文章目錄
0. 計算機硬件基礎
基於圖靈提出的概念，馮諾依曼體系：計算機包含運算器、控制器、輸入設備、輸出設備、存儲器。其中CPU包含了運算和控制功能，是編程主要針對的對象。CPU不直接在IO設備輸入輸出數據；IO設備輸入輸出是有內存操作的。
馮諾依曼體系，梯度下降
cpu>CPU1級>2級>3級緩存>內存>IO設備
詳細說：
CPU–>>內存的1級CPU獨享緩存–CPU獨享二級緩存–多核CPU共享三級緩存–>>內存–>>IO設備
動態語言和靜態語言
靜態語言一旦定義類型，就不能變化了
動態語言不用事先聲明類型，隨時可以複製爲其它類型，沒有做類型約束，上線後容易出問題。
隱式類型轉換
- 隱式類型轉換舉例：
![在這裏插入圖片描述]()
- 不能隱式類型轉換：
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強類型語言，必須做強制類型轉換：
弱類型語言，可以隱式轉換，以Javascript爲例：
Python基礎語法
數字運算
數值類型
- 整數int：Python3不再區分int和long，long被重命名爲int所以，只有int類型了。
- 進製表示方法：10 進制 10； 16進制0xa；八進制0o10；二進制0b10。
- 進制函數：bin() oct() hex()
- 浮點數float，對等於c的double類型
- 複數complex
-
- Bool屬於int的子類，只有True和False兩個實例。
加減乘除
加+、減-、乘*、整除/、//向下取整、%取模、**取冪
注：python2中/和//都是整除
字符串處理
- ‘’’ 三引號可以換行’’’
r和f前綴
r前綴：字符前加r或者R,表示該字符串不做特殊處理：
f前綴：格式化字符串輸出
a =1
b =2
f"{a}的朋友是{b}"
>>> '1的朋友是2'
轉義序列
\ \t \r \n ’ "
前綴r，把裏面所有字符當做普通字符對待，轉義字符不再轉義。
續行
行尾使用, 注意\之後處理緊跟換行之外，不能有其它字符。
括號不支持跨行。
標識符
- 即以前稱謂的變量名。
- 以字母、數字和下劃線爲組成，字母開頭；不能數字開頭。
- 沒有常量。（只有字面量常量，比如1，‘abc’）
進制
每8位（bit）爲一個字節byte。
一個字節能表示整數的範圍：
- 無符號數即 216 -1=255
- 有符號數，包含127個正數和127個負數，加上0，也是255種。
轉爲10進制，按位乘以權，累加求和。
二進制種最低位爲1，一定是奇數，最低位爲0一定是偶數。
二進制轉16進制
每4位一斷：
| 二進制 | 十六進制 |
|---|---|
| 1000 0000 | 8 0 |
| 特殊二進制0b | 十進制 | 十六進制0x |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 |
| 11 | 3 | 3 |
| 111 | 7 | 7 |
| 1111 | 15 | F |
| 1 1111 | 31 | 1F |
| 11 1111 | 63 | 3F |
| 111 1111 | 127 | 7F |
| 1111 1111 | 255 | FF |
| 1 0000 0000 | 256 | 100 |
特殊十六進制記憶
| 特殊十六進制0x | 十進制 |
|---|---|
| 9 | 9 |
| A | 10 |
| D | 13 |
| 10 | 16 |
| 20 | 32 |
| 30 | 48 |
| 31 | 49 |
| 41 | 65 |
| 61 | 97 |
| 7F | 127 |
| FF | 255 |
| FE | 254 |
二進制轉8進制，每3位一斷：
| 二進制 | 八進制 |
|---|---|
| 10 000 000 | 2 0 0 |
十六、八進制轉二進制
- 十六進制轉二進制，按位展開即可，
