1%。 效果相差多少呢？
      • import math dayup = math.pow((1.0+0.01), 365) daydown = math.pow((1.0-0.01), 365) print("提高：{:.2f}\n向下：{:.2f}".format(dayup, daydown)) 运行结果：每天努力1%，一年下来将提高37倍。这个相当惊人吧！
    • 一年365天，一周5个工作日，如果每个工作日 都很努力，可以提高1%，仅在周末放任一下， 能力值每天下降1%，效果如何呢？
      • dayup , dayfactor = 1.0 , 0.01 for i in range(365): if i % 7 in [6, 0]: dayup = dayup * (1 - dayfactor) else: dayuo = dayup * (1 + dayfactor) print("向上5天向下2天的力量：{.2f}".format(dayup)) 运行结果：每周努力5天，而不是每天，一年下来，水平 仅是初始的4.63倍！与每天坚持所提高的237倍相去甚远
    • 如果对以上的实例代码结果感到意外，那自然会产 生如下问题：每周工作5天，休息2天，休息日水平 下降0.01，工作日努力到什么程度一年后的水平才 与每天努力1%所取得的效果一样呢？
      • def dayup(df): dayup = 0.01 for i in range(365): if i % 7 in [6, 0]: dayup = dayup * (1 - 0.01 df) else: dayup = dayup * (1 + df) return dayup dayfactor = 0.01 while (dayup(dayfactor)<37.78): dayfacetor += 0.01 print("每天的努力参数是：{.3f}".format(dayfactor))
        • 如果每周连续努力5天，休息2天，为了达到 每天努力1%所达到的水平，则就需要在工作 日将提高的程度达到约2%，即要努力1倍才 仅是为了休息2天。
• 七、文本进度条
  • 1、简单的开始
    • 利用print()函数实现简单的非刷新文本进度条 基本思想是按照任务执行百分比将整个任务划分为100个单位， 每执行N%输出一次进度条。每一行输出包含进度百分比，代表 已完成的部分(**)和未完成的部分(..)的两种字符，以及一个跟随 完成度前进的小箭头，风格如下： %10 [*****->..........................................]
      • import time scale = 10 print("------执行开始------") for i in range(scale+1): a, b = '**' * i, '..' * (scale - i) c = (i/scale) * 100 print("%{:^3.0f}[{}->{}]" .format(c, a, b)) time.sleep(0.1) print("------执行完成------")
  • 2、单行动态刷新
    • import time for i in range(101): print("\r{:2}%" .format(i), end = "") time.sleep(0.05)
      • IDLE中的执行效果如下： >>> 0% 1% 2% 3% 4% ............ 97% 98% 99% 100% IDLE本身屏蔽了单行刷新功能，如果希望获得刷新效果， 请使用控制台命令执行e4.2TextProgressBar.py程序。以 Windows为例，启动命令行工具: <Windows系统安装目录>\system32\cmd.exe 选择到e4.2TextProgressBar.py文件所在目录执行
  • 3、带刷新的文本进度条
    • import time scale = 50 print("执行开始" .center(scale//2, '-')) t = time.clock() for i in range(scale+1): a = '*' * i b = '.' * (scale - i) c = (i/scale) * 100 t -= time.clock() print("\r{:^3.0f}%[{}->{}]{:.2f}s" .format(c, a, b, -t), end =' ') time.sleep(0.05) print("\n" + "执行结束" .center(scale//2, '-'))
  • 4、五花八门的进度条设计函数
    • Liner
      • Constant
        • f(x) = x
    • Early Pause
      • Speeds up
        • f(x) = x+(1 - sin(x*π*2+π/2))/-8
    • Late Pause
      • Slows down
        • f(x) = x + (1-sin(x*π*2+π/2))/8
    • Slow Wavy
      • Constant
        • f(x) = x +sin(x*π*5)/20
    • Fast Wary
      • Constant
        • f(x) = x + sin(x*π*20)/80
    • Power
      • Speeds up
        • f(x) = (x+(1-x)*0.03)2
    • Inverse Power
      • Slows down
        • f(x) = 1+(1-x)1.5*-1
    • Fast Power
      • Speeds up
        • f(x) = (x+(1-x)/2)8
    • Inv. Fast Power
      • Slows down
        • f(x) = 1+(1-x)3 * -1
