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Python


> 这一部分是在B站学习黑马的Python课程的时候，老师的笔记，放在这里，是为了方便查阅。
>
> 有一些是笔者自己在学习过程中做的记录。

# 在虚拟机中安装 Ubuntu

## 步骤

1. 安装前的准备和基本安装
2. 设置语言环境
3. 安装常用软件

## 1. 安装前的准备和基本安装

### 1.1 安装前的准备

* 访问 http://cn.ubuntu.com/download/ 下载 Ubuntu 16.04 版本
* 在操作系统上安装 `VMWare` 虚拟机软件

> 为什么要使用虚拟机？
>
> 1. 不需要准备 **额外的电脑**
> 2. 在虚拟机中可以 **大胆尝试任何操作**，不用担心造成不可逆转的破坏

### 1.2 基本安装

* 有了映像文件之后，只需要按照提示一步一步操作即可安装 Ubuntu 了
* **提示**，在开始安装之前，请确认勾选了 **在虚拟机中访问个人文件夹**，如下图所示：

<img src='images/001_安装前的设置.png' width='60%' /img>

> 该选项可以方便地实现在 **虚拟机** 和 **个人电脑** 之间共享文件

* 安装结束后，登录并且进入系统，可以看到以下画面：

<img src='images/002_默认安装完成.png' width='75%' /img>

## 2. 设置语言环境

按照以下步骤操作可以修改 ubuntu 的语言环境

* 1) 进入 **系统设置 System Settings**
* 2) 打开 **语言支持 Language Support**
* 3) 通过 **安装/删除语言 Install/Remove Languages** 添加 **简体中文 Chinese(simplified)**
* 4) 将 **汉语** 拖拽到 **顶部**，如下图所示：

<img src='images/003_将汉语拖拽到顶部.png' width='75%' /img>

* 5) **重新启动系统**
* 6) **不** 修改文件夹的名称，如下图所示：

<img src='images/004_不修改文件夹名称.png' width='75%' /img> 

## 3. 安装常用软件

* 3.1 设置服务器镜像源
* 3.2 在启动栏添加 **终端** 图标
* 3.3 **apt** 终端命令
* 3.4 谷歌浏览器 chrome
* 3.5 搜狗输入法

### 3.1 设置服务器镜像源

* Ubuntu 中 **大部分** 的软件 **安装/更新** 都是利用 `apt` 命令，从 **ubuntu 的服务器** 直接安装的
* Ubuntu **官方的服务器在国外**，为了提高软件 **安装/更新速度**，**ubuntu** 提供了 **选择最佳服务器** 的功能，可以帮助我们方便的找到一个速度最快的 **镜像服务器**！

> 所谓 **镜像服务器**，就是 **所有服务器的内容是相同的（镜像）**，但是根据所在位置不同，速度不同，通常国内服务器速度会更快一些！

按照以下步骤操作可以设置 ubuntu 的服务器

* 1) 进入 **系统设置**
* 2) 打开 **软件和更新**
* 3) 设置 **下载自...** **其他站点**
* 4) 通过 **选择最佳服务器** 选择速度最快的 **镜像源**，如下图所示：

<img src='images/005_自动选择服务器.png' width='75%' /img> 

**提示**：更换服务器之后，需要一个相对比较长时间的更新过程，需要耐心等待。更新完成后，再安装软件都会从新设置的服务器下载软件了

### 3.2 在启动栏添加 **终端** 图标

* Ubuntu 的 **启动栏** 类似于 Windows 的 **任务栏**，可以显示 **常用软件图标** 和 **正在运行的软件图标**
* 通常 Linux 的用户使用 **终端命令** 的频率非常高，所以会把 **终端** 添加到 **启动栏**
* 通过最上方的 **搜索** 按钮可以 **搜索并启动** 需要使用的程序
* **点击右键** 可以 **保留**、**删除** 或者 **移动** 启动栏中图标
* 可以把最常用的软件图标，**保留** 在启动栏，可以方便快速启动程序

### 3.3 apt 终端命令

* `apt` 是 `Advanced Packaging Tool`，是 Ubuntu 下的 **安装包管理工具**
* **大部分** 的软件 **安装/更新/卸载** 都是利用 `apt` 命令来实现的
* 直接在终端中输入 `apt` 即可以查阅命令的帮助信息
* 常用命令如下：

```bash
# 1. 安装软件
$ sudo apt install 软件名

# 2. 卸载软件
$ sudo apt remove 软件名

# 3. 更新可用软件包列表
$ sudo apt update

# 4. 更新已安装的包
$ sudo apt upgrade 
```

#### 1) 软件更新和升级

* 通常安装完 ubuntu 之后，可以先使用 `upgrade` 更新一下当前系统中可以升级的的软件包

```bash
$ sudo apt update

$ sudo apt upgrade
```

* **提示** 如果增加、更换了软件源，通常需要使用 `update` 更新一下本地缓存

#### 2) 安装常用工具

**提示** apt 安装命令的格式是不需要记忆的，如果在终端中输入的软件没有安装，系统会提示 **apt 命令** 的使用格式

##### python 程序员

```bash
$ sudo apt install ipython
$ sudo apt install ipython3
$ sudo apt install python-pip
$ sudo apt install python3-pip
```

##### C++ 程序员

```bash
$ sudo apt install cmake
$ sudo apt install qtcreator  
```

##### ruby 程序员

```bash
$ sudo apt install ruby
```

##### 安装 ssh 服务器

```bash
sudo apt install openssh-server
```

安装之后，才可以在其他系统中，通过 ssh 工具远程登陆

#### 3) 删除不使用的软件

**libreoffice**

* `libreoffice` 是一套类似于 `微软 Office` 的 **免费的** 办公套件
* 不过无论是界面交互还是执行性能都还有很大的提升空间
* 卸载 libreoffice 可以释放大概 **300M** 的磁盘空间

```bash
$ sudo apt remove libreoffice-common
```

**Amazon**

```bash
$ sudo apt remove unity-webapps-common
```

#### 4) 扩展：`apt` 和 `apt-get`

* `apt` 和 `apt-get` 都是 ubuntu 下常用的安装软件的命令
* **早期** 使用 `apt-get`，从 ununtu 16 开始，官方建议使用 `apt`
* 这两个命令的 **使用方式非常类似**

### 3.4 deb 安装格式

**deb** 是 Debian Linux 的安装格式，在 ubuntu 中同样可以使用。要安装 deb 安装包，需要使用 `dpkg` 这个终端命令，命令格式如下：

```bash
$ sudo dpkg -i <package.deb>
```

#### 1) 谷歌浏览器

1. 从 https://dl.google.com/linux/direct/google-chrome-stable_current_amd64.deb 下载最新版本的安装文件
2. 在终端中执行以下命令：

<!--sudo apt-get install libappindicator1 libindicator7 -->

```bash 
$ sudo apt install libappindicator1 libindicator7
$ sudo dpkg -i google-chrome-stable_current_amd64.deb   
$ sudo apt -f install 
```

#### 2) 搜狗输入法

**fcitx** 被称为 **小企鹅输入法**，是一个以 GPL 方式发布的 **输入法平台**，可以通过安装引擎支持多种输入法。它的优点是，短小精悍、跟程序的兼容性比较好！

1. 打开 **系统设置** **语言支持**
   * 将 **键盘输入法系统** 修改为 **fcitx**
2. 访问网站 http://pinyin.sogou.com/linux/ 下载最新版本的安装文件
3. 在终端中执行以下命令：

```bash
$ sudo dpkg -i sogoupinyin_2.1.0.0086_amd64.deb
$ sudo apt -f install 
```

> 提示，安装输入法之后，需要重新启动系统


## 序章

### 课程清单

| 序号 |      内容      |                         目标                         |
| :--: | :------------: | :--------------------------------------------------: |
|  01  |   Linux基础    |                  在Ubuntu上熟练操作                  |
|  02  |   Python基础   |     涵盖Python基础知识，让大家掌握基础的编程能力     |
|  03  | Python面向对象 | 介绍Python的面向对象开噶，为开发大型项目做铺垫和准备 |
|  04  |    项目实战    |        应用基础班学习过的知识，完成第一个项目        |


### 分享

```
1.01^365 = 37.8
0.99^365 = 0.03
积硅步以致千里，积怠惰以致深渊。
```

学习要坚持不懈持之以恒。


# 认识 Python

> 人生苦短，我用 Python —— Life is short, you need Python

## 目标

* Python 的起源
* 为什么要用 Python？
* Python 的特点
* Python 的优缺点

## 01. Python 的起源

> Python 的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）


1. 1989 年的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的**解释程序**，作为 ABC 语言的一种继承（**感觉下什么叫牛人**）
2. ABC 是由吉多参加设计的一种教学语言，就吉多本人看来，ABC 这种语言非常优美和强大，是**专门为非专业程序员设计的**。但是 ABC 语言并没有成功，究其原因，吉多认为是**非开放**造成的。吉多决心在 Python 中避免这一错误，并获取了非常好的效果
3. 之所以选中 Python（蟒蛇） 作为程序的名字，是因为他是 BBC 电视剧——蒙提·派森的飞行马戏团（Monty Python's Flying Circus）的爱好者
4. 1991 年，第一个 Python **解释器** 诞生，它是用 C 语言实现的，并能够调用 C 语言的库文件

### 1.1 解释器（科普）

**计算机不能直接理解任何除机器语言以外的语言**，所以必须要把程序员所写的程序语言翻译成机器语言，计算机才能执行程序。**将其他语言翻译成机器语言的工具，被称为编译器**

编译器翻译的方式有两种：一个是**编译**，另外一个是**解释**。两种方式之间的区别在于**翻译时间点的不同**。当编译器**以解释方式运行的时候**，也称之为**解释器**

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108231617417.png" alt="image-20210108231617417" style="zoom:33%;" />

* **编译型语言**：程序在执行之前需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果就行了。程序执行效率高，依赖编译器，跨平台性差些。如 C、C++
* **解释型语言**：解释型语言编写的程序不进行预先编译，以文本方式存储程序代码，会将代码一句一句直接运行。在发布程序时，看起来省了道编译工序，但是在运行程序的时候，必须先解释再运行

#### 编译型语言和解释型语言对比

* **速度** —— 编译型语言比解释型语言执行速度快
* **跨平台性** —— 解释型语言比编译型语言跨平台性好

### 1.2 Python 的设计目标

1999 年，吉多·范罗苏姆向 DARPA 提交了一条名为 “Computer Programming for Everybody” 的资金申请，并在后来说明了他对 Python 的目标：

* 一门**简单直观的语言**并与主要竞争者一样强大
* **开源**，以便任何人都可以为它做贡献
* 代码**像纯英语那样容易理解**
* 适用于**短期**开发的日常任务

这些想法中的基本都已经成为现实，Python 已经成为一门流行的编程语言

### 1.3 Python 的设计哲学

1. 优雅
2. 明确
3. 简单

<!-- > 在 Python 解释器内运行 `import this` 可以获得完整的列表 -->

* Python 开发者的哲学是：**用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事**
* 如果面临多种选择，Python 开发者一般会拒绝花俏的语法，而选择**明确没有或者很少有歧义的语法**

> 在 Python 社区，吉多被称为“仁慈的独裁者”

## 02. 为什么选择 Python？

* 代码量少
* ……

> 同一样问题，用不同的语言解决，代码量差距还是很多的，一般情况下 `Python` 是 `Java` 的 **1/5**，所以说 **人生苦短，我用 Python**

## 03. Python 特点

* Python 是**完全面向对象的语言**
  * **函数**、**模块**、**数字**、**字符串**都是对象，**在 Python 中一切皆对象**
  * 完全支持继承、重载、多重继承
  * 支持重载运算符，也支持泛型设计
* Python **拥有一个强大的标准库**，Python 语言的核心只包含 **数字**、**字符串**、**列表**、**字典**、**文件** 等常见类型和函数，而由 Python 标准库提供了 **系统管理**、**网络通信**、**文本处理**、**数据库接口**、**图形系统**、**XML 处理** 等额外的功能
* Python 社区提供了**大量的第三方模块**，使用方式与标准库类似。它们的功能覆盖 **科学计算**、**人工智能**、**机器学习**、**Web 开发**、**数据库接口**、**图形系统** 多个领域
* 换句话说就类似你有一个大公司，这个公司收罗天下奇人异人能人，你有问题找对应的人来解决问题就好。

### 面向对象的思维方式

* **面向对象** 是一种 **思维方式**，也是一门 **程序设计技术**
* 要解决一个问题前，首先考虑 **由谁** 来做，怎么做事情是 **谁** 的职责，最后把事情做好就行！
  * **对象** 就是 **谁**
* 要解决复杂的问题，就可以找**多个不同的对象**，**各司其职**，共同实现，最终完成需求

## 04. Python 的优缺点

### 4.1 优点

* 简单、易学
* 免费、开源
* **面向对象**
* 丰富的库
* 可扩展性
  * 如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，可以把这部分程序用 `C` 或 `C++` 编写，然后在 `Python` 程序中使用它们
* ……

### 4.2 缺点

* 运行速度
* 国内市场较小
* 中文资料匮乏


# 第一个 Python 程序

## 目标

* 第一个 `HelloPython` 程序
* `Python 2.x` 与 `3​​.x` 版本简介
* 执行 `Python` 程序的三种方式
  * 解释器 —— `python` / `python3`
  * 交互式 —— `ipython`
  * 集成开发环境 —— `PyCharm`

## 01. 第一个 `HelloPython` 程序

### 1.1 Python 源程序的基本概念

1. Python 源程序就是**一个特殊格式的文本文件**，可以**使用任意文本编辑软件**做 `Python` 的开发
2. Python 程序的 **文件扩展名** 通常都是 `.py`

### 1.2 演练步骤

* 在桌面下，新建 `认识Python` 目录
* 在 `认识Python` 目录下新建 `01-HelloPython.py` 文件
* 使用 **gedit** 编辑 `01-HelloPython.py` 并且输入以下内容：

```python
print("hello python")
print("hello world")
```

* 在终端中输入以下命令执行 `01-HelloPython.py`

```bash
$ python 01-HelloPython.py
```

> `print` 是 `python` 中我们学习的第一个 **函数**
>
> `print` 函数的作用，可以把 **""** 内部的内容，输出到屏幕上

### 1.3 演练扩展 —— 认识错误（BUG）

#### 关于错误

* 编写的程序**不能正常执行**，或者**执行的结果不是我们期望的**
* 俗称 `BUG`，是程序员在开发时非常常见的，初学者常见错误的原因包括：
  1. 手误
  2. 对已经学习过的知识理解还存在不足
  3. 对语言还有需要学习和提升的内容
* 在学习语言时，不仅要**学会语言的语法**，而且还要**学会如何认识错误和解决错误的方法**

> 每一个程序员都是在不断地修改错误中成长的

#### 第一个演练中的常见错误

* 1> **手误**，例如使用 `pirnt("Hello world")` 

```bash
NameError: name 'pirnt' is not defined

名称错误：'pirnt' 名字没有定义
```

* 2> 将多条 `print` 写在一行

```bash
SyntaxError: invalid syntax

语法错误：语法无效
```

> 每行代码负责完成一个动作

* 3> 缩进错误

```bash
IndentationError: unexpected indent

缩进错误：不期望出现的缩进
```

> * Python 是一个格式非常严格的程序设计语言
> * 目前而言，大家记住每行代码前面都不要增加空格

* 4> **python 2.x 默认不支持中文** 

目前市场上有两个 Python 的版本并存着，分别是 `Python 2.x` 和 `Python 3.x`

* **Python 2.x 默认不支持中文**，具体原因，等到介绍 **字符编码** 时给大家讲解
* Python 2.x 的解释器名称是 **python**
* Python 3.x 的解释器名称是 **python3**

```
SyntaxError: Non-ASCII character '\xe4' in file 01-HelloPython.py on line 3, 
but no encoding declared; 
see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for details

语法错误： 在 01-HelloPython.py 中第 3 行出现了非 ASCII 字符 '\xe4'，但是没有声明文件编码
请访问 http://python.org/dev/peps/pep-0263/ 了解详细信息
```

> * `ASCII` 字符只包含 `256` 个字符，不支持中文
> * 有关字符编码的问题，后续会讲

#### 单词列表

```
* error 错误
* name 名字
* defined 已经定义
* syntax 语法
* invalid 无效
* Indentation 索引
* unexpected 意外的，不期望的
* character 字符
* line 行
* encoding 编码
* declared 声明
* details 细节，详细信息
* ASCII 一种字符编码
```

## 02. `Python 2.x` 与 `3​​.x` 版本简介

目前市场上有两个 Python 的版本并存着，分别是 `Python 2.x` 和 `Python 3.x`

> 新的 Python 程序建议使用 `Python 3.0` 版本的语法

* Python 2.x 是 **过去的版本**
  * 解释器名称是 **python**
* Python 3.x 是 **现在和未来 主流的版本**
  * 解释器名称是 **python3**
  * 相对于 `Python` 的早期版本，这是一个 **较大的升级**
  * 为了不带入过多的累赘，`Python 3.0` 在设计的时候 **没有考虑向下兼容**
    * 许多早期 `Python` 版本设计的程序都无法在 `Python 3.0` 上正常执行
  * Python 3.0 发布于 **2008 年**
  * 到目前为止，Python 3.0 的稳定版本已经有很多年了
    * Python 3.3 发布于 2012
    * Python 3.4 发布于 2014
    * Python 3.5 发布于 2015
    * Python 3.6 发布于 2016
* 为了照顾现有的程序，官方提供了一个过渡版本 —— **Python 2.6**
  * 基本使用了 `Python 2.x` 的语法和库
  * 同时考虑了向 `Python 3.0` 的迁移，**允许使用部分** `Python 3.0` 的语法与函数
  * 2010 年中推出的 `Python 2.7` 被确定为 **最后一个Python 2.x 版本**

> 提示：如果开发时，无法立即使用 Python 3.0（还有极少的第三方库不支持 3.0 的语法），建议
>
> * 先使用 `Python 3.0` 版本进行开发
> * 然后使用 `Python 2.6`、`Python 2.7` 来执行，并且做一些兼容性的处理

## 03. 执行 Python 程序的三种方式

### 3.1. 解释器 `python` / `python3`

#### Python 的解释器

```bash
# 使用 python 2.x 解释器
$ python xxx.py

# 使用 python 3.x 解释器
$ python3 xxx.py
```

##### 其他解释器（知道）

**Python 的解释器** 如今有多个语言的实现，包括：

* `CPython` —— 官方版本的 C 语言实现
* `Jython` —— 可以运行在 Java 平台
* `IronPython` —— 可以运行在 .NET 和 Mono 平台
* `PyPy` —— Python 实现的，支持 JIT 即时编译

