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计算机科学导论——以Python为舟第4章Python学习简洁的PythonPython内置数据结构Python赋值语句Python控制结构Python函数调用Python自定义数据结构Python自定义数据结构有趣的小乌龟——Python之绘图Dr.沙行勉2015-3-201/TP计算机科学导论——以Python为舟引言前面的章节中，已经接触到一些Python程序，但并没有专门介绍Python语言。本章会引导大家学习Python中一些基础的语法，可以作为同学们编写Python程序时的参考。4.1小节将对比Python与C/C++，来展示Python的简洁性；4.2小节，将介绍Python的常用内置数据结构；4.3小节介绍Python的赋值语句；4.4小节，将分别介绍if，while，for三种结构控制语句；Python的函数调用的具体过程将在4.5小节介绍；除了内置的数据结构，Python还支持自定义数据结构，这部分内容将在4.6小节介绍。在学习Python语言的同时，本章也会介绍基本数据库方面的知识，这些知识主要在两方面教授。（1）Python的字典就是个类似数据库关系的结构，利用唯一的“键”来获取字典内相关的信息记录。（2）4.7小节介绍如何利用Python面向对象编程方式，来实现学生和课程数据库的功能。4.8小节将向大家介绍Python中一个有趣的部分——绘图。Dr.沙行勉2015-3-202计算机科学导论——以Python为舟第1节简洁的Python对比Python和C/C++两种语言对同一问题的实现。对于一个存放整数的数组，如果要将数组中每个元素值加1的值打印出来：#程序：c/c++数组各元素加1#程序：Python数组各元素加1#includestdio.harr=[0,1,2,3,4]voidmain(){foreinarr:intarr[5]={0,1,2,3,4};tmp=e+1inti,tmp;print(tmp)for(i=0;i5;i++){tmp=arr[i]+1;printf(“%d”,tmp);}}Dr.沙行勉2015-3-203计算机科学导论——以Python为舟简洁的PythonPython对该问题的实现明显比C语言简单很多。首先来分析一下这两段代码的不同之处：（1）C语言中，执行的代码必须要放置于函数中，而整个程序的入口地址是main函数；Python并没有这样的强制规定。（2）C语言中所要使用的每一个变量都需要事先定义，并显示的说明其类型，比如i,tmp。而Python中只需要在使用时，用赋值号“=”就可以了。（3）C语言在声明数组时，必须定义数组大小，例子中定义了一个大小为5的数组arr。而Python没有这样的要求，直接定义数组元素即可。Dr.沙行勉2015-3-204计算机科学导论——以Python为舟简洁的Python（4）C语言在遍历数组时，需要知道数组的大小以及计算索引值（index）；而Python的for循环可以直接遍历列表中的每一个值，这种方式将能大大提高编程效率。（5）C语言中，每条语句必须以“；”分号结束，而Python没有这样的强行规定，如果一行要写多个语句，才必须用分号隔开，例如tmp=e+1;ptinte。（6）对于C语言，每一个语句块（函数，for循环……）都需要用{}花括号，而Python并不需要。C语言对每条语句的缩进没有硬性要求。而对于Python而言，同一个层次的语句必须要有相同的缩进。Dr.沙行勉2015-3-205计算机科学导论——以Python为舟Python优点软件质量高：Python高度重视程序的可读性、一致性。而且，Python支持面向对象程序设计（OOP,object-orientedprogramming），使得代码的可重用性、可维护性更高。提高开发效率：Python语法简单，使用方便。开发时需要录入的代码量也相对小很多，因此在调试、维护时也更容易。程序可移植性强：大多数的Python程序在不同平台上运行时，都不需要做任何改变。标准库的支持：Python提供了强大的标准库支持，支持一系列复杂的编程任务。在网站开发、数值计算等各个方面都内置了强大的标准库。Dr.沙行勉2015-3-206计算机科学导论——以Python为舟第2节Python内置数据结构Python基本数据类型列表（list）再谈字符串字典（Dictionary）——类似数据库的结构Dr.沙行勉2015-3-207计算机科学导论——以Python为舟引言CPU只认识0与1，程序怎么区分存放在内存中的0与1是什么呢？例如，地址1000H的内容为(01100001)2，Python如何知道这个单元是存放的是字符“a”还是“97”呢？数据类型！是数据类型决定了这个单元的内容是一个ASCII码的字符“a”，或者是一个整数“97”。用高中所学的集合来定义数据类型，它是一个集合以及定义在这个集合上的一组操作。例如，定义一个整数I类型如下：I类型的数据集合为：Set={-32767,-32768…,-1,0,1,2,…,32767,32768}，操作包括{+，-，*，/，%}。如果指定地址为1000H的内存单元所存储的内容为I类型的数据，那么该内存单元存放的就是数值“97”。Dr.沙行勉2015-3-208计算机科学导论——以Python为舟数据类型结构图整数类型(integer)数值类型浮点型(float)复数(complex)布尔型(bool)内置数据类型字符串类型（string）Python序列列表(list)元组(tuple)数据类型字典(dictionary)映射——自定义类型——类(class)Dr.沙行勉2015-3-209计算机科学导论——以Python为舟2.1Python基本数据类型——整数类型如1，2，-3，100，9999均为整数，在Python3.0之后的版本中，整数类型的数值集合包括了所有的整数，并不会对整数的范围进行约束。