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2024-08-08发表2024-08-10更新编程 / Python进阶5 分钟读完 (大约786个字)

队列与堆栈

在这一节中，我们将深入探讨队列（Queue）与堆栈（Stack）的概念、实现方式及其应用。队列和堆栈都是常见的数据结构，它们在算法和系统设计中起着重要的作用。

1. 堆栈（Stack）

1.1 概述

堆栈 是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构，意味着最后放入的数据最先被取出。可以将其想象为一个叠放的盘子，只有最上面的盘子可以被取出。

1.2 栈的基本操作

Push：将元素添加到栈顶。
Pop：移除并返回栈顶元素。
Peek/Top：返回栈顶元素但不移除它。
IsEmpty：检查栈是否为空。

1.3 使用Python实现堆栈

Python中可以使用列表来模拟堆栈：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def is_empty(self):
        return len(self.items) == 0

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Pop from empty stack")
        return self.items.pop()

    def peek(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Peek from empty stack")
        return self.items[-1]

    def size(self):
        return len(self.items)

1.4 使用示例

if __name__ == "__main__":
    stack = Stack()
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    stack.push(3)
    
    print(stack.pop())  # 输出: 3
    print(stack.peek()) # 输出: 2
    print(stack.size()) # 输出: 2

2. 队列（Queue）

2.1 概述

队列 是一种先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构，意味着最先放入的数据最先被取出。可以将其想象为排队等候的队伍，最前面的人最先离开队伍。

2.2 队列的基本操作

Enqueue：将元素添加到队尾。
Dequeue：移除并返回队头元素。
Front：返回队头元素但不移除它。
IsEmpty：检查队列是否为空。

2.3 使用Python实现队列

Python 中可以使用列表来模拟队列，或者使用 collections.deque 实现高效的队列。

from collections import deque

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = deque()

    def is_empty(self):
        return len(self.items) == 0

    def enqueue(self, item):
        self.items.append(item)

    def dequeue(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Dequeue from empty queue")
        return self.items.popleft()

    def front(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Front from empty queue")
        return self.items[0]

    def size(self):
        return len(self.items)

2.4 使用示例

if __name__ == "__main__":
    queue = Queue()
    queue.enqueue(1)
    queue.enqueue(2)
    queue.enqueue(3)

    print(queue.dequeue())  # 输出: 1
    print(queue.front())     # 输出: 2
    print(queue.size())      # 输出: 2

3. 应用场景

3.1 堆栈的应用

函数调用管理：编程语言使用堆栈来管理函数的调用和返回。
表达式求值：在计算机科学中，堆栈可以用于求值后缀表达式。

3.2 队列的应用

任务调度：操作系统使用队列来调度进程或线程。
消息传递：在分布式系统中，队列用于实现异步消息传递机制。

4. 总结

在本节中，我们学习了堆栈和队列的基本概念、实现方式以及相关的应用场景。理解这些数据结构对于深入学习算法以及进行系统设计具有重要意义。希望您能运用所学知识，在实际项目中得心应手。

2024-08-08发表2024-08-10更新编程 / Python小白5 分钟读完 (大约742个字)

第一个Python程序

在这一小节中，我们将学习如何编写并运行我们的第一个Python程序。通过这个简单的示例，你将了解如何使用Python编程语言的基本语法。让我们开始吧！

1. 什么是Python？

Python是一种高级编程语言，以其简洁和易读的语法而闻名。它被广泛用于 web 开发、数据分析、人工智能、科学计算等领域。

2. 安装Python

在编写第一个Python程序之前，你需要确保你的计算机上安装了Python。你可以从Python官网下载并安装最新版本的Python。

验证安装

安装完成后，你可以打开终端（macOS或Linux）或命令提示符（Windows），输入以下命令来验证Python是否安装成功：

1	python --version

或者在一些系统上，你可能需要使用：

1	python3 --version

你应该会看到类似于以下的输出，说明Python安装成功：

1	Python 3.x.x

3. 编写第一个Python程序

3.1 使用文本编辑器或IDE

接下来，我们需要一个地方来写我们的代码。你可以使用任何文本编辑器（如Notepad、Sublime Text、Visual Studio Code等）或集成开发环境（IDE，如PyCharm）。在这里，我们将使用一个简单的文本编辑器。

3.2 创建Python文件

创建一个新文件并命名为 hello.py。在这个文件中，我们将编写我们的第一个程序。

3.3 编写代码

在 hello.py 文件中，输入以下代码：

1	print("Hello, World!")