### 3.2. 交互式运行 Python 程序

* 直接在终端中运行解释器，而不输入要执行的文件名
* 在 Python 的 `Shell` 中直接输入 **Python 的代码**，会立即看到程序执行结果


```python
#首先输入python

#输入python命令 1.01^365
>>> 1.01 ** 365
37.78343433288728

>>> 0.99 ** 365  
0.025517964452291125
```


#### 1) 交互式运行 Python 的优缺点

##### 优点

* 适合于学习/验证 Python 语法或者局部代码

##### 缺点

* 代码不能保存
* 不适合运行太大的程序

#### 2) 退出 官方的解释器

##### 1> 直接输入 `exit()`

```python
>>> exit()
```

##### 2> 使用热键退出

在 python 解释器中，按热键 `ctrl + d` 可以退出解释器

#### 3) IPython

* IPython 中 的 “I” 代表 **交互 interactive**

##### 特点

* IPython 是一个 python 的 **交互式 shell**，比默认的 `python shell` 好用得多
  * 支持自动补全
  * 自动缩进
  * 支持 `bash shell` 命令
  * 内置了许多很有用的功能和函数
* IPython 是基于 BSD 开源的

##### 版本

* Python 2.x 使用的解释器是 **ipython**
* Python 3.x 使用的解释器是 **ipython3**

* 要退出解释器可以有以下两种方式：

##### 1> 直接输入 `exit`

```python
In [1]: exit
```

##### 2> 使用热键退出

在 IPython 解释器中，按热键 `ctrl + d`，`IPython` 会询问是否退出解释器

#### IPython 的安装

```bash
$ sudo apt install ipython
```

## 3.3. Python 的 IDE —— `PyCharm`

### 1） 集成开发环境（IDE）

集成开发环境（`IDE`，Integrated Development Environment）—— **集成了开发软件需要的所有工具**，一般包括以下工具：

* 图形用户界面
* 代码编辑器（支持 **代码补全**／**自动缩进**）
* 编译器／解释器
* 调试器（**断点**／**单步执行**）
* ……

### 2）PyCharm 介绍

* `PyCharm` 是 Python 的一款非常优秀的集成开发环境
* `PyCharm` 除了具有一般 IDE 所必备功能外，还可以在 `Windows`、`Linux`、`macOS` 下使用
* `PyCharm` 适合开发大型项目
  * 一个项目通常会包含 **很多源文件**
  * 每个 **源文件** 的代码行数是有限的，通常在几百行之内
  * 每个 **源文件** 各司其职，共同完成复杂的业务功能

### 3）PyCharm 快速体验

* **文件导航区域** 能够 **浏览**／**定位**／**打开** 项目文件
* **文件编辑区域** 能够 **编辑** 当前打开的文件
* **控制台区域** 能够：
  * 输出程序执行内容
  * 跟踪调试代码的执行
* 右上角的 **工具栏** 能够 **执行(SHIFT + F10)** / **调试(SHIFT + F9)** 代码

* 通过控制台上方的**单步执行按钮(F8)**，可以单步执行代码


## Wins安装Python解释器，并在Pycharm配置解释器

参考:https://blog.csdn.net/ling_mochen/article/details/79314118?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-3.channel_param&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-3.channel_param


### 在官网点击wins，选择版本（自己总结）

https://www.python.org/downloads/windows/

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20201016163038273.png" alt="image-20201016163038273" style="zoom:33%;" />


### 进去以后选择一个版本，然后选择可执行文件下载，然后安装（3.x不需要配置环境变量）

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20201016163209940.png" alt="image-20201016163209940" style="zoom:50%;" />


### 然后再Pycharm里面配置解释器

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20201016163443804.png" alt="image-20201016163443804" style="zoom: 33%;" />


# PyCharm 的初始设置（知道）

## 目标

* 恢复 PyCharm 的初始设置
* 第一次启动 PyCharm
* 新建一个 Python 项目
* 设置 PyCharm 的字体显示
* PyCharm 的升级以及其他

PyCharm 的官方网站地址是：https://www.jetbrains.com/pycharm/

## 01. 恢复 PyCharm 的初始设置

`PyCharm` 的 **配置信息** 是保存在 **用户家目录下** 的 `.PyCharmxxxx.x` 目录下的，`xxxx.x` 表示当前使用的 `PyCharm` 的版本号

如果要恢复 `PyCharm` 的初始设置，可以按照以下步骤进行：

* 1. 关闭正在运行的 `PyCharm`
* 2. 在终端中执行以下终端命令，删除 `PyCharm` 的配置信息目录：

```bash
$ rm -r ~/.PyCharm2016.3
```

* 3. 重新启动 `PyCharm`

## 02. 第一次启动 PyCharm

1. 导入配置信息
2. 选择许可协议
3. 配置初始界面

### 2.1 导入配置信息

* 在第一次启动 `PyCharm` 时，会首先提示用户是否导入 **之前的配置信息**
* 如果是第一次使用，直接点击 **OK** 按钮

![image-20210108233504369](../media/pictures/Python.assets/image-20210108233504369.png)

### 2.2 选择许可协议

* PyCharm 是一个付费软件，购买费用为 **199$ / 年** 或者 **19.90$ ／ 月**
* 不过 PyCharm 提供了对 **学生和教师免费使用的版本**
  * 下载地址是：https://www.jetbrains.com/pycharm-edu/download/#section=linux
* 商业版本会提示输入注册信息，或者选择免费评估

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233526299.png" alt="image-20210108233526299" style="zoom:33%;" />

### 2.3 PyCharm 的配置初始界面

* 在初始配置界面，可以通过 `Editor colors and fonts` 选择 **编辑器的配色方案**

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233547317.png" alt="image-20210108233547317" style="zoom: 33%;" />

### 2.4 欢迎界面

* 所有基础配置工作结束之后，就可以看到 `PyCharm` 的 **欢迎界面**了，通过 **欢迎界面** 就可以开始开发 Python 项目了

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233615642.png" alt="image-20210108233615642" style="zoom:33%;" />

## 03. 新建/打开一个 Python 项目

### 3.1 项目简介

* 开发 **项目** 就是开发一个 **专门解决一个复杂业务功能的软件**
* 通常每 **一个项目** 就具有一个 **独立专属的目录**，用于保存 **所有和项目相关的文件**
  * 一个项目通常会包含 **很多源文件**

### 3.2 打开 Python 项目

* 直接点击 **Open** 按钮，然后浏览到之前保存 **Python 文件的目录**，既可以打开项目
* 打开之后，会在目录下新建一个 `.idea` 的目录，用于保存 **项目相关的信息**，例如：**解释器版本**、**项目包含的文件**等等
* 第一次打开项目，需要耐心等待 `PyCharm` 对项目**进行初始设置**


#### 设置项目使用的解释器版本

* 打开的目录如果不是由 `PyCharm` 建立的项目目录，**有的时候** 使用的解释器版本是 `Python 2.x` 的，需要**单独设置解释器的版本**
* 通过 **File** / **Settings...** 可以打开设置窗口，如下图所示：

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233649270.png" alt="image-20210108233649270" style="zoom:33%;" />

### 3.3 新建项目

#### 1) 命名规则

* 以后 **项目名** 前面都以 **数字编号**，**随着知识点递增，编号递增**
  * 例如：**01_Python 基础**、**02_分支**、**03_循环**...
* 每个项目下的 **文件名** 都以 `hm_xx_知识点` 方式来命名
  * 其中 **xx** 是演练文件的序号

* 注意
  * 1. 命名文件名时建议只使用 **小写字母**、**数字** 和 **下划线**
  * 2. **文件名不能以数字开始**

* 通过 **欢迎界面** 或者菜单 **File** / **New Project** 可以新建项目

#### 2) 演练步骤

* 新建 `01_Python基础` 项目，使用 **Python 3.x 解释器**
* 在项目下新建 `hm_01_hello.py` Python 文件
* 编写 `print("Hello Python")` 代码

## 04. 设置 PyCharm 的字体显示

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233709458.png" alt="image-20210108233709458" style="zoom:33%;" />

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233727287.png" alt="image-20210108233727287" style="zoom:33%;" />

## 05. PyCharm 的升级以及其他

> PyCharm 提供了对 **学生和教师免费使用的版本**

* 教育版下载地址：https://www.jetbrains.com/pycharm-edu/download/#section=linux
* 专业版下载地址：https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=linux

### 5.1 安装和启动步骤

* 1. 执行以下终端命令，解压缩下载后的安装包

```bash
$ tar -zxvf pycharm-professional-2017.1.3.tar.gz
```

* 2. 将解压缩后的目录移动到 `/opt` 目录下，可以方便其他用户使用

> `/opt` 目录用户存放给主机额外安装的软件

```bash
$ sudo mv pycharm-2017.1.3/ /opt/
```

* 3. 切换工作目录

```bash
$ cd /opt/pycharm-2017.1.3/bin
```

* 4. 启动 `PyCharm`

```bash
$ ./pycharm.sh
```

### 5.2 设置专业版启动图标

* 在**专业版**中，选择菜单 **Tools** / **Create Desktop Entry...** 可以设置任务栏启动图标
  * 注意：设置图标时，需要勾选 `Create the entry for all users`

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233750027.png" alt="image-20210108233750027" style="zoom:33%;" />

### 5.3 卸载之前版本的 PyCharm 

#### 1) 程序安装

* 1. **程序文件目录** 

    * 将安装包解压缩，并且移动到 `/opt` 目录下
    * **所有的相关文件都保存在解压缩的目录中**

* 2. **配置文件目录**

    * 启动 `PyCharm` 后，会在用户家目录下建立一个 `.PyCharmxxx` 的隐藏目录
    * **保存 `PyCharm` 相关的配置信息**

* 3. **快捷方式文件**

    * `/usr/share/applications/jetbrains-pycharm.desktop` 

> 在 `ubuntu` 中，应用程序启动的快捷方式通常都保存在 `/usr/share/applications` 目录下

#### 2) 程序卸载

* 要卸载 `PyCharm` 只需要做以下两步工作：

* 1. 删除解压缩目录

```bash
$ sudo rm -r /opt/pycharm-2016.3.1/
```

* 2. 删除家目录下用于保存配置信息的隐藏目录

```bash
$ rm -r ~/.PyCharm2016.3/
```

> 如果不再使用 PyCharm 还需要将 `/usr/share/applications/` 下的 `jetbrains-pycharm.desktop` 删掉

### 5.4 教育版安装演练

```bash
# 1. 解压缩下载后的安装包
$ tar -zxvf pycharm-edu-3.5.1.tar.gz

# 2. 将解压缩后的目录移动到 `/opt` 目录下，可以方便其他用户使用
$ sudo mv pycharm-edu-3.5.1/ /opt/

# 3. 启动 `PyCharm`
/opt/pycharm-edu-3.5.1/bin/pycharm.sh
```

> 后续课程**都使用专业版本演练**

#### 设置启动图标

* 1. 编辑快捷方式文件

```bash
$ sudo gedit /usr/share/applications/jetbrains-pycharm.desktop
```

* 3. 按照以下内容修改文件内容，需要注意**指定正确的 `pycharm` 目录**

```
[Desktop Entry]
Version=1.0
Type=Application
Name=PyCharm
Icon=/opt/pycharm-edu-3.5.1/bin/pycharm.png
Exec="/opt/pycharm-edu-3.5.1/bin/pycharm.sh" %f
Comment=The Drive to Develop
Categories=Development;IDE;
Terminal=false
StartupWMClass=jetbrains-pycharm
```


# 注释

## 目标

* 注释的作用
* 单行注释（行注释）
* 多行注释（块注释）

## 01. 注释的作用

> 使用用自己熟悉的语言，在程序中对某些代码进行标注说明，增强程序的可读性

<img src="../media/pictures/Python.assets/annotion.gif" alt="annotion.gif" style="zoom:70%;" />


## 02. 单行注释(行注释)

* 以 `#` 开头，`#` 右边的所有东西都被当做说明文字，而不是真正要执行的程序，只起到辅助说明作用

* 示例代码如下：

```python
# 这是第一个单行注释
print("hello python")
```

> 为了保证代码的可读性，`#` 后面建议先添加一个空格，然后再编写相应的说明文字

### 在代码后面增加的单行注释

* 在程序开发时，同样可以使用 `#` 在代码的后面（旁边）增加说明性的文字
* 但是，需要注意的是，**为了保证代码的可读性**，**注释和代码之间** 至少要有 **两个空格**
* 并且解释器不会解释注释行
* 示例代码如下：

```python
print("hello python")  # 输出 `hello python`
```

## 03. 多行注释（块注释）

* 如果希望编写的 **注释信息很多，一行无法显示**，就可以使用多行注释
* 要在 Python 程序中使用多行注释，可以用 **一对 连续的 三个 引号**(单引号和双引号都可以)

* 示例代码如下：

```python
"""
这是一个多行注释

在多行注释之间，可以写很多很多的内容……
""" 
print("hello python")
```

### 什么时候需要使用注释？

1. **注释不是越多越好**，对于一目了然的代码，不需要添加注释
2. 对于 **复杂的操作**，应该在操作开始前写上若干行注释
3. 对于 **不是一目了然的代码**，应在其行尾添加注释（为了提高可读性，注释应该至少离开代码 2 个空格）
4. 绝不要描述代码，假设阅读代码的人比你更懂 Python，他只是不知道你的代码要做什么

> 在一些正规的开发团队，通常会有 **代码审核** 的惯例，就是一个团队中彼此阅读对方的代码


### 关于代码规范

* `Python` 官方提供有一系列 PEP（Python Enhancement Proposals） 文档
* 其中第 8 篇文档专门针对 **Python 的代码格式** 给出了建议，也就是俗称的 **PEP 8**
* 文档地址：https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/
* 谷歌有对应的中文文档：http://zh-google-styleguide.readthedocs.io/en/latest/google-python-styleguide/python_style_rules/

> 任何语言的程序员，编写出符合规范的代码，是开始程序生涯的第一步


# 算数运算符

**计算机**，顾名思义就是负责进行 **数学计算** 并且 **存储计算结果** 的电子设备

## 目标

* 算术运算符的基本使用

## 01. 算数运算符

* 算数运算符是 **运算符的一种**
* 是完成基本的算术运算使用的符号，用来处理四则运算

| 运算符 |  描述  | 实例                                       |
| :----: | :----: | ------------------------------------------ |
|   +    |   加   | 10 + 20 = 30                               |
|   -    |   减   | 10 - 20 = -10                              |
|   *    |   乘   | 10 * 20 = 200                              |
|   /    |   除   | 10 / 20 = 0.5                              |
|   //   | 取整除 | 返回除法的整数部分（商） 9 // 2 输出结果 4 |
|   %    | 取余数 | 返回除法的余数 9 % 2 = 1                   |
|   **   |   幂   | 又称次方、乘方，2 ** 3 = 8                 |

* 在 Python 中 `*` 运算符还可以用于字符串，计算结果就是字符串重复指定次数的结果

```python
In [1]: "-" * 50 
Out[1]: '----------------------------------------'  #就输出50个“-”
    
In [11]: "对不起 " * 100 
Out[11]: '对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 对不起 '

```

## 02. 算数运算符的优先级

* 和数学中的运算符的优先级一致，在 Python 中进行数学计算时，同样也是：
  * **先乘除后加减**
  * 同级运算符是 **从左至右** 计算
  * 可以使用 `()` 调整计算的优先级

* 以下表格的算数优先级由高到最低顺序排列

| 运算符   | 描述                   |
| -------- | ---------------------- |
| **       | 幂 (最高优先级)        |
| * / % // | 乘、除、取余数、取整除 |
| + -      | 加法、减法             |

* 例如：
  * `2 + 3 * 5 = 17`
  * `(2 + 3) * 5 = 25`
  * `2 * 3 + 5 = 11`
  * `2 * (3 + 5) = 16`

# 程序执行原理（科普）

## 目标

* 计算机中的 **三大件**
* 程序执行的原理
* 程序的作用

## 01. 计算机中的三大件

计算机中包含有较多的硬件，但是一个程序要运行，有 **三个** 核心的硬件，分别是：

1. **CPU** 
   * 中央处理器，是一块超大规模的集成电路
   * 负责 **处理数据**／**计算**
2. **内存**
   * **临时** 存储数据（断电之后，数据会消失）
   * 速度快
   * 空间小（单位价格高）
3. **硬盘** 
   * **永久** 存储数据
   * 速度慢
   * 空间大（单位价格低）

|                       CPU                       |                             内存                             |                             硬盘                             |
| :---------------------------------------------: | :----------------------------------------------------------: | :----------------------------------------------------------: |
| ![CPU](../media/pictures/Python.assets/CPU.jpg) | ![内存条](../media/pictures/Python.assets/%E5%86%85%E5%AD%98%E6%9D%A1.png) | ![硬盘](../media/pictures/Python.assets/%E7%A1%AC%E7%9B%98.jpg) |

### 思考题

1. 计算机中哪一个硬件设备负责执行程序？
   * **CPU**
2. **内存** 的速度快还是 **硬盘** 的速度快？
   * **内存**
3. 我们的程序是安装在内存中的，还是安装在硬盘中的？
   * 硬盘
4. **我买了一个内存条，有 500G 的空间！！！**，这句话对吗？
   * 不对，内存条通常只有 `4G` / `8G` / `16G` / `32G`
5. **计算机关机之后，内存中的数据都会消失**，这句话对吗？
   * 正确 

## 02. 程序执行的原理

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108234050322.png" alt="image-20210108234050322" style="zoom:45%;" />

1. 程序 **运行之前**，程序是 **保存在硬盘** 中的
2. 当要运行一个程序时
   * 操作系统会首先让 **CPU** 把程序复制到 **内存** 中
   * **CPU** 执行 **内存** 中的 **程序代码**

> **程序要执行，首先要被加载到内存**

### 2.1 Python 程序执行原理

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108234112601.png" alt="image-20210108234112601" style="zoom:50%;" />

1. 操作系统会首先让 **CPU** 把 **Python 解释器** 的程序复制到 **内存** 中
2. **Python 解释器** 根据语法规则，**从上向下** 让 **CPU** 翻译 **Python 程序中的代码**
3. **CPU** 负责执行翻译完成的代码

#### Python 的解释器有多大？

* 执行以下终端命令可以查看 Python 解释器的大小

```bash
# 1. 确认解释器所在位置
$ which python

# 2. 查看 python 文件大小(只是一个软链接)
$ ls -lh /usr/bin/python

# 3. 查看具体文件大小
$ ls -lh /usr/bin/python2.7
#自己测试结果 发现2.7解释器只有3.5M
```

