Python学习之旅

Tsugumi
66 阅读12分钟

面向过程 vs 面向对象

面向过程

面向过程是一种以事件为中心的编程思想，编程的时候把解决问题的步骤分析出来，然后用函数把这些步骤实现，在一步一步的具体步骤中再按顺序调用函数。

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举个例子，下五子棋，面向过程的设计思路是首先分析解决这个问题的步骤：

（1）开始游戏（2）黑子先走（3）绘制画面（4）判断输赢（5）轮到白子（6）绘制画面（7）判断输赢（8）返回步骤（2） （9）输出最后结果。

用函数实现上面一个一个的步骤，然后在下五子棋的主函数里依次调用上面的函数（不同的编程语言有不同的调用方法，我这里写的是直接调用）：

下五子棋{

开始游戏（）；

黑子先走（）；

绘制画面（）；

判断输赢（）；

轮到白子（）；

绘制画面（）；

判断输赢（）；

返回到 黑子先走（）；

输出最后结果；

}

面向对象

在日常生活或编程中，简单的问题可以用面向过程的思路来解决，直接有效，但是当问题的规模变得更大时，用面向过程的思想是远远不够的。所以慢慢就出现了面向对象的编程思想。世界上有很多人和事物，每一个都可以看做一个对象，而每个对象都有自己的属性和行为，对象与对象之间通过方法来交互。面向对象是一种以“对象”为中心的编程思想，把要解决的问题分解成各个对象，建立对象的目的不是为了完成一个步骤，而是为了描叙某个对象在整个解决问题的步骤中的属性和行为。

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在下五子棋的例子中，用面向对象的方法来解决的话，首先将整个五子棋游戏分为三个对象:

（1）黑白双方，这两方的行为是一样的。

（2）棋盘系统，负责绘制画面

（3）规则系统，负责判定犯规、输赢等。

然后赋予每个对象一些属性和行为：

（4）第一类对象（黑白双方）负责接受用户输入，并告知第二类对象（棋盘系统）棋子布局的变化，棋盘系统接收到了棋子的变化，并负责在屏幕上面显示出这种变化，同时利用第三类对象（规则系统）来对棋局进行判定。

可以看出，面向对象是以功能来划分问题，而不是以步骤解决。比如绘制画面这个行为，在面向过程中是分散在了多个步骤中的，可能会出现不同的绘制版本，所以要考虑到实际情况进行各种各样的简化。而面向对象的设计中，绘图只可能在棋盘系统这个对象中出现，从而保证了绘图的统一。

IPO程序编写方法

IPO程序编写方法是一种通用的程序设计方法，它可以应用于任何编程语言，包括Python。IPO是Input（输入）、Process（处理）和Output（输出）三个单词的缩写，它代表了程序的基本结构。

1. 输入

输入是指程序从外部获取的数据。数据可以来自文件、键盘、网络等。在Python中，可以使用以下方法来获取输入：

  • 使用input()函数从键盘获取输入
  • 使用open()函数打开文件并读取数据
  • 使用urllib.request.urlopen()函数从网络获取数据

2. 处理

处理是指程序对输入数据进行计算或操作。在Python中，可以使用各种内置函数和模块来进行处理，例如：

  • 使用数学运算符进行数学运算
  • 使用字符串函数进行字符串操作
  • 使用列表函数进行列表操作

3. 输出

输出是指程序将结果显示给用户或存储到文件。在Python中，可以使用以下方法来进行输出：

  • 使用print()函数将结果输出到控制台
  • 使用open()函数将结果写入文件

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# 输入
a = int(input("请输入第一个数字："))
b = int(input("请输入第二个数字："))

# 处理
c = a + b

# 输出
print("两个数的和是：", c)

print函数的使用

1、解释说明

print()函数是Python中用于输出信息到控制台的内置函数。它可以接收多个参数，并将这些参数转换为字符串，然后将它们按顺序连接起来，最后输出到控制台。默认情况下，参数之间用空格分隔，输出结束后会自动换行。

