9d92da5a创建于 2025年4月12日历史提交

第5周 Python 对象类型 (初级)

任务目标

上周 (初级) 我们讲过 Python 编程本质上是拼接操纵各种对象，因而在本周，我们的目标是要掌握最基础、最常用的几种 Python 对象类型 (type)，包括字符串 (str)、字节串 (bytes)、整数 (int)、浮点数 (float)、布尔值 (bool)、列表 (list)、字典 (dict)、元组 (tuple)、集合 (set)。这几种类型都是 Python 解释器 内置的 (built-in)，不需要任何导入 (import)。

另外，Python 标准库 (standard library) 里的 pathlib 和 datetime 模块 (module) 提供了用于处理路径和 日期时间 的类型，也是非常基础、非常常用的。标准库模块都不需要安装 (pip/conda install)，但使用前需要导入 (import)。

Fork 第05周打卡仓库至你的名下，然后将你名下的这个仓库 Clone 到你的本地计算机
用 VS Code 打开项目目录，新建一个 environment.yml 文件，指定安装 Python 3.12，然后运行 conda env create 命令创建 Conda 环境
逐个创建 use_of_{name}.py 文件，其中 {name} 替换为上述要求掌握的对象类型，例如 use_of_str.py:
- 在全局作用域 (global scope) 内尝试键入 (活学活用) Python 代码，亲手验证概念 (Proof of Concept, PoC)
- 对于任何对象，都可以传给以下内置函数 (built-in function) 用于检视 (inspect):
  - id() -- 返回对象在虚拟内存中的地址 (正整数)，如果 id(a) == id(b)，那么 a is b (is 是个运算符)
  - type() -- 返回对象的类型
  - isinstance() -- 判断对象是否属于某个 (或某些) 类型
  - dir() -- 返回对象所支持的属性 (attributes) 的名称列表
  - str() -- 返回对象 print 时要显示在终端的字符串
- 可以调用 print() 函数将表达式 (expression) 输出到终端，查看结果是否符合预期
- 可以利用 assert 语句查验某个表达式 (expression) 为真，否则报错 (AssertionError) 退出
- 可以利用 try 语句拦截报错，避免退出，将流程 (flow) 转入 except 语句
- 可以调用 breakpoint() 函数暂停程序运行，进入 pdb 调试 (debug) 模式
对于 每一个 上述要求掌握的对象类型 (将来遇到新的对象类型也应该如此)，我们首先应该熟悉如何通过 表达式 (expression) 得到他们的实例 (instance)，一般包括以下途径:
- 字面值 (literal) (包括 f-string 语法)
- 推导式 (comprehension) (仅限 list、dict、set)
- 初始化 (init)
- 运算值 (operator)
- 提取值 (subscription)
- 返回值 (return value of function/method call)
对于 每一个 上述要求掌握的对象类型 (将来遇到新的对象类型也应该如此)，我们也要尝试验证其以下几个方面的属性 (attributes):
- 对数学运算符 (+、-、*、**、/、//、%、@) 有没有支持
- 如何判断相等 (==)
- 对于比较运算符 (>、<、>=、<=) 有没有支持
- 什么值被当作 True，什么值被当作 False
- 是否可迭代 (iterable)，如何做迭代 (for 循环)
- 是否支持返回长度 (len)
- 是否 (如何) 支持提取操作 (subscription) ([] 运算符)
- 拥有哪些常用方法 (method) 可供调用 (() 运算符)
建议先在 pdb 里试验，然后把确定能够运行的代码写在 use_of_{name}.py 文件里
将你学习理解实践这些概念所产生的笔记，以及运行用的 .py 代码，都 add、commit、push 到 GitCode 平台你名下的仓库里，最后提交 PR

注意事项

本周讲到许多抽象概念，比如 “表达式”、“对象”、“类型”、“实例”、“字面值”、“初始化”、“提取值”、“可迭代” 等等。很多同学会觉得抽象概念难以理解，我们的建议是通过例子来理解和把握抽象，这个道理和学习数学是一样的。录播里会讲到各种具体类型，都是这些抽象概念的例子。也有很多同学会觉得抽象概念没什么用，这其实是非常大的误解。如果只学习各种具体类型，不把握抽象概念，就会深入茫茫大海中不能浅出，不能举一反三、触类旁通，会学得很痛苦。这个道理也和学习数学是一样的，抽象数学才有泛化 (generalize) 能力，能够让洞见在学科之间迁移。录播尝试通过具体例子来讲解抽象概念，一旦同学们能够理解和把握住抽象，那么将来遇到任何新的具体类型，都将能够轻松掌握。
Python 语言的概念明显要比 Stata、SAS、R、Matlab 等语言多。后者只是特定领域 (domain-specific) (比如计量、统计、数值计算) 的语言，而前者则是一般意义 (general-purpose) 上的编程语言。现在人们使用计算机已经越来越不满足于被限定在特定领域，而是需要将来自多种不同系统、平台或服务的数据进行集成。未来人们的工作也很有可能转向为：基于自己的专有知识或数据，开发提供 “微服务” (micro-service)，融入世界范围的 “云计算” (cloud-computing) 体系，收取服务费 (软件即服务，Software as a Service，SaaS) 作为劳动和智力的报酬。金融服务未来会 (还是已经？) 演变为云服务模式，所以金融学子只掌握统计语言 (数据分析，Data Analysis) 是不够的，必须学习更多的、更一般的编程概念，掌握数据工程 (Data Engineering) 的能力。
计算机的虚拟世界远比现实世界更为丰富多彩和迷人。现实世界只有一个，虚拟世界却可以有无数个；现实世界受到各种客观规律的制约，虚拟世界里我们自己扮演 “造物主”，自己创造概念；虚拟世界在开源协作的浪潮下，更是不断加速地在推陈出新。我们认为，掌握 Python 的 “对象” 思维，可能是进入这个虚拟世界最佳的入场券。

