Python 速查笔记 - Pre-rice 的博客

Python的异常处理#

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try:
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    # 可能引发异常的代码块(一旦发生异常，try块中剩余的代码将不再执行)
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except[ ExceptionType][ as e]:
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    # 处理特定异常类型的代码块(可以有多个)，ExceptionType为匹配的异常类型(留空则匹配所有)，e为异常对象(可选)
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else:
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    # 没有发生任何异常时执行的代码块
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finally:
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    # 无论是否发生异常，都会在离开try块之前执行的代码块(即使try中包含return、break或continue)

Python的基础: 类与对象#

Python中一切皆对象
类(class)是创建实例(instance)的模板，对象(object)就是类的实例
面向对象编程(OOP)把对象作为程序的基本单元

类基础#

类定义体仅在类定义时执行一次，其中可定义属性(property)和方法(method)

实例属性：在实例方法中用self定义，或在类体外给实例动态绑定，每个实例独有，只能通过实例访问
类属性：直接在类体中定义，所有实例共享，可通过类名或实例访问
以__开头的属性为私有变量(private)，只有类内部可以访问，外部代码不能直接访问
以__开头和结尾的属性为特殊变量，可以直接访问
实例方法：定义在类体中的函数，第一个参数通常命名为self，表示实例对象
类方法：使用@classmethod装饰器，第一个参数通常命名为cls，表示类对象(类方法不能访问实例属性和方法)
静态方法：使用@staticmethod装饰器，不需要表示实例或类的参数
实例方法一般通过实例调用，类方法和静态方法一般通过类调用
__init__方法为特殊的实例方法，会在创建实例时传入除self外的参数并自动调用一次，用于初始化实例属性等
使用@property装饰器可将实例方法定义为只读的实例属性，使用@property_name.setter装饰器可定义对应属性的写入方法

变量与对象#

Python中的数据类型、函数、类、模块等都是对象，都拥有自己的属性和方法
对象的三大特性: 身份(id) 类型(type) 值(value)
Python中的变量是对对象的引用(reference)
变量赋值就是引用赋值，函数参数传递也是变量赋值
可变对象的修改会影响所有引用该对象的变量
不可变对象的修改会创建新对象，不影响原对象

数据类型: 存储数据的对象#

数据类型分为简单数据类型(int float complex bool NoneType)与组合数据类型(list tuple set dict str)
简单数据类型均不可变，组合数据类型含可变类型(list set dict bytearray)与不可变类型(tuple frozenset str bytes)
数据类型转换函数: int() float() complex() bool() str() list() tuple() set() dict()

str()函数会调用对象的__str__方法返回一个用户友好的字符串，repr()函数会调用对象的__repr__方法返回一个开发者友好的字符串，eval()函数会将字符串解析为表达式并返回其值(往往能还原repr()函数的输出)

简单函数#

输入输出函数
input(prompt=None) 返回str类型
print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False) 返回None
- flush: 是否强制刷新输出缓冲区(True则立即写入目标文件)
运算符与运算函数
//整除运算 **幂运算 abs()绝对值 divmod()返回元组(商, 余数) round()取最接近的整数(距离相等则取偶数)
lambda函数
lambda arguments: expression 表示一个参数为arguments，返回值为expression的匿名函数

Python的核心数据结构: 可迭代对象#

Python中的组合数据类型均为可迭代对象(iterable)，这是Python的核心概念之一

可迭代对象的分类#

序列(sequence): list tuple str bytes bytearray range
集合(set): set frozenset
映射(mapping): dict
迭代器(iterator): 生成器(generator) 文件对象(file object) enumerate zip map filter

可迭代对象的共同函数#

iter(iterable) 调用__iter__方法返回迭代器对象
next(iterator[, default]) 返回迭代器的下一个元素
- default: 当可迭代对象为空时返回的默认值，如果未提供则抛出异常
sum(iterable, /, start=0)
min(iterable, *[, default, key])
max(iterable, *[, default, key])
- 参数/前的所有参数必须以位置实参传递，参数*或可变长位置参数后的参数必须以关键字实参传递
- *arg: 可变长位置参数，接收任意数量的位置实参并将其存储为元组
- **kwarg: 可变长关键字参数，接收任意数量的关键字实参并将其存储为字典
in / not in 判断元素是否在可迭代对象中
len(iterable) 返回容器对象的长度(迭代器都是惰性求值且一次性的，无法直接用len函数获取长度)
all(iterable) 所有元素为True则返回True
any(iterable) 任一元素为True则返回True
sorted(iterable, *, key=None, reverse=False) 返回排序后的列表
enumerate(iterable, start=0) 返回带索引的迭代器，元素为(index, value)格式的元组
zip(*iterables) 返回聚合后的迭代器，元素为元组
map(function, iterable, ...) 返回映射后的迭代器
filter(function, iterable) 返回过滤后的迭代器
reduce(function, iterable[, initializer]) 累积计算可迭代对象的元素，需导入functools模块

