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Python基础语法(1)上

article 2024/11/14 18:20:05

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)

这里我们可能会有疑问，为什么不是1.6666666666666667呢？

其实在编程中，一般没有“四舍五入”这样的规则，这些小数在python中称为浮点数，浮点数的话专门有一套规则在内存中表示的，我们叫IEEE754标准，关于这个标准里面具体怎么规定的，我们暂且不给大家做过多解释，在这个标准之下所规定的浮点数，它在内存中表示一些数据的时候，可能会存在非常小的误差。

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)。

PS: 美观是否重要?

形如 1 + 2 - 3 这样的算式，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。

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。

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)

在python里面，x ** 后面跟一个数字表示x的几次方，例如x的平方就是 x ** 2，x的三次方就是 x ** 3。

打印的结果：

注意:

avg, total, result 均为变量。

** 在 Python 中表示乘方运算，** 2 即为求平方。

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。

变量命名的规则：

1.变量名必须由数字、字母、下划线构成，不能包含特殊符号

像 a1 是合法的变量名，1a、a * a都是非法的变量名

2.数字不能开头

3.变量名不能和python的关键字重复

那什么是关键字呢？关键字就是在语法中有特定含义的单词，像if这种也是非法变量名，if = 10就是非法的变量名

4.python中的变量名是区分大小写的

num = 10和Num = 10是两个不同的变量

我们所说的这几个规则都是硬性规则，硬性的意思就是必须要遵守的

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。还有蛇形命名，单词之间，使用下划线_来进行分割，形如person_info，total_count。

4.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)#在打印a的时候，就是在读取变量中的内容

修改变量的值

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。

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 )

#首次使用 = 对a进行设置值，这个过程是创建变量，也叫做初始化

#后续再对 a 使用 = 操作，这相当于修改 a 的内容，这个操作也管它叫赋值

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，我们引入了 "类型" 这样的概念。变量的类型就是对于不同种类的变量做出区分。

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。

Python 中的变量的类型，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确定的。

(1) 整数

a = 10

print( type( a ))

在 python中， int 能够表示的数据范围是“无穷的”。Java中，int最大能够表示到 -21亿到+21亿，Python中的 int 是可以根据要表示的数据的大小自动扩容（赋值更大的数据，它就能更多的分配内存空间），因此Python中就没有像long这样的类型了，像byte、short这些类型在Python中也不存在，我们表示整数就用一个统一的int。

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)

a = 10.0

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”，把一个二进制位，称为一个bit，8个bit放在一起，就称为是一个字节，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。

PS: 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) 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。Python中要求使用引号把一系列的字符引起来，就构成了“字符串”。

英文字母、阿拉伯数字、标点符号、甚至是汉字符号，都可以认为是字符。

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。

形如这样的代码，就是“字符串拼接” ，也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。这个拼接操作是生成一个新的字符串，这个新的字符串叫“helloworld”，换句话说，它对于我们原来的a1和a2是没有影响的。

此处是两个字符串相加，不能拿字符串和整数/浮点数相加。

如果字符串中包含了双引号，表示字符串可以就用单引号引起来，如果字符串中包含了单引号，表示字符串可以用双引号引来。Python中还有一种字符串，比如“ ''' ”或者“ """ ”来表示。目前我了解的就单引号 (')、双引号 (")、三引号 (''' 或 """) 来表示不同类型的字符串，没有四引号或更多引号的语法。

这段代码是敲代码的时候编译器不报错误，运行时报错误。

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。在程序运行之前是识别不了的，必须执行到对应的代码，才能发现问题。

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。

(4) 布尔

布尔类型是一个特殊的类型，取值只有真（True）和假（False)两种(首字母都是大写），因此，布尔类型主要用于逻辑判定。

PS: 布尔类型也是数学上的一个概念。我们初中就学过一个概念叫做 "命题"，进一步的就可以判定命题的真假。例如:

汤老湿真帅! (真命题)

汤老湿是个妹子 (假命题)

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。

(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。

int 默认是4个字节，但是可以根据表示的数据范围动态扩容，如果表示的范围太大了，超过4个字节能表示的21亿，它就能扩容成一个更大字节。例如 float 类型在内存中固定占据 8 个字节，bool类型一个字节就够了，字符串就属于这样一个变长的变量了。

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。

我的电脑有 16GB 的内存空间，也就是一共有 1024 * 1024 * 1024 * 8 这么多的二进制位

(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，但int 和float这些不能使用len。

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。

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 ))

a = True

print(type( a ))

在程序执行过程中（是说程序已经跑起来了），a 的类型刚开始是 int，后面变成了 str，再后来变成了布尔类型，a的类型随着程序的运行发生改变，这种特性我们就称之为动态类型。

与动态类型相对的叫做“静态类型”。

静态类型：程序在运行的过程中，变量的类型始终保持不变，这种类型就叫做静态类型。

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"。

注意：一个编程语言是否是静态类型，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！

比如：

a:int = 10
a:str = 'hello'
a:bool = True

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，(程序员 A 提供的代码难以被 B 理解)。

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。

PS: 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。

# 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。