Python基础语法1

目录

1、认识Python

1.1、计算机

1.2、编程

1.3、编程语言的类别

1.4、Python背景

1.5、Python的应用场景

1.6、Python的优缺点

1.7、Python前景

1.8、Python 环境

2、常量和表达式

3、变量和类型

3.1、定义变量

3.2、使用变量

3.3、变量的类型

3.3.1、整形

3.3.2、浮点数

3.3.3、字符串

3.3.4、布尔类型

3.3.5、其他类型

3.3.6、类型的作用

3.4、动态类型特性

4、注释

4.1、注释的作用

4.2、注释的语法

4.3、注释的规范

5、输入和输出

5.1、控制台输出

5.2、控制台输入

6、运算符

6.1、算数运算符

6.2、关系运算符

6.3、逻辑运算符

6.4、赋值运算符

6.5、其他运算符

---

1、认识Python

1.1、计算机

很多老一辈的人，管下面这个叫做计算机。然而，它只是 "计算器"，和计算机是有很大区别的。

现在我们所说的计算机，不光能进行算术运算，还能进行逻辑判断，数据存储，网络通信等等功能，以至于可以自动的完成非常复杂的工作。以下这些都可以称为 "计算机" 。

总的来说，一台计算机, 主要由以下这几个重要的组件构成：

1、CPU（相当于大脑，可以进行算数运算与逻辑判断等）

2、存储器 (内存, 硬盘等)，内存的存储空间较小，访问速度较快；外存的存储空间大，但访问速度慢。内存的成本也比外存的成本高。内存上的数据容易丢失（断电数据就没有了），外存上的数据能够持久化存储（断电数据也在）。这里的持久化存储是相对内存来讲的，一般机器硬盘的存储时间也就是几年到几十年。

3、输入设备 (键盘, 鼠标等)

4、输出设备 (显示器, 音响等)

有的设备即是输入设备，也是输出设备，比如：触摸屏和网卡等。

以上的组成结构, 称为 "冯诺依曼体系结构"。

芯片主要指的就是 CPU。显卡(GPU)是和 CPU 类似的计算芯片，CPU 是 "通用计算芯片", 可以处理各种场景下的各种问题。可以在各个行业各个领域贡献力量。GPU 是 "专用计算芯片", 特别擅长处理浮点数运算。

换个角度看，人脑也能算术运算，能逻辑判断，能数据存储，能输入输出..... 也可以视为是一个广 义的计算机。

1.2、编程

计算机需要硬件赋予之躯体，也需要软件赋予之灵魂。

"软件" (或者叫做程序)，指挥了计算机要按照什么样的规则来执行任务。

制作软件，就是在明确这个软件要完成什么样的任务，这个过程就称为 "编程"。

编程本身，并不是一件很容易的事情，因此就衍生出了一个专门负责编程的职业，也就是程序员。

因为计算机不能直接理解人类的语言。程序员进行编程的过程中，需要使用一个专门的方式和计算机沟通，就是 "编程语言"。 使用编程语言编写软件的具体过程，就称为 "软件开发"，俗称 "敲代码"。

1.3、编程语言的类别

编程语言大体可以分成三个大类

1、机器语言

2、汇编语言

3、高级语言

其中机器语言和汇编语言都是更贴近计算机的，人类理解起来并不容易。因此目前程序员使用的编程语言主要是高级语言。

高级语言的种类有很多很多，以下列出的都是实际开发中常用的编程语言。链接：TIOBE

从这个排名中也可以看出Python很出名。

1.4、Python背景

吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum) 是一个荷兰程序员。在1989 年圣诞节的时候(当时 33 岁)，因为在家里待着无聊，为了打发时间，开始了 Python 的开发。第一个正式版本发布于1991年。

1991 年是一个神奇的年份。Python，万维网，Linux，Vim，Qt，第一台笔记本电脑，都诞生于 1991年。

1.5、Python的应用场景

经历了多年的发展，Python 目前是一个应用场景非常广泛的编程语言。

1、科学计算和数据分析

2、Web 开发(搭建网站)

3、自动化运维

4、人工智能

5、爬虫程序

5、自动化测试

等等。

1.6、Python的优缺点

Python是用C语言编写的编程语言。

优点:

