Python三级考试笔记

Python三级考试笔记【源源老师】

三级标准

一、 理解编码、数制的基本概念,并且会应用。 1. 能够进行二进制、十进制以及十六进制之间的转换; 2. 理解Python中的数制转换函数。

二、 掌握一维数据的表示和读写方法,能够编写程序处理一维数据。

三、 掌握二维数据的表示和读写方法,能够编写程序处理二维数据。

四、 掌握CSV格式文件的读写方法。

五、 理解程序的异常处理:try-except结构语句。

六、 理解算法的概念,掌握解析、枚举、排序、查找算法的特 征。能够用这些算法实现简单的Python程序。

七、 记住常用核心内置函数的功能及用法。

1. 进制

  • 进制,或者称为数制,是一种表示数字的方法。以下是Python中支持的进制及其前缀:
  1. 十进制(Decimal):这是默认的进制,不需要任何前缀。例如,10表示十进制的10。
  2. 二进制(Binary):使用前缀0b来表示。例如,0b10表示二进制的10。
  3. 八进制(Octal):使用前缀0o来表示。例如,0o10表示八进制的10。
  4. 十六进制(Hexadecimal):使用前缀0x0X来表示。例如,0x10表示十六进制的10。
  • 进制对照表:
在这里插入图片描述

(1)十进制数转换成二进制数

v = bin(57) #利用了二进制的英文缩写,即bin()函数来转换
print(v) #0b111001
  • 以上转换的运算过程:一个十进制数转换为二进制数,只需将该数反复除以2,所得的余数(先从最后一个余数读起)就是二进制的表示形式。
在这里插入图片描述

(2)二进制数转换成十进制数

v = int('0b1101',2) #int函数可以将一个字符串转换为整数,并指定这个数的进制
print(v) #13
  • 以上转换的运算过程:

在这里插入图片描述

(3)十进制数转换成八进制数

v = oct(23) #利用了八进制的英文缩写,即oct()函数来转换
print(v) #0o27
  • 以上转换的运算过程:类似十进制转二进制,只不过每次都是除以8

    在这里插入图片描述

(4)十进制数转换成十六进制数

v = hex(28) #利用了十六进制的英文缩写,即hex()函数来转换
print(v) #0x1c

(5)十六进制数转换成二进制数

需求:将十六进制0x1C转为二进制数。

  • 方法一:直接利用python内置bin()函数来转换
v = bin(0x1C) 
print(v) #0b11100
  • 方法一:通常,如果不借助python中的内置函数,二进制、八进制、十六进制这三者之间是很难做到直接转换的,我们可以借助十进制作为中间人来把我们转换。

    在这里插入图片描述

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2. 单位

在这里插入图片描述
  • 在计算机中,数据存储单位是用来衡量和表示数据大小的标准。以下是一些常见的计算机数据存储单位,从小到大依次为:
  1. 位(bit,又称比特):位是计算机存储数据的最小单位,表示一个二进制数的位,其值只能是0或1。它是计算机中所有数据存储的基础。
  2. 字节(Byte):字节是计算机中用于衡量存储容量的一种基本单位,它由8个位组成。字节是计算机信息处理的基本单位,通常用来表示一个字符、数字或其他字符。在计算机内部,CPU、内存、硬盘等存储设备的容量都是以字节为基础进行计算的。
  3. 千字节(KB,KiloByte):1KB等于1024个字节,通常用于表示较小的文件或数据块的大小。
  4. 兆字节(MB,MegaByte):1MB等于1024个千字节。它通常用于表示较大的文件或数据块的大小,如图片、音频文件等。
  5. 吉字节(GB,GigaByte):1GB等于1024个兆字节。它通常用于表示更大的数据量,如视频文件、大型数据库等。
  6. 太字节(TB,TeraByte):1TB等于1024个吉字节,用于表示非常大的数据量,如大型数据中心或云存储服务的存储容量。

