Python入門
3-1 Python中數據類型
計算機顧名思義就是可以做數學計算的機器，因此，計算機程序理所當然地可以處理各種數值。但是，計算機能處理的遠不止數值，還可以處理文本、圖形、音頻、視頻、網頁等各種各樣的數據，不同的數據，需要定義不同的數據類型。在Python中，能夠直接處理的數據類型有以下幾種：
一、整數
Python可以處理任意大小的整數，當然包括負整數，在Python程序中，整數的表示方法和數學上的寫法一模一樣，例如：1，100，-8080，0，等等。
計算機由於使用二進制，所以，有時候用十六進制表示整數比較方便，十六進制用0x前綴和0-9，a-f表示，例如：0xff00，0xa5b4c3d2，等等。
二、浮點數
浮點數也就是小數，之所以稱爲浮點數，是因爲按照科學記數法表示時，一個浮點數的小數點位置是可變的，比如，1.23x10^9和12.3x10^8是相等的。浮點數可以用數學寫法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是對於很大或很小的浮點數，就必須用科學計數法表示，把10用e替代，1.23x10^9就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以寫成1.2e-5，等等。
整數和浮點數在計算機內部存儲的方式是不同的，整數運算永遠是精確的（除法難道也是精確的？是的！），而浮點數運算則可能會有四捨五入的誤差。
三、字符串
字符串是以''或""括起來的任意文本，比如'abc'，"xyz"等等。請注意，''或""本身只是一種表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串'abc'只有a，b，c這3個字符。
四、布爾值
布爾值和布爾代數的表示完全一致，一個布爾值只有True、False兩種值，要麼是True，要麼是False，在Python中，可以直接用True、False表示布爾值（請注意大小寫），也可以通過布爾運算計算出來。
布爾值可以用and、or和not運算。
and運算是與運算，只有所有都爲 True，and運算結果纔是 True。
or運算是或運算，只要其中有一個爲 True，or 運算結果就是 True。
not運算是非運算，它是一個單目運算符，把 True 變成 False，False 變成 True。
五、空值
空值是Python裏一個特殊的值，用None表示。None不能理解爲0，因爲0是有意義的，而None是一個特殊的空值。
此外，Python還提供了列表、字典等多種數據類型，還允許創建自定義數據類型，我們後面會繼續講到
任務
試一試，在右邊編輯器中，完成以下任務:
1. 計算十進制整數 45678 和十六進制整數 0x12fd2 之和。
2. 請用字符串表示出Learn Python in imooc。
3. 請計算以下表達式的布爾值（注意==表示判斷是否相等）：
100 < 99
0xff == 255
注意：使用print命令
3-2 Python之print語句
print語句可以向屏幕上輸出指定的文字。比如輸出'hello, world'，用代碼實現如下：
>>> print 'hello, world'
注意：
1.當我們在Python交互式環境下編寫代碼時，>>>是Python解釋器的提示符，不是代碼的一部分。
2.當我們在文本編輯器中編寫代碼時，千萬不要自己添加 >>>。
print語句也可以跟上多個字符串，用逗號“,”隔開，就可以連成一串輸出：
>>> print 'The quick brown fox', 'jumpsover', 'the lazy dog'
The quick brown fox jumps over the lazy dog
print會依次打印每個字符串，遇到逗號“,”會輸出一個空格，因此，輸出的字符串是這樣拼起來的：
print也可以打印整數，或者計算結果：
>>> print 300
300 #運行結果
>>> print 100 + 200
300 #運行結果
因此，我們可以把計算100 + 200的結果打印得更漂亮一點：
>>> print '100 + 200 =', 100 + 200
100 + 200 = 300 #運行結果
注意: 對於100 + 200，Python解釋器自動計算出結果300，但是，'100 + 200 ='是字符串而非數學公式，Python把它視爲字符串，請自行解釋上述打印結果。
3-4 Python中什麼是變量
在Python中，變量的概念基本上和初中代數的方程變量是一致的。
例如，對於方程式 y=x*x ，x就是變量。當x=2時，計算結果是4，當x=5時，計算結果是25。
只是在計算機程序中，變量不僅可以是數字，還可以是任意數據類型。
在Python程序中，變量是用一個變量名錶示，變量名必須是大小寫英文、數字和下劃線（_）的組合，且不能用數字開頭，比如：
a = 1
變量a是一個整數。
t_007 = 'T007'
變量t_007是一個字符串。
在Python中，等號=是賦值語句，可以把任意數據類型賦值給變量，同一個變量可以反覆賦值，而且可以是不同類型的變量，例如：
a = 123 # a是整數
print a
a = 'imooc' #a變爲字符串
print a
這種變量本身類型不固定的語言稱之爲動態語言，與之對應的是靜態語言。
靜態語言在定義變量時必須指定變量類型，如果賦值的時候類型不匹配，就會報錯。例如Java是靜態語言，賦值語句如下（// 表示註釋）：
int a = 123; // a是整數類型變量
a = "mooc"; // 錯誤：不能把字符串賦給整型變量
和靜態語言相比，動態語言更靈活，就是這個原因。
請不要把賦值語句的等號等同於數學的等號。比如下面的代碼：
x = 10
x = x + 2
如果從數學上理解x = x + 2那無論如何是不成立的，在程序中，賦值語句先計算右側的表達式x + 2，得到結果12，再賦給變量x。由於x之前的值是10，重新賦值後，x的值變成12。
最後，理解變量在計算機內存中的表示也非常重要。當我們寫：a = 'ABC'時，Python解釋器幹了兩件事情：
1. 在內存中創建了一個'ABC'的字符串；
2. 在內存中創建了一個名爲a的變量，並把它指向'ABC'。
也可以把一個變量a賦值給另一個變量b，這個操作實際上是把變量b指向變量a所指向的數據，例如下面的代碼：
a = 'ABC'
b = a
a = 'XYZ'
print b
最後一行打印出變量b的內容到底是'ABC'呢還是'XYZ'？如果從數學意義上理解，就會錯誤地得出b和a相同，也應該是'XYZ'，但實際上b的值是'ABC'，讓我們一行一行地執行代碼，就可以看到到底發生了什麼事：
執行a = 'ABC'，解釋器創建了字符串 'ABC'和變量 a，並把a指向 'ABC'：
執行b = a，解釋器創建了變量 b，並把b指向 a 指向的字符串'ABC'：
執行a = 'XYZ'，解釋器創建了字符串'XYZ'，並把a的指向改爲'XYZ'，但b並沒有更改：
所以，最後打印變量b的結果自然是'ABC'了。
任務
等差數列可以定義爲每一項與它的前一項的差等於一個常數，可以用變量 x1 表示等差數列的第一項，用 d 表示公差，請計算數列
1 4 7 10 13 16 19 ...