1、语法言简意赅, 容易上手。

2、功能强大，用途广泛。

3、生态丰富，具有海量的成熟第三方库。

4、方便调用 C/C++ 编写的代码进行 高性能/系统级操作

缺点：

1、执行效率比较弱。

2、对于多核心并发程序支持偏弱。

3、动态类型系统对于大型项目不太友好。

1.7、Python前景

虽然 Python 的应用场景很多，但是纯粹使用 Python 的岗位是比较少见的。

程序员找工作的网站主要有：拉钩、boss直聘、牛客网等。

Python在实际开发中，更多的是扮演“辅助”的角色。

更常见到的情况是，把 Python 作为一个辅助性质的语言。在工作中，Python 更像是一个工具，需要用到的时候随手拿起来就用，能够方便的解决不少问题。

Python 和其他的编程语言本质上并没有啥区别。并不存在某个场景是 "非得 Python 能做，其他语 言做不了" 这样的情况。

1.8、Python 环境

要想能够进行 Python 开发，就需要搭建好 Python 的环境。

需要安装的环境主要是两个部分:

运行环境: Python

开发环境: PyCharm

下载安装软件，最靠谱的方法就是去官网上下载。

关于 Python 版本的补充：现在主流使用的 Python 版本是 Python 3 系列。但是一些比较老的项目, 可能还在使用 Python 2。3系列和2系列之间的语法还是存在不小差别的。接下来主要是依Python 3 系列展开。

关于如何具体搭建环境不再多讲。如果不会搭建环境，可以自行搜索Python环境搭建的有关视频或文章。

2、常量和表达式

我们可以把 Python 当成一个计算器，来进行一些算术运算。例如：

print(1 + 2 - 3)
print(1 + 2 * 3)
print(1 + 2 / 3)

运行结果为：

编程中，一般没有四舍五入的规则。浮点数在IEEE754标准下，在内存中表示浮点数的时候，可能存在微小的误差。

注意: print 是一个 Python 内置的函数，这个稍后详细介绍。可以使用 + - * / ( ) 等运算符进行算术运算，先算乘除，后算加减。运算符和数字之间，可以没有空格，也可以有多个空格。但是一般习惯上写一个空格(比较美观)。代码的美观也是很重要的。

形如 1 + 2 - 3 这样是算式，在编程语言中称为表达式，算式的运算结果，称为表达式的返回值

其中 1, 2, 3 这种称为字面值常量，+ - * / 这种称为运算符或者操作符。

注意：熟悉 C / Java 的可能认为，2 / 3 结果为 0 (小数部分被截断)。但是在 Python 中得到的结果则是一个小数。更符合日常使用的直觉。

例如：给定四个分数，67.5, 89.0, 12.9, 32.2 ,编写代码，求这四个分数的平均数。

print( (67.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2) / 4 )

3、变量和类型

有的时候，我们需要进行的计算可能更复杂一些，需要把一些计算的中间结果保存起来。这个时候就需要用到变量。

例如：给定四个分数，67.5, 89.0, 12.9, 32.2 , 编写代码，求这四个分数的方差。

avg = (67.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2) / 4
total = (67.5 - avg) ** 2 + (89.0 - avg) ** 2 + (12.9 - avg) ** 2 + (32.2 - avg) ** 2
result = total / 3
print(result)