2、使用示例

以下是一些使用print()函数的示例：

# 输出一个字符串
print("Hello, World!")

# 输出多个参数，用逗号分隔
print("Hello", "World!")

# 输出变量的值
name = "Tom"
age = 18
print("My name is", name, "and I am", age, "years old.")

# 输出表达式的结果
print(3 + 4)

# 输出格式化字符串
print("The sum of 3 and 4 is: %d" % (3 + 4))

3、注意事项

  • print()函数可以接受不同类型的参数，如字符串、数字、列表、元组等。但是，如果需要输出其他类型的数据，可能需要先将其转换为字符串。
  • print()函数的参数之间默认用空格分隔，可以通过设置sep参数来改变分隔符。例如：print("Hello", "World!", sep="-")将输出Hello-World!。
  • print()函数默认在输出结束后自动换行，可以通过设置end参数来改变结束字符。例如：print("Hello", end="")将输出Hello并保持在同一行。

input函数的使用

1、解释说明

input()函数是Python中的内置函数，用于从用户获取输入。它会将用户输入的内容作为字符串返回。在交互式环境中，input()函数会等待用户输入，直到用户按下回车键。在脚本中运行时，程序会暂停执行，等待用户输入。

2、使用示例

# 获取用户输入的姓名
name = input("请输入您的姓名：")
print("您的姓名是：", name)

# 获取用户输入的数字
age = input("请输入您的年龄：")
print("您的年龄是：", age)

3、注意事项

  • input()函数返回的是字符串类型，如果需要其他类型的数据（如整数、浮点数等），需要进行类型转换。
age = int(input("请输入您的年龄："))
  • 在使用input()函数时，可以给函数传递一个可选的字符串参数，这个参数会作为提示信息显示给用户。
age = int(input("请输入您的年龄（整数）："))
  • 如果用户输入的内容无法转换为指定的类型，会引发ValueError异常。因此，在使用input()函数时，需要注意处理异常。
try:
    age = int(input("请输入您的年龄（整数）："))
except ValueError:
    print("输入错误，请输入整数！")

注释

1、解释说明

Python中的注释是用来解释代码、提供额外信息或者暂时禁用某段代码的一种方式。注释不会被计算机执行，主要用于提高代码的可读性和可维护性。在Python中，有两种类型的注释：单行注释和多行注释。

2、使用示例

  • 单行注释：使用井号（#）开头，注释内容在同一行内。
# 这是一个单行注释
print("Hello, World!")  # 这也是一个单行注释
  • 多行注释：使用三个连续的单引号（'''）或双引号（"""）包围注释内容。
'''
这是一个多行注释
可以跨越多行
'''
print("Hello, World!")

3、注意事项

  • 注释应当简洁明了，避免过长的注释。
  • 注释应当与代码块对齐，以便于阅读。
  • 注释不应当包含敏感信息，如密码、密钥等。
  • 在编写复杂的算法或者函数时，应当在注释中说明函数的功能、参数、返回值等信息。

代码的缩进

1、解释说明

Python中的缩进是指代码块的层次结构，通过空格或制表符（Tab）来实现。在Python中，缩进是用来表示代码块的开始和结束，而不是像其他编程语言那样使用大括号（{}）。Python强制要求代码块的缩进量相同，否则会导致语法错误。通常情况下，我们使用4个空格作为缩进的基本单位。

2、使用示例

# 正确的例子
def func():
    if condition:
        print("True")
    else:
        print("False")

# 错误的例子（缩进不一致）
def func():
  if condition:
      print("True")
  else:
    print("False")

3、注意事项

  • 缩进量必须相同，不能混合使用空格和制表符（Tab）。
  • 缩进量通常为4个空格，但可以根据个人喜好和团队规范进行调整。
  • 不要在行尾添加额外的空格或制表符。
  • 避免使用制表符（Tab），因为不同的编辑器可能会以不同的方式显示制表符，导致代码格式混乱。建议统一使用空格进行缩进。

保留字与标识符

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解释说明： 保留字是Python语言中具有特殊含义的单词，不能用作变量名、函数名等标识符。标识符是用于给变量、函数、类等命名的名称。

