2.深入探索Python世界：从快捷键到变量类型，掌握数据运算的奥秘

在Python编程的奇妙之旅中，我们不仅需要理解代码的逻辑和结构，还需要熟练掌握工具和技巧，以便更高效地编写和调试代码。本篇文章将带您深入了解PyCharm的常用快捷键、Python中的注释、函数、变量、数据类型以及基本的运算符，为您揭开数据运算的神秘面纱。

1. 基础知识

1.1 pycharm常用快捷键

Home键和End键：快速跳转至行首或行末。
Ctrl + /：快速注释或取消注释代码行。
Ctrl + D：复制当前行或选中的代码行。
Shift + Delete：删除选中的代码行。
Shift + Alt + 鼠标左键：自由选择代码块。
Ctrl + Shift + 上下箭头：移动代码行而不改变其内容。
Ctrl + Alt + L：快速格式化代码。
Ctrl + Shift + Enter：用于语句完成，可以大大减少编写常见构造的时间。例如，输入for后按下此快捷键，会自动完成for循环的结构。
Ctrl + Space：基本的代码完成快捷键，可以快速完成类、方法和属性的输入。

1.2 注释

注释是写给人看的，通常用来描述代码的功能或意图。

单行注释：使用#开头。
多行注释：使用三个单引号或双引号包围。

1.3 函数

函数表示一个功能，函数定义者是提供功能的人。函数调用者是使用功能的人。
（1) print(数据) 作用：将括号中的内容显示在控制台中

    print("hello")print("jeffky")

在这里插入图片描述

（2）变量=input(“需要显示的内容”)的作用：将用户输入的内容赋值给变量。

    name = input("请输入姓名：")age = input("请输入年龄：")print(name+"的年龄是"+age+'岁。')

在这里插入图片描述

2. 变量与数据类型

2.1 变量

（1）定义：关联一个对象的标识符。
（2）命名规则：
必须以字母或下划线开头，后跟字母、数字或下划线。
避免使用Python的保留字（关键字）。
推荐使用小写字母，多个单词间用下划线分隔。
（3）赋值：创建一个变量或改变一个变量关联的数据。
（4）语法：
变量 = 数据
变量名1 = 变量名2 = 数据
变量名1 ,变量名2 = 数据1,数据2

    # 创建变量name01 = '齐天大圣'name02 = '孙悟空'name03 = name01 + name02# 修改变量name01 = "弼马温"print(name03)name04 = name01print(name04)

在这里插入图片描述

2.2 删除语句

语法：

    name01 = '齐天大圣'name02 = name01del name01, name02print(name01)

在这里插入图片描述
del是Python中的一个关键字，用于删除变量、对象属性、列表中的元素和字典中的键值对等。其主要作用是减少对象的引用计数，从而帮助管理内存和清理不再需要的资源。在使用del时，了解其具体应用场景和注意事项非常重要。

del可以删除变量，当一个变量不再需要时，使用del可以减少内存占用。例如：

my_var = "Hello, World!"
del my_var

在这个例子中，my_var被删除后无法再访问，垃圾回收机制会在适当时候释放其内存。

del还可以删除对象的某个属性。例如，在类定义中，如果想要删除或管理对象的属性，可以使用以下方法：

class MyClass:def __init__(self):self.attr1 = 1self.attr2 = 2obj = MyClass()
print(obj.attr1)  # 输出 1
del obj.attr1
print(obj.attr1)  # 引发 AttributeError，因为 attr1 已被删除

通过此例可以看出，del可以直接作用于对象的属性，删除后该属性将不再存在。

del能够删除列表和字典中的元素及键值对。例如：

删除列表元素：

my_list = [1, 2, 3, 4]
del my_list[2]
print(my_list)  # 输出 [1, 2, 4]

删除字典键值对：

my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
del my_dict['b']
print(my_dict)  # 输出 {'a': 1, 'c': 3}

这些操作可以直接修改列表和字典的内容，非常适用于动态数据结构的管理。

del常常与Python的垃圾回收机制和引用计数器一起工作。当使用del删除一个对象或变量时，实际上是减少了该对象的引用计数。只有当引用计数为零时，垃圾回收机制才会释放该对象所占用的内存。这意味着即使你使用del删除了一个变量，如果还有其他变量仍然引用该对象，该对象就不会被立即销毁。例如：

my_list1 = [1, 2, 3]
my_list2 = my_list1
del my_list1
print(my_list2)  # 依然输出 [1, 2, 3]