注意：

1、avg, total, result 均为变量。

2、** 在 Python 中表示乘方运算。** 2 即为求平方。

变量可以视为是一块能够容纳数据的空间。这个空间往往对应到 "内存" 这样的硬件设备上。

衡量内存的一个重要指标就是内存空间的大小，比如我的电脑内存是 16GB。这个数字越大，意味着内存的存储空间就越大，能够存放的数据(变量) 就越多。

3.1、定义变量

a = 10

创建变量的语句非常简单, 其中：

a 为变量名。当我们创建很多个变量的时候，就可以用名字来进行区分。

= 为赋值运算符，表示把 = 右侧的数据放到 = 左侧的空间中。

注意: 变量的名字要遵守一定规则。

硬性规则(务必遵守)：

1、变量名由数字字母下划线构成。

2、数字不能开头。

3、变量名不能和 "关键字" 重复。

4、变量名大小写敏感。num 和 Num 是两个不同的变量名。

软性规则(建议遵守) ：

1、变量名使用有描述性的单词来表示，尽量表达出变量的作用。

2、 一个变量名可以由多个单词构成，长一点没关系，但是含义要清晰。

3、当变量名包含多个单词的时候，建议使用 "驼峰命名法"。形如 totalCount , personInfo 这种，除了首个单词外，剩余单词首字母大写。

4、除了驼峰命名法外，还有“蛇形命名法”，单词与单词之间使用下划线_来进行分隔。例如：person_info，total_count。

在公司里开发商业程序，一般公司都会有明确的编码规范。

数学上，变量通常使用 x, y, z 这种简单的英文字母或者拉丁字母表示。但是在编程中不建议这样使 用。原因是编程中，一个程序里通常会同时创建出很多个变量，如果只是使用单个字母表示，在变量多了的时候，就很难记住哪个变量是干啥的，从而给维护程序带来了一定的困难，因此我们更建议使用带有明确描述性的名字，来表示变量的用途。

3.2、使用变量

a = 10
print(a)
a = 20
print(a)

注意: 在 Python 中，修改变量也是使用 = 运算，看起来和定义变量没有明显区别。

首次对变量进行设置值叫创建变量（初始化）。后续再对变量的值进行修改叫赋值。

当然，也可以用一个变量的值赋给另外一个变量。例如：

a = 10
b = 20
a = b
print(a)
print(b)

3.3、变量的类型

变量里面存储的不仅仅可以是数字，还可以存储其它种类的数据。为了区分不同种类的数据，我们引入了 "类型" 这样的概念。

注意：和 C++ / Java 等语言不同，Python 变量的类型不需要显式指定，而是在赋值的时候确定的。变量的类型只依靠初始化语句，根据初始化的值的类型来进行确定。

3.3.1、整形

a = 10
print(type(a))

注意：type 和 print 类似，也是 python 内置的函数。可以使用 type 来查看一个变量的类型。

注意：和 C++ / Java 等语言不同，Python 的 int 类型变量表示的数据范围是没有上限的。只要内存足够大，理论上就可以表示无限大小的数据。因为Python的int是可以根据要表示的数据的大小，自动扩容，因此像long short等这种类型在Python中也就不存在了。

Python设计的一种理念：解决一个问题，只提供一个方案。

3.3.2、浮点数

a = 0.5
print(type(a))

注意：和 C++ / Java 等语言不同，Python 的小数只有 float 一种类型，没有 double 类型。但是实际上Python 的 float 就相当于 C++ / Java 的 double，表示双精度浮点数。

关于单精度浮点数和双精度浮点数的问题，我们此处不做过多讨论。大家只要知道，相比于单精 度浮点数，双精度浮点数占用的内存空间更多，同时表示的数据精度更高即可(大概精确到小数点后 15 位)。

3.3.3、字符串

a = 'hello'
print(type(a))

使用 ' ' 或者 " " 引起来的，称为 字符串。

注意：在 Python 中，单引号构成的字符串和双引号构成的字符串，'hello'和"hello"没有区别，完全等价的。

在Python中红色的波浪线表示错误，黄色的表示警告，绿色的表示提示，提示不代表有错误。

可以使用 len 函数来获取字符串的长度

a = 'hello'
print(len(a))

可以使用 + 针对两个字符串进行拼接，也就是把后一个字符串拼接到前一个字符串的尾部。例如：

a = 'hello'
b = 'world'
print(a + b)

运行结果为：

此处是两个字符串相加。不能拿字符串和整数或浮点数相加。

如果字符串中包含了双引号，表示该字符串可以使用单引号引起来；如果字符串里面包含了单引号，表示字符串就可以使用双引号引起来；如果字符串中既有单引号又有双引号，Python中还有一种表示此类字符串的方法就是使用三引号来表示，有两种形式：''' ''' 或""" """

字符串作为开发中最常用到的数据类型，支持的操作方式也是非常丰富的。感兴趣的可以自行查阅

3.3.4、布尔类型

布尔类型是一个特殊的类型，取值只有两种，True (真) 和 False (假)。

a = True
print(type(a))
b = False
print(type(b))