使用示例：

  1. 保留字示例：

    • if: 用于条件判断
    • for: 用于循环遍历
    • def: 用于定义函数
    • class: 用于定义类

  2. 标识符示例：

    • 变量名：my_var
    • 函数名：my_function
    • 类名：MyClass

注意事项：

  1. 保留字不能作为标识符使用，否则会导致语法错误。

  2. 标识符的命名应遵循一定的规则，如：只能包含字母、数字和下划线，不能以数字开头，不能使用保留字等。

  3. 为了提高代码的可读性，建议使用有意义的标识符名称。

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变量与常量

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1、解释说明

变量和常量是Python编程中的两个基本概念。

变量：变量是用来存储数据的容器，它可以在程序运行过程中改变其值。在Python中，变量不需要声明，直接为其赋值即可。

常量：常量是在程序运行过程中其值不会改变的量。在Python中，常量通常用全大写字母表示，以遵循PEP 8编码规范。但实际上，Python并没有真正意义上的常量，所谓的常量只是约定俗成的一种命名规范。

2、使用示例

变量示例：

x = 10
y = 20
x = y
print(x)  # 输出：20

常量示例（实际上并不会限制其值的改变）：

PI = 3.1415926
GRAVITY = 9.8

3、注意事项

  • 变量名不能以数字开头，不能包含空格或特殊字符，只能包含字母、数字和下划线。
  • 避免使用Python内置函数和关键字作为变量名。
  • 变量名应尽量简洁且具有描述性，以便于理解其用途。
  • 对于常量，虽然Python没有强制限制其值的改变，但为了遵循编码规范和提高代码可读性，应尽量避免修改常量的值。

数值类型

在Python中，数值类型用于表示各种数学上的数值。具体来说，Python的数值类型主要包括以下几种：

  1. 整数（int）：用于表示整数，可以是正数、负数或零。整数有四种进制表示形式：二进制、八进制、十进制和十六进制。例如，0b1010、0o12、10 和 0xa 都表示同一个整数。
  2. 浮点数（float）：用于表示实数，即带有小数点的数值。浮点数由整数部分和小数部分组成。例如，3.14 是一个浮点数。
  3. 复数（complex）：用于表示复数，由实部和虚部组成。复数的表示形式为 a + bj，其中 a 是实部，b 是虚部。例如，4 + 5j 表示一个复数。
  4. 布尔值（bool）：虽然布尔值通常不被视为数值类型，但在Python中，它们确实可以被当作数值来处理，其中 True 等价于 1，False 等价于 0。

使用示例：

  • 整数：a = 6
  • 浮点数：b = 8.8
  • 复数：c = 6j
  • 布尔值：is_true = True 或 is_false = False

注意事项：

  • 在进行数学运算时，Python会根据需要自动转换数值类型。例如，整数除法会返回浮点数，而浮点数和整数的混合运算也会返回浮点数。
  • 对于非常大的整数，Python会自动使用长整型（long）来存储，以便保持精度。
  • 在使用复数进行计算时，需要注意复数的运算规则与实数不同，例如不能直接比较大小。
  • 布尔值虽然可以像整数一样使用，但在逻辑判断中更为常见。

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字符串类型

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1、解释说明

字符串类型（str）在Python中是一种基本的数据类型，用于表示文本信息。字符串是由字符组成的序列，可以包含字母、数字、符号等。在Python中，字符串是不可变的，即创建后不能修改。

2、使用示例 创建字符串：

s1 = "Hello, World!"
s2 = 'Python编程达人'

字符串拼接：

s3 = s1 + " " + s2
print(s3)  # 输出：Hello, World! Python编程达人

访问字符串中的字符：

print(s1[0])  # 输出：H

切片操作：

print(s1[7:12])  # 输出：World

字符串方法：

s4 = s1.upper()  # 转换为大写
print(s4)  # 输出：HELLO, WORLD!

3、注意事项

  1. 字符串的索引从0开始，且不能为负数。
  2. 字符串是不可变的，所以不能直接修改其中的某个字符。如果需要修改，可以通过切片和拼接的方式实现。
  3. 在处理大量字符串时，要注意内存的使用，避免创建过多的临时字符串。
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