操作演示

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Part 1. 常用的对象检视函数和语句主要围绕Python对象类型、代码管理和调试、工具函数使用以及基础工具函数等方面进行了深入讲解。首先，课程大纲进行了调整，取消了之前的三章，将Python的内容作为专题进行深入讲解。其次，介绍了如何使用GitHub进行代码管理和克隆，并创建一个专用的环境并进行练习。接着，讲解了几个有用的函数，如ID、type、isinstance和dir，并通过实例演示了不同类型的对象在内存中的地址是不同的。然后，介绍了如何通过编程来验证和理解对象ID和类型的概念，并使用assert语句和try-except语句进行代码调试。最后，强调了在掌握基础概念后，通过练习和实践来提高编程能力。(智能总结由机器自动生成，仅供参考)
Part 2. 获得 str 类型实例的几种途径讨论了如何通过表达式获取对象实例，验证对象属性和方法，以及字符串字面值、推导式初始化、运算值、索引值等概念在Python中的应用。首先，介绍了各种类型的对象获取方法，如字面 value、推导式 initialization、运算value、索引value等，并强调了验证对象属性的重要性，包括数学运算符支持、判断相等于、比较大小、可迭代性等方面。其次，详细讲解了字符串字面值的概念和应用，包括单引号、双引号、反斜杠加换行符等表示方法，并介绍了字符串的特性。接着，阐述了字符串推导式和初始化的概念，以及如何使用assert进行代码验证。最后，讨论了字符串的索引值、返回值和不可修改性，强调了创建新实例时不会改变原实例，以及在遇到类型错误时的处理方式。(智能总结由机器自动生成，仅供参考)
Part 3. str 类型支持的各种操作和方法讨论了字符串的运算符、相等性、比较大小、编码、排序规则、迭代器、可迭代对象、翻译方法、内置方法和标识符判断等内容。首先，字符串支持加、减、乘、除、比较、赋值等运算，并且可以通过运行会报错的除法来验证其相等性。其次，一个字节可以表示256种不同的状态，而字符编码有ASCII码等多种标准。在排序规则上，小写字母比大写字母排在前面，数字比字母排在前面。此外，还介绍了translate和make_translation两个函数，以及capitalize、center和count等常用方法。最后，通过使用isalpha、isdigit、isidentifier等内置函数，可以快速判断一个字符串是否为字母和数字的组合，并且可以作为标识符。(智能总结由机器自动生成，仅供参考)
Part 4. bytes 编解码和 int 整数讨论了整数的概念和用法，以及如何在编程中处理整数对象。会议强调了在处理较大整数时，需要占用较多的字节存储，因此需要在代码中进行相应的优化和调整。(智能总结由机器自动生成，仅供参考)
Part 5. float ~ dict 等类型主要讲解了浮点数、布尔值、列表、字典等编程概念的用法和操作。首先，浮点数可以通过直接使用或字符串初始化方式得到，需要注意四舍五入的误差。其次，布尔值在Python中是一种特殊的整数，可以用于判断真假。然后，列表是一个容器，支持多种运算符，但与数学中的实数运算规则可能不同。接着，字典是一种散列表，没有顺序，可以存放更多的数据，但占用的内存比列表高。最后，哈希值、字典和循环在加密算法和区块链中有应用。总体来看，这些概念在编程中都有其特定的用途和操作方法，需要掌握。(智能总结由机器自动生成，仅供参考)
Part 6. tuple ~ date 等类型讨论了元组和列表的区别，不可修改的元组和字典的特性，集合的概念和运算，EDR的使用，文件后缀、路径和属性的处理，日期时间的使用和格式化，以及如何正确使用Python进行金融分析。首先，强调了元组在某些情况下的优势，如不会造成资源浪费和效率降低。其次，介绍了字典的特性，如不可修改的元组可以作为字典的键，并且具有较高的排序和查找性能。接着，讲解了集合的并集、交集和对称差等运算，以及如何使用Python处理文件后缀、路径和属性等问题。此外，还介绍了日期时间的使用方法，包括datetime模块的引入、date和time类、日期时间的格式化编码和解析等。最后，强调了金融学院的同学应该以正确态度使用Python，而不是去发明它。(智能总结由机器自动生成，仅供参考)

同学贡献

取消Ruff自动修改单引号和双引号 @elisabeth_1108
- 注：其实 Ruff 自动修改单双引号一般不会造成什么问题，'a' 和 "a" 在 Python 里是等价的，不过配置 Ruff 的这个方法应该掌握
关于检索值是【】中数字的下一位 @EMMO

参考资料

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