例如0xF8, 得二進制0b 1111 1000 - 八進制轉二進制，按位展開即可，
例如0o664,得二進制0b 110 110 100
十進制轉2、8、16進制
- 十進制轉二進制
除以基數2，直到商爲0，反向提取餘數。 - 十進制轉八進制
除以基數8，直到商爲0，反向提取餘數。 - 十進制轉十六進制
除以基數16，直到商爲0，反向提取餘數。
碼制
原碼
原碼：把生活應該有的正負概念，原原本本的表示出來。把左邊第一位騰出位置，存放符號，正用0來表示，負用1來表示。
反碼
反碼：但使用“原碼”儲存的方式，方便了看的人類，卻苦了計算機。例如，我們希望 （+1）和（-1）相加是0，但計算機只能算出0001+1001=1010 (-2)。 爲了解決“正負相加等於0”的問題，在“原碼”的基礎上，人們發明了“反碼”。
“反碼”表示方式是用來處理負數的，符號位置不變，其餘位置相反。
就算計無需算原碼：0001+1001=1010 (-2)；只需算反碼：0001+1110=1111，剛好反碼錶示方式中，1111象徵-0。
補碼
（+1）和（-1）相加，變成了0001+1101=1111，剛好反碼錶示方式中，1111象徵-0人們總是進益求精，歷史遺留下來的問題—— 有兩個零存在，+0 和 -0我們希望只有一個0，所以發明了"補碼"，同樣是針對"負數"做處理的"補碼"的意思是，從原來"反碼"的基礎上，補充一個新的代碼，（+1）
有得必有失，在補一位1的時候，要丟掉最高位我們要處理"反碼"中的"-0",當1111再補上一個1之後，變成了10000，丟掉最高位就是0000，剛好和左邊正數的0，完美融合掉了這樣就解決了+0和-0同時存在的問題另外"正負數相加等於0"的問題，同樣得到滿足舉例，3和（-3）相加，0011 + 1101 =10000，丟掉最高位，就是0000（0）。
簡述：
- 原碼呢，就是後面不動，第一位表示符號。5是0101,-5是1101.優點是，人能直接念出來1101是-5。缺點呢，你把0101和1101加起來，是啥？反正和0沒啥關係吧…對，缺點就是沒法直接加。
- 反碼的負數是把原碼“符號位不變，數值位取反”。如-5原碼是1101，所以它的反碼就是1010；老師只給了一行課件，我跟它真的不熟，我不知道他有什麼用，個人揣測它是原碼到補碼的一種過渡形態。也就是說，我們可以快速從反碼知道原碼和補碼。
- 補碼，用補碼錶示負數就是反碼+1。-5的反碼是1010，所以它的補碼就是1011。它的優點是，可以把負數直接拿來算加法。
| 碼 | 規則 | 正數- | 負數 |
|---|---|---|---|
| 原碼 | 左邊第一位騰出位置，存放符號，正用0來表示，負用1來表示。 | 0110 1100 | 1110 1100 |
| 反碼 | 計算機使用:反碼可由原碼得到。如果機器數是==正數，則該機器數的反碼與原碼一樣==；如果機器數是負數，則該機器數的反碼是對它的 原碼符號位不變，各位取反而得到的。 | 0110 1100 | 1001 0011 |
| 補碼 | 爲給人看的:補碼可由原碼得到。如果機器數是==正數，則該機器數的補碼與原碼一樣==；如果機器數是負數，則該機器數的補碼是對它的原碼符號位不變，各位取反,並在未位加1，即反碼+1而得到補碼的補碼就是原碼 | 0110 11000 | 1001 0100 |
補碼求原碼
已知一個數的補碼，求原碼的操作分兩種情況：
如果補碼的符號位爲“0”，表示是一個正數，所以補碼就是該數的原碼。
如果補碼的符號位爲“1”，表示是一個負數，求原碼的操作可以是：符號位爲1；其餘各位取反，然後再整個數加1。
補碼加、減運算公式
在做補碼加減法時，只需將符號位和數值部分一起參與運算，並且將符號位產生的進位丟掉即可。
補碼加法公式
[X+Y]補 ＝ [X]補 + [Y]補
補碼減法公式
[X-Y]補 = [X]補-[Y]補 = [X]補 + [-Y]補
其中：[-Y]補稱爲負補,求負補的辦法是：對補碼的每一位(包括符合位)求反，且未位加1.