> 提示：建立 **软链接** 的目的，是为了方便使用者不用记住使用的解释器是 **哪一个具体版本**

## 03. 程序的作用

> 程序就是 **用来处理数据** 的！

* **新闻软件** 提供的 **新闻内容、评论……** 是数据
* **电商软件** 提供的 **商品信息、配送信息……** 是数据
* **运动类软件** 提供的 **运动数据……** 是数据
* **地图类软件** 提供的 **地图信息、定位信息、车辆信息……** 是数据
* **即时通讯软件** 提供的 **聊天信息、好友信息……** 是数据
* ……

### 3.1 思考 QQ 程序的启动过程

1. QQ 在**运行之前**，是保存在 **硬盘** 中的
2. **运行之后**，QQ 程序就会被加载到 **内存** 中了

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232013352.png" alt="image-20210108232013352" style="zoom: 67%;" />

### 3.2 思考 QQ 程序的 **登录** 过程

1. 读取用户输入的 **QQ 号码**
2. 读取用户输入的 **QQ 密码**
3. 将 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 发送给腾讯的服务器，等待服务器确认用户信息

#### 思考 1

> 在 QQ 这个程序将 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 发送给服务器之前，**是否需要先存储一下 QQ 号码 和 密码?**

**答案**

肯定需要！—— 否则 QQ 这个程序就不知道把什么内容发送给服务器了！

#### 思考 2

> QQ 这个程序把 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 保存在哪里？

**答案**

保存在 **内存** 中，因为 QQ 程序自己就在内存中

#### 思考 3

> QQ 这个程序是怎么保存用户的 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 的？

**答案**

1. 在内存中为 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 各自分配一块空间
   * 在 QQ 程序结束之前，这两块空间是由 QQ 程序负责管理的，其他任何程序都不允许使用
   * 在 QQ 自己使用完成之前，这两块空间始终都只负责保存 **QQ 号码** 和 **QQ 密码**
2. 使用一个 **别名** 标记 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 在内存中的位置

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232041855.png" alt="image-20210108232041855" style="zoom:33%;" />

> * 在程序内部，为 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 在内存中分配的空间就叫做 **变量**
> * **程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的**


# 变量的基本使用

> **程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的**

## 目标

* 变量定义
* 变量的类型
* 变量的命名

## 01. 变量定义

* 在 Python 中，每个变量 **在使用前都必须赋值**，变量 **赋值以后** 该变量 **才会被创建**
* 等号（=）用来给变量赋值
  * `=` 左边是一个变量名
  * `=` 右边是存储在变量中的值

```python
变量名 = 值
```

> 变量定义之后，后续就可以直接使用了

### 1) 变量演练1 —— iPython

```python
# 定义 qq_number 的变量用来保存 qq 号码
In [1]: qq_number = "1234567"

# 输出 qq_number 中保存的内容
In [2]: qq_number
Out[2]: '1234567'

# 定义 qq_password 的变量用来保存 qq 密码
In [3]: qq_password = "123"

# 输出 qq_password 中保存的内容
In [4]: qq_password
Out[4]: '123'
```

> 使用交互式方式，如果要查看变量内容，直接输入变量名即可，不需要使用 `print` 函数

### 2) 变量演练 2 —— PyCharm

```python
# 定义 qq 号码变量
qq_number = "1234567"

# 定义 qq 密码变量
qq_password = "123"

# 在程序中，如果要输出变量的内容，需要使用 print 函数
print(qq_number)
print(qq_password)
```

> 使用解释器执行，如果要输出变量的内容，必须要要使用 `print` 函数

### 3) 变量演练 3 —— 超市买苹果

> * 可以用 **其他变量的计算结果** 来定义变量
> * 变量定义之后，后续就可以直接使用了

**需求**

* 苹果的价格是 **8.5 元/斤**
* 买了 **7.5 斤** 苹果
* 计算付款金额

```python
# 定义苹果价格变量
price = 8.5

# 定义购买重量
weight = 7.5

# 计算金额
money = price * weight

print(money)
```

#### 思考题 

* 如果 **只要买苹果，就返 5 块钱**
* 请重新计算购买金额

```python
# 定义苹果价格变量
price = 8.5

# 定义购买重量
weight = 7.5

# 计算金额
money = price * weight

# 只要买苹果就返 5 元
money = money - 5
print(money)
```

**提问**

* 上述代码中，一共定义有几个变量？
  * 三个：`price`／`weight`／`money`
* `money = money - 5` 是在定义新的变量还是在使用变量？
  * 直接使用之前已经定义的变量
  * 变量名 只有在 **第一次出现** 才是 **定义变量**
  * 变量名 再次出现，不是定义变量，而是直接使用之前定义过的变量
* 在程序开发中，可以修改之前定义变量中保存的值吗？
  * 可以
  * 变量中存储的值，就是可以 **变** 的

## 02. 变量的类型

* 在内存中创建一个变量，会包括：
  1. 变量的名称
  2. 变量保存的数据
  3. 变量存储数据的类型
  4. 变量的地址（标示）

### 2.1 变量类型的演练 —— 个人信息

**需求**

* 定义变量保存小明的个人信息
* 姓名：**小明**
* 年龄：**18** 岁
* 性别：**是**男生
* 身高：**1.75** 米
* 体重：**75.0** 公斤

> 利用 **单步调试** 确认变量中保存数据的类型

**提问**

1. 在演练中，一共有几种数据类型？
   * 4 种
   * `str` —— 字符串
   * `bool` —— 布尔（真假）
   * `int` —— 整数
   * `float` —— 浮点数（小数）
2. 在 `Python` 中定义变量时需要指定类型吗？
   * 不需要
   * `Python` 可以根据 `=` 等号右侧的值，自动推导出变量中存储数据的类型

### 2.2 变量的类型

* 在 `Python` 中定义变量是 **不需要指定类型**（在其他很多高级语言中都需要）
* 数据类型可以分为 **数字型** 和 **非数字型**
* 数字型
  * 整型 (`int`)
  * 浮点型（`float`）
  * 布尔型（`bool`） 
    * 真 `True` `非 0 数` —— **非零即真**
    * 假 `False` `0`
  * 复数型 (`complex`)
    * 主要用于科学计算，例如：平面场问题、波动问题、电感电容等问题
* 非数字型
  * 字符串
  * 列表
  * 元组
  * 字典

> 提示：在 Python 2.x 中，**整数** 根据保存数值的长度还分为：
>
>   * `int`（整数）
>   * `long`（长整数）

* 使用 `type` 函数可以查看一个变量的类型 （**注意这是只在ipython中使用，在python中用不了哦**）

```python
In [1]: type(name)
```


ipython中测试：（注意小细节）

```python
In [1]: 2 ** 32
Out[1]: 4294967296

In [2]: 2 ** 64
Out[2]: 18446744073709551616L

In [3]: type(2 ** 32)
Out[3]: int

In [4]: type(2 ** 64)
Out[4]: long
```


ipython3中自己测试：（注意和上面的不一样，这个两个都是int类型，上面的是int和long）

```python
In [4]: 2 ** 32
Out[4]: 4294967296
    
In [3]: 2 ** 64
Out[3]: 18446744073709551616

In [1]: type(2 ** 32)
Out[1]: int

In [2]: type(2 ** 64)
Out[2]: int
    
In [1]: 2 ** 1000  #很大的数字都是int，其他语言没有这么大数字呦
Out[1]: 10715086071862673209484250490600018105614048117055336074437503883703510511249361224931983788156958581275946729175531468251871452856923140435984577574698574803934567774824230985421074605062371141877954182153046474983581941267398767559165543946077062914571196477686542167660429831652624386837205668069376

In [2]: type(2 ** 1000)
Out[2]: int

```


### 2.3 不同类型变量之间的计算

#### 1) **数字型变量** 之间可以直接计算

* 在 Python 中，两个数字型变量是可以直接进行 算数运算的
* 如果变量是 `bool` 型，在计算时
  * `True` 对应的数字是 `1`
  * `False` 对应的数字是 `0`

**演练步骤**

1. 定义整数 `i = 10`
2. 定义浮点数 `f = 10.5`
3. 定义布尔型 `b = True`

* 在 iPython 中，使用上述三个变量相互进行算术运算

#### 2) **字符串变量** 之间使用 `+` 拼接字符串

* 在 Python 中，字符串之间可以使用 `+` 拼接生成新的字符串

```python
In [1]: first_name = "三"

In [2]: last_name = "张"

In [3]: first_name + last_name
Out[3]: '三张'
```

#### 3) **字符串变量** 可以和 **整数** 使用 `*` 重复拼接相同的字符串

```python
In [1]: "-" * 50
Out[1]: '--------------------------------------------------'
```

#### 4) **数字型变量** 和 **字符串** 之间 **不能进行其他计算**

```python
In [1]: first_name = "zhang"

In [2]: x = 10

In [3]: x + first_name
---------------------------------------------------------------------------
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
类型错误：`+` 不支持的操作类型：`int` 和 `str`
```

### 2.4 变量的输入

* 所谓 **输入**，就是 **用代码** **获取** 用户通过 **键盘** 输入的信息
* 例如：去银行取钱，在 ATM 上输入密码
* 在 Python 中，如果要获取用户在 **键盘** 上的输入信息，需要使用到 `input` 函数

#### 1) 关于函数

* 一个 **提前准备好的功能**(别人或者自己写的代码)，**可以直接使用**，而 **不用关心内部的细节**
* 目前已经学习过的函数

| 函数     | 说明              |
| -------- | ----------------- |
| print(x) | 将 x 输出到控制台 |
| type(x)  | 查看 x 的变量类型 |


#### 2) input 函数实现键盘输入

* 在 Python 中可以使用 `input` 函数从键盘等待用户的输入
* 用户输入的 **任何内容** Python 都认为是一个 **字符串**
* 语法如下：

```python
字符串变量 = input("提示信息：")
```


自己测试：

```python
In [1]: input()
yanglei
Out[1]: 'yanglei'

In [2]: input("请输入银行密码：")
请输入银行密码：123456
Out[2]: '123456'

In [3]: password = input("请输入银行密码：")
请输入银行密码：123456

#总结：第三种和前两种不一样，当把输入值赋值给变量时，下面没有出来Out输出一栏。
```


#### 3) 类型转换函数

| 函数     | 说明                  |
| -------- | --------------------- |
| int(x)   | 将 x 转换为一个整数   |
| float(x) | 将 x 转换到一个浮点数 |


自己测试：

```python
In [5]: int("123")
Out[5]: 123

In [6]: type(int("123"))
Out[6]: int

In [7]: float("12.3")
Out[7]: 12.3

In [8]: type(float("12.3"))
Out[8]: float

```


#### 4) 变量输入演练 —— 超市买苹果增强版

**需求**

* **收银员输入** 苹果的价格，单位：**元／斤**
* **收银员输入** 用户购买苹果的重量，单位：**斤**
* 计算并且 **输出** 付款金额

##### 演练方式 1

```python
# 1. 输入苹果单价
price_str = input("请输入苹果价格：")

# 2. 要求苹果重量
weight_str = input("请输入苹果重量：")

# 3. 计算金额
# 1> 将苹果单价转换成小数
price = float(price_str)

# 2> 将苹果重量转换成小数
weight = float(weight_str)

# 3> 计算付款金额
money = price * weight

print(money)
```

**提问**

1. 演练中，针对 **价格** 定义了几个变量？
   * **两个**
   * `price_str` 记录用户输入的价格字符串
   * `price` 记录转换后的价格数值
2. **思考** —— 如果开发中，需要用户通过控制台 输入 **很多个 数字**，针对每一个数字都要定义两个变量，**方便吗**？ 

##### 演练方式 2 —— 买苹果改进版

1. **定义** 一个 **浮点变量** 接收用户输入的同时，就使用 `float` 函数进行转换

```python
price = float(input("请输入价格:"))
```

* 改进后的好处：

1. 节约空间，只需要为一个变量分配空间
2. 起名字方便，不需要为中间变量起名字

* 改进后的“缺点”：

1. 初学者需要知道，两个函数能够嵌套使用，稍微有一些难度

**提示**

* 如果输入的不是一个数字，程序执行时会出错，有关数据转换的高级话题，后续会讲！

### 2.5 变量的格式化输出

> 苹果单价 `9.00` 元／斤，购买了 `5.00` 斤，需要支付 `45.00` 元

* 在 Python 中可以使用 `print` 函数将信息输出到控制台
* 如果希望输出文字信息的同时，**一起输出** **数据**，就需要使用到 **格式化操作符**
* `%` 被称为 **格式化操作符**，专门用于处理字符串中的格式
  * 包含 `%` 的字符串，被称为 **格式化字符串**
  * `%` 和不同的 **字符** 连用，**不同类型的数据** 需要使用 **不同的格式化字符**

| 格式化字符 | 含义                                                         |
| ---------- | ------------------------------------------------------------ |
| %s         | 字符串                                                       |
| %d         | 有符号十进制整数，`%06d` 表示输出的整数显示位数，不足的地方使用 `0` 补全 |
| %f         | 浮点数，`%.2f` 表示小数点后只显示两位                        |
| %%         | 输出 `%`                                                     |

* 语法格式如下：

```python
print("格式化字符串" % 变量1)

print("格式化字符串" % (变量1, 变量2...))
```

#### 格式化输出演练 —— 基本练习

**需求**

1. 定义字符串变量 `name`，输出 **我的名字叫 小明，请多多关照！**
2. 定义整数变量 `student_no`，输出 **我的学号是 000001**
3. 定义小数 `price`、`weight`、`money`，输出 **苹果单价 9.00 元／斤，购买了 5.00 斤，需要支付 45.00 元**
4. 定义一个小数 `scale`，输出 **数据比例是 10.00%**

```python
print("我的名字叫 %s，请多多关照！" % name)
print("我的学号是 %06d" % student_no)  #如果数字不够6位，前面都以0补全，要是够就正常显示
print("苹果单价 %.02f 元／斤，购买 %.02f 斤，需要支付 %.02f 元" % (price, weight, money))
print("数据比例是 %.02f%%" % (scale * 100))
```

#### 课后练习 —— 个人名片

**需求**

* 在控制台依次提示用户输入：**姓名**、**公司**、**职位**、**电话**、**邮箱**
* 按照以下格式输出：

```
**************************************************
公司名称

姓名 (职位)

电话：电话
邮箱：邮箱
**************************************************
```

实现代码如下：

```python
"""
在控制台依次提示用户输入：姓名、公司、职位、电话、电子邮箱
"""
name = input("请输入姓名：")
company = input("请输入公司：")
title = input("请输入职位：")
phone = input("请输入电话：")
email = input("请输入邮箱：")

print("*" * 50)
print(company)
print()
print("%s (%s)" % (name, title))
print()
print("电话：%s" % phone)
print("邮箱：%s" % email)
print("*" * 50)

```


# 变量的命名

## 目标

* 标识符和关键字
* 变量的命名规则

## 0.1 标识符和关键字

### 1.1 标识符

> 标示符就是程序员定义的 **变量名**、**函数名**
>
> **名字** 需要有 **见名知义** 的效果，见下图：

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232114536.png" alt="image-20210108232114536" style="zoom:50%;" />


* 标示符可以由 **字母**、**下划线** 和 **数字** 组成
* **不能以数字开头**
* **不能与关键字重名**

思考：下面的标示符哪些是正确的，哪些不正确为什么？

```
fromNo12
from#12
my_Boolean
my-Boolean
Obj2
2ndObj
myInt
My_tExt
_test
test!32
haha(da)tt
jack_rose
jack&rose
GUI
G.U.I
```

### 1.2 关键字

* **关键字** 就是在 `Python` 内部已经使用的标识符
* **关键字** 具有特殊的功能和含义
* 开发者 **不允许定义和关键字相同的名字的标示符**

通过以下命令可以查看 `Python` 中的关键字

```python
In [1]: import keyword
In [2]: print(keyword.kwlist)
```

> 提示：**关键字的学习及使用**，会在后面的课程中不断介绍
>
> * `import` **关键字** 可以导入一个 **“工具包”**
> * 在 `Python` 中不同的工具包，提供有不同的工具


自己测试：

```python
In [9]: import keyword

In [10]: print(keyword.kwlist)
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

```


## 02. 变量的命名规则

> **命名规则** 可以被视为一种 **惯例**，并无绝对与强制
> 目的是为了 **增加代码的识别和可读性**

**注意** `Python` 中的 **标识符** 是 **区分大小写的**

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232138723.png" alt="image-20210108232138723" style="zoom: 33%;" />

1. 在定义变量时，为了保证代码格式，`=` 的左右应该各保留一个空格

2. 在 `Python` 中，如果 **变量名** 需要由 **二个** 或 **多个单词** 组成时，可以按照以下方式命名

   1. 每个单词都使用小写字母
   2. 单词与单词之间使用 **`_`下划线** 连接

   * 例如：`first_name`、`last_name`、`qq_number`、`qq_password`

### 驼峰命名法

* 当 **变量名** 是由二个或多个单词组成时，还可以利用驼峰命名法来命名
* **小驼峰式命名法**
  * 第一个单词以小写字母开始，后续单词的首字母大写
  * 例如：`firstName`、`lastName`
* **大驼峰式命名法**
  * 每一个单词的首字母都采用大写字母
  * 例如：`FirstName`、`LastName`、`CamelCase` 

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232208866.png" alt="image-20210108232208866" style="zoom:33%;" />


# 判断（if）语句

## 目标

* 开发中的应用场景
* if 语句体验
* if 语句进阶
* 综合应用

## 01. 开发中的应用场景

生活中的判断几乎是无所不在的，我们每天都在做各种各样的选择，如果这样？如果那样？……

### 程序中的判断

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232304828.png" alt="image-20210108232304828" style="zoom:33%;" />

```python
if 今天发工资:

    先还信用卡的钱

    if 有剩余:

        又可以happy了，O(∩_∩)O哈哈~

    else:

        噢，no。。。还的等30天
else:

    盼着发工资
```

### 判断的定义

* 如果 **条件满足**，才能做某件事情，
* 如果 **条件不满足**，就做另外一件事情，或者什么也不做

> 正是因为有了判断，才使得程序世界丰富多彩，充满变化！
>
> **判断语句** 又被称为 “分支语句”，正是因为有了判断，才让程序有了很多的分支

## 02. if 语句体验

### 2.1 if 判断语句基本语法

在 `Python` 中，**if 语句** 就是用来进行判断的，格式如下：

```python
if 要判断的条件:
    条件成立时，要做的事情
    ……
```

> 注意：代码的缩进为一个 `tab` 键，或者 **4** 个空格 —— **建议使用空格**
>
> * 在 Python 开发中，Tab 和空格不要混用！

**我们可以把整个 if 语句看成一个完整的代码块**

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232328509.png" alt="image-20210108232328509" style="zoom:33%;" />