布尔类型在咱们后续进行逻辑判断的时候，是非常有用的。

3.3.5、其他类型

除了上述类型之外，Python 中还有 list, tuple, dict, 自定义类型等等。我们后续再介绍。

在Python中报错有两种情况：

1、语法错误。在程序运行之前，Python解释器就可以把错误给识别出来。

2、运行错误。在程序执行之前是识别不了的，必须要执行到对应的代码，才能发现问题。

3.3.6、类型的作用

类型决定了数据在内存中占据多大空间。例如 float 类型在内存中占据 8 个字节

类型其实约定了能对这个变量做什么样的操作。例如 int / float 类型的变量，可以进行 + - * / 等操作。而 str 类型的变量，只能进行 + (并且行为是字符串拼接)，不能进行 - * / ，但是还能使用 len 等其他操作。

总结：类型系统其实是在对变量进行 "归类"。相同类型的变量(数据) 往往具有类似的特性和使用规则。

3.4、动态类型特性

在 Python 中，一个变量是什么类型，是可以在 "程序运行" 过程中发生变化的，这个特性称为动态类型。例如：

a = 10
print(type(a))
a = 'hello'
print(type(a))

在程序执行过程中，a 的类型刚开始是 int，后面变成了 str。C++/Java 这样的语言则不允许这样的操作。一个变量定义后类型就是固定的了，这种特性则称为静态类型

一个编程语言是否是动态类型，只取决于运行时，类型是否发生改变。不取决于变量定义的时候是否声明类型。

Python作为一个动态类型的语言，在定义变量时，也是可以写类型的，例如：

a:int=10
print(type(a))
a:str='hello'
print(type(a))

在编程中“灵活”这个词往往是“贬义”，因为灵活更容易出错。相比之下，静态类型的语言还是更好一些。

动态类型特性是一把双刃剑：

1、对于中小型程序，可以大大的节约代码量(比如写一段代码就可以同时支持多种类型)。

2、对于大型程序，则提高了模块之间的交互成本。(程序猿 A 提供的代码难以被B理解)。

4、注释

4.1、注释的作用

注释是一种特殊的代码，它不会影响到程序的执行，但是能够起到解释说明的作用，能够帮助程序员理解程序代码的执行逻辑。写代码是一件比较烧脑的事情，读代码同样也非常烧脑。相比于一板一眼的代码，一些口语化的描述能更好的帮助程序猿理解程序。

例如：

# 计算 4 个数字 67.5, 89.0, 12.9, 32.2 的方差
avg = (67.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2) / 4
total = (67.5 - avg) ** 2 + (89.0 - avg) ** 2 + (12.9 - avg) ** 2 + (32.2 - avg) ** 2
result = total / 3
print(result)

形如上述代码，如果没有注释，直接阅读，是不容易直接理解到代码的含义是计算方差，但是通过加了一行注释解释一下，就让人一目了然了。

4.2、注释的语法

Python 中有两种风格的注释。

注释行：使用 # 开头的行都是注释。#开头的注释，一般都是写在要注释的代码的上面，也有少数情况写在注释代码的右侧，例如：

# 这是一行注释

文档字符串：使用三引号引起来的称为 "文档字符串"，也可以视为是一种注释。可以包含多行内容，一般放在文件/函数/类的开头。""" 或者 ''' 均可 (等价)。

例如：

"""
这是文档字符串
这是文档字符串
"""

4.3、注释的规范

1、内容准确：注释内容要和代码一致，匹配，并在代码修改时及时更新。

2、篇幅合理：注释既不应该太精简，也不应该长篇大论。

3、使用中文：一般中国公司都要求使用中文写注释，外企另当别论。

4、积极向上：注释中不要包含负能量。

5、输入和输出

程序需要和用户进行交互：

1、用户把信息传递给程序的过程，称为 "输入"。

2、程序把结果展示给用户的过程，称为 "输出"。

输入输出的最基本的方法就是控制台，用户通过控制台输入一些字符串，程序再通过控制台打印出一些字符串。PyCharm 运行程序，下方弹出的窗口就可以视为是控制台。对于机械的操作面板，就叫控制台，控制台上会有一些按钮，开关、操作杆等。

