1.1 pip

• pip是用来下载包的工具，管理时一般使用下方命令即可

  # 换更新源
  pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
  
  # 安装包，包名通过空格隔开，如果需要特定版本，可以添加版本号
  pip install numpy pandas==2.2.3
  # 无网络时可以手动下载对应的whl包文件，并进行安装
  pip install 文件路径
  # 也可以将自己的包文件夹安装到当前环境
  # -e表示使用当前文件夹中的代码，方便修改调试
  pip install -e .
  
  # 更新包
  pip install --upgrade numpy
  
  # 强制重新安装，存在安装会自动卸载
  pip install --force-reinstall numpy pandas
  
  # 卸载包，-y表示确认，否则会出现提示框
  pip uninstall numpy
  
  # 查看当前所有包
  pip list 
  
  # 查看单个包信息
  pip show numpy

  关于包安装后无法正常使用的问题

  如果包已经安装，编辑器中可以直接跳转找到对应的属性，但显示AttributeError: module 'pandas' has no attribute 'DataFrame'，说明可能包安装的过程中，出现了某些意外，python无法读取到这个包的一些信息，可以尝试强制重新安装--force-reinstall

• pipreqs是一个用于生成requirements.txt文件的第三方库。它会扫描你的项目目录，自动识别出项目中导入的库，并生成一个包含这些库的requirements.txt文件

2.1 画图

2.2 数据处理

• 主要有Numpy和panda库，以及用于处理csv文件的库

2.3 爬虫

爬虫相关见爬虫技能

2.4 正则匹配

re库是用于正则匹配的正则表达式库，可用于用于在字符串中查找、匹配、替换特定模式的文本。正则匹配相关见正则匹配技能

JDK和JRE

• 博客
• JDK:程序员使用的软件,是java开发工具包
  • 包括了Java的运行时环境（Java Runtime Environment）、一堆Java工具（javac、java、jdb等）和Java基础的类库（即Java API包括rt.jar）
• JRE:运行程序的用户使用的软件,是java运行时环境,包括JVM和JAVA核心类库与支持文件。
  • JRE包括JVM和JAVA核心类库与支持文件。与JDK不同,它不包含开发工具—-编译器、调试器和其它工具  
• JVM:java虚拟机 用来解释执行字节码文件(class文件)的,是JRE的一部分,它是一个虚拟出来的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。
  • JVM有自己完善的硬件架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。
  • JVM是Java实现跨平台最核心的部分,所有的Java程序会首先被编译为.class的类文件,JVM的主要工作是解释自己的指令集（即字节码）并映射到本地的CPU的指令集或OS的系统调用。
  • Java面对不同操作系统使用不同的虚拟机,依次实现了跨平台。JVM对上层的Java源文件是不关心的,它关心的只是由源文件生成的类文件。
• JAVA EE：是Java企业级开发平台，用于构建 大型、分布式、多层结构的企业应用，基于Java SE(标准版)提供了更多的功能。

  早期的企业级扩展包名是javax.*，在托管方从Oracle(sun)修改为Eclipse后，现在是jakarta.*

• 总结：
  • 有JVM就可以解释执行字节码文件(.class)
  • JVM解释执行这些字节码文件的时候需要调用类库,如果没有这些类库JVM就不能正确的执行字节码文件,JVM+类库=JRE
  • 有了JRE就可以正确的执行java程序了,但是光有JRE不能开放Java程序,所以JRE+开发工具=JDK,有了JDK,就可同时开发,执行JRE

1.1 注释

java提供三种注释方式,即:

//这是一个注释

/*这是一个注释*/

/**
*   这是一个注释
*/

2.1 面向对象设计

• 面向对象设计也称oop,通过先定义数据再考虑操作数据的算法解决规模较大的问题
• 通过使用对象来存储数据,oop设计要先弄清楚对象的行为(要完成的操作),状态(进行操作时,对象如何响应),标识(如何区分不同状态的对象)
• 在创建类的时候,确定其中哪些名词重要,通过经验识别类
• 类之间的关系:依赖(uses-a),聚合(has-a),继承(is-a)
  • 依赖:如果一个类方法使用或操作另一个类,称该类依赖另一个类(尽量降低)
  • 聚合:意味着包含另一个类的对象(类中有另一个类的变量)
  • 继承:由类继承得来
• 面向对象的特点:封装、继承、多态
  • 封装:类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作,对不可信的进行信息隐藏
  • 继承:继承类可以使用基类的所有功能,并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展
  • 多态:允许不同继承类对基类的方法有不同的运作方式(允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针,使用父类中的方法得到不同效果)实现多态,有二种方式,覆盖,重载。覆盖,是指子类重新定义父类的虚函数的做法;重载,是指允许存在多个同名函数,而这些函数的参数表不同(或许参数个数不同,或许参数类型不同,或许两者都不同)

3.1 接口

• 在Java程序设计语言中,接口不是类,而是对希望符合的这个类的一组需求,例如:Arrays 类中的sort方法承诺可以对对象数组进行排序,但要求满足下列前提对象所属的类必须实现了Comparable接口。下面是Comparable接口的代码：