### 2.2 判断语句演练 —— 判断年龄

**需求**

1. 定义一个整数变量记录年龄
2. 判断是否满 18 岁 （**>=**）
3. 如果满 18 岁，允许进网吧嗨皮

```python
# 1. 定义年龄变量
age = 18

# 2. 判断是否满 18 岁
# if 语句以及缩进部分的代码是一个完整的代码块
if age >= 18:
    print("可以进网吧嗨皮……")

# 3. 思考！- 无论条件是否满足都会执行
print("这句代码什么时候执行?")
```

**注意**：

* `if` 语句以及缩进部分是一个 **完整的代码块**

### 2.3 else 处理条件不满足的情况

**思考**

在使用 `if` 判断时，只能做到满足条件时要做的事情。那如果需要在 **不满足条件的时候**，做某些事情，该如何做呢？

**答案**

`else`，格式如下：

```python
if 要判断的条件:
    条件成立时，要做的事情
    ……
else:
    条件不成立时，要做的事情
    ……
```

**注意**：

* `if` 和 `else` 语句以及各自的缩进部分共同是一个 **完整的代码块**

### 2.4 判断语句演练 —— 判断年龄改进

**需求**

1. 输入用户年龄
2. 判断是否满 18 岁 （**>=**）
3. 如果满 18 岁，允许进网吧嗨皮
4. 如果未满 18 岁，提示回家写作业

```python
# 1. 输入用户年龄
age = int(input("今年多大了？"))

# 2. 判断是否满 18 岁
# if 语句以及缩进部分的代码是一个完整的语法块
if age >= 18:
    print("可以进网吧嗨皮……")
else:
    print("你还没长大，应该回家写作业！")

# 3. 思考！- 无论条件是否满足都会执行
print("这句代码什么时候执行?")
```

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232358920.png" alt="image-20210108232358920" style="zoom:33%;" />


## 03. 逻辑运算

* 在程序开发中，通常 **在判断条件时**，会需要同时判断多个条件
* 只有多个条件都满足，才能够执行后续代码，这个时候需要使用到 **逻辑运算符**
* **逻辑运算符** 可以把 **多个条件** 按照 **逻辑** 进行 **连接**，变成 **更复杂的条件**
* Python 中的 **逻辑运算符** 包括：**与 and**／**或 or**／**非 not** 三种

### 3.1 `and`

```
条件1 and 条件2
```

* **与**／**并且**
* 两个条件同时满足，返回 `True`
* 只要有一个不满足，就返回 `False`

| 条件 1 | 条件 2 |  结果  |
| :----: | :----: | :----: |
|  成立  |  成立  |  成立  |
|  成立  | 不成立 | 不成立 |
| 不成立 |  成立  | 不成立 |
| 不成立 | 不成立 | 不成立 |

### 3.2 `or`

```
条件1 or 条件2
```

* **或**／**或者**
* 两个条件只要有一个满足，返回 `True`
* 两个条件都不满足，返回 `False`

| 条件 1 | 条件 2 |  结果  |
| :----: | :----: | :----: |
|  成立  |  成立  |  成立  |
|  成立  | 不成立 |  成立  |
| 不成立 |  成立  |  成立  |
| 不成立 | 不成立 | 不成立 |

### 3.3 `not`

```
not 条件
```

* **非**／**不是**

|  条件  |  结果  |
| :----: | :----: |
|  成立  | 不成立 |
| 不成立 |  成立  |

#### 逻辑运算演练

1. 练习1: 定义一个整数变量 `age`，编写代码判断年龄是否正确
   * 要求人的年龄在 0-120 之间
2. 练习2: 定义两个整数变量 `python_score`、`c_score`，编写代码判断成绩
   * 要求只要有一门成绩 > 60 分就算合格
3. 练习3: 定义一个布尔型变量 `is_employee`，编写代码判断是否是本公司员工
   * 如果不是提示不允许入内

答案 1：

```python
# 练习1: 定义一个整数变量 age，编写代码判断年龄是否正确
age = 100

# 要求人的年龄在 0-120 之间
if age >= 0 and age <= 120:
    print("年龄正确")
else:
    print("年龄不正确")

```

答案 2：

```python
# 练习2: 定义两个整数变量 python_score、c_score，编写代码判断成绩
python_score = 50
c_score = 50

# 要求只要有一门成绩 > 60 分就算合格
if python_score > 60 or c_score > 60:
    print("考试通过")
else:
    print("再接再厉！")
```

答案 3：

```python
# 练习3: 定义一个布尔型变量 `is_employee`，编写代码判断是否是本公司员工
is_employee = True

# 如果不是提示不允许入内
if not is_employee:
    print("非公勿内")
```

## 04. if 语句进阶

### 4.1 `elif`

* 在开发中，使用 `if` 可以 **判断条件**
* 使用 `else` 可以处理 **条件不成立** 的情况
* 但是，如果希望 **再增加一些条件**，**条件不同，需要执行的代码也不同** 时，就可以使用 `elif` 
* 语法格式如下：

```python
if 条件1:
    条件1满足执行的代码
    ……
elif 条件2:
    条件2满足时，执行的代码
    ……
elif 条件3:
    条件3满足时，执行的代码
    ……
else:
    以上条件都不满足时，执行的代码
    ……
```

* 对比逻辑运算符的代码

```python
if 条件1 and 条件2:
    条件1满足 并且 条件2满足 执行的代码
    ……
```

**注意**

1. `elif` 和 `else` 都必须和 `if` 联合使用，而不能单独使用
2. 可以将 `if`、`elif` 和 `else` 以及各自缩进的代码，看成一个 **完整的代码块**

#### elif 演练 —— 女友的节日

**需求**

1. 定义 `holiday_name` 字符串变量记录节日名称
2. 如果是 **情人节** 应该 **买玫瑰**／**看电影**
3. 如果是 **平安夜** 应该 **买苹果**／**吃大餐**
4. 如果是 **生日** 应该 **买蛋糕**
5. 其他的日子每天都是节日啊……

```
holiday_name = "平安夜"

if holiday_name == "情人节":
    print("买玫瑰")
    print("看电影")
elif holiday_name == "平安夜":
    print("买苹果")
    print("吃大餐")
elif holiday_name == "生日":
    print("买蛋糕")
else:
    print("每天都是节日啊……")

```

### 4.2 `if` 的嵌套

> **elif** 的应用场景是：**同时** 判断 **多个条件**，所有的条件是 **平级** 的

* 在开发中，使用 `if` 进行条件判断，如果希望 **在条件成立的执行语句中** 再 **增加条件判断**，就可以使用 **if 的嵌套**
* **if 的嵌套** 的应用场景就是：**在之前条件满足的前提下，再增加额外的判断**
* **if 的嵌套** 的语法格式，**除了缩进之外** 和之前的没有区别
* 语法格式如下：

```python
if 条件 1:
    条件 1 满足执行的代码
    ……
    
    if 条件 1 基础上的条件 2:
        条件 2 满足时，执行的代码
        ……    
        
    # 条件 2 不满足的处理
    else:
        条件 2 不满足时，执行的代码
        
# 条件 1 不满足的处理
else:
    条件1 不满足时，执行的代码
    ……
```

#### if 的嵌套 演练 —— 火车站安检

**需求**

1. 定义布尔型变量 `has_ticket` 表示是否有车票
2. 定义整型变量 `knife_length` 表示刀的长度，单位：厘米
3. 首先检查是否有车票，如果有，才允许进行 **安检**
4. 安检时，需要检查刀的长度，判断是否超过 20 厘米
   * 如果超过 20 厘米，提示刀的长度，不允许上车
   * 如果不超过 20 厘米，安检通过
5. 如果没有车票，不允许进门

```python
# 定义布尔型变量 has_ticket 表示是否有车票
has_ticket = True

# 定义整数型变量 knife_length 表示刀的长度，单位：厘米
knife_length = 20

# 首先检查是否有车票，如果有，才允许进行 安检
if has_ticket:
    print("有车票，可以开始安检...")

    # 安检时，需要检查刀的长度，判断是否超过 20 厘米
    # 如果超过 20 厘米，提示刀的长度，不允许上车
    if knife_length >= 20:
        print("不允许携带 %d 厘米长的刀上车" % knife_length)
    # 如果不超过 20 厘米，安检通过
    else:
        print("安检通过，祝您旅途愉快……")

# 如果没有车票，不允许进门
else:
    print("大哥，您要先买票啊")

```

## 05. 综合应用 —— 石头剪刀布

**目标**

1. 强化 **多个条件** 的 **逻辑运算**
2. 体会 `import` 导入模块（“工具包”）的使用

**需求**

1. 从控制台输入要出的拳 —— 石头（1）／剪刀（2）／布（3）
2. 电脑 **随机** 出拳 —— 先假定电脑只会出石头，完成整体代码功能
3. 比较胜负

| 序号 |     规则     |
| :--: | :----------: |
|  1   | 石头 胜 剪刀 |
|  2   |  剪刀 胜 布  |
|  3   |  布 胜 石头  |

### 5.1 基础代码实现

* 先 **假定电脑就只会出石头**，完成整体代码功能

```python
# 从控制台输入要出的拳 —— 石头（1）／剪刀（2）／布（3）
player = int(input("请出拳 石头（1）／剪刀（2）／布（3）："))

# 电脑 随机 出拳 - 假定电脑永远出石头
computer = 1

# 比较胜负
# 如果条件判断的内容太长，可以在最外侧的条件增加一对大括号
# 再在每一个条件之间，使用回车，PyCharm 可以自动增加 8 个空格
if ((player == 1 and computer == 2) or
        (player == 2 and computer == 3) or
        (player == 3 and computer == 1)):

    print("噢耶！！！电脑弱爆了！！！")
elif player == computer:
    print("心有灵犀，再来一盘！")
else:
    print("不行，我要和你决战到天亮！")

```

### 5.2 随机数的处理

* 在 `Python` 中，要使用随机数，首先需要导入 **随机数** 的 **模块** —— “工具包”

```python
import random
```

* 导入模块后，可以直接在 **模块名称** 后面敲一个 `.` 然后按 `Tab` 键，会提示该模块中包含的所有函数

* `random.randint(a, b)` ，返回 `[a, b]` 之间的整数，包含 `a` 和 `b`
* 例如：

```python
random.randint(12, 20)  # 生成的随机数n: 12 <= n <= 20   
random.randint(20, 20)  # 结果永远是 20   
random.randint(20, 10)  # 该语句是错误的，下限必须小于上限
```


# 运算符

## 目标

* 算数运算符
* 比较（关系）运算符
* 逻辑运算符
* 赋值运算符
* 运算符的优先级

数学符号表链接：[https://zh.wikipedia.org/wiki/数学符号表](https://zh.wikipedia.org/wiki/数学符号表)

## 01. 算数运算符

* 是完成基本的算术运算使用的符号，用来处理四则运算

| 运算符 |  描述  | 实例                                       |
| :----: | :----: | ------------------------------------------ |
|   +    |   加   | 10 + 20 = 30                               |
|   -    |   减   | 10 - 20 = -10                              |
|   *    |   乘   | 10 * 20 = 200                              |
|   /    |   除   | 10 / 20 = 0.5                              |
|   //   | 取整除 | 返回除法的整数部分（商） 9 // 2 输出结果 4 |
|   %    | 取余数 | 返回除法的余数 9 % 2 = 1                   |
|   **   |   幂   | 又称次方、乘方，2 ** 3 = 8                 |

* 在 Python 中 `*` 运算符还可以用于字符串，计算结果就是字符串重复指定次数的结果

```python
In [1]: "-" * 50
Out[1]: '----------------------------------------' 
```

## 02. 比较（关系）运算符

| 运算符 | 描述                                                         |
| ------ | ------------------------------------------------------------ |
| ==     | 检查两个操作数的值是否 **相等**，如果是，则条件成立，返回 True |
| !=     | 检查两个操作数的值是否 **不相等**，如果是，则条件成立，返回 True |
| >      | 检查左操作数的值是否 **大于** 右操作数的值，如果是，则条件成立，返回 True |
| <      | 检查左操作数的值是否 **小于** 右操作数的值，如果是，则条件成立，返回 True |
| >=     | 检查左操作数的值是否 **大于或等于** 右操作数的值，如果是，则条件成立，返回 True |
| <=     | 检查左操作数的值是否 **小于或等于** 右操作数的值，如果是，则条件成立，返回 True |

> Python 2.x 中判断 **不等于** 还可以使用 `<>` 运算符
>
> `!=` 在 Python 2.x 中同样可以用来判断 **不等于**

## 03. 逻辑运算符

| 运算符 | 逻辑表达式 | 描述                                                         |
| ------ | ---------- | ------------------------------------------------------------ |
| and    | x and y    | 只有 x 和 y 的值都为 True，才会返回 True<br />否则只要 x 或者 y 有一个值为 False，就返回 False |
| or     | x or y     | 只要 x 或者 y 有一个值为 True，就返回 True<br />只有 x 和 y 的值都为 False，才会返回 False |
| not    | not x      | 如果 x 为 True，返回 False<br />如果 x 为 False，返回 True   |

## 04. 赋值运算符

* 在 Python 中，使用 `=` 可以给变量赋值
* 在算术运算时，为了简化代码的编写，`Python` 还提供了一系列的 与 **算术运算符** 对应的 **赋值运算符**
* 注意：**赋值运算符中间不能使用空格**

| 运算符 | 描述                       | 实例                                  |
| ------ | -------------------------- | ------------------------------------- |
| =      | 简单的赋值运算符           | c = a + b 将 a + b 的运算结果赋值为 c |
| +=     | 加法赋值运算符             | c += a 等效于 c = c + a               |
| -=     | 减法赋值运算符             | c -= a 等效于 c = c - a               |
| *=     | 乘法赋值运算符             | c *= a 等效于 c = c * a               |
| /=     | 除法赋值运算符             | c /= a 等效于 c = c / a               |
| //=    | 取整除赋值运算符           | c //= a 等效于 c = c // a             |
| %=     | 取 **模** (余数)赋值运算符 | c %= a 等效于 c = c % a               |
| **=    | 幂赋值运算符               | c **= a 等效于 c = c ** a             |

## 05. 运算符的优先级

* 以下表格的算数优先级由高到最低顺序排列

| 运算符                   | 描述                   |
| ------------------------ | ---------------------- |
| **                       | 幂 (最高优先级)        |
| * / % //                 | 乘、除、取余数、取整除 |
| + -                      | 加法、减法             |
| <= < > >=                | 比较运算符             |
| == !=                    | 等于运算符             |
| = %= /= //= -= += *= **= | 赋值运算符             |
| not or and               | 逻辑运算符             |


# 循环

## 目标

* 程序的三大流程
* while 循环基本使用
* break 和 continue
* while 循环嵌套

## 01. 程序的三大流程

* 在程序开发中，一共有三种流程方式：

  * **顺序** —— **从上向下**，顺序执行代码
  * **分支** —— 根据条件判断，决定执行代码的 **分支**
  * **循环** —— 让 **特定代码 重复** 执行

  ![image-20210108232459382](../media/pictures/Python.assets/image-20210108232459382.png)
  
  
## 02. `while` 循环基本使用

* 循环的作用就是让 **指定的代码** 重复的执行
* `while` 循环最常用的应用场景就是 **让执行的代码** 按照 **指定的次数** **重复** 执行

* 需求 —— 打印 5 遍 `Hello Python`
* 思考 —— 如果要求打印 100 遍怎么办？

### 2.1 `while` 语句基本语法

```python
初始条件设置 —— 通常是重复执行的 计数器

while 条件(判断 计数器 是否达到 目标次数):
    条件满足时，做的事情1
    条件满足时，做的事情2
    条件满足时，做的事情3
    ...(省略)...
    
    处理条件(计数器 + 1)
```

**注意**：

* `while` 语句以及缩进部分是一个 **完整的代码块**

#### 第一个 while 循环

**需求**

* 打印 5 遍 Hello Python

```while
# 1. 定义重复次数计数器
i = 1

# 2. 使用 while 判断条件
while i <= 5:
    # 要重复执行的代码
    print("Hello Python")

    # 处理计数器 i
    i = i + 1

print("循环结束后的 i = %d" % i)
```

> 注意：循环结束后，之前定义的计数器条件的数值是依旧存在的

#### 死循环

> 由于程序员的原因，**忘记** 在循环内部 **修改循环的判断条件**，导致循环持续执行，程序无法终止！

### 2.2 赋值运算符

* 在 Python 中，使用 `=` 可以给变量赋值
* 在算术运算时，为了简化代码的编写，`Python` 还提供了一系列的 与 **算术运算符** 对应的 **赋值运算符**
* 注意：**赋值运算符中间不能使用空格**

| 运算符 | 描述                       | 实例                                  |
| ------ | -------------------------- | ------------------------------------- |
| =      | 简单的赋值运算符           | c = a + b 将 a + b 的运算结果赋值为 c |
| +=     | 加法赋值运算符             | c += a 等效于 c = c + a               |
| -=     | 减法赋值运算符             | c -= a 等效于 c = c - a               |
| *=     | 乘法赋值运算符             | c *= a 等效于 c = c * a               |
| /=     | 除法赋值运算符             | c /= a 等效于 c = c / a               |
| //=    | 取整除赋值运算符           | c //= a 等效于 c = c // a             |
| %=     | 取 **模** (余数)赋值运算符 | c %= a 等效于 c = c % a               |
| **=    | 幂赋值运算符               | c **= a 等效于 c = c ** a             |

### 2.3 Python 中的计数方法

常见的计数方法有两种，可以分别称为：

* **自然计数法**（从 `1` 开始）—— 更符合人类的习惯
* **程序计数法**（从 `0` 开始）—— 几乎所有的程序语言都选择从 0 开始计数

因此，大家在编写程序时，应该尽量养成习惯：**除非需求的特殊要求，否则 循环 的计数都从 0 开始**

### 2.4 循环计算

> 在程序开发中，通常会遇到 **利用循环** **重复计算** 的需求

遇到这种需求，可以：

1. 在 `while` 上方定义一个变量，用于 **存放最终计算结果**
2. 在循环体内部，每次循环都用 **最新的计算结果**，**更新** 之前定义的变量

**需求**

* 计算 0 ~ 100 之间所有数字的累计求和结果

```python
# 计算 0 ~ 100 之间所有数字的累计求和结果
# 0. 定义最终结果的变量
result = 0

# 1. 定义一个整数的变量记录循环的次数
i = 0

# 2. 开始循环
while i <= 100:
    print(i)

    # 每一次循环，都让 result 这个变量和 i 这个计数器相加
    result += i

    # 处理计数器
    i += 1

print("0~100之间的数字求和结果 = %d" % result)

```

#### 需求进阶

* 计算 0 ~ 100 之间 所有 **偶数** 的累计求和结果

开发步骤

1. 编写循环 **确认** **要计算的数字**
2. 添加 **结果** 变量，在循环内部 **处理计算结果**

```python
# 0. 最终结果
result = 0

# 1. 计数器
i = 0

# 2. 开始循环
while i <= 100:

    # 判断偶数
    if i % 2 == 0:
        print(i)
        result += i

    # 处理计数器
    i += 1

print("0~100之间偶数求和结果 = %d" % result)