输入输出的最常见方法是图形化界面。如我们平时用到的 QQ，浏览器，steam 等，都不需要用户输入命令，而只是通过鼠标点击窗口点击按钮的方式来操作。

Python 当然也可以用来开发图形化界面的程序，但是图形化程序开发本身是一个大话题，暂时不做介绍。

5.1、控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台。例如：

print('hello')

不仅能输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量。例如：

a = 10
print(a)
b = True
print(b)

更多的时候，我们希望能够输出的内容是混合了字符串和变量的。例如：

num = 10
print(f'num = {num}')

注意：

1、使用 f 作为前缀的字符串，称为 f-string。

2、里面可以使用 { } 来内嵌一个其他的变量或表达式。

Python 中还支持其他的格式化字符串的方法，此处只了解这个最简单的即可，其他的暂时不做介绍。

5.2、控制台输入

python 使用 input 函数，从控制台读取用户的输入。例如：

num = 0
num = input('请输入一个整数: ')
print(f'你输入的整数是 {num}')

注意：input 的参数相当于一个 "提示信息"，也可以没有。input 的返回值就是用户输入的内容，是字符串类型。

例如：

a = input('请输入第一个整数: ')
b = input('请输入第二个整数: ')
print(f'a + b = {a + b}')

运行结果：

此处的结果是字符串拼接，不是算术运算。如果要想进行算术运算，需要先转换类型。例如：

a = input('请输入第一个整数: ')
b = input('请输入第二个整数: ')
a = int(a)
b = int(b)
print(f'a + b = {a + b}')

运行结果为：

通过int( )把变量转成了int 类型，类似的，使用 float( ), bool( ), str( ) 等可以完成对应的类型转换。

例如：输入 4 个小数，求 4 个小数的平均值。

a = input('请输入第一个数字: ')
b = input('请输入第二个数字: ')
c = input('请输入第三个数字: ')
d = input('请输入第四个数字: ')
a = float(a)
b = float(b)
c = float(c)
d = float(d)
avg = (a + b + c + d) / 4
print(f'平均值: {avg}')

此处为了输入 4 个数字，执行了四次 input。如果是读取任意多个数字怎么办呢? 这个时候就需要用到循环了，后面再介绍。

6、运算符

6.1、算数运算符

像 + - * / % ** // 这种进行算术运算的运算符, 称为 算术运算符。先算乘方，然后是乘除，最后再算加减；如果想要修改默认的运算顺序，就需要加上()。

注意：/ 中不能用 0 作为除数。否则会抛出异常，例如：

print(10 / 0)

运行结果为：

异常：是编程语言中的一种常见机制，表示程序运行过程中，出现了一些 "意外情况"，导致程序不能继续往下执行了。

在一些编程语言中，除整数零会抛出异常，除浮点数零会得到一个无穷大。在Python中都认为是除零异常。

注意：整数 / 整数 结果可能是小数，而不会截断。例如：

print(1 / 2)

注意：% 不是 "百分数"，而是求余数。例如：

print(7 % 2)

 注意：** 是求乘方。不光能算整数次方，还能算小数次方。例如：

print(4 ** 2)
print(4 ** 0.5)

注意：// 是取整除法(也叫地板除)。整数除以整数，结果还是整数(舍弃小数部分，并向下取整。不是四舍五入）。例如：

print(7 // 2)
print(-7 // 2)

6.2、关系运算符

像 <  <=  >  >=  ==   != 这一系列的运算符称为关系运算符，它们是在比较操作数之间的关系。

其中：

<=：是 "小于等于"

>=：是 "大于等于"

==：是 "等于"

!=：是 "不等于"

如果关系符合，则表达式返回 True。如果关系不符合，则表达式返回 False。例如：

a = 10
b = 20
print(a < b)
print(a <= b)
print(a > b)
print(a >= b)
print(a == b)
print(a != b)

关系运算符不光针对整数或者浮点数进行比较，还能针对字符串进行比较。例如：

a = 'hello'
b = 'world'
print(a < b)
print(a <= b)
print(a > b)
print(a >= b)
print(a == b)
print(a != b)

针对中文进行字符串大小的比较是没有意义的。

注意：直接使用 == 或者 != 即可对字符串内容判定相等(这一点和 C / Java 不同)。字符串比较大小，规则是 "字典序"。

关于字典序：想象一个英文词典，上面的单词都是按照字母顺序排列。如果首个字母相同，就比较第二个字母(就比如著名单词 abandon)，我们认为一个单词在词典上越靠前，就越小。越靠后，就越大。

