5.4-Python基础和原反码及表达式

python基础语法

逆境前行，能帮你的只有自己

重点
1.计算机基础：
^   按位异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1    (a ^ b) 输出结果 49 ，二进制解释：0011 0001
~   按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反,即把1变为0,把0变为1。~x类似于 -x-1

2.原码、反码、补码

1.编程基础

1.1 计算机语言
人与计算机之间交互的语言

机器语言
一定位数组成二进制的0和1的序列，称为机器指令。机器指令的集合就是机器语言
与自然语言差异太大，难学、难懂、难写、难记、难查错

汇编语言
用一些助记符号替代机器指令，称为汇编语言。ADD A,B 指的是将寄存器A的数与寄存器B的数相加得到的数放到寄存器A中
汇编语言写好的程序需要汇编程序转换成机器指令
汇编语言只是稍微好记了些，可以认为就是机器指令对应的助记符。只是符号本身接近自然语言

1.2 语言分类

低级语言
面向机器的语言，分为机器语言和汇编语言

高级语言
接近自然语言和数学语言的计算机语言

高级语言首先要书写源程序，通过编译程序把源程序转换成机器指令的程序

1954年正式发布的Fortran语言是最早的高级语言，本意是公式翻译

人们只需要关心怎么书写源程序，针对不同机器的编译的事交给编译器关心处理

1.3 程序

程序是一个指令序列，算法+数据结构=程序

为了使计算机程序得以运行，计算机需要加载代码，同时也要加载数据。从计算机的底层来说，这是由高级语言（例如Java，C/C++，C#等）代码转译成机器语言而被CPU所理解，进行加载

1.4 写程序难点

理不清数据
搞不清处理方法
无法把数据设计转换成数据结构，无法把处理方法转换成算法
无法用设计范式来进行程序设计
世间程序皆有bug，但要会debug

2.python简介

2.1python解释器

当我们编写Python代码时，我们得到的是一个包含Python代码的以.py为扩展名的文本文件。要运行代码，就需要Python解释器去执行.py文件。

由于整个Python语言从规范到解释器都是开源的，所以理论上，只要水平够高，任何人都可以编写Python解释器来执行Python代码（当然难度很大）。事实上，确实存在多种Python解释器。

CPython

当我们从Python官方网站下载并安装好Python 2.7后，我们就直接获得了一个官方版本的解释器：CPython。这个解释器是用C语言开发的，所以叫CPython。在命令行下运行python就是启动CPython解释器。

CPython是使用最广的Python解释器。教程的所有代码也都在CPython下执行。

IPython

IPython是基于CPython之上的一个交互式解释器，也就是说，IPython只是在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和CPython是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。

CPython用>>>作为提示符，而IPython用In [序号]:作为提示符。

PyPy

PyPy是另一个Python解释器，它的目标是执行速度。PyPy采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高Python代码的执行速度。

绝大部分Python代码都可以在PyPy下运行，但是PyPy和CPython有一些是不同的，这就导致相同的Python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到PyPy下执行，就需要了解PyPy和CPython的不同点。

Jython

Jython是运行在Java平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成Java字节码执行。

IronPython

IronPython和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。

小结

Python的解释器很多，但使用最广泛的还是CPython。如果要和Java或.Net平台交互，最好的办法不是用Jython或IronPython，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。

3.python基础语法

注释

以#开头的语句是注释，注释是给人看的，可以是任意内容，解释器会忽略掉注释。其他每一行都是一个语句，当语句以冒号“:”结尾时，缩进的语句视为代码块。

ln[1]:asxprint('hello world') #这是注释     
    # 整行都是注释  print('hello world2')
hello world

数字

分为整数、浮点数

整数：Python可以处理任意大小的整数，当然包括负整数，在程序中的表示方法和数学上的写法一模一样，例如：1，100，-8080，0，等等。

计算机由于使用二进制，所以，有时候用十六进制表示整数比较方便，十六进制用0x前缀和0-9，a-f表示，例如：0xff00，0xa5b4c3d2，等等。

浮点数：浮点数也就是小数，之所以称为浮点数，是因为按照科学记数法表示时，一个浮点数的小数点位置是可变的，比如，1.23x109和12.3x108是相等的。浮点数可以用数学写法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是对于很大或很小的浮点数，就必须用科学计数法表示，把10用e替代，1.23x109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以写成1.2e-5，等等。

整数和浮点数在计算机内部存储的方式是不同的，整数运算永远是精确的（除法难道也是精确的？是的！），而浮点数运算则可能会有四舍五入的误差。

ln [1]:7e9
out[1]:7000000000.0
ln [1]:100
out[1]：100
ln [1]:0.99
out[1]：0.99

字符串

单双引号：字符串是以''或""括起来的任意文本，比如'abc'，"xyz"等等。请注意，''或""本身只是一种表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串'abc'只有a，b，c这3个字符。如果'本身也是一个字符，那就可以用""括起来，比如"I'm OK"包含的字符是I，'，m，空格，O，K这6个字符。