3. 编码

在这里插入图片描述

(1)编码

  • 将人类可识别的字符转换为机器可以识别的字节码
  • 编码是给计算机底层用的,也是机器唯一能看懂的

(2)解码

  • 将机器可以识别的字节码转化为人类可以识别的字符
  • 解码是显示给人看的,凡是人眼能识别的字符都是要解码过的
#encode() 编码
#decode() 解码# 举例:利用utf-8编码将文本‘元神启动’编码成bytes字节码
text1 = '元神启动'.encode('utf-8')
print(text1) # b'\xe5\x85\x83\xe7\xa5\x9e\xe5\x90\xaf\xe5\x8a\xa8'# 举例:将bytes字节码解码成字符串文本
text2 = text1.decode('utf-8')
print(text2) #元神启动

4. 二维数据

  • 一维数据:通常表示为一个序列,例如列表(list)或数组(array)。在Python中,列表是最常用的数据结构之一,可以包含任何类型的元素,并且大小是可变的。例如:my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

  • 二维数据:由多个一维数据构成,是一维数据的组合形式。

my_list = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
print(my_list[1]) #[4, 5, 6]
print(my_list[1][1]) #5

(1)一维数据的读写

  • 创建并写入文件
list = ['语文','数学','英语']
file = open('project.csv','w') #创建或打开一个名为 project.csv 的文件,w:表示写入
file.write(','.join(list)+'\n') #写入一个以逗号分隔的字符串
file.close() #关闭文件
  • 读取文件
file = open('project.csv','r+') #打开 project.csv 的文件,'r+' :表示将以读写模式打开
a = file.read().strip('\n') #读取文件的所有内容,同时移除字符串末尾的换行符
b = a.split(',')
file.close()
print(a) #语文,数学,英语
print(b) #['语文', '数学', '英语']

(2)二维数据的读写

  • 创建并写入文件
list = [['小红','小明'],['小黄','小王'],['小黑','小白']]
file = open('name.csv','w') #创建或打开一个名为 name.csv 的文件,w:表示写入
for i in list:file.write(','.join(i)+'\n')print(i,type(i))
file.close()
  • 读取文件
file = open('name.csv','r+') #打开name.csv的文件,'r+':表示将以读写模式打开
list = []
for line in file:line = line.replace('\n','')list.append(line.split(','))
print(list) #[['小红', '小明'], ['小黄', '小王'], ['小黑', '小白']]
file.close()

5. CSV文件

  • csv文件:以纯文本的形式存储表格数据

需求:将以下文本数据存储到csv文件中

在这里插入图片描述

#导入了csv模块,该模块提供了用于读取和写入CSV文件的类
import csv # open: 打开一个csv的文件
# w: 表示写入,如果文件已经存在,它会被覆盖;如果文件不存在,它会被创建
# newline='': 确保在写入行时不会插入额外的空行或换行符
f = open('test.csv','w',newline='')# 使用csv.writer类创建一个CSV写入器对象,这个对象允许你以CSV格式写入文件
w = csv.writer(f)# 使用writerow方法写入一行数据
w.writerow(['name','age','score'])# 使用writerows方法写入多行数据
w.writerows([['Harry','12','98'],['Hermione','10','99'],['Ron','11','95']])# 关闭文件,确保所有数据都被实际写入到文件中
f.close()

运行以上代码后,test.csv文件创建成功,打开后如图所示:

在这里插入图片描述

import csv
f = open('test.csv','r') #'r': 以读取模式打开文件
r = csv.reader(f) #创建一个CSV读取器对象, 便于逐行读取CSV文件的内容
for line in r:print(line)
f.close()#读取结果:
['name', 'age', 'score']
['Harry', '12', '98']
['Hermione', '10', '99']
['Ron', '11', '95']

6. try-except

  • try-except的定义:在Python中,tryexcept语句用于处理运行时发生的异常。try块包含可能引发异常的代码,而except块包含处理这些异常的代码。如果try块中的代码引发了异常,则控制流将立即传递到相应的except块。

以下是一个简单的示例,在这个例子中,我们尝试执行除法操作1 / 0,这会引发ZeroDivisionError异常。由于这个操作位于try块中,因此当异常发生时,控制流会立即传递到except块。在except块中,我们打印一条错误消息。

try:  # 尝试执行可能会引发异常的代码  x = 1 / 0  
except ZeroDivisionError:  # 处理特定的异常类型(这里是除零错误)  print("除零错误!")

except块中处理多种类型的异常。为此,可以使用多个except子句,每个子句处理一种特定类型的异常。例如:

try:  # 尝试执行可能会引发异常的代码  some_code()
except ZeroDivisionError:  # 处理除零错误  print("发生除零错误!")  
except TypeError:  # 处理类型错误  print("发生类型错误!")  
except:  # 处理所有其他异常  print("发生未知异常!")
finally:  # 无论是否发生异常,都会执行的代码  print("执行清理操作...")

