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《Python基础教程》笔记（ch0-1）

article 2024/10/23 3:45:54

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前言

在Python生态系统中，各种包轮番登场，各种编码实践大行其道后又日渐式微。

引言

Python是什么？为何要使用它？官方宣传说：Python是一种面向对象的解释性高级编程语言，具有动态语义。

这句话的要点在于，Python是一种知道如何不妨碍你编写程序的编程语言。它让你能够毫无困难地实现所需的功能，还让你能够编写出清晰易懂的程序。

Python广泛用于完成系统管理任务（例如，它是多个Linux发行版的重要组成部分），也被用来向新手介绍编程。

本书是为有志于学习Python编程的人写的，适合从编程门外汉到计算机高手的各种读者阅读。如果你没有任何编程经验，应从第1章开始阅读，阅读到看不懂的内容后，开始动手编写一些程序。等到条件成熟后，再回过头来继续阅读更复杂的内容。

参考实验环境

硬件环境：阿里云主机
操作系统：Ubuntu 22.04（一种Linux稳定发行版）
代码仓库：待开源

第1章快速上手：基础知识

1.1 交互式解释器

如果你使用的是macOS或Linux，请打开终端，输入python并按回车键。你将看到一条欢迎消息，如下图所示。
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具体的安装步骤视使用的操作系统和安装方式而异，但最简单的方法是访问www.python.org，其中有下载页面的链接。

这是一个交互式Python解释器。请尝试像下面这样做，以核实它是否管用：
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如果你熟悉其他计算机语言，可能习惯了在每行末尾都加上分号。在Python中无需这样做，因为在Python中，一行就是一行。

你可能不知道>>>是什么。在Python解释器中，>>>是提示符，可在它后面输入一些内容。解释器对其进行处理后，会输出一些反馈信息，然后你可以继续输入。因此，Python解释器就是初学者学习Python最好的老师，因为编程的实践性很强，交互对话式学习是最好的学习方式。

如果随便输入一些东西呢？请看下图。
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显然，解释器没有看懂。解释器还指出了问题出在什么地方，下面逐行解释。

>>> The Spanish Inquisition  ----- 你的输入
  File "<stdin>", line 1  ----- 问题出在输入的第一行
    The Spanish Inquisition ----- 用^标出出错的具体位置
        ^^^^^^^
SyntaxError: invalid syntax ----- 语法错误：无效语法

显然，问题在于语法错误。正如人讲话需要遵循一定的逻辑，与计算机交流也需要遵循一定的语法。

程序运行出错是很正常的事情，对此需要一分为二地看待：计算机的优点在于能提供即时反馈，程序出错会带来挫败感，修复错误的过程具有挑战性，使用计算机成功解决问题很有成就感。

1.2 算法是什么

简而言之，计算机编程就是告诉计算机如何做。计算机多才多艺，但不太善于独立思考，我们必须提供详尽的细节，使用它们能够明白的语言将算法提供给它们。算法只不过是流程或菜谱的时髦说法，详尽地描述了如何完成某项任务。正如烹饪需要各种原料和步骤，算法也需要用各种原料和步骤来描述。

下面首先介绍一些非常简单的Python原料，看看可以对它们做些什么。以下表格中的“输入”和“输出”都是相对于Python解释器而言的。

1.3 数和表达式

运算符	输入	输出
/	1/2	0.5
/	1/1	1.0
//	1//2	0
//	1//1	1
//	5.0//2.4	2.0
%	1%2	1
%	10%3	1
%	9%3	0
%	2.75%0.5	0.25
**	2 ** 3	8
**	-3 ** 2	-9
**	(-3) ** 2	9

在以上的表格中，斜杠/为实数除，双斜杠//为整除（相当于实数除再去尾），百分号%为取余，**为幂运算。注意，以上运算存在优先级：括号内>幂>乘除>加减。在运算符前后加上空格是很好的编程习惯，有时候适当添加括号可以使语义更加清晰。

有时候我们需要用到十六进制数、八进制数和二进制数，如以下表格所示。

进制	前缀	输入	输出
十六	0x	0xAF	175
八	0o	0x10	8
二	0b	0b1011010010	722

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1.4 变量

变量是表示（或指向）特定值的名称。下面举例说明。

上图中，x=3为赋值语句，x*2为运算表达式。

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不同于其他一些语言，使用Python变量前必须给它赋值，因为Python变量没有默认值。这里体现的原则是：先赋值，后使用。

【注意】在Python中，**名称（标识符）**只能由字母、数字和下划线（_）构成，且不能以数字打头。因此Plan9
是合法的变量名，而9Plan不是。

1.5 语句

表达式是一些东西，而语句做一些事情。例如，2*2的结果是4，而print(2 * 2)打印4。表达式和语句的行为很像，因此它们之间的界线可能并非那么明确。
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在交互式解释器中执行时，这两段代码的结果没有任何差别，但这是因为解释器总是将表达式的值打印出来。然而，在Python中，情况并非都是这样的。本章后面将介绍如何创建无需交互式解释器就能运行的程序。仅将诸如2 * 2
等表达式放在程序中不会有任何作用，但在程序中包含print(2 * 2)将打印结果4。

涉及赋值时，语句和表达式的差别更明显：鉴于赋值语句不是表达式，它们没有可供交互式解释器打印的值。
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执行赋值语句后，交互式解释器只是再次显示提示符，但发生了一些变化：有一个名为x的新变量，与值3相关联。可以说，这是所有语句的一个根本特征：执行修改操作。例如，赋值语句改变变量，而print语句改变屏幕的外观。变量就像是临时“存储区”（类似于菜谱中的锅碗瓢盆），其真正威力在于无需知道它们存储的值就能操作它们。