Python 札记 (3) - 初五的小窝

NOTE
目录骨架来自菜鸟教程 Python3 基础章节，表述与细节对照 Python 官方文档与相关 PEP 核对。基于 Python 3。完整出处见文末参考。

数字类型总览#

Python 3 内置三种数值类型（Numeric Types）：

类型	示例	说明
`int`	`0` `42` `-7`	任意精度整数，仅受内存限制
`float`	`3.14` `1e-3`	双精度浮点（实现依赖平台，通常 IEEE 754）
`complex`	`3+4j` `complex(2, -1)`	实部 + 虚部，虚部后缀 `j`

1
type(1)             # int
2
type(1.0)           # float
3
type(2+3j)          # complex
4
(3+4j).real         # 3.0
5
(3+4j).imag         # 4.0

bool 是 int 子类（上一篇）；算术里 True/False 当 1/0。精确小数用 decimal.Decimal、fractions.Fraction，这里不展开。

字面量与进制#

int 字面量可带进制前缀（Integer literals）；数字里可用下划线分组（PEP 515）：1_000_000。

前缀	含义	示例
`0b` / `0B`	二进制	`0b1010` → 10
`0o` / `0O`	八进制	`0o12` → 10
`0x` / `0X`	十六进制	`0xFF` → 255

1
int("1010", 2)      # 10，任意进制字符串 → int
2
bin(10)             # '0b1010'
3
oct(10)             # '0o12'
4
hex(255)            # '0xff'

浮点可用科学计数：1.5e2 → 150.0。不要用 0.1 + 0.2 == 0.3 判断浮点相等；要精确小数用 decimal，或改成整数（比如按分来存）。

算术：//、%、**#

上一篇已列运算符；数字语境下再强调：

1
7 / 3               # 2.333...，真除恒为 float
2
7 // 3              # 2，地板除
3
-7 // 3             # -3（向负无穷，不是向零）
4
7 % 3               # 1
5
-7 % 3              # 2，与 // 配套
6
2 ** 10             # 1024
7
pow(2, 8)           # 256，内置函数
8
pow(2, 8, 5)        # 1，模幂：2**8 % 5

divmod(a, b) 返回 (a // b, a % b) 一对。复数不支持 // 和 %（以官方文档为准）。

混合类型：int 与 float 运算结果为 float；int 与 complex 得 complex。

math 模块（常用）#

标准库 math 提供实数数学函数（多数要求 float，返回 float）。使用前 import math。

1
import math
2
math.sqrt(2)          # 1.414...
3
math.pi               # 常量
4
math.e
5
math.floor(3.7)       # 3
6
math.ceil(3.2)        # 4
7
math.fabs(-3)         # 3.0
8
math.log(100, 10)     # 2.0，默认自然对数 math.log(x)
9
math.sin(math.pi / 2) # 1.0
10
math.hypot(3, 4)      # 5.0，sqrt(x*x + y*y)

math.inf、math.nan 与浮点特殊值行为见文档；比较 nan 用 math.isnan(x)，不要用 ==。

random 模块（常用）#

random 提供伪随机数（非密码学安全；安全场景用 secrets）。

1
import random
2
random.random()       # [0.0, 1.0) 均匀 float
3
random.randint(1, 6)  # 闭区间 [1, 6] 整数
4
random.randrange(0, 10, 2)  # 0,2,4,6,8
5
random.choice(['a', 'b', 'c'])
6
items = [1, 2, 3, 4]
7
random.shuffle(items) # 原地打乱
8
random.sample(range(100), 5)  # 无重复抽样
9
random.seed(42)       # 可复现（调试）；生产环境慎固定种子