```

## 03. break 和 continue

> `break` 和 `continue` 是专门在循环中使用的关键字

* `break` **某一条件满足时**，退出循环，不再执行后续重复的代码
* `continue` **某一条件满足时**，不执行后续重复的代码

> `break` 和 `continue` 只针对 **当前所在循环** 有效

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232532868.png" alt="image-20210108232532868" style="zoom:33%;" />


### 3.1 break

* **在循环过程中**，如果 **某一个条件满足后**，**不** 再希望 **循环继续执行**，可以使用 `break` 退出循环

```python
i = 0

while i < 10:

    # break 某一条件满足时，退出循环，不再执行后续重复的代码
    # i == 3
    if i == 3:
        break

    print(i)

    i += 1

print("over")
```

> `break` 只针对当前所在循环有效

### 3.2 continue

* **在循环过程中**，如果 **某一个条件满足后**，**不** 希望 **执行循环代码，但是又不希望退出循环**，可以使用 `continue`
* 也就是：在整个循环中，**只有某些条件**，不需要执行循环代码，而其他条件都需要执行

```python
i = 0

while i < 10:

    # 当 i == 7 时，不希望执行需要重复执行的代码
    if i == 7:
        # 在使用 continue 之前，同样应该修改计数器
        # 否则会出现死循环
        i += 1

        continue

    # 重复执行的代码
    print(i)

    i += 1

```

* 需要注意：使用 `continue` 时，**条件处理部分的代码，需要特别注意**，不小心会出现 **死循环**

> `continue` 只针对当前所在循环有效

## 04. `while` 循环嵌套

### 4.1 循环嵌套

* `while` 嵌套就是：`while` 里面还有 `while`

```python
while 条件 1:
    条件满足时，做的事情1
    条件满足时，做的事情2
    条件满足时，做的事情3
    ...(省略)...
    
    while 条件 2:
        条件满足时，做的事情1
        条件满足时，做的事情2
        条件满足时，做的事情3
        ...(省略)...
    
        处理条件 2
    
    处理条件 1
```

### 4.2 循环嵌套演练 —— 九九乘法表

#### 第 1 步：用嵌套打印小星星

**需求**

* 在控制台连续输出五行 `*`，每一行星号的数量依次递增

```
*
**
***
****
*****
```

* 使用字符串 * 打印

```python
# 1. 定义一个计数器变量，从数字1开始，循环会比较方便
row = 1

while row <= 5:

    print("*" * row)

    row += 1

```

#### 第 2 步：使用循环嵌套打印小星星

**知识点** 对 `print` 函数的使用做一个增强

* 在默认情况下，`print` 函数输出内容之后，会自动在内容末尾增加换行
* 如果不希望末尾增加换行，可以在 `print` 函数输出内容的后面增加 `, end=""`
* 其中 `""` 中间可以指定 `print` 函数输出内容之后，继续希望显示的内容

* 语法格式如下：

```python
# 向控制台输出内容结束之后，不会换行
print("*", end="")

# 单纯的换行
print("")
```

> `end=""` 表示向控制台输出内容结束之后，不会换行

**假设** `Python` **没有提供** 字符串的 `*` 操作 **拼接字符串**

**需求**

* 在控制台连续输出五行 `*`，每一行星号的数量依次递增

```
*
**
***
****
*****
```

**开发步骤**

* 1> 完成 5 行内容的简单输出
* 2> 分析每行内部的 `*` 应该如何处理？
  * 每行显示的星星和当前所在的行数是一致的
  * 嵌套一个小的循环，专门处理每一行中 `列` 的星星显示  

```python
row = 1

while row <= 5:

    # 假设 python 没有提供字符串 * 操作
    # 在循环内部，再增加一个循环，实现每一行的 星星 打印
    col = 1

    while col <= row:
        print("*", end="")

        col += 1

    # 每一行星号输出完成后，再增加一个换行
    print("")

    row += 1

```

#### 第 3 步： 九九乘法表

**需求** 输出 九九乘法表，格式如下：

```
1 * 1 = 1	
1 * 2 = 2	2 * 2 = 4	
1 * 3 = 3	2 * 3 = 6	3 * 3 = 9	
1 * 4 = 4	2 * 4 = 8	3 * 4 = 12	4 * 4 = 16	
1 * 5 = 5	2 * 5 = 10	3 * 5 = 15	4 * 5 = 20	5 * 5 = 25	
1 * 6 = 6	2 * 6 = 12	3 * 6 = 18	4 * 6 = 24	5 * 6 = 30	6 * 6 = 36	
1 * 7 = 7	2 * 7 = 14	3 * 7 = 21	4 * 7 = 28	5 * 7 = 35	6 * 7 = 42	7 * 7 = 49	
1 * 8 = 8	2 * 8 = 16	3 * 8 = 24	4 * 8 = 32	5 * 8 = 40	6 * 8 = 48	7 * 8 = 56	8 * 8 = 64	
1 * 9 = 9	2 * 9 = 18	3 * 9 = 27	4 * 9 = 36	5 * 9 = 45	6 * 9 = 54	7 * 9 = 63	8 * 9 = 72	9 * 9 = 81

```

**开发步骤**

* 1. 打印 9 行小星星

```
*
**
***
****
*****
******
*******
********
*********
```

* 2. 将每一个 `*` 替换成对应的行与列相乘

```python
# 定义起始行
row = 1

# 最大打印 9 行
while row <= 9:
    # 定义起始列
    col = 1

    # 最大打印 row 列
    while col <= row:

        # end = ""，表示输出结束后，不换行
        # "\t" 可以在控制台输出一个制表符，协助在输出文本时对齐
        print("%d * %d = %d" % (col, row, row * col), end="\t")

        # 列数 + 1
        col += 1

    # 一行打印完成的换行
    print("")

    # 行数 + 1
    row += 1

```

**字符串中的转义字符**

* `\t` 在控制台输出一个 **制表符**，协助在输出文本时 **垂直方向** 保持对齐
* `\n` 在控制台输出一个 **换行符**

> **制表符** 的功能是在不使用表格的情况下在 **垂直方向** 按列对齐文本

| 转义字符 | 描述       |
| -------- | ---------- |
| \\\\     | 反斜杠符号 |
| \\'      | 单引号     |
| \\"      | 双引号     |
| \n       | 换行       |
| \t       | 横向制表符 |
| \r       | 回车       |


# 函数基础

## 目标

* 函数的快速体验
* 函数的基本使用
* 函数的参数
* 函数的返回值
* 函数的嵌套调用
* 在模块中定义函数

## 01. 函数的快速体验

### 1.1 快速体验

* 所谓**函数**，就是把 **具有独立功能的代码块** 组织为一个小模块，在需要的时候 **调用**
* 函数的使用包含两个步骤：
  1. 定义函数 —— **封装** 独立的功能
  2. 调用函数 —— 享受 **封装** 的成果
* **函数的作用**，在开发程序时，使用函数可以提高编写的效率以及代码的 **重用**

**演练步骤**

1. 新建 `04_函数` 项目
2. 复制之前完成的 **乘法表** 文件
3. 修改文件，增加函数定义 `multiple_table():`
4. 新建另外一个文件，使用 `import` 导入并且调用函数

## 02. 函数基本使用

### 2.1 函数的定义

定义函数的格式如下：

```python
def 函数名():

    函数封装的代码
    ……
```

1. `def` 是英文 `define` 的缩写
2. **函数名称** 应该能够表达 **函数封装代码** 的功能，方便后续的调用
3. **函数名称** 的命名应该 **符合** **标识符的命名规则**
   * 可以由 **字母**、**下划线** 和 **数字** 组成
   * **不能以数字开头**
   * **不能与关键字重名**

### 2.2 函数调用

调用函数很简单的，通过 `函数名()` 即可完成对函数的调用

### 2.3 第一个函数演练

**需求**

* 1. 编写一个打招呼 `say_hello` 的函数，封装三行打招呼的代码
* 2. 在函数下方调用打招呼的代码

```python
name = "小明"


# 解释器知道这里定义了一个函数
def say_hello():
    print("hello 1")
    print("hello 2")
    print("hello 3")

print(name)
# 只有在调用函数时，之前定义的函数才会被执行
# 函数执行完成之后，会重新回到之前的程序中，继续执行后续的代码
say_hello()

print(name)

```

> 用 **单步执行 F8 和 F7** 观察以下代码的执行过程

* 定义好函数之后，只表示这个函数封装了一段代码而已
* 如果不主动调用函数，函数是不会主动执行的

#### 思考

* 能否将 **函数调用** 放在 **函数定义** 的上方？

  * 不能！
  * 因为在 **使用函数名** 调用函数之前，必须要保证 `Python` 已经知道函数的存在
  * 否则控制台会提示 `NameError: name 'say_hello' is not defined` (**名称错误：say_hello 这个名字没有被定义**)

### 2.4 PyCharm 的调试工具

* **F8 Step Over** 可以单步执行代码，会把函数调用看作是一行代码直接执行
* **F7 Step Into** 可以单步执行代码，如果是函数，会进入函数内部 

### 2.5 函数的文档注释

* 在开发中，如果希望给函数添加注释，应该在 **定义函数** 的下方，使用 **连续的三对引号**
* 在 **连续的三对引号** 之间编写对函数的说明文字
* 在 **函数调用** 位置，使用快捷键 `CTRL + Q` 可以查看函数的说明信息 （这个是很重要的）

> 注意：因为 **函数体相对比较独立**，**函数定义的上方**，应该和其他代码（包括注释）保留 **两个空行**

## 03. 函数的参数

**演练需求**

1. 开发一个 `sum_2_num` 的函数
2. 函数能够实现 **两个数字的求和** 功能

演练代码如下：

```python
def sum_2_num():

    num1 = 10
    num2 = 20
    result = num1 + num2

    print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))

sum_2_num()

```

**思考一下存在什么问题**

> 函数只能处理 **固定数值** 的相加

**如何解决？**

* 如果能够把需要计算的数字，在调用函数时，传递到函数内部就好了！

### 3.1 函数参数的使用

* 在函数名的后面的小括号内部填写 **参数**
* 多个参数之间使用 `,` 分隔

```python
def sum_2_num(num1, num2):

    result = num1 + num2
    
    print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))

sum_2_num(50, 20)

```

### 3.2 参数的作用

* **函数**，把 **具有独立功能的代码块** 组织为一个小模块，在需要的时候 **调用**
* **函数的参数**，增加函数的 **通用性**，针对 **相同的数据处理逻辑**，能够 **适应更多的数据**
  1. 在函数 **内部**，把参数当做 **变量** 使用，进行需要的数据处理
  2. 函数调用时，按照函数定义的**参数顺序**，把 **希望在函数内部处理的数据**，**通过参数** 传递

### 3.3 形参和实参

* **形参**：**定义** 函数时，小括号中的参数，是用来接收参数用的，在函数内部 **作为变量使用**
* **实参**：**调用** 函数时，小括号中的参数，是用来把数据传递到 **函数内部** 用的

## 04. 函数的返回值

* 在程序开发中，有时候，会希望 **一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果**，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
* **返回值** 是函数 **完成工作**后，**最后** 给调用者的 **一个结果**
* 在函数中使用 `return` 关键字可以返回结果
* 调用函数一方，可以 **使用变量** 来 **接收** 函数的返回结果

> 注意：`return` 表示返回，后续的代码都不会被执行

```python
def sum_2_num(num1, num2):
    """对两个数字的求和"""

    return num1 + num2

# 调用函数，并使用 result 变量接收计算结果
result = sum_2_num(10, 20)

print("计算结果是 %d" % result)

```

## 05. 函数的嵌套调用

* 一个函数里面 **又调用** 了 **另外一个函数**，这就是 **函数嵌套调用**
* 如果函数 `test2` 中，调用了另外一个函数 `test1`
  * 那么执行到调用 `test1` 函数时，会先把函数 `test1` 中的任务都执行完
  * 才会回到 `test2` 中调用函数 `test1` 的位置，继续执行后续的代码

```python
def test1():

    print("*" * 50)
    print("test 1")
    print("*" * 50)


def test2():

    print("-" * 50)
    print("test 2")
    
    test1()
    
    print("-" * 50)

test2()

```

### 函数嵌套的演练 —— 打印分隔线

> 体会一下工作中 **需求是多变** 的

**需求 1**

* 定义一个 `print_line` 函数能够打印 `*` 组成的 **一条分隔线**

```python
def print_line(char):

    print("*" * 50)

```

**需求 2**

* 定义一个函数能够打印 **由任意字符组成** 的分隔线

```python
def print_line(char):

    print(char * 50)
    
```

**需求 3**

* 定义一个函数能够打印 **任意重复次数** 的分隔线

```python
def print_line(char, times):

    print(char * times)

```

**需求 4**

* 定义一个函数能够打印 **5 行** 的分隔线，分隔线要求符合**需求 3**

> 提示：工作中针对需求的变化，应该冷静思考，**不要轻易修改之前已经完成的，能够正常执行的函数**！
>
> 这个下面还有加注释，给参数函数参数加注释

```python
def print_line(char, times):
    """打印单行分隔线

    :param char: 分隔字符
    :param times: 重复次数
    """
    print(char * times)


def print_lines(char, times):
    """打印多行分隔线

    :param char: 分隔线使用的分隔字符
    :param times: 分隔线重复的次数
    """
    row = 0

    while row < 5:
        print_line(char, times)

        row += 1

print_lines("-", 20)
```

给函数增加参数详细说明：

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20201019172042748.png" alt="image-20201019172042748" style="zoom: 50%;" />


## 06. 使用模块中的函数

> **模块是 Python 程序架构的一个核心概念**

* **模块** 就好比是 **工具包**，要想使用这个工具包中的工具，就需要 **导入 import** 这个模块
* 每一个以扩展名 `py` 结尾的 `Python` 源代码文件都是一个 **模块**
* 在模块中定义的 **全局变量** 、 **函数** 都是模块能够提供给外界直接使用的工具

### 6.1 第一个模块体验

**步骤**

* 新建 `hm_10_分隔线模块.py`
  * 复制 `hm_09_打印多条分隔线.py` 中的内容，**最后一行 `print` 代码除外**
  * 增加一个字符串变量

```python
name = "黑马程序员"
```

* 新建 `hm_10_体验模块.py` 文件，并且编写以下代码：

```python
import hm_10_分隔线模块

hm_10_分隔线模块.print_line("-", 80)
print(hm_10_分隔线模块.name)
```

#### 体验小结

* 可以 **在一个 Python 文件** 中 **定义 变量 或者 函数**
* 然后在 **另外一个文件中** 使用 `import` 导入这个模块
* 导入之后，就可以使用 `模块名.变量` / `模块名.函数` 的方式，使用这个模块中定义的变量或者函数

> **模块**可以让 **曾经编写过的代码** 方便的被 **复用**！

### 6.2 模块名也是一个标识符

* 标示符可以由 **字母**、**下划线** 和 **数字** 组成
* **不能以数字开头**
* **不能与关键字重名**

> 注意：如果在给 Python 文件起名时，**以数字开头** 是无法在 `PyCharm` 中通过导入这个模块的

### 6.3 Pyc 文件（了解）

> `C` 是 `compiled` **编译过** 的意思

**操作步骤**

1. 浏览程序目录会发现一个 `__pycache__` 的目录
2. 目录下会有一个 `hm_10_分隔线模块.cpython-35.pyc` 文件，`cpython-35` 表示 `Python` 解释器的版本
3. 这个 `pyc` 文件是由 Python 解释器将 **模块的源码** 转换为 **字节码**
   * `Python` 这样保存 **字节码** 是作为一种启动 **速度的优化**

**字节码**

* `Python` 在解释源程序时是分成两个步骤的
  1. 首先处理源代码，**编译** 生成一个二进制 **字节码**
  2. 再对 **字节码** 进行处理，才会生成 CPU 能够识别的 **机器码**

* 有了模块的字节码文件之后，下一次运行程序时，如果在 **上次保存字节码之后** 没有修改过源代码，Python 将会加载 .pyc 文件并跳过编译这个步骤
* 当 `Python` 重编译时，它会自动检查源文件和字节码文件的时间戳
* 如果你又修改了源代码，下次程序运行时，字节码将自动重新创建

> 提示：有关模块以及模块的其他导入方式，后续课程还会逐渐展开！
>
> **模块是 Python 程序架构的一个核心概念**


# 高级变量类型

## 目标

* 列表
* 元组
* 字典
* 字符串
* 公共方法
* 变量高级

### 知识点回顾

* Python 中数据类型可以分为 **数字型** 和 **非数字型**
* 数字型
  * 整型 (`int`)
  * 浮点型（`float`）
  * 布尔型（`bool`） 
    * 真 `True` `非 0 数` —— **非零即真**
    * 假 `False` `0`
  * 复数型 (`complex`)
    * 主要用于科学计算，例如：平面场问题、波动问题、电感电容等问题
* 非数字型
  * 字符串
  * 列表
  * 元组
  * 字典

* 在 `Python` 中，所有 **非数字型变量** 都支持以下特点：
  1. 都是一个 **序列** `sequence`，也可以理解为 **容器**
  2. **取值** `[]`
  3. **遍历** `for in`
  4. **计算长度**、**最大/最小值**、**比较**、**删除**
  5. **链接** `+` 和 **重复** `*`
  6. **切片**

## 01. 列表

### 1.1 列表的定义

* `List`（列表） 是 `Python` 中使用 **最频繁** 的数据类型，在其他语言中通常叫做 **数组**
* 专门用于存储 **一串 信息**
* 列表用 `[]` 定义，**数据** 之间使用 `,` 分隔
* 列表的 **索引** 从 `0` 开始
  * **索引** 就是数据在 **列表** 中的位置编号，**索引** 又可以被称为 **下标**

> 注意：从列表中取值时，如果 **超出索引范围**，程序会报错

```python
name_list = ["zhangsan", "lisi", "wangwu"]
```

![image-20210108232625517](../media/pictures/Python.assets/image-20210108232625517.png)