这一点是非常有用的，在常见的编程语言中，单单是整数类型，就可以分为short，int，long，在这些语言中，整数所能支持的最大范围通常为（-2,147,483,648至2,147,483,647）。Python为这些数据类型提供的操作，包括从小学所学的数字操作符：{+,-,*,/,()}，以及取余运算符：%，例如10%3结果为1。需要注意的是，除法“/”所得到的结果不是整数类型，而是浮点类型，比如9/3，得到的是3.0，要想得到整型3，需要使用“//”运算符。另外，Python还提供了幂运算（Power），使用“**”运算符，比如需要计算52时，只需要输入5**2即可。Dr.沙行勉2015-3-2010计算机科学导论——以Python为舟2.1Python基本数据类型——浮点型如5.0，1.6，200.985等有小数部分的数值为浮点型。其操作符与整数类型类似，唯一需要注意的是“//”运算符在浮点数运算中所得到的结果仍是浮点数类型，不过与“/”不同的是它将舍去小数部分。Dr.沙行勉2015-3-2011计算机科学导论——以Python为舟2.1Python基本数据类型——整数类型在编程中，经常需要产生随机数，Python提供能方便的内置函数以产生随机数。在Python中，要产生随机数，首先要在文件首加上引入random模块的语句，即importrandom。以下分别介绍使用Python如何产生随机浮点数与随机整数。左边程序使用了random.uniform(a.b)函数，该函数将生成一个介于a,b的浮点数。而右边程序为生成随机整数的函数：random.randint(a,b)，该函数将产生一个介于[a,b](包含a和b)的随机整数。#程序：产生10-20的随机浮点数#程序：产生10-20的随机整数importrandomimportrandomf=random.uniform(10,20)i=random.randint(10,20)print(f)print(i)Dr.沙行勉2015-3-2012计算机科学导论——以Python为舟2.1Python基本数据类型——布尔型在生活中经常对某个疑问进行“Yes”和“No”或“是”和“不是”的回答，在数学中，对判断会作出“对”和“错”的回答。为了在计算机语言中规范这种表达，把结果是肯定的用“True”表示，把结果是否定的用“False”来表示。例如：#程序：布尔类型例子b=100101print(b)这里，b是布尔类型变量，b=100101为布尔表达式，运行此段程序，将输出True。布尔类变量只有二种可能值：True或False。Python提供一整套布尔比较和逻辑运算，“,,=,=,==,!=”，分别为小于，大于，小于等于，大于等于，等于，不等于6种比较运算符，以及“not,and,or”等逻辑运算符。Dr.沙行勉2015-3-2013计算机科学导论——以Python为舟2.1Python基本数据类型——字符串型字符串是字符的序列，在Python中有多种方式表示字符串，本节仅介绍最常用的两种，单引号与双引号，回顾本书中第一章“HelloWorld”的例子，在打印HelloWorld时，使用了print(Helloworld!)。这里采用了双引号来表示字符串类型，单引号‘Helloworld!’也可以表示字符串类型。如果输入的字符串用双引号表示，而字符串中有单引号，Python就会打印出用双引号中的所有字符串。如print(“book‘sprice”)结果为book’sprice。Dr.沙行勉2015-3-2014计算机科学导论——以Python为舟2.2列表前面所讲的字符串是一个序列，下面讲述的列表也是一个十分常用的序列。字符串的声明是在“”或者‘’内的，对于列表，它的声明形式为：L=[]，执行这条语句时，将产生一个空列表。列表中的元素以“，”相间隔，例如，语句L=[1,3,5]定义了一个含有三个元素的列表。元素之间用‘，’相间隔。来回顾一下第二章所讨论过的数组，数组（Array）是由有限个元素组成有序集合，用序号进行索引。事实上，列表就类似数组这个数据结构，它为每个元素分配了一个序号。在Python中，将这种有顺序编号的结构称之为“序列”，序列主要包括：列表、元组、字符串等，本小节将介绍通用的序列操作以及列表，元组可以看成是不可以修改的列表，字符串的操作将在下一个小节进行介绍。Dr.沙行勉2015-3-2015计算机科学导论——以Python为舟2.2列表需要注意的是，不同于数组，列表中的元素类型可以是不一样的，也就是说，列表中的元素可以是整数型，浮点型，字符串，还可以是列表。例如，L=[1,1.3,’2’,”China”,[‘I’,’am’,’another’,’list’]]。这将给编程者带来许多便利，即可以将不同元素类型融合到一个列表中，同时，需要提醒读者的是，在对列表元素进行操作时，一定要注意元素类型，例如上述的L，如L[0]+L[2]操作将产生错误，因为整数型不能与字符串相加，而str(L[0])+L[2]，与L[0]+int(L[2])都是正确的，不过第一个表达式得到的结果为“12”，而第二个得到的结果为3。Dr.沙行勉2015-3-2016计算机科学导论——以Python为舟2.2列表——序列的通用操作序号操作符说明1seq[index]获得下标为index的元素2seq[index1:index2(:stride)]获得下标从index1到index2间的元素集合，步长为stride3seq1+seq2连接序列seq1和seq24seq*expr序列重复expr次5objinseq判断obj元素是否包含在seq中序列的通用操作主要包括索引、分片、链接（加）、重复（乘），以及检查某个元素是否属于序列。Dr.沙行勉2015-3-2017计算机科学导论——以Python为舟2.2列表——序列的通用操作之索引序列中的所有元素都