前 100 項的和。
注意: ？？？表示任務,以後章節同理，不再做提示。
3-5 Python中定義字符串
前面我們講解了什麼是字符串。字符串可以用''或者""括起來表示。
如果字符串本身包含'怎麼辦？比如我們要表示字符串 I'm OK ，這時，可以用" "括起來表示：
"I'm OK"
類似的，如果字符串包含"，我們就可以用' '括起來表示：
'Learn "Python" in imooc'
如果字符串既包含'又包含"怎麼辦？
這個時候，就需要對字符串的某些特殊字符進行“轉義”，Python字符串用\進行轉義。
要表示字符串 Bob said "I'm OK".
由於 ' 和 " 會引起歧義，因此，我們在它前面插入一個\表示這是一個普通字符，不代表字符串的起始，因此，這個字符串又可以表示爲
'Bob said \"I\'m OK\".'
注意：轉義字符 \ 不計入字符串的內容中。
常用的轉義字符還有：
\n 表示換行
\t 表示一個製表符
\\ 表示 \ 字符本身
任務
請將下面兩行內容用Python的字符串表示並打印出來：
Python was started in 1989 by "Guido".
Python is free and easy to learn.
3-6 Python中raw字符串與多行字符串
如果一個字符串包含很多需要轉義的字符，對每一個字符都進行轉義會很麻煩。爲了避免這種情況，我們可以在字符串前面加個前綴 r ，表示這是一個 raw 字符串，裏面的字符就不需要轉義了。例如：
r'\(~_~)/ \(~_~)/'
但是r'...'表示法不能表示多行字符串，也不能表示包含'和 "的字符串（爲什麼？）
如果要表示多行字符串，可以用'''...'''表示：
'''Line 1
Line 2
Line 3'''
上面這個字符串的表示方法和下面的是完全一樣的：
'Line 1\nLine 2\nLine 3'
還可以在多行字符串前面添加 r ，把這個多行字符串也變成一個raw字符串：
r'''Python is created by "Guido".
It is free and easy to learn.
Let's start learn Python in imooc!'''
任務
請把下面的字符串用r'''...'''的形式改寫，並用print打印出來：
'\"To be, or not to be\": that is thequestion.\nWhether it\'s nobler in the mind to suffer.'
3-7 Python中Unicode字符串
字符串還有一個編碼問題。
因爲計算機只能處理數字，如果要處理文本，就必須先把文本轉換爲數字才能處理。最早的計算機在設計時採用8個比特（bit）作爲一個字節（byte），所以，一個字節能表示的最大的整數就是255（二進制11111111=十進制255），0 - 255被用來表示大小寫英文字母、數字和一些符號，這個編碼表被稱爲ASCII編碼，比如大寫字母 A 的編碼是65，小寫字母 z 的編碼是122。
如果要表示中文，顯然一個字節是不夠的，至少需要兩個字節，而且還不能和ASCII編碼衝突，所以，中國製定了GB2312編碼，用來把中文編進去。
類似的，日文和韓文等其他語言也有這個問題。爲了統一所有文字的編碼，Unicode應運而生。Unicode把所有語言都統一到一套編碼裏，這樣就不會再有亂碼問題了。
Unicode通常用兩個字節表示一個字符，原有的英文編碼從單字節變成雙字節，只需要把高字節全部填爲0就可以。
因爲Python的誕生比Unicode標準發佈的時間還要早，所以最早的Python只支持ASCII編碼，普通的字符串'ABC'在Python內部都是ASCII編碼的。
Python在後來添加了對Unicode的支持，以Unicode表示的字符串用u'...'表示，比如：
print u'中文'
中文
注意: 不加 u ，中文就不能正常顯示。
Unicode字符串除了多了一個 u 之外，與普通字符串沒啥區別，轉義字符和多行表示法仍然有效：
轉義：
u'中文\n日文\n韓文'
多行：
u'''第一行
第二行'''
raw+多行：
ur'''Python的Unicode字符串支持"中文",
"日文",
"韓文"等多種語言'''
如果中文字符串在Python環境下遇到 UnicodeDecodeError，這是因爲.py文件保存的格式有問題。可以在第一行添加註釋
# -*- coding: utf-8 -*-
目的是告訴Python解釋器，用UTF-8編碼讀取源代碼。然後用Notepad++ 另存爲... 並選擇UTF-8格式保存。
任務
用多行Unicode字符串表示下面的唐詩並打印：
靜夜思
牀前明月光，
疑是地上霜。
舉頭望明月，
低頭思故鄉。
3-8 Python中整數和浮點數
Python支持對整數和浮點數直接進行四則混合運算，運算規則和數學上的四則運算規則完全一致。
基本的運算：
1 + 2 + 3 #==> 6
4 * 5 - 6 #==> 14
7.5 / 8 + 2.1 # ==> 3.0375
使用括號可以提升優先級，這和數學運算完全一致，注意只能使用小括號，但是括號可以嵌套很多層：
(1 + 2) * 3 #==> 9
(2.2 + 3.3) / (1.5 * (9 - 0.3)) # ==> 0.42145593869731807
和數學運算不同的地方是，Python的整數運算結果仍然是整數，浮點數運算結果仍然是浮點數：
1 + 2 #==> 整數 3
1.0 + 2.0 #==> 浮點數 3.0
但是整數和浮點數混合運算的結果就變成浮點數了：
1 + 2.0 # ==> 浮點數 3.0
爲什麼要區分整數運算和浮點數運算呢？這是因爲整數運算的結果永遠是精確的，而浮點數運算的結果不一定精確，因爲計算機內存再大，也無法精確表示出無限循環小數，比如 0.1 換成二進制表示就是無限循環小數。
那整數的除法運算遇到除不盡的時候，結果難道不是浮點數嗎？我們來試一下：
11 / 4 #==> 2
令很多初學者驚訝的是，Python的整數除法，即使除不盡，結果仍然是整數，餘數直接被扔掉。不過，Python提供了一個求餘的運算 % 可以計算餘數：
11 % 4 #==> 3
如果我們要計算 11 / 4 的精確結果，按照“整數和浮點數混合運算的結果是浮點數”的法則，把兩個數中的一個變成浮點數再運算就沒問題了：
11.0 / 4 #==> 2.75
任務
請計算 2.5 + 10 / 4 ,並解釋計算結果爲什麼不是期望的 5.0 ?