7. 枚举算法

  • 枚举的定义:根据所需解决问题的条件,把该问题所有可能的解,一一列举出来,并逐个检验出问题真正解的方法。枚举法也称穷举法。

(1)判断水仙花数

水仙花数:指一个 n 位数(n≥3),它的每个位上的数字的 n 次幂之和等于它本身。例如,153是一个水仙花数,因为1^3 + 5^3 + 3^3 = 153。

题目:找出100~999整数中的所有水仙花数.

  • 方法一:使用while循环
num = 100
while num<1000:a = int(num/100) b = int(num%100/10) c = int(num%10)if a**3+b**3+c**3==num:print(num,'是一个水仙花数')num+=1#提示:“/”表示除法,“%”表示取余,“**”表示幂次方
  • 方法二:使用for循环
for x in range(100,1000):a = int(x/100) #百位数b = int(x%100/10) #十位数c = int(x%10) #个位数if a**3+b**3+c**3==x:print(x,'是一个水仙花数')x+=1

结果:
在这里插入图片描述

(2)鸡兔同笼

有一个笼子,里面有鸡和兔子。我们知道总共有7个头和18只脚,我们要找出有多少只鸡和多少只兔子。

假设笼子里有 x 只鸡和 y 只兔子。根据题目,我们可以建立以下方程:

  1. 头的总数是 x + y = 7(鸡和兔子的头数加起来)。
  2. 脚的总数是 2x + 4y = 18(鸡有2只脚,兔子有4只脚,总脚数就是2倍的鸡脚数加上4倍的兔脚数)。

现在我们要来解这个方程组,找出 x 和 y 的值。计算结果为: {x: 5, y: 2}。所以,笼子里有 5 只鸡和 2 只兔子。

以上我们用的是数学中列举方程的形式求解,我们也可以利用枚举法,通过python代码帮我们计算最终的结果。

  • 枚举的思路如图所示:一一列举,最终得到总的脚数量为18的组合,答案即为5 只鸡和 2 只兔子。
在这里插入图片描述
# 使用while循环求解
head = 7 #鸡和兔总的个数
foot = 18 #鸡和兔总的脚数量
checkin = 0
rabbit = 0
while True:if 2*checkin+4*rabbit == 18:break   checkin += 1rabbit = head-checkin
print(checkin,rabbit) #5 2-----------------------------------
# 也可使用for循环求解
for i in range(1,head):if 2*checkin+4*rabbit == 18:break   checkin+=1rabbit = head-checkin
print(checkin,rabbit) #5 2

8. 冒泡排序

思路:

  • 比较所有相邻的元素,如果第一个比第二个大,则交换他们。
  • 一轮下来,可以保证最后一个数是最大的。
  • 以此类推,执行n-1轮,就可以完成排序。
list = [5,2,9,1,3,4]
L = len(list)
def fn(list):for i in range(0,L):for j in range(0,L-1-i):if list[j]>list[j+1]:list[j],list[j+1] = list[j+1],list[j]return list
print(fn(list))

9. 选择排序

  • 方法一,思路:
  • 找到数组中的最小值,把他更换到列表中的第一位。(具体做法:先假设第一数为最小值,记录它的索引值,将第一数和第二个数作比较,如果第一个数大于第二个数则交换他们,此时最小值变为两者中较小的一个数;接着用最小值和下一个数继续比较,如果最小值大于下一个数,则交换他们的值,依次循环比较,一轮比较下来,最小值就会被找到,并且更换到最开始的位置。
  • 接着找到第二小的值,把他更换到列表中的第二位。
  • 以此类推,执行n-1轮,就可以完成排序。