### 1.2 列表常用操作

* 在 `ipython3` 中定义一个 **列表**，例如：`name_list = []`
* 输入 `name_list.` 按下 `TAB` 键，`ipython` 会提示 **列表** 能够使用的 **方法** 如下：

```python
In [1]: name_list.
name_list.append   name_list.count    name_list.insert   name_list.reverse
name_list.clear    name_list.extend   name_list.pop      name_list.sort
name_list.copy     name_list.index    name_list.remove 
```


| 序号 | 分类 | 关键字 / 函数 / 方法    | 说明               |
| ---- | ---- | ----------------------- | ------------------ |
| 1    | 增加 | 列表.insert(索引, 数据) | 在指定位置插入数据 |
|  |          | 列表.append(数据) | 在末尾追加数据 |
|  |  | 列表.extend(列表2) | 将列表2 的数据追加到列表 |
| 2 | 修改 | 列表[索引] = 数据 | 修改指定索引的数据 |
| 3 | 删除 | del 列表[索引] | 删除指定索引的数据 |
|  |  | 列表.remove[数据] | 删除第一个出现的指定数据 |
|  |  | 列表.pop | 删除末尾数据 |
|  |  | 列表.pop(索引) | 删除指定索引数据 |
|  |  | 列表.clear | 清空列表 |
| 4 | 统计 | len(列表) | 列表长度 |
|  |  | 列表.count(数据) | 数据在列表中出现的次数 |
| 5 | 排序 | 列表.sort() | 升序排序 |
|  |  | 列表.sort(reverse=True) | 降序排序 |
|  |  | 列表.reverse() | 逆序、反转 |

#### del 关键字（科普）

* 使用 `del` 关键字(`delete`) 同样可以删除列表中元素
* `del` 关键字本质上是用来 **将一个变量从内存中删除的**
* 如果使用 `del` 关键字将变量从内存中删除，后续的代码就不能再使用这个变量了

```python
del name_list[1]
```

> 在日常开发中，要从列表删除数据，建议 **使用列表提供的方法**

#### 关键字、函数和方法（科普）

* **关键字** 是 Python 内置的、具有特殊意义的标识符

```python
In [1]: import keyword
In [2]: print(keyword.kwlist)
In [3]: print(len(keyword.kwlist))
```

> 关键字后面不需要使用括号

* **函数** 封装了独立功能，可以直接调用 

```python
函数名(参数)
```

> 函数需要死记硬背

* **方法** 和函数类似，同样是封装了独立的功能
* **方法** 需要通过 **对象** 来调用，表示针对这个 **对象** 要做的操作

```python
对象.方法名(参数)
```

> 在变量后面输入 `.`，然后选择针对这个变量要执行的操作，记忆起来比函数要简单很多

### 1.3 循环遍历

* **遍历** 就是 **从头到尾** **依次** 从 **列表** 中获取数据
  * 在 **循环体内部** 针对 **每一个元素**，执行相同的操作

* 在 `Python` 中为了提高列表的遍历效率，专门提供的 **迭代 iteration 遍历**
* 使用 `for` 就能够实现迭代遍历

```python
# for 循环内部使用的变量 in 列表
for name in name_list:

    循环内部针对列表元素进行操作
    print(name)

```

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232653592.png" alt="image-20210108232653592" style="zoom:33%;" />


### 1.4 **应用场景** 

* 尽管 `Python` 的 **列表** 中可以 **存储不同类型的数据**
* 但是在开发中，更多的应用场景是
  1. **列表** 存储相同类型的数据
  2. 通过 **迭代遍历**，在循环体内部，针对列表中的每一项元素，执行相同的操作

## 02. 元组

### 2.1 元组的定义

* `Tuple`（元组）与列表类似，不同之处在于元组的 **元素不能修改**
  * **元组** 表示多个元素组成的序列
  * **元组** 在 `Python` 开发中，有特定的应用场景
* 用于存储 **一串 信息**，**数据** 之间使用 `,` 分隔，里面可以保存不同类型数据
* 元组用 `()` 定义
* 元组的 **索引** 从 `0` 开始
  * **索引** 就是数据在 **元组** 中的位置编号

```python
info_tuple = ("zhangsan", 18, 1.75)
```


自己测试

```python
In [4]: input_tuple = ("zhangsan",18,1.75)

In [5]: type(input_tuple)
Out[5]: tuple

In [6]: input_tuple[0]
Out[6]: 'zhangsan'

In [7]: input_tuple[1]
Out[7]: 18
```


#### 创建空元组

```python
info_tuple = ()
```


自己测试

```python
In [8]: empty_tuple = ()

In [9]: type(empty_tuple)
Out[9]: tuple
```


#### 元组中 **只包含一个元素** 时，需要 **在元素后面添加逗号**

```python
info_tuple = (50, )
```


<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232746305.png" alt="image-20210108232746305" style="zoom: 50%;" />

自己测试：如果不加后面的逗号，创建出来的默认是int

```python
#int
In [10]: single_tuple=(5)

In [11]: type(single_tuple)
Out[11]: int
    

#tuple
In [12]: single_tuple=(5,)

In [13]: type(single_tuple)
Out[13]: tuple
```


### 2.2 元组常用操作

* 在 `ipython3` 中定义一个 **元组**，例如：`info = ()`
* 输入 `info.` 按下 `TAB` 键，`ipython` 会提示 **元组** 能够使用的函数如下：

```python
info.count  info.index
```

> 有关 **元组** 的 **常用操作** 可以参照上图练习

### 2.3 循环遍历

* **取值** 就是从 **元组** 中获取存储在指定位置的数据
* **遍历** 就是 **从头到尾** **依次** 从 **元组** 中获取数据

```python
# for 循环内部使用的变量 in 元组
for item in info:

    循环内部针对元组元素进行操作
    print(item)

```

> * 在 `Python` 中，可以使用 `for` 循环遍历所有非数字型类型的变量：**列表**、**元组**、**字典** 以及 **字符串**
> * 提示：在实际开发中，除非 **能够确认元组中的数据类型**，否则针对元组的循环遍历需求并不是很多

### 2.4 应用场景

* 尽管可以使用 `for in` 遍历 **元组**
* 但是在开发中，更多的应用场景是：
  * **函数的 参数 和 返回值**，一个函数可以接收 **任意多个参数**，或者 **一次返回多个数据**
    * 有关 **函数的参数 和 返回值**，在后续 **函数高级** 给大家介绍
  * **格式字符串**，格式化字符串后面的 `()` 本质上就是一个元组
  * **让列表不可以被修改**，以保护数据安全

```python
info = ("zhangsan", 18)

print("%s 的年龄是 %d" % info)

```

#### 元组和列表之间的转换

* 使用 `list` 函数可以把元组转换成列表

```python
list(元组) 
```

* 使用 `tuple` 函数可以把列表转换成元组

```python
tuple(列表)
```


自己测试：

```python
In [19]: num_list = [1,2,3,4]

In [20]: type(num_list)
Out[20]: list

In [21]: num_tuple = tuple(num_list)

In [22]: type(num_tuple)
Out[22]: tuple
    
In [23]: num2_list = list(num_tuple)

In [24]: type(num2_list)
Out[24]: list
```


## 03. 字典

### 3.1 字典的定义

* `dictionary`（字典） 是 **除列表以外** `Python` 之中 **最灵活** 的数据类型
* 字典同样可以用来 **存储多个数据**
  * 通常用于存储 **描述一个 `物体` 的相关信息** 
* 和列表的区别
  * **列表** 是 **有序** 的对象集合
  * **字典** 是 **无序** 的对象集合
* 字典用 `{}` 定义
* 字典使用 **键值对** 存储数据，键值对之间使用 `,` 分隔
  * **键** `key` 是索引
  * **值** `value` 是数据
  * **键** 和 **值** 之间使用 `:` 分隔
  * **键必须是唯一的**
  * **值** 可以取任何数据类型，但 **键** 只能使用 **字符串**、**数字**或 **元组**

```python
xiaoming = {"name": "小明",
            "age": 18,
            "gender": True,
            "height": 1.75}
```

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### 3.2 字典常用操作

* 在 `ipython3` 中定义一个 **字典**，例如：`xiaoming = {}`
* 输入 `xiaoming.` 按下 `TAB` 键，`ipython` 会提示 **字典** 能够使用的函数如下：

```
In [1]: xiaoming.
xiaoming.clear       xiaoming.items       xiaoming.setdefault
xiaoming.copy        xiaoming.keys        xiaoming.update
xiaoming.fromkeys    xiaoming.pop         xiaoming.values
xiaoming.get         xiaoming.popitem    
```

> 有关 **字典** 的 **常用操作** 可以参照上图练习

### 3.3 循环遍历

* **遍历** 就是 **依次** 从 **字典** 中获取所有键值对

```python
# for 循环内部使用的 `key 的变量` in 字典
for k in xiaoming:

    print("%s: %s" % (k, xiaoming[k]))
```

> 提示：在实际开发中，由于字典中每一个键值对保存数据的类型是不同的，所以针对字典的循环遍历需求并不是很多

### 3.4 **应用场景** 

* 尽管可以使用 `for in` 遍历 **字典**
* 但是在开发中，更多的应用场景是：
  * 使用 **多个键值对**，存储 **描述一个 `物体` 的相关信息** —— 描述更复杂的数据信息
  * 将 **多个字典** 放在 **一个列表** 中，再进行遍历，在循环体内部针对每一个字典进行 **相同的处理**

```python
card_list = [{"name": "张三",
              "qq": "12345",
              "phone": "110"},
             {"name": "李四",
              "qq": "54321",
              "phone": "10086"}
             ]

```


## 04. 字符串

### 4.1 字符串的定义

* **字符串** 就是 **一串字符**，是编程语言中表示文本的数据类型
* 在 Python 中可以使用 **一对双引号** `"` 或者 **一对单引号** `'` 定义一个字符串
  * 虽然可以使用 `\"` 或者 `\'` 做字符串的转义，但是在实际开发中：
    * 如果字符串内部需要使用 `"`，可以使用 `'` 定义字符串
    * 如果字符串内部需要使用 `'`，可以使用 `"` 定义字符串
* 可以使用 **索引** 获取一个字符串中 **指定位置的字符**，索引计数从 **0** 开始
* 也可以使用 `for` **循环遍历** 字符串中每一个字符

> 大多数编程语言都是用 `"` 来定义字符串

```python
str1 = "hello python"

#单引号里面包含双引号
str2 = '我的外号是"大西瓜"' 

print(str2)
print(str1[6])  #字符串可以看做是一个字符串数组
print("----------------")
for char in str2:

    print(char)
```

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108232930426.png" alt="image-20210108232930426" style="zoom:50%;" />

### 4.2 字符串的常用操作

* 在 `ipython3` 中定义一个 **字符串**，例如：`hello_str = ""`
* 输入 `hello_str.` 按下 `TAB` 键，`ipython` 会提示 **字符串** 能够使用的 **方法** 如下：

```
In [1]: hello_str.
hello_str.capitalize    hello_str.isidentifier  hello_str.rindex
hello_str.casefold      hello_str.islower       hello_str.rjust
hello_str.center        hello_str.isnumeric     hello_str.rpartition
hello_str.count         hello_str.isprintable   hello_str.rsplit
hello_str.encode        hello_str.isspace       hello_str.rstrip
hello_str.endswith      hello_str.istitle       hello_str.split
hello_str.expandtabs    hello_str.isupper       hello_str.splitlines
hello_str.find          hello_str.join          hello_str.startswith
hello_str.format        hello_str.ljust         hello_str.strip
hello_str.format_map    hello_str.lower         hello_str.swapcase
hello_str.index         hello_str.lstrip        hello_str.title
hello_str.isalnum       hello_str.maketrans     hello_str.translate
hello_str.isalpha       hello_str.partition     hello_str.upper
hello_str.isdecimal     hello_str.replace       hello_str.zfill
hello_str.isdigit       hello_str.rfind
```

> 提示：正是因为 python 内置提供的方法足够多，才使得在开发时，能够针对字符串进行更加灵活的操作！应对更多的开发需求！

#### 1) 判断类型 - 9

| 方法               | 说明                                                         |
| ------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| string.isspace()   | 如果 string 中只包含空格，则返回 True（这个不光可以判断空格，还可以判断那些转义字符\t\n等等） |
| string.isalnum()   | 如果 string 至少有一个字符并且所有字符都是字母或数字则返回 True |
| string.isalpha()   | 如果 string 至少有一个字符并且所有字符都是字母则返回 True    |
| string.isdecimal() | 如果 string 只包含数字则返回 True，`全角数字` （这三个从上到下范围越来越大，但是开发中一般使用这个） |
| string.isdigit()   | 如果 string 只包含数字则返回 True，`全角数字`、`⑴`、`\u00b2` |
| string.isnumeric() | 如果 string 只包含数字则返回 True，`全角数字`，`汉字数字`    |
| string.istitle()   | 如果 string 是标题化的(每个单词的首字母大写)则返回 True      |
| string.islower()   | 如果 string 中包含至少一个区分大小写的字符，并且所有这些(区分大小写的)字符都是小写，则返回 True |
| string.isupper()   | 如果 string 中包含至少一个区分大小写的字符，并且所有这些(区分大小写的)字符都是大写，则返回 True |

#### 2) 查找和替换 - 7

| 方法                                                    | 说明                                                         |
| ------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| string.startswith(str)                                  | 检查字符串是否是以 str 开头，是则返回 True                   |
| string.endswith(str)                                    | 检查字符串是否是以 str 结束，是则返回 True                   |
| string.find(str, start=0, end=len(string))              | 检测 str 是否包含在 string 中，如果 start 和 end 指定范围，则检查是否包含在指定范围内，如果是返回开始的索引值，否则返回 `-1` |
| string.rfind(str, start=0, end=len(string))             | 类似于 find()，不过是从右边开始查找                          |
| string.index(str, start=0, end=len(string))             | 跟 find() 方法类似，不过如果 str 不在 string 会报错          |
| string.rindex(str, start=0, end=len(string))            | 类似于 index()，不过是从右边开始                             |
| string.replace(old_str, new_str, num=string.count(old)) | 把 string 中的 old_str 替换成 new_str，如果 num 指定，则替换不超过 num 次 |

#### 3) 大小写转换 - 5

| 方法                | 说明                             |
| ------------------- | -------------------------------- |
| string.capitalize() | 把字符串的第一个字符大写         |
| string.title()      | 把字符串的每个单词首字母大写     |
| string.lower()      | 转换 string 中所有大写字符为小写 |
| string.upper()      | 转换 string 中的小写字母为大写   |
| string.swapcase()   | 翻转 string 中的大小写           |

#### 4) 文本对齐 - 3

| 方法                 | 说明                                                         |
| -------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| string.ljust(width)  | 返回一个原字符串左对齐，并使用空格填充至长度 width 的新字符串 |
| string.rjust(width)  | 返回一个原字符串右对齐，并使用空格填充至长度 width 的新字符串 |
| string.center(width) | 返回一个原字符串居中，并使用空格填充至长度 width 的新字符串  |

#### 5) 去除空白字符 - 3

| 方法            | 说明                               |
| --------------- | ---------------------------------- |
| string.lstrip() | 截掉 string 左边（开始）的空白字符 |
| string.rstrip() | 截掉 string 右边（末尾）的空白字符 |
| string.strip()  | 截掉 string 左右两边的空白字符     |

#### 6) 拆分和连接 - 5

| 方法                      | 说明                                                         |
| ------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| string.partition(str)     | 把字符串 string 分成一个 3 元素的元组 (str前面, str, str后面) |
| string.rpartition(str)    | 类似于 partition() 方法，不过是从右边开始查找                |
| string.split(str="", num) | 以 str 为分隔符拆分 string，如果 num 有指定值，则仅分隔 num + 1 个子字符串，str 默认包含 '\r', '\t', '\n' 和空格 |
| string.splitlines()       | 按照行('\r', '\n', '\r\n')分隔，返回一个包含各行作为元素的列表 |
| string.join(seq)          | 以 string 作为分隔符，将 seq 中所有的元素（的字符串表示）合并为一个新的字符串 |

### 4.3 字符串的切片

* **切片** 方法适用于 **字符串**、**列表**、**元组**
  * **切片** 使用 **索引值** 来限定范围，从一个大的 **字符串** 中 **切出** 小的 **字符串**
  * **列表** 和 **元组** 都是 **有序** 的集合，都能够 **通过索引值** 获取到对应的数据
  * **字典** 是一个 **无序** 的集合，是使用 **键值对** 保存数据

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233005936.png" alt="image-20210108233005936" style="zoom: 50%;" />

```
字符串[开始索引:结束索引:步长]
```

**注意**：

1. 指定的区间属于 **左闭右开** 型 `[开始索引,  结束索引)` => `开始索引 >= 范围 < 结束索引`
   * 从 `起始` 位开始，到 **`结束`位的前一位** 结束（**不包含结束位本身**)
2. 从头开始，**开始索引** **数字可以省略，冒号不能省略**
3. 到末尾结束，**结束索引** **数字可以省略，冒号不能省略**
4. 步长默认为 `1`，如果连续切片，**数字和冒号都可以省略**

#### 索引的顺序和倒序

* 在 Python 中不仅支持 **顺序索引**，同时还支持 **倒序索引**
* 所谓倒序索引就是 **从右向左** 计算索引
  * 最右边的索引值是 **-1**，依次递减

**演练需求**

* 1. 截取从 2 ~ 5 位置 的字符串
* 2. 截取从 2 ~ `末尾` 的字符串
* 3. 截取从 `开始` ~ 5 位置 的字符串
* 4. 截取完整的字符串
* 5. 从开始位置，每隔一个字符截取字符串
* 6. 从索引 1 开始，每隔一个取一个
* 7. 截取从 2 ~ `末尾 - 1` 的字符串
* 8. 截取字符串末尾两个字符
* 9. 字符串的逆序（面试题）

**答案**

```python
num_str = "0123456789"

# 1. 截取从 2 ~ 5 位置 的字符串
print(num_str[2:6])
'2345'

# 2. 截取从 2 ~ `末尾` 的字符串
print(num_str[2:])
'23456789'

# 3. 截取从 `开始` ~ 5 位置 的字符串
print(num_str[:6])
'012345'

# 4. 截取完整的字符串
print(num_str[:])
'0123456789'

# 5. 从开始位置，每隔一个字符截取字符串
print(num_str[::2])
'02468'

# 6. 从索引 1 开始，每隔一个取一个
print(num_str[1::2])
'13579'

# 倒序切片
# -1 表示倒数第一个字符
print(num_str[-1])
'9'

# 7. 截取从 2 ~ `末尾 - 1` 的字符串
print(num_str[2:-1])
'12345678'

# 8. 截取字符串末尾两个字符
print(num_str[-2:])
'89'

# 9. 字符串的逆序（面试题） 两种都可以
print(num_str[::-1])
print(num_str[-1::-1])
'9876543210'
```

## 05. 公共方法

### 5.1 Python 内置函数

Python 包含了以下内置函数：

| 函数              | 描述                              | 备注                        |
| ----------------- | --------------------------------- | --------------------------- |
| len(item)         | 计算容器中元素个数                |                             |
| del(item)         | 删除变量                          | del 有两种方式              |
| max(item)         | 返回容器中元素最大值              | 如果是字典，只针对 key 比较 |
| min(item)         | 返回容器中元素最小值              | 如果是字典，只针对 key 比较 |
| cmp(item1, item2) | 比较两个值，-1 小于/0 相等/1 大于 | Python 3.x 取消了 cmp 函数  |