請修復上述運算，使得計算結果是 5.0
3-9 Python中布爾類型
我們已經瞭解了Python支持布爾類型的數據，布爾類型只有True和False兩種值，但是布爾類型有以下幾種運算：
與運算：只有兩個布爾值都爲 True 時，計算結果才爲 True。
True and True # ==> True
True and False # ==> False
False and True # ==> False
False and False # ==> False
或運算：只要有一個布爾值爲 True，計算結果就是 True。
True or True #==> True
True or False # ==> True
False or True # ==> True
False or False # ==> False
非運算：把True變爲False，或者把False變爲True：
not True #==> False
not False #==> True
布爾運算在計算機中用來做條件判斷，根據計算結果爲True或者False，計算機可以自動執行不同的後續代碼。
在Python中，布爾類型還可以與其他數據類型做 and、or和not運算，請看下面的代碼：
a = True
print a and 'a=T' or 'a=F'
計算結果不是布爾類型，而是字符串 'a=T'，這是爲什麼呢？
因爲Python把0、空字符串''和None看成 False，其他數值和非空字符串都看成 True，所以：
True and 'a=T' 計算結果是 'a=T'
繼續計算 'a=T' or 'a=F' 計算結果還是 'a=T'
要解釋上述結果，又涉及到 and 和 or 運算的一條重要法則：短路計算。
1. 在計算 a and b 時，如果 a 是 False，則根據與運算法則，整個結果必定爲 False，因此返回 a；如果 a 是 True，則整個計算結果必定取決與 b，因此返回 b。
2. 在計算 a or b 時，如果 a 是 True，則根據或運算法則，整個計算結果必定爲 True，因此返回 a；如果 a 是 False，則整個計算結果必定取決於 b，因此返回 b。
所以Python解釋器在做布爾運算時，只要能提前確定計算結果，它就不會往後算了，直接返回結果。
任務
請運行如下代碼，並解釋打印的結果：
a = 'python'
print 'hello,', a or 'world'
b = ''
print 'hello,', b or 'world'
4-1 Python創建list
Python內置的一種數據類型是列表：list。list是一種有序的集合，可以隨時添加和刪除其中的元素。
比如，列出班裏所有同學的名字，就可以用一個list表示：
>>> ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
['Michael', 'Bob', 'Tracy']
list是數學意義上的有序集合，也就是說，list中的元素是按照順序排列的。
構造list非常簡單，按照上面的代碼，直接用 [ ] 把list的所有元素都括起來，就是一個list對象。通常，我們會把list賦值給一個變量，這樣，就可以通過變量來引用list：
>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
>>> classmates # 打印classmates變量的內容
['Michael', 'Bob', 'Tracy']
由於Python是動態語言，所以list中包含的元素並不要求都必須是同一種數據類型，我們完全可以在list中包含各種數據：
>>> L = ['Michael', 100, True]
一個元素也沒有的list，就是空list：
>>> empty_list = []
任務
假設班裏有3名同學：Adam，Lisa和Bart，他們的成績分別是 95.5，85 和 59，請按照 名字, 分數, 名字, 分數... 的順序按照分數從高到低用一個list表示，然後打印出來。
4-2 Python按照索引訪問list
由於list是一個有序集合，所以，我們可以用一個list按分數從高到低表示出班裏的3個同學：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
那我們如何從list中獲取指定第 N 名的同學呢？方法是通過索引來獲取list中的指定元素。
需要特別注意的是，索引從 0 開始，也就是說，第一個元素的索引是0，第二個元素的索引是1，以此類推。
因此，要打印第一名同學的名字，用 L[0]:
>>> print L[0]
Adam
要打印第二名同學的名字，用 L[1]:
>>> print L[1]
Lisa
要打印第三名同學的名字，用 L[2]:
>>> print L[2]
Bart
要打印第四名同學的名字，用 L[3]:
>>> print L[3]
Traceback (most recent call last):
File"<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
報錯了！IndexError意思就是索引超出了範圍，因爲上面的list只有3個元素，有效的索引是 0，1，2。
所以，使用索引時，千萬注意不要越界。
任務
三名同學的成績可以用一個list表示：
L = [95.5, 85, 59]
請按照索引分別打印出第一名、第二名、第三名，同時測試 print L[3]。
4-3 Python之倒序訪問list
我們還是用一個list按分數從高到低表示出班裏的3個同學：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
這時，老師說，請分數最低的同學站出來。
要寫代碼完成這個任務，我們可以先數一數這個 list，發現它包含3個元素，因此，最後一個元素的索引是2：
>>> print L[2]
Bart
有沒有更簡單的方法？
有！
Bart同學是最後一名，俗稱倒數第一，所以，我們可以用 -1 這個索引來表示最後一個元素：
>>> print L[-1]
Bart
Bart同學表示躺槍。
類似的，倒數第二用 -2 表示，倒數第三用 -3 表示，倒數第四用 -4 表示：
>>> print L[-2]
Lisa
>>> print L[-3]
Adam
>>> print L[-4]
Traceback (most recent call last):
File"<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
L[-4] 報錯了，因爲倒數第四不存在，一共只有3個元素。
使用倒序索引時，也要注意不要越界。
任務
三名同學的成績可以用一個list表示：
L = [95.5, 85, 59]
請按照倒序索引分別打印出倒數第一、倒數第二、倒數第三。
4-4 Python之添加新元素
現在，班裏有3名同學：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
今天，班裏轉來一名新同學 Paul，如何把新同學添加到現有的 list 中呢？
第一個辦法是用 list 的 append() 方法，把新同學追加到 list 的末尾：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.append('Paul')
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
