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【Python】基础语法 1（常量与表达式变量和类型注释输入输出运算符）

时间：2019-01-23 13:00:15

文章目录

1. 常量与表达式2. 变量和类型2.1 变量是什么2.2 变量的语法2.3 变量的类型2.3.1整数2.3.2 浮点数2.3.3 字符串2.3.4 布尔2.3.5 其他 2.4 变量类型的意义2.5 动态类型特性 3. 注释3.1 注释的语法3.2 注释的规范 4. 输入输出4.1 通过控制台输出4.2 通过控制台输入 5. 运算符5.1 算术运算符5.2 关系运算符5.3 逻辑运算符5.4 赋值运算符5.5 其他运算符

1. 常量与表达式

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)

分析：
print 是一个 Python 内置的函数，后面会做详细介绍。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 )

2. 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。
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

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。
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）。

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

分析：
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。代码中的 avg，total，result 均为变量。** 在 Python 中便是乘方运算。**2即为求平方。

2.2 变量的语法

（1）定义变量

代码示例：

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。

变量命名要遵守一定的规则
1. 硬性规则（务必遵守）
变量名必须由数字，字母，下划线构成。不包含特殊字符。
例：a1是合法变量名。1a，a*a都是非法变量名数字不能开头。变量名和 Python 的“关键字”重复。
例如：if 这种就是非法变量名Python 中的变量名是大小写敏感的，区分大小写。
num 和 Num 是两个不同的变量名
2. 软性规则（建议遵守）
给变量命名的时候，尽量使用描述性的单词来表示，尽量通过名字表示出变量的作用。当我们使用一个单词描述不清的时候，可以使用多个单词来命名，不怕变量长，就怕变量的含义表示不清。
① 驼峰命名：除了第一个首字母之外，后续每个单词的首字母都大写。
例：personInfo；totalCount
② 蛇形命名：单词之间使用下划线_来进行分隔。
person_info；total_count

（2）变量的使用

代码如下：

#读取变量a = 10print(a)#修改变量a = 20print(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。
首次使用 = 对 a 进行设置时，这个过程是创建变量（初始化）。
后续对 a 使用 = 操作，则是相当于修改 a 的内容（赋值）。

当然也可以用一个变量赋值给另外一个变量

示例

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

2.3 变量的类型

对于不同种类的变量作出区分，Python中的变量类型，不需要在定义变量的时候显示声明，而只是依靠初始化语句，根据初始化的值的类型来进行判断。

2.3.1整数

a = 10print(type(a))

注：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。
在 Python中 int 能够表示的数据范围是没有上线的（“无穷”的），Python 的 int 是可以根据表示的数据的大小自动扩容的。
因此，Python 这里就没有 long 这样的类型了，像 byte，short 这些类型在 Python 中也是不存在的。

2.3.2 浮点数

a = 0.5print(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。
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）。

2.3.3 字符串

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

Python 中使用 ’ ’ 或者 " " 引起来的, 称为字符串. 可以用来表示文本。
因为Python中只有字符串类型，没有字符类型。所以 ’ ’ 或者 " " 都能表示字符串，‘a’ 这算是长度为1的字符串。

注意:在 Python 中, 单引号构成的字符串和双引号构成的字符串, 没有区别. ‘hello’ 和 “hello” 是完全等价的。
因此，如果字符串里面包含了 " “，表示字符串就可以用 ’ ’ 引起来；如果字符串里面包含了 ’ ’ ，表示字符串就可以用 " " 引起来。如果字符里面同时包含了 " " 和 ‘ ’，Python中还有一种字符串使用三引号，表示 ‘’’ ‘’’ 或 “”” “”"。

a = 'hello'print(a)a = "hello"print(a)print('''her 'name' is "mary" ''')

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)
字符串拼接就是把后面的字符串拼接到前一个字符串的末尾，得到一个更大的字符串（对于原来的字符串a和b是没有影响的）。注意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)，因此，布尔类型主要用于逻辑判断。
a = Trueprint(type(a))b = Falseprint(type(b))

如果把布尔类型的值和整数进行算术运算，此时会把 True 当做1，把 False 当作0，但是这样的操作是没有意义的。
a = 10 + Trueprint(a)b = 10 + Falseprint(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 变量类型的意义

1. 不同的类型，占用的内存空间是不同的，占几个字节(byte)
int 类型在内存中默认4字节，在Python中可动态扩容float 类型在内存中固定是8字节bool 类型在内存中是2字节
2. 不同的类型，对应能进行的操作也是不用的
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 操作。

2.5 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 = 10print(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，这种特性称为“静态类型”。一个编程语言，是否是动态类型，知识取决于运行时，类型是否发生改变，不却决于变量定义的时候是否声明类型。
Python 作为动态类型的语言，在定义变量的时候，也是可以写类型的。
a:int=10print(type(a))

动态内存是一把双刃剑
对于中小程序，可以大大的约代码量简约代码量（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（程序员A提供的代码难以被程序员B理解）。

3. 注释

注释是什么？
注释是一种特殊的代码，他不会影响程序的执行，但是能够起到解释说明的作用，能过帮到程序员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) / 4total = (67.5 - avg) ** 2 + (89.0 - avg) ** 2 + (12.9 - avg) ** 2 + (32.2 - avg)** 2result = total / 3print(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。

3.1 注释的语法

在 Python 中注释有两种风格

（1）注释行
使用 # 开头的是行注释
如有需要多行注释则可以选中代码然后按 Ctr l+ /,取消注释也是按 Ctrl + /
#这是一行注释

（2）文档字符串
使用三引号引起来的就称为”文档字符串“，也可以视为是一种注释。
可以包含多行的内容一般放在文件/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这是文档字符串"""

3.2 注释的规范

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.篇幅合理: 注释既不应该太精简, 也不应该长篇大论.使用中文：积极向上: 注释中不要包含负能量

4. 输入输出

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

4.1 通过控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台

print('hello')a = 10print(a)b = Trueprint(b)

我们可以看到 print 函数不仅能输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量，但更多的时候，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 = 10print(f'num = {num}')
注意：
print(f’num = {num}') 这个语法是叫做 ”格式化字符串“，使用 f 作为前缀的字符串，称为 f -string，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。

4.2 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 = 0num = 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。

示例：输入两个整数，输出两个整数的和。

错误示范
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}')
分析：
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。

正确示范：
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}')
分析：
如果只是但需的拿到用户的输入，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，此时就需要把读到的 str 转换成 int
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。

5. 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

+（加） -（减） *（乘） /（除） %（取余数） **（乘方） //（取整除法）

运算规则：
先算乘方，然后是乘除，最后算加减
如果想要改变运算规则，则需加（）

注意1：/ 中不能用 0 作为除数. 否则会抛出异常
print(10 / 0)
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)

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)

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 = 10b = 20print(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，使用 == 比较相等，存在一定的风险，最好不要使用 == 比较相等

print(0.1 + 0.2 == 0.3)

注意:

因为浮点数在内存中的存储和表示，并不是精确的是可能存在误差的，这样的误差在进行算术运算符运算的时候就可能被放大，从而导致误判。

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

我们可以看到，0.1 + 0.2 的结果并不是 0.3，虽然这两个数字已经非常接近了，但是如果直接使用 == 进行比较，仍然会出现 False 的情况。

正确的浮点数比较相等

不再严格比较相等了, 而是作差，判定差值是否小于允许的误差范围

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

注：在 Python中是支持连续小写的写法
判定 a - b 既是小于 000001 又是大于 -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 = 10b = 20c = 30print(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。