30天Python入门到进阶——第3天：数据类型（Ⅱ）
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昨天讲到了字符串的基本定义、连接和类型转换，继续昨天学习的字符串数据类型，今天我探索了其他一些特性。
格式化字符串
字符串格式化是一个简洁的功能，它允许我们动态更新字符串内容。假设我们从服务器获取用户信息，并希望根据该信息显示自定义消息。第一个想法是应用字符串连接，例如：
last_name = 'Cruise'
welcome_message = "Welcome" + " " + first_name + " " + last_name
print(welcome_message) # Welcome Tom Cruise
如果我们有更多变量，那么动态字符串可能会有点难以阅读。如果我们有其他类型的数据，那么我们还需要将它们转换为字符串。使用格式化字符串有一种更简洁的方法。
last_name = 'Cruise'
welcome_message = f'Welcome {first_name} {last_name}'
print(welcome_message) # Welcome Tom Cruise
字符串前面的f表示格式化的字符串。动态值放置在 {}中，这是一种更简洁的语法。JavaScript 等价物是 ES6 中引入的字符串插值或模板字符串。比如下面：
lastName = 'Cruise';
welcomeMessage = `Welcome ${firstName} ${lastName}`;
console.log(welcomeMessage) // Welcome Tom Cruise
字符串索引
Python中的字符串只是字符的有序集合。所以我们可以用它做很多很酷的把戏。我们可以访问字符串的字符，选择子字符串，反转字符串，而且非常容易。它也称为字符串切片。
first_character = language[0] # indexing starts from 0
second_character = language[1]
print(first_character) # p
print(second_character) # y
# Strings can be manipulated easily with this syntax [start:stop:step-over]
range_1 = language[0:2] # here it starts from index 0 and ends at index 1
range_2 = language[0::1] # starts at 0, stops at end with step over 1
range_3 = language[::2] # starts at 0, till end with step 2
range_4 = language[1:] # starts at index 1 till end of string
range_5 = language[-1] # selects last character
range_6 = language[-2] # second last character
reverse_string = language[::-1] # starts from end and reverses the string
reverse_string_2 = language[::-2] # reverses string and skips 1 character
print(range_1) # py
print(range_2) # python
print(range_3) # pto
print(range_4) # ython
print(range_5) # n
print(range_6) # o
print(reverse_string) # nohtyp
print(reverse_string_2) # nhy
字符串本质上是不可变的。这意味着字符串的值不能被篡改或更改。
favorite_website[0] = 'w'
print(favorite_website) # TypeError: 'str' object does not support item assignment
内置字符串函数和方法
Python有一些内置函数和方法来对字符串数据类型进行操作。函数通常是可以像print()、round()那样独立调用的操作，而方法只是作为对象的一部分并用.运算符调用。
print(len(quote)) # 21 (len calculates total no of characters)
new_quote = quote.replace('javascript', 'python')
print(new_quote) # python is awesome
capitalize = new_quote.capitalize()
print(capitalize) # Python is awesome
upper_case = new_quote.upper()
print(upper_case) # PYTHON IS AWESOME
print(quote) # javascript is awesome (Note: Strings are immutable!)
string.capitalize() | 把字符串的第一个字符大写 |
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 |
string.count(str, beg=0, end=len(string)) | 返回 str 在 string 里面出现的次数，如果 beg 或者 end 指定则返回指定范围内 str 出现的次数 |
bytes.decode(encoding='UTF-8', errors='strict') | Python3 中没有 decode 方法，但我们可以使用 bytes 对象的 decode() 方法来解码给定的 bytes 对象 |
string.encode(encoding='UTF-8', errors='strict') | 以 encoding 指定的编码格式编码 string，编码的结果是一个bytes对象。如果出错默认报一个ValueError 的异常，除非 errors 指定的是'ignore'或者'replace' |
string.endswith(obj, beg=0, end=len(string)) | 检查字符串是否以 obj 结束，如果beg 或者 end 指定则检查指定的范围内是否以 obj 结束，如果是，返回 True,否则返回 False. |
string.expandtabs(tabsize=8) | 把字符串 string 中的 tab 符号转为空格，tab 符号默认的空格数是 8。 |
string.find(str, beg=0, end=len(string)) | 检测 str 是否包含在 string 中，如果 beg 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.format() | 格式化字符串 |
string.index(str, beg=0, end=len(string)) | 跟find()方法一样，只不过如果str不在 string中会报一个异常. |
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,否则返回False |
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,否则返回False |
string.isdecimal() | 如果 string 只包含十进制数字则返回 True 否则返回 False. |
string.isdigit() | 如果 string 只包含数字则返回 True 否则返回 False. |
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，否则返回False |