对于布尔类型进行比较时，此时就会把True当成1，False当成0。

例如：

a=1
b=True
print(a==b)

c=1.0
print(b==c)

对于浮点数来说，不要使用 == 判定相等。例如：

print(0.1 + 0.2 == 0.3)

运行结果为：

注意：浮点数在计算机中的表示并不是精确的，在计算过程中，就容易出现非常小的误差。

例如：

print(0.1)
print(0.2)
print(0.3)
print(0.1 + 0.2)

运行结果为：

可以看到，0.1 + 0.2 的结果并非是 0.3，而是带了个小尾巴。虽然这个尾巴非常小了，仍然会导致 == 的结果为 False。不止是 Python 如此，主流编程语言都是如此。这个是 IEEE754 标准规定的浮点数格式所引入的问题。此处我们不做过多讨论。

正确的比较方式：不再严格比较相等了，而是判定差值小于允许的误差范围。例如：

a = 0.1 + 0.2
b = 0.3
#Python中支持这种连续比较的写法
print(-0.000001 < (a - b) < 0.000001)

实际工程实践中，误差在所难免，只要保证误差在合理范围内即可。

6.3、逻辑运算符

像 and or not 这一系列的运算符称为逻辑运算符。

and：并且。两侧操作数均为 True，最终结果为 True，否则为 False (一假则假)。

or：或者。两侧操作数均为 False，最终结果为 False，否则为 True(一真则真)。

not：逻辑取反。操作数本身为True，则返回 False，本身为 False，则返回 True。

例如：

a = 10
b = 20
c = 30
print(a < b and b < c)
print(a < b and b > c)
print(a > b or b > c)
print(a < b or b > c)
print(not a < b)
print(not a > b)

特殊写法：a < b and b < c 这个操作等价于 a < b < c ，这个设定和大部分编程语言都不相同。

和其他编程语言类似，Python也存在短路求值的规则。

1、对于 and，如果左侧表达式为 False，则整体一定为 False，右侧表达式不再执行。

2、对于 or，如果左侧表达式为 True，则整体一定为 True，右侧表达式不再执行。

例如：

print(10 > 20 and 10 / 0 == 1)
print(10 < 20 or 10 / 0 == 1)

上述代码没有抛出异常，说明右侧的除以 0 操作没有真正执行。

6.4、赋值运算符

= 表示赋值，这个我们已经用过很多次了，注意和 == 区分 。= 除了基本的用法之外，还可以同时针对多个变量进行赋值。

链式赋值：一般不建议写链式赋值。

a = b = 10

多元赋值：

a, b = 10, 20

例如：交换两个变量

基础写法

a = 10
b = 20
tmp = a
a = b
b = tmp

基于多元赋值

a = 10
b = 20
a, b = b, a

复合赋值运算符，Python 还有一些复合赋值运算符。例如：+=  -=  *=  /=  %=。其中a+=1等价于a=a+1其他复合赋值运算符也是同理。

例如：

a = 10
a = a + 1
print(a)
b = 10
b += 1
print(b)

注意：像 C++ / Java 中, 存在 ++ -- 这样的自增或自减运算符。Python 中则不支持这种运算，如果需要使用，则直接使用 += 1 或者 -= 1。

写++a和--a之所以没有语法报错是因为Python解释器把+当成了正号，把-当成了负号。++a与--a是相等的，因为负负得正。但是写后置++和--都是会报错的。

++ --最大的问题就是容易分不清前置和后置的区别，这一点 Python 语法在设计的时候就进行了规避，避免出现这种不直观，并且容易混淆的语法。

6.5、其他运算符

除了上述之外，Python 中还有一些运算符，比如：身份运算符 (is, is not)，成员运算符 (in, not in)，位运算符 ( & | ~ ^ >) 等。此处咱们暂时不介绍。

注：在Python中，一个语句写完后，可以加上分号也可以不加分号，但是通常是不加的。如果把多个语句写到同一行了，这个时候语句之间是要加上分号的，但是这种写法是不推荐的。