• 六、字符串类型的格式化
  • 1、format() 方法的基本使用
    • 字符串format()方法的基本使用格式是： <模板字符串>.format(<逗号分割的参数>)
    • 例1： "{ }: 计算机{ }的CPU占用率为{ }%。".format("2020-11-15", "PYTHON", 10)
    • 例2： >>>a ,b ,c = "你好","世界","晚安" >>>print("{}，{}，{}".format(a, b, c)) '你好，世界，晚安' >>>print("{2}，{0}，{1}".format(a, b, c)) '晚安，你好，世界'
  • 2、format() 方法的格式控制
    • 1、format() 方法中模板字符串的槽错了包括参数序号， 还可以包括格式控制信息。此时，槽的内部样式如下： {<参数序号>:<格式控制标记>}
    • 2、其中，格式控制标记用来控制参数显示时的格式。格式控制 标记包括：<填充><对齐><宽度><.精度><类型>6个字段， 这些字段都是可选的，可以组合使用，这里按照使用方式逐一 介绍。
    • 格式控制标记
      • :
        • 引导符号
      • <填充>
        • 用于填充的单个字符
      • <对齐>
        • <
          • 左对齐
        • >
          • 右对齐
        • ^
          • 居中对齐
      • <宽度>
        • 槽的设定输出宽度
      • ,
        • 数字的千位分隔符，适用于整数和浮点数
      • <.精度>
        • 浮点数小数部分的精度或 字符串的最大输出长度
      • <类型>
        • 整数类型 b, c, d, o, x, X
        • 浮点数类型 e, E, f, %
• 五、字符串类型及其操作
  • 1、字符串类型
    • 1、字符串是用双引号""或者单引号''括起来的 一个或多个字符。
    • 2、字符串可以保存在变量中，也可以单独纯存在。
    • 3、可以用type()函数测试一个字符串的类型
    • 4、Python语言转义符：\
    • 5、输出带有引号的字符串，可以使用转义符
    • 6、使用\\输出带有转义符的字符串
      • >>>print("\"大家好\"") "大家好"
    • 7、字符串是一个字符序列：字符串最左端位置 标记为0，依次增加。字符串中的编号叫做“索引”
      • H e l l o J o h n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    • 8、单个索引辅助访问字符串中的特定位置 格式为<string>[<索引>]
      • >>>greet = "Hello John" >>>print (greet[2]) l >>> x = 8 >>>print(greet[x-2]) j
    • 9、Python中字符串索引从0开始，一个长度为 L的字符串最后一个字符的位置是L-1
    • 10、Python同事允许使用负数从字符串右边 末尾向左边进行反向索引，最右侧的索引值是-1
      • >>>greet[-4] 'J'
    • 11、可以通过两个索引值确定一个位置范围，返回 这个范围的子串 格式：<string>[<start>:<end>]
      • start和end都是整数型数值，这个子序列从 索引start开始直到索引end结束，但不包括 end位置。 >>>greet[0:3] 'Hel'
    • 12、字符串之间可以通过+或*进行连接
      • 加法操作（+）：将两个字符串连接成为一个新的 字符串
      • 乘法操作（*）：生成一个由其本身字符串重复连接 而成的字符串
      • >>>"pine" + "apple" 'pineapple' >>>3 * "pine" 'pinepinepine'
    • 13、len()函数能否返回一个字符串的长度
      • >>>len('pine') 4 >>>len('祖国，您好！') 6
  • 2、字符串类型的转换
    • 大多数数据类型都可以通过str()函数转换 为字符串
      • >>>str(123) '123' >>>str(123.456) '123.456' >>>str(123e+10) '1230000000000.0'
  • 3、字符串使用实例
    • 输入一个月份数字，返回对应月份名称缩写 这个问题的IPO模式是： 输入：输入一个表示月份的数字（1-12） 处理：利用字符串基本操作实现该功能 输出：输入数字对应月份名称的缩写
      • 1、将所有月份名称缩写存储在字符串中
        • moths = "JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec"
      • 2、在字符串中截取适当的字符串来查找特定的月份
        • 1、找出在哪里切割字窜
        • 2、每个月份的缩写都由3个字母组成，如果pos 表示一个月份的第一个字母，则months[pos:pos+3] 表示这个月份的缩写，即： monthAbbrew = months[pos:pos + 3]
      • 3、月份在字符串中的位置
        • Jan 1月 位置0
        • Feb 2月 位置3
        • Mar 3月 位置6
        • Apr 4月 位置9
      • months = 'JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec' n = input("请输入月份数（1-12）：") pos = (int(n)-1)*3 monthAbbrev = months[pos:pos + 3] print("月份简写是："+monthAbbrev+".")