append()總是把新的元素添加到 list 的尾部。
如果 Paul 同學表示自己總是考滿分，要求添加到第一的位置，怎麼辦？
方法是用list的 insert()方法，它接受兩個參數，第一個參數是索引號，第二個參數是待添加的新元素：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
>>> L.insert(0, 'Paul')
>>> print L
['Paul', 'Adam', 'Lisa', 'Bart']
L.insert(0, 'Paul') 的意思是，'Paul'將被添加到索引爲 0 的位置上（也就是第一個），而原來索引爲 0 的Adam同學，以及後面的所有同學，都自動向後移動一位。
任務
假設新來一名學生Paul，Paul 同學的成績比Bart好，但是比Lisa差，他應該排到第三名的位置，請用代碼實現。
4-5 Python從list刪除元素
Paul同學剛來幾天又要轉走了，那麼我們怎麼把Paul 從現有的list中刪除呢？
如果Paul同學排在最後一個，我們可以用list的pop()方法刪除：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
>>> L.pop()
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
pop()方法總是刪掉list的最後一個元素，並且它還返回這個元素，所以我們執行 L.pop() 後，會打印出 'Paul'。
如果Paul同學不是排在最後一個怎麼辦？比如Paul同學排在第三：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']
要把Paul踢出list，我們就必須先定位Paul的位置。由於Paul的索引是2，因此，用 pop(2)把Paul刪掉：
>>> L.pop(2)
'Paul'
>>> print L
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
任務
注意右邊編輯器代碼中 list 如下：
L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']
Paul的索引是2，Bart的索引是3，如果我們要把Paul和Bart都刪掉，請解釋下面的代碼爲什麼不能正確運行：
L.pop(2)
L.pop(3)
怎樣調整代碼可以把Paul和Bart都正確刪除掉？
4-6 Python中替換元素
假設現在班裏仍然是3名同學：
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
現在，Bart同學要轉學走了，碰巧來了一個Paul同學，要更新班級成員名單，我們可以先把Bart刪掉，再把Paul添加進來。
另一個辦法是直接用Paul把Bart給替換掉：
>>> L[2] = 'Paul'
>>> print L
L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul']
對list中的某一個索引賦值，就可以直接用新的元素替換掉原來的元素，list包含的元素個數保持不變。
由於Bart還可以用 -1 做索引，因此，下面的代碼也可以完成同樣的替換工作：
>>> L[-1] = 'Paul'
任務
班裏的同學按照分數排名是這樣的：
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
但是，在一次考試後，Bart同學意外取得第一，而Adam同學考了倒數第一。
請通過對list的索引賦值，生成新的排名。
4-7 Python之創建tuple
tuple是另一種有序的列表，中文翻譯爲“ 元組 ”。tuple 和 list 非常類似，但是，tuple一旦創建完畢，就不能修改了。
同樣是表示班裏同學的名稱，用tuple表示如下：
>>> t = ('Adam', 'Lisa', 'Bart')
創建tuple和創建list唯一不同之處是用( )替代了[ ]。
現在，這個 t 就不能改變了，tuple沒有 append()方法，也沒有insert()和pop()方法。所以，新同學沒法直接往 tuple 中添加，老同學想退出 tuple 也不行。
獲取 tuple 元素的方式和 list 是一模一樣的，我們可以正常使用 t[0]，t[-1]等索引方式訪問元素，但是不能賦值成別的元素，不信可以試試：
>>> t[0] = 'Paul'
Traceback (most recent call last):
File"<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support itemassignment
任務
創建一個tuple，順序包含0 - 9這10個數。
4-8 Python之創建單元素tuple
tuple和list一樣，可以包含 0 個、1個和任意多個元素。
包含多個元素的 tuple，前面我們已經創建過了。
包含 0 個元素的 tuple，也就是空tuple，直接用 ()表示：
>>> t = ()
>>> print t
()
創建包含1個元素的 tuple 呢？來試試：
>>> t = (1)
>>> print t
1
好像哪裏不對！t 不是 tuple ，而是整數1。爲什麼呢？
因爲()既可以表示tuple，又可以作爲括號表示運算時的優先級，結果 (1) 被Python解釋器計算出結果 1，導致我們得到的不是tuple，而是整數 1。
正是因爲用()定義單元素的tuple有歧義，所以 Python 規定，單元素 tuple 要多加一個逗號“,”，這樣就避免了歧義：
>>> t = (1,)
>>> print t
(1,)
Python在打印單元素tuple時，也自動添加了一個“,”，爲了更明確地告訴你這是一個tuple。
多元素 tuple 加不加這個額外的“,”效果是一樣的：
>>> t = (1, 2, 3,)
>>> print t
(1, 2, 3)
任務
請指出右邊編輯器中代碼爲什麼沒有創建出包含一個學生的 tuple：
t = ('Adam')
print t
請修改代碼，確保 t 是一個tuple。
4-9 Python之“可變”的tuple
前面我們看到了tuple一旦創建就不能修改。現在，我們來看一個“可變”的tuple：
>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
注意到 t 有 3 個元素：'a'，'b'和一個list：['A', 'B']。list作爲一個整體是tuple的第3個元素。list對象可以通過 t[2] 拿到：
>>> L = t[2]
然後，我們把list的兩個元素改一改：
>>> L[0] = 'X'
>>> L[1] = 'Y'
再看看tuple的內容：
>>> print t
('a', 'b', ['X', 'Y'])
不是說tuple一旦定義後就不可變了嗎？怎麼現在又變了？
別急，我們先看看定義的時候tuple包含的3個元素：
當我們把list的元素'A'和'B'修改爲'X'和'Y'後，tuple變爲：
表面上看，tuple的元素確實變了，但其實變的不是 tuple 的元素，而是list的元素。
tuple一開始指向的list並沒有改成別的list，所以，tuple所謂的“不變”是說，tuple的每個元素，指向永遠不變。即指向'a'，就不能改成指向'b'，指向一個list，就不能改成指向其他對象，但指向的這個list本身是可變的！
