【Python】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

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).

1. 形如 1 + 2 - 3 这样是算式，在编程语言中称为 表达式

2. 算式的运算结果，称为 表达式的返回值

3. 其中 1，2，3 这种称为 字面值常量

4. + - * / 这种称为 运算符 或者 操作符

注意: 熟悉 C / Java 的人可能认为，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.

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二.变量和类型

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.

注意：

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

就像计算器中的 M 键功能类似，通过变量就可以保存计算过程中的中间结果

只不过，计算器一般只能保存一个数据，而在 Python 代码中，可以创建任意多的变量，来随心所欲的保存很多很多的数据

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

PS：我们可以把内存想像成是一个宿舍楼，这个宿舍楼上有很多的房间，每个房间都可以存放数据.
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.

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)：

1. 变量名必须由数字，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.

(2) 使用变量

a = 10
b = a
print(b)

a = 20
print(a)

• 首次使用 = 对 a 进行设置值，这个过程是创建变量(初始化)
• 后续再对 a 使用 = 操作，则是相当于修改 a 的内容(赋值)

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，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))

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.

因此 Python 这里就没有 long 这样的类型了，像 byte，short 这些类型在 Python 中也不存在

(2) 浮点数(小数)

a = 0.5
print(type(a))

注意：像 C+＋和 Java 里面，float 是四个字节的，也叫做 “单精度浮点数”，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

(3) 字符串

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

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.

那为什么还有两种引号表示呢？例如：

此处就无法表示我的名字了

• 因此，如果字符串里面包含了双引号，表示字符串就可以用单引号引起来
• 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

如果同时有单引号，和双引号，咋办??

Python中还有一种字符串，使用三引号表示 ''' 或者"""

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.

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

此处是两个字符串相加，不能拿字符串和 整数/浮点数 相加

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，此处暂时不详细展开

拓展：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，就能把错误识别出来.
2. 运行错误：在程序运行之前，识别不了的，必须要执行到对应的代码才能发现问题

(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).（注意是大写）

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

布尔的取值只有真和假，因此布尔类型主要用于逻辑判定.

(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，后续进行介绍

为什么要有这么多类型?

类型带来的意义：

1. 不同的类型，占用的内存空间是不同的.

int 默认是 4 个字节，动态扩容.
float 固定 8 个字节.
bool 一个字节就足够了.
str 变长的

2. 不同的类型，对应能够进行的操作也是不同的.

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

动态类型特性

程序运行过程中，变量的类型可能会发生改变

a = 10
print(type(a))

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

a = True
print(type(a))

静态类型：程序运行过程中，变量的类型始终不变

但是在 Java C++ 中，a 这个变量在程序运行的整个过程中，始终都是 int 如果尝试 a = “hello”，编译阶段就会报错

一个编程语言，是否是动态类型，只是取决于运行时，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，在定义变量的时候，也是可以写类型的！

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).

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三.注释

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.

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
"""

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

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四.输入输出

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.

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

通过控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台

不仅能输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量，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

注意：

• 使用 f 作为前缀的字符串，称为 f-string（这个语法，是叫做"格式化字符串"，此处的 f 表示 “format”）
• 里面可以使用 { } 来内嵌一个其他的 变量/表达式.

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 = 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

input 返回的值，其实是一个 str

如果只是单纯的拿到用户的输入，然后打印，此时就按照 str 打印即可

如果需要根据用户输入的内容进行算术计算，此时就需要先把读到的 str -> int

同理：

• 如果想把整数转成字符串? str ( )
• 如果想把字符串转成浮点数? float( )

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}')

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五.运算符

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)

注意2：整数 / 整数 结果可能是小数，而不会截断

print(1 / 2)

注意3：% 不是 " 百分数 "，而是求余数

print(7 % 2)

注意4：** 是求乘方. 不光能算整数次方, 还能算小数次方

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

注意5：// 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)

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

(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)

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)

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)

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)

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)

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)

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

赋值运算符

(1) = 的使用

= 表示赋值，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

代码实例：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

(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)

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

++ – 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

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.

此处暂时不介绍