虽然my_list1被删除了，但my_list2依然引用着同一个列表对象，因此列表没有被销毁。

综上所述，del是一个强大的工具，能够帮助开发者管理内存和优化程序的资源使用。在使用时，需谨慎操作，特别是在多引用的情况下，确保不会误删必要的数据结构。同时，合理利用垃圾回收机制和引用计数器可以更好地管理资源，避免内存泄漏问题。

2.3 核心类型

在python中变量没有类型，但关联的对象有类型。

整数可以表示为十进制、二进制（0b开头）、八进制（0o开头）或十六进制（0x开头）。
浮点数可以用来表示带有小数的数值，支持常规记法和科学记法。
字符串用于记录文本信息，可以用单引号或双引号表示。
布尔值只有两个可能的值：True和False。

3. 运算与运算符

3.1 类型转换

（1）转换为整数：int(数据)。
（2）转换为浮点数：float(数据)。
（3）转换为字符换：str(数据)。
（4）转换为布尔：bool(数据)。
（5）混合类型自动升级：例如 1+2.14 返回结果是 3.14 ；1+3.0 返回结果是4.0

# 示例代码
num1 = int(3.14)
num2 = float("3.14")
str_num = str(3.14)
bool_value = bool(1)print("整数转换：", num1)
print("浮点数转换：", num2)
print("字符串转换：", str_num)
print("布尔值转换：", bool_value)result1 = 1 + 2.14
result2 = 1 + 3.0print("混合类型自动升级：", result1)
print("混合类型自动升级：", result2)

在这里插入图片描述

3.2 运算符

3.2.1 算术运算符

Python是一种广泛使用的高级编程语言，以其简洁明了的语法和强大的功能受到许多程序员的青睐。特别是在进行算术运算时，Python提供了一系列的算术运算符，使得处理数字和执行数学计算变得非常简单和直观。以下是关于Python中算术运算符的介绍：

在Python中，基本的算术运算符包括加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）以及取余（%）。这些运算符在编程中用于执行基础的数学运算，它们可以处理整数和浮点数类型的数据。

加法：使用 + 运算符可以对两个数值进行加法操作。例如，a + b 会返回 a 和 b 的和。
减法：使用 - 运算符可以求得两个数值的差。例如，a - b 会返回 a 减去 b 的结果。
乘法：通过 * 运算符可以实现乘法运算。例如，a * b 会返回 a 与 b 的乘积。
除法：使用 / 运算符可以执行除法运算。例如，a / b 会返回 a 除以 b 的商。
取余：使用 % 运算符可以得到两个数值相除后的余数。例如，a % b 会返回 a 除以 b 的余数。

除了基本运算符，Python还提供了一些其他的算术运算符来增强其数学计算能力：

幂运算：使用 ** 运算符可以进行幂运算。例如，a ** b 会返回 a 的 b 次方。
整除：使用 // 运算符可以进行整除运算，结果为商的整数部分。例如，a // b 会返回 a 除以 b 后向下取整的结果。
取整除：Python 2.x版本中引入了 % 运算符来实现取整除运算，但在Python 3.x中，这一功能被替换为 //。

在进行算术运算时，Python支持多种类型的数值，如整数（int）和浮点数（float）。整数可以是十进制、二进制、八进制或十六进制表示，而浮点数则用于表示带有小数点的数值。Python的算术运算符能够处理这些不同类型的数值，使得从简单的计数到复杂的数学计算都能轻松实现。

当进行实际编程时，开发者需要确保在表达式中使用正确的运算符和操作数。Python的动态类型特性意味着在许多情况下，类型会自动转换，但在某些特定运算中，类型不匹配可能会导致错误。例如，字符串和整数之间无法使用加号进行加法运算，否则会引发TypeError异常。

此外，Python的算术运算符也可以与其他类型的操作数一起使用，如字符串的连接。例如，可以使用 + 运算符将多个字符串连接起来形成一个新的字符串。这虽然不是传统意义上的算术运算，但它展示了Python在处理不同数据类型时的强大灵活性。

综上所述，Python中的算术运算符为执行数学计算提供了强大而灵活的工具。无论是基本的加减乘除，还是更复杂的幂运算和整除操作，Python都可以通过简洁的语法和丰富的数据类型支持来满足各种计算需求。

在Python编程中，比较运算符扮演着至关重要的角色，它们用于比较两个值的大小关系，并返回一个布尔值（True或False）作为结果。这些运算符是编写条件语句和进行决策控制的基础，对于逻辑判断和流程控制至关重要。

