【Python】1. 基础语法(1)

一、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。

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

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)。

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 的同学可能认为，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。

示例

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)

运行结果：

二、变量和类型

1、变量是什么？

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。

示例

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。
PS: 方差的计算过程: 取每一项，减去平均值，计算平方，再求和，最后除以 (项数 - 1)。

在这个代码中，就需要先计算这四个数字的平均值，然后再计算方差。这就需要把计算的平均值使用 变量 保存起来。

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)

运行结果：

注意:

• avg，total，result 均为变量。
• ** 在 Python 中表示乘方运算 ， 2 即为求平方。

三、变量的语法

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)

• 变量名由数字字母下划线构成。
• 数字不能开头。
• 变量名不能和 “关键字” 重复。
• 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)

• 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。
• 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。
• 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。

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。

2、使用变量

读取变量的值

a = 10
print(a)

运行结果：

修改变量的值

a = 20
print(a)

运行结果：

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。

当然，也可以用一个变量的值赋给另外一个变量。

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

运行结果：

四、变量的类型

变量里面存储的不仅仅是数字，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。

1、整数

a = 10
print(type(a))

运行结果：

PS： 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。

2、浮点数(小数)

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。

a = 1.34
print(type(a))

运行结果：

3、字符串

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

运行结果：

使用 ' ' 或者 " " 引起来的，称为 字符串，可以用来表示文本。

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

可以使用 len 函数来获取字符串的长度

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

运行结果：

可以使用 + 针对两个字符串进行拼接

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

运行结果：

此处是两个字符串相加，不能拿字符串和整数/浮点数相加。

4、布尔

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))

运行结果：

布尔类型在咱们后续进行逻辑判断的时候，是非常有用的。

5、其他

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。

为什么要有这么多类型？
(1) 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。

(2) 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。

五、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” 。

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

运行结果：

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”。

动态类型特性是一把双刃剑。

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

六、注释

1、注释是什么？

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，能够帮助程序猿理解程序代码的执行逻辑。

#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 get 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。

2、注释的语法

Python 中有两种风格的注释。

1）注释行

使用 # 开头的行都是注释.

# 这是一行注释.

2） 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)。

"""
这是文档字符串
这是文档字符串
"""

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(例如领导SB 等)。

七、输入输出

1、和用户交互

程序需要和用户进行交互。

• 用户把信息传递给程序的过程，称为 “输入”。
• 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。

windows 自带的 cmd 程序，也可以视为是控制台。

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。

2、通过控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台。

print('hello')

运行结果：

不仅能输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量。

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

运行结果：

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。
示例： 输出 num = 10

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

运行结果：

注意：

• 使用 f 作为前缀的字符串，称为 f-string。
• 里面可以使用 { } 来内嵌一个其他的变量/表达式。

3、通过控制台输入

python 使用 input 函数，从控制台读取用户的输入。

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

运行结果：

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。

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。

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：

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。

代码示例： 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}')

八、运算符

1、算术运算符

像 + - * / % ** // 这种进行算术运算的运算符，称为 算术运算符 。

注意1： / 中不能用 0 作为除数， 否则会抛出异常。

print(10 / 0)

报错结果：

注意2： 整数 / 整数 结果可能是小数，而不会截断。

print(1 / 2)

运行结果：

注意3： % 不是 “百分数”，而是求余数。

print(7 % 2)

运行结果：

注意4： ** 是求乘方，不仅能算整数次方，还能算小数次方。

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

运行结果：

注意5： // 是取整除法，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)。

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

运行结果：

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”

(1) 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。

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

运行结果：

(2) 关系运算符不光针对整数/浮点数进行比较，还能针对字符串进行比较。

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

运行结果：

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。

(3) 对于浮点数来说，不要使用 == 判定相等。

print(0.1 + 0.2 == 0.3)

运行结果：

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。

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

运行结果：

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，但是 == 是锱铢必较的，仍然会导致 == 的结果为 False。

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。

a = 0.1 + 0.2
b = 0.3
print(-0.000001 < (a - b) < 0.000001)

运行结果：

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。

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。

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)

运行结果：

一种特殊写法
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。

关于短路求值
和其他编程语言类似，Python 也存在短路求值的规则。

• 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。
• 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。

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

运行结果：

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。

4、赋值运算符

1） = 的使用

= 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：

a = b = 10

多元赋值：

a, b = 10, 20

举例: 交换两个变量。

基础写法：

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

基于多元赋值：

a = 10
b = 20
a, b = b, aprint(f'a = {a}')
print(f'b = {b}')

运行结果：

2）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。

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

运行结果：

注意: 像 C++ / Java 中，存在 ++ -- 这样的自增/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。

5、其他…

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。