自己测试字典，只针对key比较：

```python
In [17]: t_dict = {"a":"z" ,"b":"y","c":"x"}

In [19]: max(t_dict)
Out[19]: 'c'

In [20]: min(t_dict)
Out[20]: 'a'
```


**注意**

* **字符串** 比较符合以下规则： "0" < "A" < "a"

### 5.2 切片

| 描述 | Python 表达式      | 结果    | 支持的数据类型     |
| :--: | ------------------ | ------- | ------------------ |
| 切片 | "0123456789"[::-2] | "97531" | 字符串、列表、元组 |

* **切片** 使用 **索引值** 来限定范围，从一个大的 **字符串** 中 **切出** 小的 **字符串**
* **列表** 和 **元组** 都是 **有序** 的集合，都能够 **通过索引值** 获取到对应的数据
* **字典** 是一个 **无序** 的集合，是使用 **键值对** 保存数据


自己测试，python不光可以对字符串切片，还可以对元组和列表切片，但是不能对字典操作哦

```python
In [21]: [0,1,2,3,4,5][0:2]
Out[21]: [0, 1]

In [22]: (0,1,2,3,4,5)[0:2]
Out[22]: (0, 1)

```


### 5.3 运算符

|    运算符    | Python 表达式         | 结果                         | 描述           | 支持的数据类型           |
| :----------: | --------------------- | ---------------------------- | -------------- | ------------------------ |
|      +       | [1, 2] + [3, 4]       | [1, 2, 3, 4]                 | 合并           | 字符串、列表、元组       |
|      *       | ["Hi!"] * 4           | ['Hi!', 'Hi!', 'Hi!', 'Hi!'] | 重复           | 字符串、列表、元组       |
|      in      | 3 in (1, 2, 3)        | True                         | 元素是否存在   | 字符串、列表、元组、字典 |
|    not in    | 4 not in (1, 2, 3)    | True                         | 元素是否不存在 | 字符串、列表、元组、字典 |
| > >= == < <= | (1, 2, 3) < (2, 2, 3) | True                         | 元素比较       | 字符串、列表、元组       |

**注意**

* `in` 在对 **字典** 操作时，判断的是 **字典的键**
* `in` 和 `not in` 被称为 **成员运算符**


自己测试，结合上面表格一起看

```python
#列表 *
In [23]: [1,2] * 5
Out[23]: [1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2]

#元组 *
In [24]: (1,2) * 5
Out[24]: (1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2)
 
#字典不能进行*，因为在字典中可以要唯一，所以不能重复
In [25]: {"a": "b"} * 3
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-25-7f762f9f0470> in <module>()
----> 1 {"a": "b"} * 3
TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'dict' and 'int'

#列表 +        
In [26]: (1,2) + (3,4)
Out[26]: (1, 2, 3, 4)

#元组 +
In [27]: [1,2] + [3,4]
Out[27]: [1, 2, 3, 4]

#列表extend，并没有在控制台输出，而是修改了原来的列表，将[3,4]插入后面    
In [28]: t_list = [1,2]

In [29]: t_list.extend([3,4])

In [30]: t_list
Out[30]: [1, 2, 3, 4]

#append，直接整体插入后面，这个比较特殊
In [31]: t_list.append([5,6])

In [32]: t_list
Out[32]: [1, 2, 3, 4, [5, 6]]
    

```


#### 成员运算符

成员运算符用于 **测试** 序列中是否包含指定的 **成员**

| 运算符 | 描述                                                  | 实例                              |
| ------ | ----------------------------------------------------- | --------------------------------- |
| in     | 如果在指定的序列中找到值返回 True，否则返回 False     | `3 in (1, 2, 3)` 返回 `True`      |
| not in | 如果在指定的序列中没有找到值返回 True，否则返回 False | `3 not in (1, 2, 3)` 返回 `False` |

注意：在对 **字典** 操作时，判断的是 **字典的键**


自己测试：

```python
#in 和 not in
#字符串
In [33]: "a" in "abcde"
Out[33]: True

In [34]: "a" not in "abcde"
Out[34]: False

#列表
In [35]: 1 in [0,1,2]
Out[35]: True

In [36]: 1 not in [0,1,2]
Out[36]: False

#元组
In [37]: 1  in (0,1,2)
Out[37]: True

In [38]: 1 not in (0,1,2)
Out[38]: False

#字典
In [39]: "a" in {"a":"laoli"}
Out[39]: True

In [40]: "o" in {"a":"laoli"}
Out[40]: False
```


### 5.4 完整的 for 循环语法 （其他语言没这个）

* 在 `Python` 中完整的 `for 循环` 的语法如下：

```python
for 变量 in 集合:
    
    循环体代码
else:
    没有通过 break 退出循环，循环结束后，会执行的代码
```


#### 应用场景

* 在 **迭代遍历** 嵌套的数据类型时，例如 **一个列表包含了多个字典**
* 需求：要判断 某一个字典中 是否存在 指定的 值 
  * 如果 **存在**，提示并且退出循环
  * 如果 **不存在**，在 **循环整体结束** 后，希望 **得到一个统一的提示**

```python
students = [
    {"name": "阿土",
     "age": 20,
     "gender": True,
     "height": 1.7,
     "weight": 75.0},
    {"name": "小美",
     "age": 19,
     "gender": False,
     "height": 1.6,
     "weight": 45.0},
]

find_name = "阿土"

for stu_dict in students:

    print(stu_dict)

    # 判断当前遍历的字典中姓名是否为find_name
    if stu_dict["name"] == find_name:
        print("找到了")

        # 如果已经找到，直接退出循环，就不需要再对后续的数据进行比较
        break

else:
    print("没有找到")

print("循环结束")

```


# 综合应用 —— 名片管理系统

## 目标

综合应用已经学习过的知识点：

* **变量**
* **流程控制**
* **函数**
* **模块**

开发 **名片管理系统**

## 系统需求

* 1. 程序启动，显示名片管理系统欢迎界面，并显示功能菜单

```
**************************************************
欢迎使用【名片管理系统】V1.0

1. 新建名片
2. 显示全部
3. 查询名片

0. 退出系统
**************************************************
```

* 2. 用户用数字选择不同的功能
* 3. 根据功能选择，执行不同的功能
* 4. 用户名片需要记录用户的 **姓名**、**电话**、**QQ**、**邮件**
* 5. 如果查询到指定的名片，用户可以选择 **修改** 或者 **删除** 名片

## 步骤

1. 框架搭建
2. 新增名片
3. 显示所有名片
4. 查询名片
5. 查询成功后修改、删除名片
6. 让 Python 程序能够直接运行

## 01. 框架搭建

**目标**

* 搭建名片管理系统 **框架结构**
  1. **准备文件**，确定文件名，保证能够 **在需要的位置** 编写代码
  2. 编写 **主运行循环**，实现基本的 **用户输入和判断**

### 1.1 文件准备

1. 新建 `cards_main.py` 保存 **主程序功能代码**
   * 程序的入口
   * 每一次启动名片管理系统都通过 `main` 这个文件启动 
2. 新建 `cards_tools.py` 保存 **所有名片功能函数**
   * 将对名片的 **新增**、**查询**、**修改**、**删除** 等功能封装在不同的函数中

### 1.2 编写主运行循环

* 在 `cards_main` 中添加一个 **无限循环**

```python
while True:

    # TODO(小明) 显示系统菜单

    action = input("请选择操作功能：")

    print("您选择的操作是：%s" % action)

    # 根据用户输入决定后续的操作
    if action in ["1", "2", "3"]:
        pass
    elif action == "0":
        print("欢迎再次使用【名片管理系统】")

        break
    else:
        print("输入错误，请重新输入")

```

#### 字符串判断

```python
if action in ["1", "2", "3"]:
```

```python
if action == "1" or action == "2" or action == "3":
```

1. 使用 `in` 针对 **列表** 判断，避免使用 `or` 拼接复杂的逻辑条件
2. 没有使用 `int` 转换用户输入，可以避免 **一旦用户输入的不是数字**，导致程序运行出错

#### pass

* `pass` 就是一个空语句，不做任何事情，一般用做占位语句
* 是为了保持程序结构的完整性

#### 无限循环

* 在开发软件时，如果 **不希望程序执行后** 立即退出
* 可以在程序中增加一个 **无限循环**
* **由用户来决定** 退出程序的时机

#### TODO 注释

* 在 `#` 后跟上 `TODO`，用于标记需要去做的工作

```python
# TODO(作者/邮件) 显示系统菜单
```

### 1.3 在 `cards_tools` 中增加四个新函数

```python
def show_menu():

    """显示菜单
    """
    pass

def new_card():

    """新建名片
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：新建名片")


def show_all():

    """显示全部
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：显示全部")


def search_card():

    """搜索名片
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：搜索名片")

```

### 1.4 导入模块

* 在 `cards_main.py` 中使用 `import` 导入 `cards_tools` 模块

```python
import cards_tools
```

* 修改 `while` 循环的代码如下：

```python
import cards_tools

while True:

    cards_tools.show_menu()

    action = input("请选择操作功能：")

    print("您选择的操作是：%s" % action)

    # 根据用户输入决定后续的操作
    if action in ["1", "2", "3"]:

        if action == "1":
            cards_tools.new_card()

        elif action == "2":
            cards_tools.show_all()

        elif action == "3":
            cards_tools.search_card()

    elif action == "0":
        print("欢迎再次使用【名片管理系统】")

        break
    else:
        print("输入错误，请重新输入：")

```

> 至此：`cards_main` 中的所有代码全部开发完毕！


### 1.5 完成 `show_menu` 函数

```python
def show_menu():

    """显示菜单
    """
    print("*" * 50)
    print("欢迎使用【菜单管理系统】V1.0")
    print("")
    print("1. 新建名片")
    print("2. 显示全部")
    print("3. 查询名片")
    print("")
    print("0. 退出系统")
    print("*" * 50)

```

## 02. 保存名片数据的结构

**程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的**

* 使用 **字典** 记录 **每一张名片** 的详细信息
* 使用 **列表** 统一记录所有的 **名片字典**

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233034787.png" alt="image-20210108233034787" style="zoom:33%;" />

### 定义名片列表变量

* 在 `cards_tools` 文件的顶部增加一个 **列表变量**

```python
# 所有名片记录的列表
card_list = []
```

**注意**

1. **所有名片相关操作**，都需要使用这个列表，所以应该 **定义在程序的顶部**
2. **程序刚运行时，没有数据**，所以是 **空列表**

## 03. 新增名片

### 3.1 功能分析

1. 提示用户依次输入名片信息
2. 将名片信息保存到一个字典
3. 将字典添加到名片列表
4. 提示名片添加完成

### 3.2 实现 new_card 方法

* 根据步骤实现代码

```python
def new_card():

    """新建名片
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：新建名片")

    # 1. 提示用户输入名片信息
    name = input("请输入姓名：")
    phone = input("请输入电话：")
    qq = input("请输入 QQ 号码：")
    email = input("请输入邮箱：")

    # 2. 将用户信息保存到一个字典
    card_dict = {"name": name,
                 "phone": phone,
                 "qq": qq,
                 "email": email}

    # 3. 将用户字典添加到名片列表
    card_list.append(card_dict)

    print(card_list)
    
    # 4. 提示添加成功信息
    print("成功添加 %s 的名片" % card_dict["name"])

```

> 技巧：在 `PyCharm` 中，可以使用 `SHIFT + F6` 统一修改变量名

## 04. 显示所有名片

### 4.1 功能分析

* 循环遍历名片列表，顺序显示每一个字典的信息

### 4.2 基础代码实现

```python
def show_all():

    """显示全部
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：显示全部")

    for card_dict in card_list:

        print(card_dict)
        
```

* 显示效果不好！

### 4.3 增加标题和使用 `\t` 显示

```python
def show_all():
    """显示全部
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：显示全部")

    # 打印表头
    for name in ["姓名", "电话", "QQ", "邮箱"]:
        print(name, end="\t\t")

    print("")

    # 打印分隔线
    print("=" * 50)

    for card_dict in card_list:

        print("%s\t\t%s\t\t%s\t\t%s" % (card_dict["name"],
                                        card_dict["phone"],
                                        card_dict["qq"],
                                        card_dict["email"]))
```

### 4.4 增加没有名片记录判断

```python
def show_all():
    """显示全部
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：显示全部")

    # 1. 判断是否有名片记录
    if len(card_list) == 0:
        print("提示：没有任何名片记录")

        return

```

**注意**

* 在函数中使用 `return` 表示返回
* 如果在 `return` 后没有跟任何内容，只是表示该函数执行到此就不再执行后续的代码

## 05. 查询名片

### 5.1 功能分析

1. 提示用户要搜索的姓名
2. 根据用户输入的姓名遍历列表
3. 搜索到指定的名片后，再执行后续的操作

### 5.2 代码实现

* 查询功能实现

```python
def search_card():

    """搜索名片
    """
    print("-" * 50)
    print("功能：搜索名片")

    # 1. 提示要搜索的姓名
    find_name = input("请输入要搜索的姓名：")

    # 2. 遍历字典
    for card_dict in card_list:

        if card_dict["name"] == find_name:

            print("姓名\t\t\t电话\t\t\tQQ\t\t\t邮箱")
            print("-" * 40)
            
            print("%s\t\t\t%s\t\t\t%s\t\t\t%s" % (
                card_dict["name"],
                card_dict["phone"],
                card_dict["qq"],
                card_dict["email"]))

            print("-" * 40)
            
            # TODO(小明) 针对找到的字典进行后续操作：修改/删除

            break
    else:
        print("没有找到 %s" % find_name)

```

* 增加名片操作函数：**修改**/**删除**/**返回主菜单**

```python
def deal_card(find_dict):

    """操作搜索到的名片字典

    :param find_dict:找到的名片字典
    """
    print(find_dict)

    action_str = input("请选择要执行的操作 "
                       "[1] 修改 [2] 删除 [0] 返回上级菜单")

    if action == "1":
        print("修改")
    elif action == "2":
        print("删除")

```

## 06. 修改和删除

### 6.1 查询成功后删除名片

* 由于找到的字典记录已经在列表中保存
* 要删除名片记录，只需要把列表中对应的字典删除即可

```python
    elif action == "2":
        card_list.remove(find_dict)

        print("删除成功")
```

### 6.2 修改名片

* 由于找到的字典记录已经在列表中保存
* 要修改名片记录，只需要把列表中对应的字典中每一个键值对的数据修改即可

```python
    if action == "1":

        find_dict["name"] = input("请输入姓名：")
        find_dict["phone"] = input("请输入电话：")
        find_dict["qq"] = input("请输入QQ：")
        find_dict["email"] = input("请输入邮件：")

        print("%s 的名片修改成功" % find_dict["name"])

```

#### 修改名片细化

* **如果用户在使用时，某些名片内容并不想修改**，应该如何做呢？—— 既然系统提供的 `input` 函数不能满足需求，那么就新定义一个函数 `input_card_info` 对系统的 `input` 函数进行扩展

```python
def input_card_info(dict_value, tip_message):

    """输入名片信息

    :param dict_value: 字典原有值
    :param tip_message: 输入提示信息
    :return: 如果输入，返回输入内容，否则返回字典原有值
    """
    # 1. 提示用户输入内容
    result_str = input(tip_message)

    # 2. 针对用户的输入进行判断，如果用户输入了内容，直接返回结果
    if len(result_str) > 0:

        return result_str
    # 3. 如果用户没有输入内容，返回 `字典中原有的值`
    else:

        return dict_value

```

## 07. LINUX 上的 `Shebang` 符号(`#!`)

* `#!`这个符号叫做 `Shebang` 或者 `Sha-bang`
* `Shebang` 通常在 `Unix` 系统脚本的中 **第一行开头** 使用
* 指明 **执行这个脚本文件** 的 **解释程序**

### 使用 Shebang 的步骤

* 1. 使用 `which` 查询 `python3` 解释器所在路径

```bash
$ which python3
```

* 2. 修改要运行的 **主 python 文件**，在第一行增加以下内容

```python
#! /usr/bin/python3
```

* 3. 修改 **主 python 文件** 的文件权限，增加执行权限

```bash
$ chmod +x cards_main.py
```

* 4. 在需要时执行程序即可

```bash
./cards_main.py
```


# 变量进阶（理解）

## 目标

* 变量的引用
* 可变和不可变类型
* 局部变量和全局变量

## 01. 变量的引用

> * 变量 和 数据 都是保存在 **内存** 中的
> * 在 `Python` 中 **函数 的 参数传递** 以及 **返回值** 都是靠 **引用** 传递的

### 1.1 引用的概念

在 `Python` 中

* **变量** 和 **数据** 是分开存储的
* **数据** 保存在内存中的一个位置
* **变量** 中保存着数据在内存中的地址
* **变量** 中 **记录数据的地址**，就叫做 **引用**
* 使用 `id()` 函数可以查看变量中保存数据所在的 **内存地址**

> 注意：如果变量已经被定义，当给一个变量赋值的时候，本质上是 **修改了数据的引用**
>
> * 变量 **不再** 对之前的数据引用
> * 变量 **改为** 对新赋值的数据引用


自己测试：

```python
In [1]: a = 1

In [2]: id(a)
Out[2]: 10914496

In [3]: id(1)
Out[3]: 10914496

In [4]: b = a

In [5]: id(b)
Out[5]: 10914496

In [6]: a = 2

In [7]: id(a)
Out[7]: 10914528

In [8]: id(b)
Out[8]: 10914496

In [9]: b = a

In [10]: id(b)
Out[10]: 10914528
```


### 1.2 `变量引用` 的示例

在 `Python` 中，变量的名字类似于 **便签纸** 贴在 **数据** 上

* 定义一个整数变量 `a`，并且赋值为 `1`

| 代码  |                            图示                             |
| :---: | :---------------------------------------------------------: |
| a = 1 | ![004_a1tag](../media/pictures/Python.assets/004_a1tag.png) |

* 将变量 `a` 赋值为 `2`

| 代码  |                             图示                             |
| :---: | :----------------------------------------------------------: |
| a = 2 | ![005_1](../media/pictures/Python.assets/005_a2tag.png)![005_1](../media/pictures/Python.assets/005_1.png) |

* 定义一个整数变量 `b`，并且将变量 `a` 的值赋值给 `b`

| 代码  |                             图示                             |
| :---: | :----------------------------------------------------------: |
| b = a | ![006_ab2tag](../media/pictures/Python.assets/006_ab2tag.png) |