3.4 代码解析

在上述代码中：

print 是一个Python内置函数，用于输出信息到控制台。
"Hello, World!" 是一串文本（字符串），它将被输出。

4. 运行Python程序

4.1 使用命令行

要运行我们刚刚编写的程序，打开终端或命令提示符，导航到存储 hello.py 文件的目录。例如：

1	cd 路径/到/文件

然后输入以下命令来运行程序：

1	python hello.py

对于某些系统，你可能需要使用：

1	python3 hello.py

4.2 查看输出

运行上述命令后，你将在命令行中看到以下输出：

1	Hello, World!

恭喜你！你已经成功编写并运行了你的第一个Python程序！

5. 小节总结

在本节中，我们学习了：

什么是Python。
如何安装Python并验证其安装。
如何创建一个Python文件并编写代码。
如何运行我们的第一个Python程序。

掌握这些基本知识后，你可以继续探索Python的其他功能和特性。在下一小节中，我们将深入学习Python的数据类型和变量。

2024-08-08发表2024-08-10更新编程 / Python进阶5 分钟读完 (大约737个字)

类与对象

在 Python 中，类是构建对象的蓝图，而对象是类的具体实例。理解 类 和 对象 是掌握面向对象编程(OOP)的关键。

1. 类的定义

在 Python 中，可以使用 class 关键字来定义一个类。下面是一个简单的类定义示例：

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 实例属性
        self.age = age    # 实例属性

    def bark(self):      # 实例方法
        return "Woof!"

1.1 关键字 `class`

使用 class 声明一个类。类名一般采用驼峰命名法，比如 Dog。
__init__ 方法是类的构造方法，用于初始化对象属性。

1.2 实例属性

self 关键字指代当前对象，self.name 和 self.age 是对象的实例属性。

2. 创建对象

创建类的对象非常简单，直接调用类名，并传入必要的参数。

1	my_dog = Dog(name="Buddy", age=3)

2.1 访问属性和方法

你可以通过对象来访问类的属性和方法：

1
2
3

print(my_dog.name)  # 输出：Buddy
print(my_dog.age)   # 输出：3
print(my_dog.bark())  # 输出：Woof!

3. 类的继承

Python 支持类的继承，可以创建一个新的类，继承自已有的类。

class Puppy(Dog):  # Puppy 继承自 Dog
    def __init__(self, name, age, breed):
        super().__init__(name, age)  # 调用父类构造方法
        self.breed = breed  # 新增属性

    def wag_tail(self):
        return "Wagging tail!"

3.1 使用 `super()`

super() 函数用于调用父类的方法，通常在子类的构造方法中使用。

3.2 创建子类对象

1
2
3

my_puppy = Puppy(name="Charlie", age=1, breed="Beagle")
print(my_puppy.name)  # 输出：Charlie
print(my_puppy.wag_tail())  # 输出：Wagging tail!

4. 类的方法

除了实例方法，Python 还支持定义类方法和静态方法。

4.1 类方法

类方法使用 @classmethod 装饰器修饰，并接收一个 cls 参数，代表类本身。

class Dog:
    species = "Canis lupus familiaris"  # 类属性

    @classmethod
    def get_species(cls):
        return cls.species

1	print(Dog.get_species()) # 输出：Canis lupus familiaris

4.2 静态方法

静态方法使用 @staticmethod 装饰器修饰，不需要访问类或实例。

class Dog:
    @staticmethod
    def bark():
        return "Woof!"

1	print(Dog.bark()) # 输出：Woof!

5. 属性装饰器

@property 装饰器可以创建只读属性。

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self._name = name
        self._age = age

    @property
    def name(self):
        return self._name

    @property
    def age(self):
        return self._age

小结

类 和 对象 是面向对象编程的核心概念。
类 定义了对象的属性和行为。
通过 class 关键字可以定义类，使用 __init__ 方法初始化对象。
继承 允许创建新类，可以重用和扩展现有的类。
方法可以是实例方法、类方法或静态方法，用于定义对象的行为。

了解类与对象的基本概念和使用，可以帮助开发者更好地组织代码，提高代码的可复用性和可维护性。