序列(sequence)#

序列反转 reversed(seq) 返回反转序列后的迭代器
序列索引 seq[index] 返回指定索引的元素支持负索引
seq.index(value[, start[, stop]]) 返回指定值的第一个匹配元素的索引
seq.count(value) str.count(sub, start=0, end=len(string)) 返回指定值在序列中出现的次数
序列运算 连接(+)、重复(*)、比较(== != < <= > >=)(按元素顺序逐一比较)
序列切片 seq[start:stop:step] 返回切片后的新对象
- 切片赋值 list[start:stop] = iterable 替换(包括插入和删除)列表的指定切片
  list[start:stop:step] = iterable 逐一替换列表的指定切片中的元素
- 切片删除 del list[start:stop:step] 删除列表的指定切片中的元素
  - 切片赋值与删除仅适用于可变序列(list bytearray)
  - list.insert(index, value) 亦可实现在指定索引位置插入元素
序列解包 将序列中的元素依次赋值给多个变量可用于同时赋值多个变量
*号在赋值语句中可收集多余元素到一个列表中
*iterable在表达式或函数调用中将可迭代对象拆包成单独元素
省略括号的序列默认为元组，创建单元素元组时需在元素后添加逗号
range对象是一类特殊的不可变序列，惰性求值但可重复使用，支持反转、索引与切片
range(stop) range(start, stop) range(start, stop, step) 皆可创建range对象

可变容器对象(list set dict)#

操作	`list`	`set`	`dict`
添加单个元素	`append(value)`	`add(elem)`	`dict[key] = value`
添加多个元素	`extend(iterable)`	`update(iterable)`	`update(other)`
移除指定元素	`remove(value)` `del list[index]`	`remove(elem)`	`pop(key)` `del dict[key]` `del variable`
移除并返回元素	`pop(index)` (默认最后一个)	`pop()` (随机)	`pop(key)` (返回对应value) `popitem()` (最后插入的键值对)
移除所有元素	`clear()`	`clear()`	`clear()`
拷贝对象	`copy()` (浅拷贝)	`copy()` (浅拷贝)	`copy()` (浅拷贝)

del删除变量时，只删除变量对对象的引用而不删除对象，对象只在引用次数为0时自动删除
浅拷贝仅拷贝引用，不拷贝内容；序列切片也是浅拷贝；copy模块的copy()和deepcopy()函数可实现浅拷贝和深拷贝(深拷贝会创建可变元素的副本)
list的独有方法: list.sort(key=None, reverse=False)，list.reverse()

集合(set) `{elem, ...}`#

集合中的元素必须是不可变数据对象，且不可重复
定义空集合不能直接用{}(这表示空字典)，需要使用set()

集合的运算
- 并集(|)、交集(&)、差集(-)、对称差集(^)、子集(<=)、超集(>=)、真子集(<)、真超集(>)、相等(==)、不等(!=)
- s1.isdisjoint(s2) 不交
- s1.issubset(s2) 子集
- s1.issuperset(s2) 超集
集合的更改
- set.add(elem) 添加单个元素
- set.update(iterable) 求并集并更新
- set.intersection_update(iterable) 求交集并更新
- set.difference_update(iterable) 求差集并更新
- set.symmetric_difference_update(iterable) 求对称差集并更新
- set.remove(elem) 移除指定元素(不存在则报错)
- set.discard(elem) 移除指定元素(不存在不报错)
- set.pop() 随机移除并返回一个元素

字典(dict) `{key: value, ...}`#

字典的键可以是任意不可变数据对象，值可以是任意数据对象
字典作为可迭代对象时，默认迭代的是key

字典的创建
- dict(iterable) 可迭代对象的每个元素应包括两个元素
- dict.fromkeys(iterable, value=None) 可迭代对象作为键，value作为所有键对应的默认值
字典的读取
- dict[key]、dict.get(key, default=None) 返回key对应value或default
- dict.keys() 返回包含所有键的视图对象
- dict.values() 返回包含所有值的视图对象
- dict.items() 返回包含所有(key, value)对的视图对象
  - 视图对象是实时同步且不可更改的，支持集合操作但不支持索引访问
字典的更新: dict[key] = value、dict.update(other)
- dict.setdefault(key, default=None) key不存在则添加key: default，否则返回对应value

推导式与生成器#

列表推导式 [expression for item in iterable if condition]
字典推导式 {key_expression: value_expression for item in iterable if condition}
集合推导式 {expression for item in iterable if condition}
生成器表达式 (expression for item in iterable if condition)
- 表达式expression可以是函数、复杂表达式、甚至另一个推导式
- if condition可省略；推导式可含多个for或if子句(括号中可自由换行)