理解了“指向不變”後，要創建一個內容也不變的tuple怎麼做？那就必須保證tuple的每一個元素本身也不能變。
任務
定義了tuple：
t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
由於 t 包含一個list元素，導致tuple的內容是可變的。能否修改上述代碼，讓tuple內容不可變？
5-1 Python之if語句
計算機之所以能做很多自動化的任務，因爲它可以自己做條件判斷。
比如，輸入用戶年齡，根據年齡打印不同的內容，在Python程序中，可以用if語句實現：
age = 20
if age >= 18:
print 'yourage is', age
print'adult'
print 'END'
注意: Python代碼的縮進規則。具有相同縮進的代碼被視爲代碼塊，上面的3，4行 print 語句就構成一個代碼塊（但不包括第5行的print）。如果 if 語句判斷爲 True，就會執行這個代碼塊。
縮進請嚴格按照Python的習慣寫法：4個空格，不要使用Tab，更不要混合Tab和空格，否則很容易造成因爲縮進引起的語法錯誤。
注意: if 語句後接表達式，然後用:表示代碼塊開始。
如果你在Python交互環境下敲代碼，還要特別留意縮進，並且退出縮進需要多敲一行回車：
>>> age = 20
>>> if age >= 18:
... print'your age is', age
... print'adult'
...
your age is 20
adult
任務
如果成績達到60分或以上，視爲passed。
假設Bart同學的分數是75，請用if語句判斷是否能打印出 passed:
5-2 Python之if-else
當 if 語句判斷表達式的結果爲 True 時，就會執行 if 包含的代碼塊：
if age >= 18:
print'adult'
如果我們想判斷年齡在18歲以下時，打印出 'teenager'，怎麼辦？
方法是再寫一個 if:
if age < 18:
print'teenager'
或者用 not 運算：
if not age >= 18:
print'teenager'
細心的同學可以發現，這兩種條件判斷是“非此即彼”的，要麼符合條件1，要麼符合條件2，因此，完全可以用一個 if ... else ... 語句把它們統一起來：
if age >= 18:
print'adult'
else:
print'teenager'
利用 if ... else ... 語句，我們可以根據條件表達式的值爲 True 或者 False ，分別執行 if 代碼塊或者 else 代碼塊。
注意: else 後面有個“:”。
任務
如果成績達到60分或以上，視爲passed，否則視爲failed。
假設Bart同學的分數是55，請用if語句打印出 passed 或者 failed:
5-3 Python之if-elif-else
有的時候，一個 if ... else ... 還不夠用。比如，根據年齡的劃分：
條件1：18歲或以上：adult
條件2：6歲或以上：teenager
條件3：6歲以下：kid
我們可以用一個 if age >= 18 判斷是否符合條件1，如果不符合，再通過一個 if 判斷 age >= 6 來判斷是否符合條件2，否則，執行條件3：
if age >= 18:
print'adult'
else:
if age >=6:
print'teenager'
else:
print'kid'
這樣寫出來，我們就得到了一個兩層嵌套的 if ... else ... 語句。這個邏輯沒有問題，但是，如果繼續增加條件，比如3歲以下是 baby：
if age >= 18:
print'adult'
else:
if age >=6:
print'teenager'
else:
if age>= 3:
print 'kid'
else:
print 'baby'
這種縮進只會越來越多，代碼也會越來越難看。
要避免嵌套結構的 if ... else ...，我們可以用 if ... 多個elif ... else ... 的結構，一次寫完所有的規則：
if age >= 18:
print 'adult'
elif age >= 6:
print'teenager'
elif age >= 3:
print 'kid'
else:
print 'baby'
elif 意思就是 else if。這樣一來，我們就寫出了結構非常清晰的一系列條件判斷。
特別注意: 這一系列條件判斷會從上到下依次判斷，如果某個判斷爲 True，執行完對應的代碼塊，後面的條件判斷就直接忽略，不再執行了。
請思考下面的代碼：
age = 8
if age >= 6:
print'teenager'
elif age >= 18:
print'adult'
else:
print 'kid'
當 age = 8 時，結果正確，但 age = 20 時，爲什麼沒有打印出 adult？
如果要修復，應該如何修復？
任務
如果按照分數劃定結果：
90分或以上：excellent
80分或以上：good
60分或以上：passed
60分以下：failed
請編寫程序根據分數打印結果。
5-4 Python之for循環
list或tuple可以表示一個有序集合。如果我們想依次訪問一個list中的每一個元素呢？比如 list：
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
print L[0]
print L[1]
print L[2]
如果list只包含幾個元素，這樣寫還行，如果list包含1萬個元素，我們就不可能寫1萬行print。
這時，循環就派上用場了。
Python的 for 循環就可以依次把list或tuple的每個元素迭代出來：
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
for name in L:
print name
注意: name 這個變量是在 for 循環中定義的，意思是，依次取出list中的每一個元素，並把元素賦值給 name，然後執行for循環體（就是縮進的代碼塊）。
這樣一來，遍歷一個list或tuple就非常容易了。
任務
班裏考試後，老師要統計平均成績，已知4位同學的成績用list表示如下：
L = [75, 92, 59, 68]
請利用for循環計算出平均成績。
5-5 Python之while循環
和 for 循環不同的另一種循環是 while 循環，while 循環不會迭代 list 或 tuple 的元素，而是根據表達式判斷循環是否結束。
比如要從 0 開始打印不大於 N 的整數：
N = 10
x = 0
while x < N:
print x
x = x + 1
while循環每次先判斷 x < N，如果爲True，則執行循環體的代碼塊，否則，退出循環。
在循環體內，x = x + 1 會讓 x 不斷增加，最終因爲 x < N 不成立而退出循環。
如果沒有這一個語句，while循環在判斷 x < N 時總是爲True，就會無限循環下去，變成死循環，所以要特別留意while循環的退出條件。
任務
利用while循環計算100以內奇數的和。
while循環的退出條件可設定爲 x < 100。
參考代碼:
sum = 0
x = 1
while x < 100:
sum = sum + x