完整函数列表见附录；分布采样（gauss、uniform 等）用到时再查文档。

字符串：不可变文本序列#

str 是 Unicode 码点序列（Text Sequence Type），不可变。引号成对即可：'、"、'''、"""；内容相同时等价。

1
s = "Python"
2
# s[0] = "p"        # TypeError
3
s = "python"        # 新对象

len(s) 是字符个数（对多数日常文本即码点数；精确 Unicode 语义见 Unicode HOWTO）。

索引与切片#

下标从 0 起；负下标从末尾计：-1 是最后一个。

1
s = "Python"
2
s[0]                # 'P'
3
s[-1]               # 'n'
4
s[1:4]              # 'yth'，左闭右开
5
s[:3]               # 'Pyt'
6
s[3:]               # 'hon'
7
s[::2]              # 'Pto'，步长 2
8
s[::-1]             # 'nohtyP'，反转

切片总是产生新 str，不修改原串。越界单下标 IndexError；切片边界可宽松（超出当作端点）。

转义与 raw 字符串#

反斜杠 \ 引入转义（String and Bytes literals）：

转义	含义
`\n`	换行
`\t`	制表
`\\`	反斜杠
`\'` `\"`	引号
`\uXXXX`	Unicode 码点（16 位）
`\UXXXXXXXX`	Unicode 码点（32 位）

1
print("line1\nline2")
2
print(r"C:\new\test")   # raw：不处理转义，\\ 仍保留
3
# r"C:\new"  末尾 \ 可能引发语法问题，注意结尾反斜杠

路径、正则模式常用 r"..."；具体规则以词法文档为准。

拼接与重复#

1
"Hello, " + "World"  # 连接
2
"*" * 30              # 重复 30 次
3
# "a" + 1             # TypeError，需 str(1)

"".join(iterable) 往往比循环 + 高效（大列表拼串时），见后文 join。

格式化：%、str.format、f-string#

三种主流写法并存；新代码优先 f-string（PEP 498，3.6+）。

% 格式化（旧式）#

1
"%.2f %s" % (3.14159, "pi")     # '3.14 pi'
2
"%d" % 42
3
"%(name)s" % {"name": "Alice"}

映射与 % 运算符见 printf-style String Formatting；维护旧代码时查表即可。

str.format#

1
"{} + {} = {}".format(1, 2, 3)
2
"{1} {0}".format("world", "hello")
3
"{name}: {age}".format(name="Bob", age=20)
4
"{:.2f}".format(3.14159)
5
"{:>10}".format("右对齐")

格式规格 mini-language 见 Format String Syntax；记不住就查官方表。

f-string（推荐）#

1
name = "Alice"
2
age = 30
3
f"{name} is {age} years old"
4
f"{3.14159:.2f}"
5
f"{2 + 3}"
6
f"{name!r}"          # 等价于 repr(name)
7
f"{name.lower()=}"   # 3.8+ 调试

f-string 花括号内可以是表达式；不能嵌套同一引号未转义的花括号。3.12+ 的 f-string 细节变更以当前版本 What’s New 为准。

常用 str 方法#

完整方法表见附录；日常高频：

split 与 join#

1
"a,b,c".split(",")           # ['a', 'b', 'c']
2
"a  b  c".split()             # 默认按任意空白切
3
",".join(['a', 'b', 'c'])     # 'a,b,c'

strip 系列#

1
"  hello  ".strip()           # 'hello'
2
"xxxhelloxxx".strip("x")      # 'hello'
3
"  hi".lstrip()
4
"hi  ".rstrip()

replace#

1
"hello".replace("l", "L")     # 'heLLo'
2
"hello".replace("l", "L", 1)  # 只换 1 次

find / index#

1
"python".find("th")           # 2，找不到 -1
2
"python".index("th")          # 2，找不到 ValueError
3
"python".count("o")           # 1

startswith / endswith#

1
"hello.py".startswith("hello")
2
"hello.py".endswith(".py")
3
"hello.py".removesuffix(".py")  # 3.9+，'hello'

大小写与判断#

1
"Hello".lower()
2
"Hello".upper()
3
"hello world".title()
4
"123".isdigit()
5
"abc".isalpha()
6
"  ".isspace()

encode#

1
"中文".encode("utf-8")        # bytes
2
b"\xe4\xb8\xad".decode("utf-8")