代码如下:

list = [5,2,9,1,3,4]
L = len(list)
def fn(list):for i in range(0,L-1):min = ifor j in range(i,L):if list[min]>list[j]:list[j],list[min]=list[min],list[j]return list
print(fn(list))
  • 方法二,思路:
  • 找到数组中的最小值,把他更换到列表中的第一位。(具体做法:与方法一类似,只不过内层循环每次都是去记录最小值所在的位置,一轮比较结束后,可以获得最小值所在的位置,然后再和最开头的元素进行交换。
  • 接着找到第二小的值,把他更换到列表中的第二位。
  • 以此类推,执行n-1轮,就可以完成排序。
list = [5,2,9,1,3,4]
L = len(list)
def fn(list):for i in range(0,L-1):min = ifor j in range(i,L-1):if list[min]>list[j+1]:min = j+1list[i],list[min]=list[min],list[i]return list
print(fn(list))       

10. 插入排序

思路:

  • 从第二个数开始往前比。
  • 如果第二个数比第一个数小,则需要交换他们的位置;再让第三个数和前两个数依次比较(从第二个数开始对比),如果第三个数比其中任何一个数小,则同样需要交换位置。
  • 以此类推,进行到最后一个数。

举例:假如已经进行到31这个数了,31前面的数我们已经插入排序完毕了;那么对于31这个数,我们需要先将其与93比较,31<93,交换位置;接着比较31<77,交换位置;接着比较31<54,交换位置;接着比较31>26,不需要交换位置了,此时内层循环可以结束了。
在这里插入图片描述
初版代码:

list = [5,2,9,1,3,4]
L = len(list) 
for j in range(1,L):while j>0:if list[j]<list[j-1]:list[j],list[j-1]=list[j-1],list[j]j-=1print(list)

结果:
在这里插入图片描述

注意:从打印结果看,我们会发现内层循环会多了一些不必要的排序的比较,比方说:现在列表的顺序是这样的:[2, 5, 9, 1, 3, 4],但我们对9这个数字做插入排序比较的时候,会发现9>5,不需要交换位置;从代码的书写来看,j递减一之后,还会做5和2的比较,虽然5>2,不需要交换位置,但是这样的打印次数就增多了,所以代码是存在优化的空间的。也就是所,对于已经排序好的数字,其实我们是不再需要做对比的,这样可以减少内层循环,即while循环的次数。

代码改进:

list = [5, 2, 9, 1, 3, 4]
L = len(list)
for j in range(1, L):while j > 0 and list[j] < list[j - 1]:list[j], list[j - 1] = list[j - 1], list[j]j -= 1print(list)

结果:
在这里插入图片描述

11. 顺序查找

思路:

  • 遍历列表。
  • 找到跟目标值相等的元素,就返回他的下标。
  • 遍历结束后,如果没有搜索到目标值,就返回-1。
list = [5,2,9,1,3,4]
L = len(list)
num = input('请输入您要查找的数字:')
num = int(num)
for i in range(0,L):if num==list[i]:print('您查找到的数字其索引值为:',i)break
else:print('找不到该数字!')

注意:该else语句与for循环相关联,而不是与if语句相关联。如果for循环完成时没有遇到break,则意味着在列表中未找到该数字,else将会被执行。这个写法应该是 Python 特有的,与其他编程语言略有不同。

12. 二分查找

【注意】:二分查找的前提是数字是排序好的。

思路:

  • 从数组的中间元素开始,如果中间元素正好是目标值,则搜索结束。
  • 如果目标值大于或者小于中间元素,则在大于或小于中间元素的那一半数组中搜索。
list = [1, 2, 3, 4, 5, 9]
L = len(list)
left = 0
right = L-1
target = 9
while left<=right: #这里的判断是left<=right;避免查找的元素处于边缘位置,而没有查找到的情况。mid = (left+right)//2 #地板除:只保留整数if list[mid]<target:left = mid+1elif list[mid]>target:right = mid-1else:print('您查找的数字其索引值为:',mid)break
else:print('找不到该数字!')

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