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