生成器函数也可返回生成器对象，生成器函数包含的每个yield表达式都会暂停函数执行并返回一个元素

字符串#

字符串方法#

分割与连接
- split(sep=None, maxsplit=-1) 从左往右查找分隔符sep(至多查找maxsplit次)，返回分割后字符串组成的列表
- rsplit(sep=None, maxsplit=-1) 从右往左查找(后续开头加r的字符串方法同理)
- splitlines(keepends=False) 返回按行分割字符串后的列表，keepends为True则保留行末的换行符
- partition(sep)、rpartition(sep) 返回元组(分隔符前的部分, 分隔符, 分隔符后的部分)
- join(iterable) 将可迭代对象中的字符串连接成一个字符串，连接符为调用该方法的字符串
查找与替换
- find(sub[, start[, end]])、rfind(sub[, start[, end]]) 查找sub并返回其索引，未找到返回-1
- index(sub[, start[, end]])、rindex(sub[, start[, end]]) 查找sub并返回其索引，未找到抛出异常
- count(sub[, start[, end]]) 查找互不重叠的子串sub并返回其出现的次数
- replace(old, new[, count]) 返回替换old为new后的新字符串，count为最大替换次数
- maketrans(x, y[, z]) 返回字符映射字典，字符串x和y必须长度相同，字符串z为要删除的字符
- translate(dict) 返回根据字典替换后的新字符串(字典的键为单字符或Unicode码点，值为替换后的字符串或None)
转换与检验
- 转换: upper()全大写、lower()全小写、title()每个单词首字母大写、capitalize()首字母大写、swapcase()大小写互换
- 检验: isalpha()、isdigit()、isalnum()、islower()、isupper()、isspace()、istitle() 字符串不为空且所有字符合法
- startswith(prefix[, start[, end]])、endswith(suffix[, start[, end]]) 判断字符串是否具有指定前缀或后缀
对齐与消减
- center()、ljust()、rjust() 将字符串居中/向左/向右对齐，参数width为宽度，fillchar为填充字符，默认为空格
- zfill(width) 在数字字符串左侧填充0至宽度width(以符号开头则会在符号后填充)
- strip([chars])、lstrip([chars])、rstrip([chars]) 返回将字符串两端/左端/右端的指定字符删除后的新字符串，chars指定要删除的字符集合，默认为空白字符

字符串格式化: f-string#

在字符串前加f或F，即可在字符串内嵌入{expression[!conversion][:format_spec]}
这表示计算表达式expression的值，调用conversion指定函数转换为字符串，再按照格式说明符format_spec进行格式化

转换标志conversion: s使用str()转换(默认)、r使用repr()转换、a使用ascii()转换
格式说明符写法: [[fill]align][sign][width][',']['.'precision][type]
- align: 对齐方式 <左对齐(非数字默认)、>右对齐(数字默认)、^居中、=符号后填充(fill: 填充字符，默认为空格)
- sign: 数字符号显示方式 +总是显示、-仅负数显示(默认)、正数前加空格
- width: 最小宽度字符串宽度小于width时，按照align的规则填充
- ,: 千分分隔符分隔十进制整数
- .precision: 精度 f/F浮点数的小数位数、g/G浮点数的有效位数、s字符串的宽度
- type: 类型 s字符串(默认)、d十进制整数、e/E科学计数、f/F定点数、g/G自动选f/e、%百分数