三引号：'''和"""单双三引号，可以跨行、可以在其中自由的使用单双引号，在字符串前面加上r或者R前缀，表示该字符串不做特殊的处理

ln [1]:print('hello world')  hello world
ln [2]:print("hello python")hello python
ln [3]:print("'hello pythons'")'hello pythons'
ln [4]:print("""welcome        to\       my\       blog""")welcome tomyblog
ln [5]:print(r"""welcome        to\       my\       blog""")welcome to\my\blog

转义序列

\ \t \r \n ' "前缀r，把里面的所有字符当普通字符对待

缩进

约定使用4个空格缩进

续行

在行尾使用\，如果使用各种括号，认为括号内是一个整体，内部跨行不用\

标识符

1.一个名字，用来指代一个值
2.只能字母、下划线和数字
3.只能以字母或下划线开头
4.不能是python的关键字，例如def、class就不能作为标识
5. Python是大小写敏感的
约定：不允许使用中文

不允许使用歧义单词，例如class_在python中

不要随便使用下划线开头的标示符

python的语言类型

Python是动态语言、强类型语言

静态编译语言
实现声明变量类型，类型不能再改变；编译时检查

动态编译语言
不用事先声明类型，随时可以赋值为其他类型；编程时不知道是什么类型，很难推断

强类型语言
不同类型之间操作，必须先强制类型转换为同一类型。print('a'+1)

弱类型语言
不同类型间可以操作，自动隐式转换，JavaScript中console.log(1+'a')

python运算符

Python语言支持以下类型的运算符:

算术运算符
比较（关系）运算符
赋值运算符
逻辑运算符
位运算符
成员运算符
身份运算符
运算符优先级

python算术运算符

ln [1]:1+1.496  #加法2.496
ln [2]:3-1.111  #减法1.889
ln [3]:3*7      #乘法21
ln [4]:8/3      #除法2.6666666666666665
ln [5]:8//3     #整除2
ln [6]:2**5     #乘方算法32
in [7]:567%10  #取余数7

python比较运算符

以下假设变量a为10，变量b为20：

运算符	描述	实例
==	等于 - 比较对象是否相等	(a == b) 返回 False。
!=	不等于 - 比较两个对象是否不相等	(a != b) 返回 true.
<>	不等于 - 比较两个对象是否不相等	(a <> b) 返回 true。这个运算符类似 != 。
>	大于 - 返回x是否大于y	(a > b) 返回 False。
<	小于 - 返回x是否小于y。所有比较运算符返回1表示真，返回0表示假。这分别与特殊的变量True和False等价。	(a < b) 返回 true。
>=	大于等于 - 返回x是否大于等于y。	(a >= b) 返回 False。
<=	小于等于 - 返回x是否小于等于y。	(a <= b) 返回 true。

以下实例演示了Python所有比较运算符的操作：

ln [1]:a = 21       b = 21        
if  a == b :          
  print ("a 等于 b")       
else:          
  print ("a 不等于 b")
a 等于 b

ln [2]:a = 21       b = 10       
if  a != b :          
  print ("a 不等于 b")       
else:          
  print ("a 等于 b")
a 不等于 b

ln [3]:a = 21       b = 21        if  a >= b :          print ("a >= b")       else:          print ("a < b")a >= b