假設字長爲8的計算機sbyte類型所能表示的最大數是11111111，若再加1稱爲100000000(9位)，但因只有8位，最高位1自然丟失。又回了00000000，所以字長爲8的二進制系統的模爲2^8。
思考題1：內存中如果看0xFF,這個數一定是255嗎？
不一定，如果是無符號數，纔是255. 在計算機中，負整數就是由補碼存儲的。
例如 5-1，即5+(-1)
0000 0101 -->5的原碼
1111 1111 -->-1的補碼
---------------------------
0000 0101 --結果是4 （溢出位刪除）
運算符
比較運算符
支持鏈式比較： 4>3>2
成員運算符
in, not in
身份運算符
is , is not
位運算
&： 位與；
|：位或
^：異或
<<：左移
>>： 右移
~：按位取反，包括符號位
內存操作會用到，舉例5&3=1:
0000 0101
0000 0011 &與
----------------
0000 0001
5|3=7:
0000 0101
0000 0011 |或
----------------
0000 0111
5^3=6:
0000 0101
0000 0011 |異或，相異出一
----------------
0000 0110
~12 =-13
0000 1100 12
1111 0011 取反(計算機存儲的是這個）
---------------------
1000 1101 爲給人看，出補碼的補碼，即原碼 -13
邏輯運算真值表
快速計算法 :與做乘法，或做加法（其中1+1=2->1 作爲特例）。
Python運算符優先級：算數運算>比較>邏輯;not>and>or
按照這個規則，可以很容易識別如下執行順序：
1 + 2 > 3 and 4 + 5 < 10
更詳細一點： 算術運算符>位運算符>比較運算符>邏輯
單目運算符>雙目運算符 -2 優先於 -2 < -1。
冪>乘除 2*2**3 =16
四則運算>移位>比較。
多用括號，避免閱讀歧義
(1 + 2 > 3) and (4 + 5 < 10) #簡單易懂，可以不用括號
((1 + 2 == 3) and "a" and (4 + 5 < 10) and 0) or (1 and 0) #複雜的，要用括號註釋
and 要將可以短路的0值放到前面；
or要將可以短路的1值放到最前面。
2. 表達式
內置函數
e.g.
Type
- Type是元類，即構造其它類的類
![在這裏插入圖片描述]()
- True 是Bool類; True in int類,但不是int類。
isinstance 的用法
False等價
False 等價布爾值，相當於 bool(value)
- 空容器
-
- 空集合set
-
- 空字典dict
-
- 空列表list
-
- 空元組tuple
空字符串
None
0
Print 的sep和end
取整運算
正數負數都是
惰性對象range
前包後不包。
for i in range(1,10,2):
print(i)
range倒序輸出的實現：
for i in range(10,-1,-2):
print(i)
3. 分支和循環
分支語句
單分支 if
多分支 if …elif(elif隱含上一個if不成立的條件）
循環語句
for 循環的else子語句，在循環沒有被break的是才執行
即，被break後，不會else
for i in range(1,10,2):
print(i)
if i > 6:
break
else:
print("這句不會被執行")
>>>
1
3
5
7
3. 線性表
線性表的類別
- 順序表：使用一大塊連續內存順序存儲的元素，這樣的成爲順序表。
- 鏈表：是線性結構的線性表，內存分佈上看着不連續，但是內部有指向，所以它是有明確的順序的。
3.1 Python列表的操作
列表操作原理
詳見： https://blog.csdn.net/pagean/article/details/104999730
3.2 Python元組的操作: 待撰
3.3 Python字典的操作 ：待撰
3.4 Python集合的操作：待撰
Python入門測試
詳見： https://blog.csdn.net/pagean/article/details/105043990