编码错误策略（errors=）与 codecs 见官方文档。

字符串与 bytes#

str 是文本，bytes 是字节序列（0–255）。网络、文件二进制读写要在二者间显式编解码，Python 3 不会自动混用。b"..." 字面量只能写 ASCII 或转义；bytes 下标得到的是 int。需要原地改用 bytearray。

1
text = "你好"
2
data = text.encode("utf-8")
3
text2 = data.decode("utf-8")
4
type(data)          # bytes
5
ord("中")           # 码点
6
chr(20013)          # '中'

附录：math 模块函数表（选）#

以 math — Mathematical functions 为准；下表便于速查：

函数 / 常量	说明
`pi`, `e`, `tau`, `inf`, `nan`	常数
`ceil(x)`, `floor(x)`, `trunc(x)`	取整方向不同
`fabs(x)`	绝对值（float）
`factorial(n)`	n!
`gcd(a, b)`, `lcm(a, b)`	最大公约数 / 最小公倍数（3.9+ lcm）
`sqrt(x)`, `pow(x, y)`	平方根 / x^y
`exp(x)`, `log(x[, base])`, `log10(x)`, `log2(x)`	指数与对数
`sin`, `cos`, `tan`, `asin`, `acos`, `atan`, `atan2`	三角
`degrees(x)`, `radians(x)`	弧度 ↔ 角度
`hypot(x, y)`	sqrt(x²+y²)
`isfinite(x)`, `isinf(x)`, `isnan(x)`	浮点检测
`copysign(x, y)`, `fmod(x, y)`, `remainder(x, y)`	符号与余数

附录：random 模块函数表（选）#

以 random — Generate pseudo-random numbers 为准：

函数	说明
`seed(a=None, version=2)`	初始化生成器
`random()`	[0.0, 1.0) float
`uniform(a, b)`	[a, b] 均匀 float
`randint(a, b)`	[a, b] 整数
`randrange(start, stop[, step])`	半开区间整数
`choice(seq)`	随机元素
`choices(population, weights=None, k=1)`	可重复抽样
`sample(population, k)`	无重复抽样
`shuffle(x)`	原地洗牌
`getrandbits(k)`	k 位随机整数
`gauss(mu, sigma)`, `normalvariate`, `expovariate` 等	分布（按需查文档）

附录：str 常用方法表#

以 Text Sequence Type — str 为准；完整列表以官方为准。

方法	说明
`capitalize()`	首字母大写
`casefold()`	强大小写折叠（比较用）
`center(width[, fillchar])`	居中填充
`count(sub[, start[, end]])`	子串出现次数
`encode(encoding='utf-8', errors='strict')`	→ bytes
`endswith(suffix[, start[, end]])`	后缀判断
`expandtabs(tabsize=8)`	tab → 空格
`find(sub[, start[, end]])`	查找，失败 -1
`format(args, *kwargs)`	格式化
`format_map(mapping)`	映射格式化
`index(sub[, start[, end]])`	查找，失败 ValueError
`isalnum()`, `isalpha()`, `isdigit()`, `isspace()` …	字符类判断
`join(iterable)`	连接
`ljust`, `rjust`, `zfill`	对齐与填零
`lower()`, `upper()`, `swapcase()`, `title()`	大小写
`lstrip`, `rstrip`, `strip([chars])`	去空白或字符集
`replace(old, new[, count])`	替换
`removeprefix`, `removesuffix`	3.9+ 去前后缀
`split(sep=None, maxsplit=-1)`	拆分
`rsplit`, `splitlines`	右拆 / 按行
`startswith(prefix[, start[, end]])`	前缀判断
`partition(sep)`, `rpartition(sep)`	三分
`maketrans`, `translate`	字符映射

参考#

官方文档（中文版可对照阅读）：

PEP：

PEP 498 — Literal String Interpolation (f-strings)
PEP 515 — Underscores in Numeric Literals（如 1_000_000，可选）

目录来源（骨架，不以它为准改语法）：