3.2.2 增强运算符

在Python编程中，增强运算符（Enhanced Assignment Operators）是一类简化代码并提高性能的特殊运算符。这些运算符结合了赋值和算术运算，使得对变量的更新更加简洁高效。接下来将探讨Python中的增强运算符以及它们的应用和重要性。

增强运算符概述

Python中的增强运算符包括：

加法赋值：+=，例如 a += b 等效于 a = a + b。
减法赋值：-=，例如 a -= b 等效于 a = a - b。
乘法赋值：*=，例如 a *= b 等效于 a = a * b。
除法赋值：/=，例如 a /= b 等效于 a = a / b。
取模赋值：%=，例如 a %= b 等效于 a = a % b。
指数赋值：**=，例如 a **= b 等效于 a = a ** b。
地板除赋值：//=，例如 a //= b 等效于 a = a // b。

这些运算符允许开发者在一行代码内同时进行算术运算和赋值操作，提高了代码的简洁性和可读性。

增强运算符的应用场景

循环中的累加器：在遍历数据结构如列表或集合时，使用增强运算符可以方便地计算总和、乘积等。
数值调整：在需要对数值进行增减或倍数调整时，使用增强运算符可以简化代码。
快速更新变量：在处理大量数据时，使用增强运算符可以减少代码量，提高执行效率。

增强运算符的优势

代码简洁：增强运算符减少了重复的变量名和算术运算符的使用，使代码更加简洁。
提高效率：由于增强运算符在内部实现上通常进行了优化，它们可以提高代码的执行速度。
易于理解：简化后的代码更易于阅读和理解，有助于代码维护和团队协作。

实际应用示例

假设我们需要计算一个数字列表的总和，并更新到一个累计变量中：

total = 0
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]for number in numbers:total += numberprint(total)  # 输出 15

在这个例子中，我们使用了 += 增强运算符来累加列表中的每个数字到 total 变量中。

结论

增强运算符是Python中的一个强大特性，它通过结合赋值和算术运算，提供了一种简洁高效的方式来更新变量。这些运算符不仅使代码更加清晰易读，还能提高代码的执行效率。在编写Python程序时，合理地使用增强运算符可以大大提升编程的效率和体验。

3.2.3 比较运算符

比较运算符

== 等于，例如：3 == 4 返回 False。
!= 不等于，例如：5 != 6 返回 True。
> 大于，例如：7 > 5 返回 True。
< 小于，例如：3 < 4 返回 True。
>= 大于等于，例如：8 >= 7 返回 True。
<= 小于等于，例如：9 <= 10 返回 True。

这些比较运算符可以应用于各种数据类型，包括数字、字符串、列表等，使得开发者能够灵活地进行数据比较和逻辑判断。

应用场景

比较运算符常用于条件判断结构中，如if语句、while循环等。例如，在判断用户输入是否有效时，可以通过比较运算符来检查输入值是否在预期的范围内。

特殊应用

链式比较：Python支持链式比较操作，例如1 < x < 5，这种表达式会先检查1 < x是否为真，如果为真，再检查x < 5是否为真，最终返回两者的逻辑与结果。
类型比较：在比较不同类型的数据时，如字符串与数字，Python 3.x会引发TypeError异常，因为不同类型间无法进行比较。而在Python 2.x中，会尝试将数值转换为字符串后进行比较，这可能导致逻辑错误。

实际示例

假设我们正在编写一个程序来管理图书馆的书籍借阅，我们可能需要检查图书的库存量是否足够借出：

book_stock = 10
requested_books = 5if requested_books <= book_stock:print("Request granted. Enjoy your books!")book_stock -= requested_books
else:print("Sorry, not enough books in stock.")

在这个例子中，我们使用<=比较运算符来确定请求的书籍数量是否小于等于库存量。如果是，则执行借书操作；否则，提示用户库存不足。

结论

Python中的比较运算符是构建条件逻辑和做出程序决策的基本工具。它们简洁而强大，能够处理各种类型的数据比较。正确地使用这些运算符，可以有效地控制程序的执行流程，实现复杂的逻辑判断。在实际应用中，合理利用比较运算符不仅能提高代码的可读性，还能增强程序的健壮性和可靠性。

3.2.4 逻辑运算符

在编程语言中，逻辑运算符是实现条件判断和逻辑推理的基础工具。Python作为一种高效、易学的编程语言，其逻辑运算符的设计与实现，不仅继承了传统逻辑运算的基本功能，还加入了一些特有的优化与特性，使其在处理复杂逻辑问题时更加高效与灵活。本文旨在详细探讨Python中的逻辑运算符及其在编程中的应用和重要性。