字符串匹配: 正则表达式(regular expression)#

正则表达式的构成
- 元字符: . ^ $ * + ? { } [ ] \ | ( ) 若要匹配这些字符本身，需要在前面加上转义字符\
- 字符类(指定匹配字符的集合): [abc]字符集合、[a-z]字符范围、[^abc]否定字符、[a-z0-9\-]组合字符
- 预定义字符类: .即[^\n]、\d即[0-9]、\w即[a-zA-Z0-9_]、\s即[ \t\n\r\f\v]、\D\W\S即\d\w\s的反义
- 重复限定符(加在字符类后，指定匹配次数): *零次或多次、+一次或多次、?零次或一次、{n}n次、{n,}至少n次、{n,m}n到m次
  - 重复限定符默认是贪婪的，即尽可能多地匹配字符，在重复限定符后添加?则变为非贪婪模式，即尽可能少地匹配字符
- 边界匹配符(仅匹配位置，不匹配字符): ^字符串开头、$字符串结尾、\b单词边界、\B非单词边界
  - 由于\b在字符串中表示退格符，因此在正则表达式的字符串中需要使用\\b，或者在字符串前加r或R表示原始字符串
- 分组: 用()括起，可以嵌套，按照从左到右的左括号顺序编号，编号为0的分组表示整个匹配的字符串
  - 在左括号后添加?:表示不占用编号，添加?P<name>表示命名分组，添加?flags:表示设置匹配模式
  - flags: i忽略大小写、m^或$匹配行开头或结尾、s.可匹配换行符、x正则表达式中可#注释([]外匹配空格或#`则需要转义)
  - 使用\num或(?P=name)可匹配前面的编号为num或命名为name的分组
- 选择: 选择符|的优先级最低，可匹配多个模式中的任意一个
re模块的使用
参数pattern为正则表达式字符串，string为要匹配的字符串，flags为匹配模式(re.I re.M re.S re.X等)
- re.search(pattern, string[, flags]) 在字符串任意位置搜索第一个匹配项，返回Match对象或None
- re.match(pattern, string[, flags]) 必须从字符串开头匹配，返回Match对象或None
- re.fullmatch(pattern, string[, flags]) 必须完全匹配整个字符串，返回Match对象或None
- re.findall(pattern, string[, flags]) 返回字符串中所有匹配项组成的列表，元素为匹配的字符串或分组的元组
- re.finditer(pattern, string[, flags]) 返回字符串中所有匹配项组成的迭代器，元素为Match对象
- re.split(pattern, string[, maxsplit, flags]) 根据匹配项分割字符串，返回分割后的字符串列表
- re.sub(pattern, repl, string[, count, flags]) 将字符串中所有匹配项替换为repl，返回替换后的新字符串
  - repl为字符串(可以使用\num或\g<name>引用分组)或返回字符串的函数(参数为一个Match对象)
- re.subn(pattern, repl, string[, count, flags]) 返回元组(替换后的新字符串, 替换次数)
- re.compile(pattern[, flags]) 编译正则表达式，返回一个Regex对象，适于多次使用同一正则表达式
  - Regex对象具有与re模块中上述函数对应的方法，但无参数pattern和flags，增加可选参数pos和endpos用于指定搜索范围
Match对象的方法
- group() 传入一个或多个分组的编号或名称，返回一个字符串或多个字符串的元组，默认返回整个匹配的字符串
- groups() 返回包含所有分组匹配的字符串(未匹配则为None)的元组
- groupdict() 返回包含所有命名分组的字典，键为分组名称，值为对应的字符串或None
- start()、end()、span() 传入一个分组的编号或名称，返回其在字符串中的起始索引/结束索引/起始和结束索引的元组
- match_object[] 等价于match_object.group()，即可以在[]中使用编号或名称直接访问分组匹配的字符串

文件对象与目录操作#

文件的打开和关闭
- open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, ...) 返回文件对象
- file_object.close() 关闭文件对象
- file: 文件路径(相对路径或绝对路径)
- mode: 模式 'r'只读、'w'只写(创建或覆盖)、'a'追加(创建或追加)；后缀'b'表示二进制文件；后缀'+'表示可同时读写
- buffering: 缓冲策略 0无缓冲、1行缓冲、大于1则指定缓冲区大小、小于0则使用系统默认缓冲策略
- encoding: 字符编码格式，默认编码方式取决于系统
  - 文件对象的name/mode/encoding属性为传入的文件路径/模式/编码格式，closed属性表示文件是否关闭
  - 推荐使用 with open(...) as file_object: 语句进行自动资源管理，语句块结束时会自动调用close()关闭文件对象
文件对象(file object)的常用方法
- read(size=-1) 读取文件内容，size指定要读取的字符/字节数，默认读取全部内容
- readline(size=-1) 读取文件的一行，size指定要读取的字符/字节数，默认读取整行
- readlines() 读取文件的所有行，以列表形式返回
  - 文件对象是可迭代对象，其元素为文件中的每一行，因此也可使用for循环逐行读取文件内容
- write(string) 将字符串写入文件，返回写入的字符数
- writelines(lines) 将字符串列表的所有元素写入文件，不添加换行符
  - print()函数的file参数也可用于将字符串写入文件对象
- tell() 返回文件对象当前的文件指针位置(以字节为单位)
- seek(offset, whence=0) 将文件指针移动到指定位置
  - offset为偏移量(以字节为单位)，whence为起始位置，0文件开头(默认)，1当前位置，2文件末尾
  - 在文本模式下，仅当whence为0时，offset才能指定非零值，且必须为0或tell()方法返回的值
os模块
- os.remove(path) 删除文件
- os.rename(src, dst) 重命名文件或目录
- os.mkdir(path) 创建目录
- os.rmdir(path) 删除目录
- os.getcwd() 返回当前工作目录
- os.chdir(path) 切换当前工作目录
- os.listdir(path) 返回指定目录下的文件和目录列表
- os.path.exists(path) 判断路径是否存在
- os.path.isfile(path) 判断路径是否为文件
- os.path.isdir(path) 判断路径是否为目录