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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)
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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. (编程中不存在四舍五入的规则)
二、变量和类型
2.1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.
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:
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.
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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.
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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.
2.2变量的语法
2.2.1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.
2.2.2使用变量
a = 10 print(a)
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)
2.3变量的类型
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.
2.3.1整数
a = 10 print(type(a))
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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. (自动扩容)
2.3.2浮点数(小数)
a = 0.5 print(type(a))
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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.
2.3.3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。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.
2.3.4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))
2.3.5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.
2.4动态类型
4.1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。
PS: 计算机里面使用二进制来表示数据. 也就是每个位只能表示 0 或者 1.
1 个二进制位, 就称为是一个 "比特", 8 个二进制位, 就称为一个 "字节" (Byte)
一个 float 变量在内存中占据 8 个字节空间, 也就是 64 个二进制位.
(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。
2.4.2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))
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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).
三、注释
3.1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)
3.2注释的语法
批量注释代码：Ctrl+/
(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 """
3.3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).
四、输入输出
4.1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.
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windows 自带的 cmd 程序, 也可以视为是控制台.
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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.
4.2通过控制台输出
Python 使用 print 函数输出到控制台
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
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.
num = 10 print(f'num = {num}')
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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.
PS: Python 中还支持其他的格式化字符串的方法, 咱们此处只了解这个最简单的即可. 其他的暂时不做介绍.
4.3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}')
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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}')
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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}')
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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.
五、运算符
5.1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)
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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.
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)
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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)
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5.2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)
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(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)
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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)
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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)
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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)
5.3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)
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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)
5.4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
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
5.5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.