x = x + 2
print sum
5-6 Python之break退出循環
用 for 循環或者 while 循環時，如果要在循環體內直接退出循環，可以使用 break 語句。
比如計算1至100的整數和，我們用while來實現：
sum = 0
x = 1
while True:
sum = sum +x
x = x + 1
if x >100:
break
print sum
咋一看， while True 就是一個死循環，但是在循環體內，我們還判斷了 x > 100 條件成立時，用break語句退出循環，這樣也可以實現循環的結束。
5-7 Python之continue繼續循環
在循環過程中，可以用break退出當前循環，還可以用continue跳過後續循環代碼，繼續下一次循環。
假設我們已經寫好了利用for循環計算平均分的代碼：
L = [75, 98, 59, 81, 66, 43, 69, 85]
sum = 0.0
n = 0
for x in L:
sum = sum +x
n = n + 1
print sum / n
現在老師只想統計及格分數的平均分，就要把 x < 60 的分數剔除掉，這時，利用 continue，可以做到當 x < 60的時候，不繼續執行循環體的後續代碼，直接進入下一次循環：
for x in L:
if x <60:
continue
sum = sum +x
n = n + 1
5-8 Python之 多重循環
在循環內部，還可以嵌套循環，我們來看一個例子：
for x in ['A', 'B', 'C']:
for y in['1', '2', '3']:
print x+ y
x 每循環一次，y 就會循環 3 次，這樣，我們可以打印出一個全排列：
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
6-1 Python之什麼是dict
我們已經知道，list 和 tuple 可以用來表示順序集合，例如，班裏同學的名字：
['Adam', 'Lisa', 'Bart']
或者考試的成績列表：
[95, 85, 59]
但是，要根據名字找到對應的成績，用兩個 list 表示就不方便。
如果把名字和分數關聯起來，組成類似的查找表：
'Adam' ==> 95
'Lisa' ==> 85
'Bart' ==> 59
給定一個名字，就可以直接查到分數。
Python的 dict 就是專門幹這件事的。用 dict 表示“名字”-“成績”的查找表如下：
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
我們把名字稱爲key，對應的成績稱爲value，dict就是通過 key 來查找 value。
花括號 {} 表示這是一個dict，然後按照 key: value, 寫出來即可。最後一個 key: value 的逗號可以省略。
由於dict也是集合，len() 函數可以計算任意集合的大小：
>>> len(d)
3
注意: 一個 key-value 算一個，因此，dict大小爲3。
任務
新來的Paul同學成績是 75 分，請編寫一個dict，把Paul同學的成績也加進去。
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
按照 key: value 的格式寫出 'Paul': 75
參考代碼:
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59,
'Paul': 75
}
6-2 Python之訪問dict
我們已經能創建一個dict，用於表示名字和成績的對應關係：
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
那麼，如何根據名字來查找對應的成績呢？
可以簡單地使用 d[key] 的形式來查找對應的 value，這和 list 很像，不同之處是，list 必須使用索引返回對應的元素，而dict使用key：
>>> print d['Adam']
95
>>> print d['Paul']
Traceback (most recent call last):
File"index.py", line 11, in <module>
printd['Paul']
KeyError: 'Paul'
注意: 通過 key 訪問 dict 的value，只要 key 存在，dict就返回對應的value。如果key不存在，會直接報錯：KeyError。
要避免 KeyError 發生，有兩個辦法：
一是先判斷一下 key 是否存在，用 in 操作符：
if 'Paul' in d:
printd['Paul']
如果 'Paul' 不存在，if語句判斷爲False，自然不會執行 print d['Paul'] ，從而避免了錯誤。
二是使用dict本身提供的一個 get 方法，在Key不存在的時候，返回None：
>>> print d.get('Bart')
59
>>> print d.get('Paul')
None
任務
根據如下dict：
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
請打印出：
Adam: 95
Lisa: 85
Bart: 59
參考代碼:
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
print 'Adam:', d['Adam']
print 'Lisa:', d['Lisa']
print 'Bart:', d['Bart']
6-3 Python中dict的特點
dict的第一個特點是查找速度快，無論dict有10個元素還是10萬個元素，查找速度都一樣。而list的查找速度隨着元素增加而逐漸下降。
不過dict的查找速度快不是沒有代價的，dict的缺點是佔用內存大，還會浪費很多內容，list正好相反，佔用內存小，但是查找速度慢。
由於dict是按 key 查找，所以，在一個dict中，key不能重複。
dict的第二個特點就是存儲的key-value序對是沒有順序的！這和list不一樣：
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
當我們試圖打印這個dict時：
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Adam': 95, 'Bart': 59}
打印的順序不一定是我們創建時的順序，而且，不同的機器打印的順序都可能不同，這說明dict內部是無序的，不能用dict存儲有序的集合。
dict的第三個特點是作爲 key 的元素必須不可變，Python的基本類型如字符串、整數、浮點數都是不可變的，都可以作爲 key。但是list是可變的，就不能作爲 key。
可以試試用list作爲key時會報什麼樣的錯誤。
不可變這個限制僅作用於key，value是否可變無所謂：
{
'123': [1,2, 3], # key 是 str，value是list
123:'123', # key 是 int，value 是 str
('a', 'b'):True # key 是 tuple，並且tuple的每個元素都是不可變對象，value是 boolean
}
最常用的key還是字符串，因爲用起來最方便。
任務
請設計一個dict，可以根據分數來查找名字，已知成績如下：
Adam: 95,
Lisa: 85,
Bart: 59.