  • 4、字符串的操作
    • 1、可以通过for 和 in组成的循环来遍历 字符串中每个字符
      • 格式如下： for <var> in <string>: 操作
    • 2、用转义符可以在字符串中表达一些不可直接 打印的信息
      • 例如：用\n表示换行 字符串"Hello\nWorld\n\nGoodbye 32\n" Hello World Goodbye 32
  • 5、内置的字符串处理函数
    • +
      • 连接
    • *
      • 重复
    • <string>[]
      • 索引
    • <string>[:]
      • 剪切
    • len(<string>)
      • 长度
    • <string>.upper()
      • 字符串中字母大写
    • <string>.lower()
      • 字符串中字母小写
    • <string>.strip()
      • 去两边空格及去指定字符
    • <string>.split()
      • 按指定字符分割字符串为数组
    • <string>.join()
      • 连接两个字符串序列
    • <string>.find()
      • 搜索指定字符串
    • <string>.replace()
      • 字符串替换
    • for <var> in <string>
      • 字符串迭代
    • 实例：凯撒密码
      • 凯撒密码是古罗马凯撒大帝用来对军事情报进行加密 的算法，它采用了替换方法对信息中的每一个英文字 符循环替换为字母表序列该字符后面第三个字符，对应 关系如下： 原文：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 原文字符P，其密文字符C满足如下条件： C = (P + 3) mod 26 解密方法反之，满足： P = (C - 3) mod 26
        • plaincode = input("请输入明文：") for p in plaincode: if ord("a") <= ord(p) <= ord("z"): print(chr(ord("a")+(ord(p)-ord("a")+3)%26), end = ' ') else: print(p, end = ' ')
          • 运行结果： >>> 请输入明文：python is an excellent language. sbwkrq lv dq hafhoohqw odqjxdjh.
  • 6、内置字符串处理方法
    • str.lower()
      • 返回字符串str的副本，全部字符小写
    • str.upper()
      • 返回字符串str的副本，全部字符大写
    • str.islower()
      • 当str所有字符都是小写时，返回True，否则False
    • str.isprintable()
      • 当str所有字符都是可打印的，返回True，否则False
    • str.isnumeric()
      • 当str所有字符都是字符时，返回True，否则False
    • str.isspace()
      • 当str所有字符都是空格，返回True，否则False
    • str.endswith(suffix[,start[,end]])
      • str[start: end]以suffix结尾返回True，否则返回False
    • str.startswith(prefix[, start[,end]])
      • str[start: end]以suffix开始返回Ture，否则返回False
    • str.split(sep = None, maxsplit = -1)
      • 返回一个列表，由str根据sep被分割的部分构成
    • str.count(sub[,start[,end]])
      • 返回str[start: end]中sub子串出现的次数
    • str.replace(old, new[, count])
      • 返回字符串str的副本，所以old子串被替换为new，如果 count给出，则前count次old出现被替换
    • str.center(width[, fillchar])
      • 字符串居中函数
    • str.strip([chars])
      • 返回字符串str的副本，在其左侧和右侧去掉chars中列出的字符
    • str.zfill(width)
      • 返回字符串str的副本，长度为width，不足部分在左侧添0
    • str.format()
      • 返回字符串str的一种排版格式
    • str.join(iterable)
      • 返回一个新的字符串，由组合数据类型iterable变量 的每个元素组成，元素间用str分割