string.isnumeric() | 如果string中只包含数字字符，则返回True，否则返回False |
string.isspace() | 如果 string 中只包含空格，则返回 True，否则返回 False. |
string.istitle() | 如果 string 是标题化的(见 title())则返回 True，否则返回 False |
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，否则返回 False |
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 |
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.lower() | 转换 string 中所有大写字符为小写. |
string.lstrip() | 截掉 string 左边的空格 |
string.maketrans(intab, outtab) | maketrans() 方法用于创建字符映射的转换表，对于接受两个参数的最简单的调用方式，第一个参数是字符串，表示需要转换的字符，第二个参数也是字符串表示转换的目标。 |
max(str) | 返回字符串 str 中最大的字母。 |
min(str) | 返回字符串 str 中最小的字母。 |
string.partition(str) | 有点像 find()和 split()的结合体,从 str 出现的第一个位置起,把 字 符 串 string 分 成 一 个 3 元 素 的 元 组 (string_pre_str,str,string_post_str),如果 string 中不包含str 则 string_pre_str == string. |
string.replace(str1, str2, num=string.count(str1)) | 把 string 中的 str1 替换成 str2,如果 num 指定，则替换不超过 num 次. |
string.rfind(str, beg=0,end=len(string)) | 类似于find()函数，不过是从右边开始查找. |
string.rindex( str, beg=0,end=len(string)) | 类似于 index()，不过是从右边开始. |
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.rpartition(str) | 类似于 partition()函数,不过是从右边开始查找. |
string.rstrip() | 删除 string 字符串末尾的空格. |
string.split(str="", num=string.count(str)) | 以str为分隔符切片 string，如果 num有指定值，则仅分隔num个子字符串 |
string.splitlines([keepends]) | 按照行('\r','\r\n',\n')分隔，返回一个包含各行作为元素的列表，如果参数keepends为False，不包含换行符，如果为True，则保留换行符。 |
string.startswith(obj, beg=0,end=len(string)) | 检查字符串是否是以 obj 开头，是则返回 True，否则返回 False。如果beg 和 end 指定值，则在指定范围内检查. |
string.strip([obj]) | 在 string 上执行 lstrip()和 rstrip() |
string.swapcase() | 翻转 string 中的大小写 |
string.title() | 返回"标题化"的string,就是说所有单词都是以大写开始，其余字母均为小写(见 istitle()) |
string.translate(str, del="") | 根据 str 给出的表(包含 256 个字符)转换 string 的字符,要过滤掉的字符放到 del 参数中 |
string.upper() | 转换 string 中的小写字母为大写 |
string.zfill(width) | 返回长度为 width 的字符串，原字符串 string右对齐，前面填充0 |
字符串是Python中和列表、字典同样重要的数据类型，对它的操作特别多，因此内置了很多方法。每当你要处理字符串的时候，不妨来这里查查，或许就有原生的方法，不用你自己去写了。
对字符串的操作方法那么多，是不是需要每个都背下来呢？能背最好，背不了的话至少需要知道下面几个：
- encode() # 编码成bytes类型
- find() # 查找子串
- index() # 获取下标
- replace() # 替换子串
- len(string) # 返回字符串长度，Python内置方法，非字符串方法。
- lower() # 小写字符
- upper() # 大写字符
- split() # 分割字符串
- strip() # 去除两端的指定符号
- startswith() # 字符串是否以xxx开头
- endswith() # 字符串是否以xxx结尾
对于错、0和1、正与反，都是传统意义上的布尔类型。
但在Python语言中，布尔类型只有两个值，True与False。请注意，是英文单词的对与错，并且首字母要大写，不能其它花式变型。
所有计算结果，或者调用返回值是True或者False的过程都可以称为布尔运算，例如比较运算。布尔值通常用来判断条件是否成立。
is_dirty = False
print(10 > 9) # True
Python内置的bool()函数可以用来测试一个表达式的布尔值结果。
下面一些例子的结果，可能让你感到惊讶，但事实就是如此，请坦然接受。
True
>>> False
False
>>> 3 > 2
True
>>> 3 > 5
False
>>> 3 in [1,2,3]
True
>>> 3 == 9/3
True
>>> 3 is "3"
False
为什么3 is "3"是错误的呢？因为一个是整数一个是字符串，is运算符比较的是对象，当然是错误的。
and、or和not运算
and运算是与运算，只有所有都为True，and运算的结果才是True：
True
>>> True and False
False
>>> False and False
False
>>> 5 > 3 and 3 > 1
True
or运算是或运算，只要其中有一个为True，or运算结果就是True：
True
>>> True or False
True
>>> False or False
False
>>> 5 > 3 or 1 > 3
True
not运算是非运算，它是单目运算符，把True变成False，False变成True：
False
>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True
再开下脑洞，布尔类型还能做别的运算吗？试试就知道了！
True
>>> True < False
False
>>> True >=False
True
>>> True -1
0
>>> True + 1
2
>>> True *3
3
>>> False -1
-1
真的可以！比较运算，四则运算都没有问题。并且在做四则运算的时候，明显把True看做1，False看做0。往往是我们不知道的细节，有时候给我们带来巨大的困扰和疑惑。更多的运算种类支持，请大家自行测试。
注释是用代码编写的语句，以增强其可读性。在 Python 中，它们是用#符号后跟注释编写的。解释器会忽略注释，仅用于代码可读性目的。我已经在代码示例中使用它们来打印输出或添加一些注释。根据良好的编程实践，我们应该尽量让我们的代码像阅读英语一样具有可读性，并且仅在需要时才添加注释，因为带有过多注释的臃肿代码可能会适得其反。
我们写的程序里，不光有代码，还要有很多注释。注释有说明性质的、帮助性质的，它们在代码执行过程中相当于不存在，透明的，不参与任何工作。但在代码维护、解释、测试等等方面，发挥着不可或缺的重要作用。每一位程序员都要尽量写出高质量的注释。具体的注释专题，有大量的高水平文章和论述，请自行搜索并学习。这里，我们只讨论Python中注释的方法。
