【Python】第一章：Python入门基础

Python的背景知识

Python的由来

吉多•范罗苏姆（Guido van Rossum）是一个荷兰程序员，因为他名字的前三个字母是Gui，所以大家都叫他龟叔。

龟叔在1989年圣诞节的时候（当时33岁），因为在家里呆着无聊，为了打发时间于是开始了Python的开发，Python的第一个正式版本发布于1991年。1991年是一个神奇的年份，Python、万维网、Vim、Qt、第一台笔记本电脑，都诞生于1991年。

Python的使用场景

Python的使用场景非常广泛，常见的有如下几个：

科学计算&数据分析
Web开发（搭建网站）
自动化运维
人工智能
爬虫程序
自动化测试

Python的优缺点

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表达能力比较强，并且语法简单，容易上手。
功能强大，用途广泛。
生态丰富，具有海量成熟的第三方库供程序员使用。
方便调用C/C++编写的代码进行高性能或系统级操作。

：

执行效率比较弱。
对于多核心并发程序支持偏弱。
动态类型系统对于大型项目不太友好。

注意：Python采用的是动态类型系统，因此一个变量的类型在程序运行的时候是可以发生改变的。

常量和表达式

print是Python中的一个内置函数，使用print函数可以将数据打印到控制台上。比如：

print(1 + 2 - 3)  # 0
print(1 + 2 * 3)  # 7
print(1 + 2 / 3)  # 1.6666666666666665

其中，形如1+2-3这样的算式，在编程语言中称为表达式，表达式的运算结果称为表达式的返回值，而像1，2，3这样的数字称为字面值常量。

：

与C/C++等其他语言不同的是，Python中两个整数相除后得到的结果是一个浮点数。
Python中浮点数在内存中的存储遵循IEEE754标准，这套标准在表示浮点数时可能会存在微小的误差，但这个误差在实际开发中不会造成太大的影响。

变量和类型

变量的语法

定义变量：
创建变量的语句非常简单，比如：

a=10

：

a为变量名，当需要创建多个变量时，可以通过名字来进行区分。
=为赋值运算符，表示把=右侧的数据放到=左侧的空间中。

变量的类型

变量的命名规则

：

驼峰命名法：除第一个单词的首字母外，后续每个单词的首字母都大写。
蛇形命名法：每个单词之间使用下划线进行分隔。

使用变量：

读取变量的值，常见的就是用print函数对变量进行打印。比如：

a = 10
print(a)  # 10

修改变量的值，就是对以存在的变量进行重新赋值。比如：

a = 10
a = 20  # 重新赋值
print(a)  # 20

当然，也可以将一个变量的值赋值给另一个变量。比如：

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

：

首次使用赋值运算符设置变量的值，这个过程是创建变量（初始化）。
对已存在的变量进行赋值操作，则是在修改这个变量的值（重新赋值）。

变量的类型

变量里面不仅能存储数字，还可以存储其他种类的数据，为了区分不同种类的数据，于是引入了“类型”的概念。

需要注意的是，与C/C++等其他语言不同的是，Python中变量的类型不需要在定义的时候显式声明，而是根据初始化的值的类型来进行确定的。

整数的类型为int，比如：

a = 10
print(type(a))  # <class 'int'>

注意：

type和print类似，也是Python中的一个内置函数，可以使用type函数来查看一个变量的类型。
与C/C++等其他语言不同的是，Python中int类型的变量能够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的数据。

浮点数（小数）的类型为float，比如：

a = 0.5
print(type(a))  # <class 'float'>

注意：与C/C++等其他语言不同的是，Python中的浮点数只有float一种类型，没有double类型，实际上Python中的float就相当于C/C++等语言中的double类型，表示双精度浮点数。

字符串的类型为str，比如：

a = 'xiaoxiaounicorn'
print(type(a))  # <class 'str'>

字符串可以是用“单引号”、“双引号”、“三单引号”或者“三双引号”引起来的一串字符序列，比如：

#字符串可以是用 “单引号”、 “双引号”、 “三单引号” 或者 “三双引号” 引起来的一串字符序列，比如：
print('字符串可以是用 “单引号”、 “双引号”、 “三单引号” 或者 “三双引号” 引起来的一串字符序列:')
a1 = "xiaoxiaounicorn"
b1 = 'xiaoxiaounicorn'
c1 = """xiaoxiaounicorn"""
d1 = '''xiaoxiaounicorn'''
print(a1)  #xiaoxiaounicorn
print(b1)  # xiaoxiaounicorn
print(c1)  # xiaoxiaounicorn
print(d1)  # xiaoxiaounicorn

此外，使用“三单引号”或“三双引号”可以将多行字符串赋值给变量。比如：

#此外，使用“三单引号”或“三双引号”可以将多行字符串赋值给变量。比如：
a2 = """
first line
second line
third line
"""
print(a2)

可以使用len函数来获取字符串的长度，比如：

#len获取字符串长度
print('获取字符串长度：')
print(len(a2))

可以使用+对两个字符串进行拼接，比如：

#可以使用+对两个字符串进行拼接，比如：
a3='xiaoxiaounicorn'
b3='666'
c3=a3+b3
print('可以使用+对两个字符串进行拼接:')
print(a3+b3)
print(c3)