> 变量 `b` 是第 2 个贴在数字 `2` 上的标签

### 1.3 函数的参数和返回值的传递

在 `Python` 中，函数的 **实参**/**返回值** 都是是靠 **引用** 来传递来的

```python
def test(num):

    print("-" * 50)
    print("%d 在函数内的内存地址是 %x" % (num, id(num)))

    result = 100

    print("返回值 %d 在内存中的地址是 %x" % (result, id(result)))
    print("-" * 50)

    return  result

a = 10
print("调用函数前 内存地址是 %x" % id(a))

r = test(a)

print("调用函数后 实参内存地址是 %x" % id(a))
print("调用函数后 返回值内存地址是 %x" % id(r))

```

## 02. 可变和不可变类型

* **不可变类型**，内存中的数据不允许被修改：
  * 数字类型 `int`, `bool`, `float`, `complex`, `long(2.x)`
  * 字符串 `str`
  * 元组 `tuple`

* **可变类型**，内存中的数据可以被修改：
  * 列表 `list`
  * 字典 `dict`

```python
a = 1
a = "hello"
a = [1, 2, 3]
a = [3, 2, 1]
```

```python
demo_list = [1, 2, 3]

print("定义列表后的内存地址 %d" % id(demo_list))

demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_list))

demo_dict = {"name": "小明"}

print("定义字典后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

```

> 注意：字典的 `key` **只能使用不可变类型的数据**

**注意**

1. **可变类型**的数据变化，是通过 **方法** 来实现的
2. 如果给一个可变类型的变量，赋值了一个新的数据，**引用会修改**
   * 变量 **不再** 对之前的数据引用
   * 变量 **改为** 对新赋值的数据引用


自己测试：

```python
#列表
#前面操作列表不管怎么操作，引用都没变
In [12]: a = [1,2,3]

In [13]: id(a)
Out[13]: 140265462552136

In [14]: a.append(999)

In [15]: id(a)
Out[15]: 140265462552136

In [16]: a.remove(2)

In [17]: id(a)
Out[17]: 140265462552136

In [18]: a
Out[18]: [1, 3, 999]

In [20]: a.clear()

In [21]: id(a)
Out[21]: 140265462552136

#如果重新赋值，a的引用发生了变化
In [22]: a = []

In [23]: id(a)
Out[23]: 140265462626184

#字典
#前面的什么操作，字典的引用都没变
In [24]: d = {"name":"xiaoming"}

In [25]: d
Out[25]: {'name': 'xiaoming'}

In [26]: d["age"] = 18

In [27]: d
Out[27]: {'age': 18, 'name': 'xiaoming'}

In [28]: id(d)
Out[28]: 140265457880952

In [29]: d.pop("age")
Out[29]: 18

In [30]: id(d)
Out[30]: 140265457880952

#这里重新赋值以后，引用发生了变化
In [31]: d = {}

In [32]: id(d)
Out[32]: 140265448467624

```


### 哈希 `(hash)`

* `Python` 中内置有一个名字叫做 `hash(o)` 的函数
  * 接收一个 **不可变类型** 的数据作为 **参数**
  * **返回** 结果是一个 **整数**
* `哈希` 是一种 **算法**，其作用就是提取数据的 **特征码（指纹）**
  * **相同的内容** 得到 **相同的结果**
  * **不同的内容** 得到 **不同的结果**
* 在 `Python` 中，设置字典的 **键值对** 时，会首先对 `key` 进行 `hash` 已决定如何在内存中保存字典的数据，以方便 **后续** 对字典的操作：**增、删、改、查**
  * 键值对的 `key` 必须是不可变类型数据
  * 键值对的 `value` 可以是任意类型的数据

## 03. 局部变量和全局变量

* **局部变量** 是在 **函数内部** 定义的变量，**只能在函数内部使用**
* **全局变量** 是在 **函数外部定义** 的变量（没有定义在某一个函数内），**所有函数** 内部 **都可以使用这个变量**

> 提示：在其他的开发语言中，大多 **不推荐使用全局变量** —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

### 3.1 局部变量

* **局部变量** 是在 **函数内部** 定义的变量，**只能在函数内部使用**
* 函数执行结束后，**函数内部的局部变量，会被系统回收**
* 不同的函数，可以定义相同的名字的局部变量，但是 **彼此之间** 不会产生影响

#### 局部变量的作用

* 在函数内部使用，**临时** 保存 **函数内部需要使用的数据**

```python
def demo1():

    num = 10

    print(num)

    num = 20

    print("修改后 %d" % num)


def demo2():

    num = 100

    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

```

#### 局部变量的生命周期

* 所谓 **生命周期** 就是变量从 **被创建** 到 **被系统回收** 的过程
* **局部变量** 在 **函数执行时** 才会被创建
* **函数执行结束后** 局部变量 **被系统回收**
* **局部变量在生命周期** 内，可以用来存储 **函数内部临时使用到的数据**

### 3.2 全局变量

* **全局变量** 是在 **函数外部定义** 的变量，所有函数内部都可以使用这个变量

```python
# 定义一个全局变量
num = 10


def demo1():

    print(num)


def demo2():

    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

```

**注意**：函数执行时，**需要处理变量时** 会：

1. **首先** 查找 **函数内部** 是否存在 **指定名称 的局部变量**，**如果有，直接使用**
2. 如果没有，查找 **函数外部** 是否存在 **指定名称 的全局变量**，**如果有，直接使用**
3. 如果还没有，程序报错！

#### 1) 函数不能直接修改 `全局变量的引用`

* **全局变量** 是在 **函数外部定义** 的变量（没有定义在某一个函数内），**所有函数** 内部 **都可以使用这个变量**

> 提示：在其他的开发语言中，大多 **不推荐使用全局变量** —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

* 在函数内部，可以 **通过全局变量的引用获取对应的数据**
* 但是，**不允许直接修改全局变量的引用** —— 使用赋值语句修改全局变量的值

```python
num = 10


def demo1():

    print("demo1" + "-" * 50)

    # 只是定义了一个局部变量，不会修改到全局变量，只是变量名相同而已
    num = 100
    print(num)


def demo2():

    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

```

> 注意：只是在函数内部定义了一个局部变量而已，只是变量名相同 —— 在函数内部不能直接修改全局变量的值

#### 2) 在函数内部修改全局变量的值

* 如果在函数中需要修改全局变量，需要使用 `global` 进行声明

```python
num = 10


def demo1():

    print("demo1" + "-" * 50)

    # global 关键字，告诉 Python 解释器 num 是一个全局变量
    global num
    # 只是定义了一个局部变量，不会修改到全局变量，只是变量名相同而已
    num = 100
    print(num)


def demo2():

    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

```

#### 3) 全局变量定义的位置

* 为了保证所有的函数都能够正确使用到全局变量，应该 **将全局变量定义在其他函数的上方**

```python
a = 10


def demo():
    print("%d" % a)
    print("%d" % b)
    print("%d" % c)

b = 20
demo()
c = 30

```

**注意**

* 由于全局变量 c，是在调用函数之后，才定义的，在执行函数时，变量还没有定义，所以程序会报错！

**代码结构示意图如下**

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233115806.png" alt="image-20210108233115806" style="zoom:33%;" />


#### 4) 全局变量命名的建议

* 为了避免局部变量和全局变量出现混淆，在定义全局变量时，有些公司会有一些开发要求，例如：
* 全局变量名前应该增加 `g_` 或者 `gl_` 的前缀

> 提示：具体的要求格式，各公司要求可能会有些差异


# 函数进阶

## 目标

* 函数参数和返回值的作用
* 函数的返回值 进阶
* 函数的参数 进阶
* 递归函数

## 01. 函数参数和返回值的作用

函数根据 **有没有参数** 以及 **有没有返回值**，可以 **相互组合**，一共有 **4 种** 组合形式

1. 无参数，无返回值
2. 无参数，有返回值
3. 有参数，无返回值
4. 有参数，有返回值

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233130174.png" alt="image-20210108233130174" style="zoom:33%;" />

> 定义函数时，**是否接收参数，或者是否返回结果**，是根据 **实际的功能需求** 来决定的！

1. 如果函数 **内部处理的数据不确定**，就可以将外界的数据以参数传递到函数内部
2. 如果希望一个函数 **执行完成后，向外界汇报执行结果**，就可以增加函数的返回值

### 1.1 无参数，无返回值

此类函数，不接收参数，也没有返回值，应用场景如下：

1. **只是单纯地做一件事情**，例如 **显示菜单**
2. 在函数内部 **针对全局变量进行操作**，例如：**新建名片**，最终结果 **记录在全局变量** 中

> 注意：

* 如果全局变量的数据类型是一个 **可变类型**，在函数内部可以使用 **方法** 修改全局变量的内容 —— **变量的引用不会改变**
* 在函数内部，**使用赋值语句** 才会 **修改变量的引用**

### 1.2 无参数，有返回值

此类函数，不接收参数，但是有返回值，应用场景如下：

* 采集数据，例如 **温度计**，返回结果就是当前的温度，而不需要传递任何的参数

### 1.3 有参数，无返回值

此类函数，接收参数，没有返回值，应用场景如下：

* 函数内部的代码保持不变，针对 **不同的参数 处理 不同的数据**
* 例如 **名片管理系统** 针对 **找到的名片** 做 **修改**、**删除** 操作

### 1.4 有参数，有返回值

此类函数，接收参数，同时有返回值，应用场景如下：

* 函数内部的代码保持不变，针对 **不同的参数 处理 不同的数据**，并且 **返回期望的处理结果**
* 例如 **名片管理系统** 使用 **字典默认值** 和 **提示信息** 提示用户输入内容
  * 如果输入，返回输入内容
  * 如果没有输入，返回字典默认值

## 02. 函数的返回值 进阶

* 在程序开发中，有时候，会希望 **一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果**，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
* **返回值** 是函数 **完成工作**后，**最后** 给调用者的 **一个结果**
* 在函数中使用 `return` 关键字可以返回结果
* 调用函数一方，可以 **使用变量** 来 **接收** 函数的返回结果

> 问题：一个函数执行后能否返回多个结果？

### 示例 —— 温度和湿度测量

* 假设要开发一个函数能够同时返回当前的温度和湿度
* **先完成返回温度**的功能如下：

```python
def measure():
    """返回当前的温度"""
    
    print("开始测量...")
    temp = 39
    print("测量结束...")
    
    return temp

result = measure()
print(result)
```

* 在利用 **元组** 在返回温度的同时，也能够返回 **湿度**
* 改造如下：

```python
def measure():
    """返回当前的温度"""

    print("开始测量...")
    temp = 39
    wetness = 10
    print("测量结束...")

    return (temp, wetness)
```

> 提示：如果一个函数返回的是元组，括号可以省略

**技巧** 

* 在 `Python` 中，可以 **将一个元组** 使用 **赋值语句** 同时赋值给 **多个变量**
* 注意：变量的数量需要和元组中的元素数量保持一致

```python
result = temp, wetness = measure()
```

### 面试题 —— 交换两个数字

**题目要求**

1. 有两个整数变量 `a = 6`, `b = 100`
2. 不使用其他变量，**交换两个变量的值**

#### 解法 1 —— 使用其他变量

```python
# 解法 1 - 使用临时变量
c = b
b = a
a = c
```

#### 解法 2 —— 不使用临时变量

```python
# 解法 2 - 不使用临时变量
a = a + b
b = a - b
a = a - b
```

#### 解法 3 —— Python 专有，利用元组

```python
a, b = b, a
```

## 03. 函数的参数 进阶

### 3.1. 不可变和可变的参数

> 问题 1：在函数内部，针对参数使用 **赋值语句**，会不会影响调用函数时传递的 **实参变量**？ —— 不会！

* 无论传递的参数是 **可变** 还是 **不可变** 
  * 只要 **针对参数** 使用 **赋值语句**，会在 **函数内部** 修改 **局部变量的引用**，**不会影响到 外部变量的引用**

```python
def demo(num, num_list):

    print("函数内部")

    # 赋值语句
    num = 200
    num_list = [1, 2, 3]

    print(num)
    print(num_list)

    print("函数代码完成")


gl_num = 99
gl_list = [4, 5, 6]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)
    
```

> 问题 2：如果传递的参数是 **可变类型**，在函数内部，使用 **方法** 修改了数据的内容，**同样会影响到外部的数据**

```python
def mutable(num_list):

    # num_list = [1, 2, 3]
    num_list.extend([1, 2, 3])
    
    print(num_list)

gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)
```

#### 面试题 —— `+=`

* 在 `python` 中，列表变量调用 `+=` 本质上是在执行列表变量的 `extend` 方法，不会修改变量的引用

```python
def demo(num, num_list):

    print("函数内部代码")

    # num = num + num
    num += num
    # num_list.extend(num_list) 由于是调用方法，所以不会修改变量的引用
    # 函数执行结束后，外部数据同样会发生变化
    num_list += num_list

    print(num)
    print(num_list)
    print("函数代码完成")


gl_num = 9
gl_list = [1, 2, 3]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

```

### 3.2 缺省参数

* 定义函数时，可以给 **某个参数** 指定一个**默认值**，具有默认值的参数就叫做 **缺省参数**
* 调用函数时，如果没有传入 **缺省参数** 的值，则在函数内部使用定义函数时指定的 **参数默认值**
* 函数的缺省参数，**将常见的值设置为参数的缺省值**，从而 **简化函数的调用**
* 例如：对列表排序的方法

```python
gl_num_list = [6, 3, 9]

# 默认就是升序排序，因为这种应用需求更多
gl_num_list.sort()
print(gl_num_list)

# 只有当需要降序排序时，才需要传递 `reverse` 参数
gl_num_list.sort(reverse=True)
print(gl_num_list)
```

#### 指定函数的缺省参数

* 在参数后使用赋值语句，可以指定参数的缺省值

```python
def print_info(name, gender=True):

    gender_text = "男生"
    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s 是 %s" % (name, gender_text))
```

**提示**

1. 缺省参数，需要使用 **最常见的值** 作为默认值！
2. 如果一个参数的值 **不能确定**，则不应该设置默认值，具体的数值在调用函数时，由外界传递！

#### 缺省参数的注意事项

##### 1) 缺省参数的定义位置

* **必须保证** **带有默认值的缺省参数** **在参数列表末尾**
* 所以，以下定义是错误的！

```python
def print_info(name, gender=True, title):
```

##### 2) 调用带有多个缺省参数的函数

* 在 **调用函数时**，如果有 **多个缺省参数**，**需要指定参数名**，这样解释器才能够知道参数的对应关系！

```python
def print_info(name, title="", gender=True):
    """

    :param title: 职位
    :param name: 班上同学的姓名
    :param gender: True 男生 False 女生
    """

    gender_text = "男生"

    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s%s 是 %s" % (title, name, gender_text))


# 提示：在指定缺省参数的默认值时，应该使用最常见的值作为默认值！
print_info("小明")
print_info("老王", title="班长")
print_info("小美", gender=False)

```

### 3.3 多值参数（知道）

#### 定义支持多值参数的函数

* 有时可能需要 **一个函数** 能够处理的参数 **个数** 是不确定的，这个时候，就可以使用 **多值参数**
* `python` 中有 **两种** 多值参数：
  * 参数名前增加 **一个** `*` 可以接收 **元组**
  * 参数名前增加 **两个** `*` 可以接收 **字典**
* 一般在给多值参数命名时，**习惯**使用以下两个名字
  * `*args` —— 存放 **元组** 参数，前面有一个 `*`
  * `**kwargs` —— 存放 **字典** 参数，前面有两个 `*`

* `args` 是 `arguments` 的缩写，有变量的含义
* `kw` 是 `keyword` 的缩写，`kwargs` 可以记忆 **键值对参数**

```python
def demo(num, *args, **kwargs):

    print(num)
    print(args)
    print(kwargs)


demo(1, 2, 3, 4, 5, name="小明", age=18, gender=True)

```

> 提示：**多值参数** 的应用会经常出现在网络上一些大牛开发的框架中，知道多值参数，**有利于我们能够读懂大牛的代码**

#### 多值参数案例 —— 计算任意多个数字的和

**需求**

1. 定义一个函数 `sum_numbers`，可以接收的 **任意多个整数**
2. 功能要求：将传递的 **所有数字累加** 并且返回累加结果

```python
def sum_numbers(*args):

    num = 0
    # 遍历 args 元组顺序求和
    for n in args:
        num += n

    return num

print(sum_numbers(1, 2, 3))
```

#### 元组和字典的拆包（知道）

* 在调用带有多值参数的函数时，如果希望：
  * 将一个 **元组变量**，直接传递给 `args`
  * 将一个 **字典变量**，直接传递给 `kwargs`
* 就可以使用 **拆包**，简化参数的传递，**拆包** 的方式是：
  * 在 **元组变量前**，增加 **一个** `*`
  * 在 **字典变量前**，增加 **两个** `*`

```python
def demo(*args, **kwargs):

    print(args)
    print(kwargs)


# 需要将一个元组变量/字典变量传递给函数对应的参数
gl_nums = (1, 2, 3)
gl_xiaoming = {"name": "小明", "age": 18}

# 会把 num_tuple 和 xiaoming 作为元组传递个 args
# demo(gl_nums, gl_xiaoming)
demo(*gl_nums, **gl_xiaoming)

```

## 04. 函数的递归

> 函数调用自身的 **编程技巧** 称为递归

### 4.1 递归函数的特点

**特点**

* **一个函数** **内部** **调用自己**
  * 函数内部可以调用其他函数，当然在函数内部也可以调用自己

**代码特点**

1. 函数内部的 **代码** 是相同的，只是针对 **参数** 不同，**处理的结果不同**
2. 当 **参数满足一个条件** 时，函数不再执行
   * **这个非常重要**，通常被称为递归的出口，否则 **会出现死循环**！

示例代码

```python
def sum_numbers(num):

    print(num)
    
    # 递归的出口很重要，否则会出现死循环
    if num == 1:
        return

    sum_numbers(num - 1)
    
sum_numbers(3)

```

<img src="../media/pictures/Python.assets/image-20210108233150016.png" alt="image-20210108233150016" style="zoom:33%;" />


### 4.2 递归案例 —— 计算数字累加

**需求**

1. 定义一个函数 `sum_numbers`
2. 能够接收一个 `num` 的整数参数
3. 计算 1 + 2 + ... num 的结果

```python
def sum_numbers(num):

    if num == 1:
        return 1
    
    # 假设 sum_numbers 能够完成 num - 1 的累加
    temp = sum_numbers(num - 1)

    # 函数内部的核心算法就是 两个数字的相加
    return num + temp

print(sum_numbers(2))

```

![image-20210108233208101](../media/pictures/Python.assets/image-20210108233208101.png)

> 提示：递归是一个 **编程技巧**，初次接触递归会感觉有些吃力！在处理 **不确定的循环条件时**，格外的有用，例如：**遍历整个文件目录的结构**