Python中，以符号“#”为单行注释的开始，从它往后到本行的末尾，都是注释内容。
# 下面这个方法的作用是…..
# 第一个注释
# 我是单行注释
# 这是一个空的函数，它什么都不干。本条注释也是句废话。
def main():
pass # pass表示占位，什么都不做。那我为什么要注释它呢？？？
Python没有真正意义上的多行注释（块注释）语法。你只能在每行的开头打上#号，然后假装自己是个多行注释。
# 第二行注释
# 第三行注释
def func():
print("这是一个悲伤的故事！")
在某些特定的位置，用三引号包括起来的部分，也被当做注释。但是，这种注释有专门的作用，用于为__doc__提供文档内容，这些内容可以通过现成的工具，自动收集起来，形成帮助文档。比如，函数和类的说明文档：
"""
这个是函数的说明文档。
:param a: 加数
:param b: 加数
:return: 和
"""
return a + b
class Foo:
"""
这个类初始化了一个age变量
"""
def __init__(self, age):
self.age = age
需要强调的是这类注释必须紧跟在定义体下面，不能在任意位置。
列表是一种重要的数据类型。它们是有组织的对象集合。它也是一种数据结构，意味着一个容器，可以为不同目的以某种特定格式组织数据。它们就像来自 JavaScript 或其他编程语言领域的数组。它们用 表示[ ]。它们可用于将相同或不同的数据类型存储在一起，列表中的每个元素都被分配一个数字作为索引，用来表示该元素在列表内所排在的位置。第一个元素的索引是0，第二个索引是1，依此类推。
Python的列表是一个有序可重复的元素集合，可嵌套、迭代、修改、分片、追加、删除，成员判断。
从数据结构角度看，Python的列表是一个可变长度的顺序存储结构，每一个位置存放的都是对象的指针。
shopping_cart_items = ['pen','toothbrush', 'sanitizer','eraser']
random_things = ['football', 123, True, 'developer', 777]
first_item = shopping_cart_items[0]
print(first_item) # 'pen'
与字符串类似，列表可以被切片。但是，与字符串不同，列表是可变的，这意味着它们的数据可以更改。
soccer_stars[0] = 'suarez'
print(soccer_stars) # ['suarez', 'messi','ibrahimovic','zidane','beckham']
range = soccer_stars[0:3]
print(range) # ['suarez', 'messi', 'ibrahimovic']
print(soccer_stars) # ['suarez', 'messi','ibrahimovic','zidane','beckham']
# Note : Slicing lists does not mutate them
clone = soccer_stars[:] # copies the list. Commonly used in Python
print(clone) # ['suarez', 'messi','ibrahimovic','zidane','beckham']
reverse_order = soccer_stars[::-1] # reverses the order of data
print(reverse_order) # ['beckham', 'zidane', 'ibrahimovic', 'messi', 'suarez']
列表可以是多维的。我上面提到的列表示例都是一维或一维的。但是，我们可以在列表中包含列表。所以一个二维列表看起来像这样：
first_item = matrix_2[0]
print(first_item) # [1,3,2]
first_item_first_element = matrix_2[0][0] # or first_item[0]
print(first_item_first_element) # 1
我们可以类似地在列表中嵌套任意数量的列表，以创建类似于我们在小学学习的数学中的矩阵的不同维度矩阵。这种矩阵数据有助于存储图像等复杂数据，并用于机器学习模型。稍后探索它们并详细了解它们的实际应用会非常有趣。
好了，今天就学习这么多，好好消化一下，明天将继续学习列表的其余概念，例如它的功能和方法以及其他模式，然后学习其余的数据类型字典、元组、集合和None。我对逐渐探索这些数据结构产生了极大的兴趣。希望你在跟随的同时也发现它们很酷。让我们明天再见面吧!
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