根據分數查找名字時，分數是 key，而名字是 value。
參考代碼:
d = {
95: 'Adam',
85: 'Lisa',
59: 'Bart'
}
6-4 Python更新dict
dict是可變的，也就是說，我們可以隨時往dict中添加新的 key-value。比如已有dict：
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
要把新同學'Paul'的成績 72 加進去，用賦值語句：
>>> d['Paul'] = 72
再看看dict的內容：
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 59}
如果 key 已經存在，則賦值會用新的 value 替換掉原來的 value：
>>> d['Bart'] = 60
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 60}
任務
請根據Paul的成績 72 更新下面的dict：
d = {
95: 'Adam',
85: 'Lisa',
59: 'Bart'
}
以 72 作爲key，'Paul'作爲value添加到dict。
參考代碼:
d = {
95: 'Adam',
85: 'Lisa',
59: 'Bart'
}
d[72] = 'Paul'
6-5 Python之 遍歷dict
由於dict也是一個集合，所以，遍歷dict和遍歷list類似，都可以通過 for 循環實現。
直接使用for循環可以遍歷 dict 的 key：
>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59}
>>> for key in d:
... printkey
...
Lisa
Adam
Bart
由於通過 key 可以獲取對應的 value，因此，在循環體內，可以獲取到value的值。
任務：請用 for 循環遍歷如下的dict，打印出 name: score 來。
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
通過d[key]獲取對應的value。
參考代碼:
d= {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59
}
for key in d:
print key +':', d[key]
6-6 Python中什麼是set
dict的作用是建立一組 key 和一組 value 的映射關係，dict的key是不能重複的。
有的時候，我們只想要 dict 的 key，不關心 key 對應的 value，目的就是保證這個集合的元素不會重複，這時，set就派上用場了。
set 持有一系列元素，這一點和 list 很像，但是set的元素沒有重複，而且是無序的，這點和 dict 的 key很像。
創建 set 的方式是調用 set() 並傳入一個 list，list的元素將作爲set的元素：
>>> s = set(['A', 'B', 'C'])
可以查看 set 的內容：
>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])
請注意，上述打印的形式類似 list， 但它不是 list，仔細看還可以發現，打印的順序和原始 list 的順序有可能是不同的，因爲set內部存儲的元素是無序的。
因爲set不能包含重複的元素，所以，當我們傳入包含重複元素的 list 會怎麼樣呢？
>>> s = set(['A', 'B', 'C', 'C'])
>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])
>>> len(s)
3
結果顯示，set會自動去掉重複的元素，原來的list有4個元素，但set只有3個元素。
任務
請用set表示班裏的4位同學：
Adam, Lisa, Bart, Paul
創建set前，先創建一個list。
參考代碼:
s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])
6-7 Python之 訪問set
由於set存儲的是無序集合，所以我們沒法通過索引來訪問。
訪問 set中的某個元素實際上就是判斷一個元素是否在set中。
例如，存儲了班裏同學名字的set：
>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])
我們可以用 in 操作符判斷：
Bart是該班的同學嗎？
>>> 'Bart' in s
True
Bill是該班的同學嗎？
>>> 'Bill' in s
False
bart是該班的同學嗎？
>>> 'bart' in s
False
看來大小寫很重要，'Bart' 和 'bart'被認爲是兩個不同的元素。
任務
由於上述set不能識別小寫的名字，請改進set，使得 'adam' 和 'bart'都能返回True。
在list中，需要把兩個名字同時放進去。
參考代碼:
s = set(['Adam', 'adam', 'Lisa', 'lisa', 'Bart','bart', 'Paul', 'paul'])
print 'adam' in s
print 'bart' in s
6-8 Python之set的特點
set的內部結構和dict很像，唯一區別是不存儲value，因此，判斷一個元素是否在set中速度很快。
set存儲的元素和dict的key類似，必須是不變對象，因此，任何可變對象是不能放入set中的。
最後，set存儲的元素也是沒有順序的。
set的這些特點，可以應用在哪些地方呢？
星期一到星期日可以用字符串'MON', 'TUE', ... 'SUN'表示。
假設我們讓用戶輸入星期一至星期日的某天，如何判斷用戶的輸入是否是一個有效的星期呢？
可以用 if 語句判斷，但這樣做非常繁瑣：
x = '???' # 用戶輸入的字符串
if x!= 'MON' and x!= 'TUE' and x!= 'WED' ... and x!='SUN':
print 'inputerror'
else:
print 'inputok'
注意：if 語句中的...表示沒有列出的其它星期名稱，測試時，請輸入完整。
如果事先創建好一個set，包含'MON' ~ 'SUN'：
weekdays = set(['MON', 'TUE', 'WED', 'THU', 'FRI','SAT', 'SUN'])
再判斷輸入是否有效，只需要判斷該字符串是否在set中：
x = '???' # 用戶輸入的字符串
if x in weekdays:
print 'inputok'
else:
print 'inputerror'
這樣一來，代碼就簡單多了。
任務
月份也可以用set表示，請設計一個set並判斷用戶輸入的月份是否有效。
月份可以用字符串'Jan', 'Feb', ...表示。
?不會了怎麼辦
需要先創建一個包含所有月份的set。
參考代碼:
months = set(['Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May','Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'])
x1 = 'Feb'
x2 = 'Sun'
if x1 in months:
print 'x1:ok'
else:
print 'x1:error'
if x2 in months:
print 'x2:ok'
else:
print 'x2:error'
6-9 Python之 遍歷set
由於 set 也是一個集合，所以，遍歷 set 和遍歷 list 類似，都可以通過 for 循環實現。
直接使用 for 循環可以遍歷 set 的元素：
>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart'])
>>> for name in s:
... printname
...