Python逻辑运算符概述

Python提供了三种基本的逻辑运算符：

AND（逻辑与）：用and表示，当所有条件同时为真时返回True，否则返回False。
OR（逻辑或）：用or表示，只要至少一个条件为真即返回True，如果所有条件都为假则返回False。
NOT（逻辑非）：用not表示，用于反转条件的真假值，即如果条件为真，则返回False；如果条件为假，则返回True。

逻辑运算符在Python中的应用场景

条件判断：在编写程序时，经常需要根据不同的条件来执行不同的代码路径。使用逻辑运算符，可以组合多个条件判断，实现复杂的决策逻辑。
数据过滤：在处理数据集时，逻辑运算符可以用来过滤出符合条件的数据，例如在列表推导式中使用逻辑运算符进行数据的筛选。
逻辑优化：通过逻辑运算符，可以简化代码逻辑，提高程序的可读性和效率。例如，利用逻辑与和逻辑或的特性，可以避免不必要的条件判断。

Python逻辑运算符的特性与优势

短路逻辑：Python的逻辑运算符采用了短路逻辑，这意味着对于逻辑与（and）来说，如果第一个条件为假，则不会检查第二个条件；对于逻辑或（or）来说，如果第一个条件为真，则不会检查第二个条件。这可以提高程序的效率。
可读性：Python的逻辑运算符语法简洁明了，使得代码易于阅读和理解。
灵活性：Python允许在逻辑表达式中混合使用不同类型的数据，因为Python会尝试将非布尔类型的数据转换为布尔值。这增加了编程时的灵活性，但同时也要求开发者注意数据类型的转换规则，以避免引入错误。

实际应用示例

假设我们要检查一个整数是否位于两个整数之间，包括边界值。我们可以使用逻辑运算符来实现这一需求：

def is_between(value, lower_bound, upper_bound):return lower_bound <= value <= upper_bound

在这个例子中，我们使用了链式比较操作，它实际上是lower_bound <= value and value <= upper_bound的简写形式。

结论

Python的逻辑运算符是构建程序逻辑判断和决策的基础。它们不仅功能强大，而且语法简洁，易于理解和使用。合理地运用逻辑运算符，可以有效地提高代码的可读性和执行效率，是Python编程中不可或缺的重要组成部分。

3.2.5 身份运算符

在Python编程中，身份运算符是一类用于比较两个对象身份是否相同的特殊运算符。它们在确定两个变量是否引用同一个对象时特别有用。本文将详细探讨Python中的身份运算符及其应用。

Python中的身份运算符

Python提供了两种主要的身份运算符：

is：检查两个对象是否具有相同的内存地址。如果两个变量引用同一个对象，则返回True，否则返回False。
is not：与is相反，如果两个变量不引用同一个对象，则返回True，否则返回False。

身份运算符的应用场景

比较单例对象：在设计模式中，单例模式确保一个类只有一个实例，使用is运算符可以验证两个变量是否引用这个唯一的实例。
缓存和优化：在实现缓存机制时，is运算符可以用来检查是否已经存在某个对象的缓存版本，从而避免重复的计算或初始化。
避免数据共享问题：在多线程环境中，通过使用is运算符确认对象的唯一性，可以避免因状态共享导致的数据不一致问题。

身份运算符的优势

性能：对于检查对象身份，is运算符通常比比较对象的内容更快。
明确性：使用is可以直接反映开发者的意图，即检查两个引用是否指向同一个对象，而不是它们的内容是否相同。

实际应用示例

考虑一个场景，我们需要检查两个变量是否引用了同一个列表对象：

list1 = [1, 2, 3]
list2 = [1, 2, 3]
list3 = list1print(list1 is list2)  # 输出 False，因为虽然是相同的内容，但不是同一个对象
print(list1 is list3)  # 输出 True，因为list3是list1的引用

在这个例子中，我们使用is运算符来确定两个列表变量是否引用了同一个对象。

结论

身份运算符在Python中扮演着重要的角色，它们使得开发者能够直接检查两个变量是否引用同一个对象，这在很多情况下是非常有用的。通过合理地使用is和is not运算符，开发者可以写出更加高效和清晰的代码，同时避免一些常见的编程错误。然而，开发者也需要注意，身份运算符只适用于检查对象的身份，而不适用于比较对象的内容。在需要比较内容时，应使用比较运算符（如==）来完成。