//在java5之前的实现方法,现已提升为泛型Comparable<T>
public interface Comparable
{
int compareTo(Object other);
}

4.1 程序需要考虑的错误类型

• 用户输入错误
• 设备错误,一些设备可能不存在或出错
• 物理限制,存储空间可能不够了
• 代码错误

4.2 java异常分类

• java中异常都是由Throwable继承而来,但是在下一层分解为Error和Exception,由Error和RuntimeException派生而来的称为非检查型错误,否则称为检查型错误
  • Error是系统内部错误和资源耗尽错误,应用程序不应该抛出该类型错误
  • Exception分解为IO类和Runtime错误,编程错误的异常属于Runtime,文件流的错误属于IO,如果出现Runtime错误一定是你自己的问题

5.1 泛型基础

• 使用泛型设计的原因:泛型设计意味着可以对不同类型的对象重用,不用重复编写收集不同对象完成相同操作的类
• 类型参数:在java增加泛型之前,泛型的设计是由继承完成的,在这之前就有ArrayList类,它的数据存储由Object数组完成,但这样有一个问题,当获取一个非Object值,必须使用强制转换,而且没有任何检查,数组中可以存入任何值,而现在java加入了类型参数<>,在使用时不用进行强制转换
  • 编译器可以利用这个类型参数,在使用get这样的函数时,编译器知道返回值是哪个类型,不用进行强制转换,而且可以检查,防止插入错误的类型对象
• 泛型程序设计:虽然像ArrayList这样的类型会被普遍采用,但是泛型的设计没有那么容易,泛型的设计要考虑泛型所有可能的用法,这个任务会有多难呢,比如:ArrayList中有一个addAll方法,添加另一个泛型的元素,如何设计这个方法使从ArrayList<Manger>转到ArrayList<Employee>中,但使反过来不行,这需要使用通配符类型(wildcard type),利用它可以完成编写,大部分只需知道如何使用就行,JDK的开发人员已经编写了大量的泛型类,所有的集合类都已经完成了泛型设计

6.1 集合框架

• 在Java最初版本只提供了少部分数据结构接口,随着Java1.2版本问世,设计人员开始考虑推出功能完善的数据结构,他们希望类库小而易于学习,不希望像C++的STL一样复杂,又希望融入泛型算法

• 与数据结构类库常见做法一样,java把接口和实现分离,在接口中并没有写明实现方法,一个个类拓展了接口,完成了不同的目标(例如:链式队列和循环队列),他们可以通过接口直接引用并使用,在Java中还设计了如AbstractQueue这样的类供设计者更方便地实现自己的对应数据结构

• Collection接口:集合最基本的接口是Collection接口,他有两个基本方法:boolean add(E element)向集合中添加元素,成功改变集合返回true和Iterator<E> iterator()返回实现了迭代器的对象,通过它可依次访问集合中的元素

• Iterator接口:迭代器中有四个方法:E next()反复调用可以逐个访问所有元素,如果没有下一个抛出NoSuchElementException异常,boolean hasNext()判断有没有下一个元素,void remove()删除上一个访问(使用next())的元素,如果没有使用next()会抛出IllegalStateException异常,default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action)如果不希望写foreach,可以使用这个传入一个需要执行的lambda表达式,它会对每个元素不断调用直到没有元素为止

  • 在使用next()时,应该进行判断,如果有下一个,则继续,实际上,foreach循环在编译器中被简单转换为这样的循环(例:Iterator<String> iter = str.iterator(); while(iter.hasNext()){ String element = iter.next; //and do something with element}),只要该对象扩展了Iterator接口就可以使用foreach循环,而Collection就扩展了,因此集合都可以使用foreach循环
  • Java的迭代器处理方式:C++是根据数组索引建模完成迭代器的,而java不是这样,查找和位置紧密结合,查找元素唯一的方法是通过next()方法,在执行时,迭代器会随next()调用向前移动,可以认为迭代器在两个元素之间,使用next()方法会使迭代器越过一个元素,并返回越过的元素,这和InputSteam.read读取数据流类似

7.1 综述

• 你可能很熟悉多任务,这是操作系统的一种能力,看起来可以同时刻运行多个程序,例如:在下载邮件同时可以打印文件,如今人们往往有多cpu的计算机,但并发进程不受限于CPU的数目,多线程程序在更低一层扩展了多任务的概念:单个程序在同时完成多个任务,如果一个程序可以同时执行多个任务,则称这个程序是多线程的
• 多进程和多线程的区别:多进程每个进程是独立的,有各自的变量,而多线程的数据是共享的,共享变量使得数据的通信更加方便,但会有风险,实际应用中,多线程很有用
• 并发的原因:
  • 更好地利用单个CPU:能够更好地利用计算机中的资源
  • 更好地利用多个CPU或CPU内核:需要为应用程序使用多个线程,以便能够利用所有CPU或CPU核心
  • 在响应能力方面更好的用户体验:提出的请求可以由后台线程执行,GUI线程在此期间可以自由地响应其他用户请求
  • 在公平性方面更好的用户体验:在用户之间更公平地共享计算机资源,客户端的请求由各自的线程执行,没有任务可以独占时间