Lisa
Adam
Bart
注意: 觀察 for 循環在遍歷set時，元素的順序和list的順序很可能是不同的，而且不同的機器上運行的結果也可能不同。
任務
請用 for 循環遍歷如下的set，打印出 name: score 來。
s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])
注意到set的元素是tuple，因此 for 循環的變量被依次賦值爲tuple。
參考代碼:
s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])
for x in s:
print x[0] +':', x[1]
6-10 Python之 更新set
由於set存儲的是一組不重複的無序元素，因此，更新set主要做兩件事：
一是把新的元素添加到set中，二是把已有元素從set中刪除。
添加元素時，用set的add()方法：
>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])
如果添加的元素已經存在於set中，add()不會報錯，但是不會加進去了：
>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])
刪除set中的元素時，用set的remove()方法：
>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])
如果刪除的元素不存在set中，remove()會報錯：
>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
File"<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 4
所以用add()可以直接添加，而remove()前需要判斷。
任務
針對下面的set，給定一個list，對list中的每一個元素，如果在set中，就將其刪除，如果不在set中，就添加進去。
s = set(['Adam', 'Lisa', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
判斷元素是否在set中，使用in操作符。
參考代碼:
s = set(['Adam', 'Lisa', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
for name in L:
if name ins:
s.remove(name)
else:
s.add(name)
print s
7-1 Python之什麼是函數
我們知道圓的面積計算公式爲：
S = πr²
當我們知道半徑r的值時，就可以根據公式計算出面積。假設我們需要計算3個不同大小的圓的面積：
r1 = 12.34
r2 = 9.08
r3 = 73.1
s1 = 3.14 * r1 * r1
s2 = 3.14 * r2 * r2
s3 = 3.14 * r3 * r3
當代碼出現有規律的重複的時候，你就需要當心了，每次寫3.14 * x * x不僅很麻煩，而且，如果要把3.14改成3.14159265359的時候，得全部替換。
有了函數，我們就不再每次寫s = 3.14 * x * x，而是寫成更有意義的函數調用 s = area_of_circle(x)，而函數 area_of_circle 本身只需要寫一次，就可以多次調用。
抽象是數學中非常常見的概念。舉個例子：
計算數列的和，比如：1 + 2 + 3 + ... + 100，寫起來十分不方便，於是數學家發明了求和符號∑，可以把1 + 2 + 3 + ... + 100記作：
100
∑n
n=1
這種抽象記法非常強大，因爲我們看到∑就可以理解成求和，而不是還原成低級的加法運算。
而且，這種抽象記法是可擴展的，比如：
100
∑(n²+1)
n=1
還原成加法運算就變成了：
(1 x 1 + 1) + (2 x 2 + 1) + (3 x 3 + 1) + ... + (100 x100 + 1)
可見，藉助抽象，我們才能不關心底層的具體計算過程，而直接在更高的層次上思考問題。
寫計算機程序也是一樣，函數就是最基本的一種代碼抽象的方式。
Python不但能非常靈活地定義函數，而且本身內置了很多有用的函數，可以直接調用。
7-2 Python之調用函數
Python內置了很多有用的函數，我們可以直接調用。
要調用一個函數，需要知道函數的名稱和參數，比如求絕對值的函數 abs，它接收一個參數。
可以直接從Python的官方網站查看文檔：
http://docs.python.org/2/library/functions.html#abs
也可以在交互式命令行通過 help(abs) 查看abs函數的幫助信息。
調用 abs 函數：
>>> abs(100)
100
>>> abs(-20)
20
>>> abs(12.34)
12.34
調用函數的時候，如果傳入的參數數量不對，會報TypeError的錯誤，並且Python會明確地告訴你：abs()有且僅有1個參數，但給出了兩個：
>>> abs(1, 2)
Traceback (most recent call last):
File"<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)
如果傳入的參數數量是對的，但參數類型不能被函數所接受，也會報TypeError的錯誤，並且給出錯誤信息：str是錯誤的參數類型：
>>> abs('a')
Traceback (most recent call last):
File"<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'
而比較函數 cmp(x, y) 就需要兩個參數，如果 x<y，返回 -1，如果 x==y，返回 0，如果 x>y，返回 1：
>>> cmp(1, 2)
-1
>>> cmp(2, 1)
1
>>> cmp(3, 3)
0
Python內置的常用函數還包括數據類型轉換函數，比如 int()函數可以把其他數據類型轉換爲整數：
>>> int('123')
123
>>> int(12.34)
12
str()函數把其他類型轉換成 str：
>>> str(123)
'123'
>>> str(1.23)
'1.23'
任務
sum()函數接受一個list作爲參數，並返回list所有元素之和。請計算 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + 100*100。
首先，可以用 while 循環構造出 list。
參考代碼:
L = []
x = 1
while x <= 100:
L.append(x *x)
x = x + 1
print sum(L)