python比较运算符

按位运算符是把数字看作二进制来进行计算的
二进制口诀：8421

十进制	十六进制	二进制	Symbol	十进制	十六进制	二进制	Symbol
0	00	0000 0000	NUL	64	40	0100 0000	@
1	01	0000 0001	SOH	65	41	0100 0001	A
2	02	0000 0010	STX	66	42	0100 0010	B
3	03	0000 0011	ETX	67	43	0100 0011	C
4	04	0000 0100	EOT	68	44	0100 0100	D
5	05	0000 0101	ENQ	69	45	0100 0101	E
6	06	0000 0110	ACK	70	46	0100 0110	F
7	07	0000 0111	BEL	71	47	0100 0111	G
8	08	0000 1000	BS	72	48	0100 1000	H
9	09	0000 1001	TAB	73	49	0100 1001	I
10	0A	0000 1010	LF	74	4A	0100 1010	J
11	0B	0000 1011	VT	75	4B	0100 1011	K
12	0C	0000 1100	FF	76	4C	0100 1100	L
13	0D	0000 1101	CR	77	4D	0100 1101	M
14	0E	0000 1110	SO	78	4E	0100 1110	N
15	0F	0000 1111	Sl	79	4F	0100 1111	O
16	10	0001 0000	DLE	80	50	0101 0000	P
17	11	0001 0001	DC1	81	51	0101 0001	Q
18	12	0001 0010	DC2	82	52	0101 0010	R
19	13	0001 0011	DC3	83	53	0101 0011	S
20	14	0001 0100	DC4	84	54	0101 0100	T
21	15	0001 0101	NAK	85	55	0101 0101	U
22	16	0001 0110	SYN	86	56	0101 0110	V
23	17	0001 0111	ETB	87	57	0101 0111	W
24	18	0001 1000	CAN	88	58	0101 1000	X
25	19	0001 1001	EM	89	59	0101 1001	Y
26	1A	0001 1010	SUB	90	5A	0101 1010	Z
27	1B	0001 1011	ESC	91	5B	0101 1011	[
28	1C	0001 1100	FS	92	5C	0101 1100	/
29	1D	0001 1101	GS	93	5D	0101 1101	]
30	1E	0001 1110	RS	94	5E	0101 1110	^
31	1F	0001 1111	US	95	5F	0101 1111	_
32	20	0010 0000	(space)	96	60	0110 0000	`
33	21	0010 0001	!	97	61	0110 0001	a
34	22	0010 0010	"	98	62	0110 0010	b
35	23	0010 0011	#	99	63	0110 0011	c
36	24	0010 0100	$	100	64	0110 0100	d
37	25	0010 0101	%	101	65	0110 0101	e
38	26	0010 0110	&	102	66	0110 0110	f
39	27	0010 0111	`	103	67	0110 0111	g
40	28	0010 1000	(	104	68	0110 1000	h
41	29	0010 1001	)	105	69	0110 1001	i
42	2A	0010 1010	*	106	6A	0110 1010	j
43	2B	0010 1011	+	107	6B	0110 1011	k
44	2C	0010 1100	,	108	6C	0110 1100	l
45	2D	0010 1101	-	109	6D	0110 1101	m
46	2E	0010 1110	.	110	6E	0110 1110	n
47	2F	0010 1111	/	111	6F	0110 1111	o
48	30	0011 0000	0	112	70	0111 0000	p
49	31	0011 0001	1	113	71	0111 0001	q
50	32	0011 0010	2	114	72	0111 0010	r
51	33	0011 0011	3	115	73	0111 0011	s
52	34	0011 0100	4	116	74	0111 0100	t
53	35	0011 0101	5	117	75	0111 0101	u
54	36	0011 0110	6	118	76	0111 0110	v
55	37	0011 0111	7	119	77	0111 0111	w
56	38	0011 1000	8	120	78	0111 1000	x
57	39	0011 1001	9	121	79	0111 1001	y
58	3A	0011 1010	:	122	7A	0111 1010	z
59	3B	0011 1011	;	123	7B	0111 1011	{
60	3C	0011 1100	<	124	7C	0111 1100
61	3D	0011 1101	=	125	7D	0111 1101	}
62	3E	0011 1110	>	126	7E	0111 1110	~
63	3F	0011 1111	?	127	7F	0111 1111

运算符	描述	实例
&	按位与运算符：参与运算的两个值,如果两个相应位都为1,则该位的结果为1,否则为0	(a & b) 输出结果 12 ，二进制解释：0000 1100
	按位或运算符：只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。	(a\| b) 输出结果 61 ，二进制解释：0011 1101
^	按位异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1	(a ^ b) 输出结果 49 ，二进制解释：0011 0001
~	按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反,即把1变为0,把0变为1。~x类似于 -x-1	(~a ) 输出结果 -61 ，二进制解释：1100 0011，在一个有符号二进制数的补码形式。
<<	左移动运算符：运算数的各二进位全部左移若干位，由"<<"右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补0。	a << 2 输出结果 240 ，二进制解释：1111 0000
>>	右移动运算符：把">>"左边的运算数的各二进位全部右移若干位，">>"右边的数指定移动的位数	a >> 2 输出结果 15 ，二进制解释：0000 1111

a = 21       
a=60         #60=0011 1100       
b=13         #13=0000 1101       
c=a & b;     #计算 & 运算符       
print(c)  
12

a=60         #60=0011 1100       
b=13         #13=0000 1101      
c=a | b;     #计算 | 运算符       
print(c)
61

a=60        #60=0011 1100       
b=13        #13=0000 1101       
c=a ^ b;    #计算 ^ 运算符      
异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1 
print(c)
49

按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反,即把1变为0,把0变为1。~x类似于 -x-1
~13      # 13=0000 1101
-14

4>>2     # 4= 0000 01001

python运算符优先级

运算符	描述
**	指数 (最高优先级)
~ + -	按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@)
* / % //	乘，除，取模和取整除
+ -	加法减法
>> <<	右移，左移运算符
&	位 'AND'
^	\| 位运算符
<= < > >=	比较运算符
<> == !=	等于运算符
= %= /= //= -= += = *=	赋值运算符
is is not	身份运算符
in not in	成员运算符
not and or	逻辑运算符

原码、反码与补码

计算机中数据是怎么放到内存中的？
原码、反码、补码；负数表示法（***）
计算机中正数的补码、反码、原码都是一样的；负数补码的补码就是原码；
机器码：

补码是留给计算机放在内存中自己玩的，你要用，计算机会先转换为原码，原码更贴近于人；

1000 0000     （-1）   #负数最高位1

0000 1100   #12
1111 0011    #结果取反  补码  1  负数
1000 1101   #符号位不变（-1），按照位置取反后加1    -13

表达式Expression

由数字、符号、括号、变量组成
分为算术表达式，逻辑表达式，赋值表达式

Python中，赋值即是定义（非常重要）