如果想要混合输出不同类型的变量，那么就需要对输出的字符串进行格式化。比如：

name='xiaoxiaounicorn'
age=20
print(f'{name} is {age} years old this year')
#使用f作为前缀的字符串，称为f-string。
#f-string里面可以使用{}来内嵌一个其他的变量或表达式。

表示真假的类型为bool，比如：

a = True
print(type(a))  # <class 'bool'>

注意：布尔类型的取值只有两种，True（真）和False（假）。

除了上述类型之外，Python中还有list、dict、自定义类型等等，我们后续再做介绍。

动态类型特性

动态类型与静态类型：

动态类型：在运行时，解释器基于变量值的类型决定变量的类型。
静态类型：在编译时，编译器基于所声明的数据类型确定变量的类型。

C/C++等大多数语言都是静态类型语言，在编写静态类型语言的代码时，必须声明变量的数据类型，而Python则是一种动态类型语言，因此在编写Python代码时不用声明变量的数据类型。

由于动态类型语言中，变量的类型是取决于变量值的类型，因此Python中同一个变量在不同时刻的类型可能是不同的。比如：

a = 10
print(type(a))  # <class 'int'>
a = 'hello'
print(type(a))  # <class 'str'>

动态类型特性是一把双刃剑：

对于中小型程序，可以大大的减少代码量（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（比如程序员A提供的代码难以被B理解）

注释

Python中有以下两种风格的注释：

使用#开头的行都是注释，注释可以单独的写在一行，也可以写在代码的右侧。比如：

#这是一个注释
print('hello world')  # 这是也是一个注释

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。比如：

"""
这是多行文本注释
第一行
第二行
第三行
...
"""

说明一下：

Python实际上没有多行注释的语法，能够以三引号的方式添加注释，根本原因是因为Python会忽略未分配给变量的字符串文字。
这种三引号引起来的“文档字符串”，通常放在文件、函数、类的开头。

输入输出

。

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，用户可以通过控制台输入一些字符串传递给程序，程序再通过控制台将其运行结果展示给用户。

通过控制台输出

使用print函数可以将任意类型的变量输出到控制台，比如：

a = 2024
print(a)  # 2024
b = 'unicorn'
print(b)  # unicorn

如果想要混合输出不同类型的变量，那么就需要对输出的字符串进行格式化。比如：

#如果想要混合输出不同类型的变量，那么就需要对输出的字符串进行格式化。比如：
name='xiaoxiaounicorn'
age=20
print(f'{name} is {age} years old this year')
#使用f作为前缀的字符串，称为f-string。
#f-string里面可以使用{}来内嵌一个其他的变量或表达式

说明一下：

使用f作为前缀的字符串，称为f-string。
f-string里面可以使用{}来内嵌一个其他的变量或表达式。

通过控制台输入

使用input函数可以从控制台读取用户输入的数据，比如：

num = input('请输入一个整数: ')
print(f'你输入的整数是{num}')

：

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。

由于input函数的返回值是字符串类型，因此下面代码实际进行的是字符串的拼接操作。

a = input('请输入第一个整数: ')  # 10
b = input('请输入第二个整数: ')  # 20
print(f'{a} + {b} = {a + b}')  # 1020

如果想要进行算术运算，那么需要在运算前对读取到的值进行类型转换。比如：

a = input('请输入第一个整数: ')  # 10
b = input('请输入第二个整数: ')  # 20
a = int(a)
b = int(b)
print(f'{a} + {b} = {a + b}')  # 30

说明一下：

通过int()的方式可以将一个变量转换成int类型。
类似的，也可以通过float()、bool()、str()等将变量转换成对应的类型。

运算符

算术运算符

Python中的算术运算符，包括

+、-、*、/、%、**（幂）、//（地板除）

注意事项：

0不能做除数，否则程序会抛异常。
两个整数相除后得到的是一个浮点数。
**可以求一个数的整数次幂，也可以求一个数的小数次幂。
//是地板除，整数除以整数得到的结果还是整数（舍弃小数部分，向下取整）。

关系运算符

Python中的关系运算符，包括<、<=、>、>=、==、!=。

与C/C++等其他语言不同的是，Python中使用==或!=即可判断两个字符串的内容是否相等。比如：

a = 'hello'
b = 'hello'
print(a == b)  # True

不能直接使用==来判断两个浮点数是否相等，因为浮点数在计算机中的表示并不是精确的。比如：

a = 0.1 + 0.2
b = 0.3
print(a)  # 0.30000000000000004
print(b)  # 0.3
print(a == b)  # False

这时正确的比较方式应该是，判定这两个浮点数的差值是否小于允许的误差范围。比如：

a = 0.1 + 0.2
b = 0.3
print(a)  # 0.30000000000000004
print(b)  # 0.3
print(-0.000001 < (a - b) < 0.000001)  # True

逻辑运算符

Python中的逻辑运算符，包括and、or、not。

and：并且。两侧操作数均为True，则最终结果为True，否则为False（一假则假）
or：或者。两侧操作数均为False，则最终结果为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。

：

在Python中，a < b and b < c等价于a < b < c，这个设定与其他编程语言都不相同。
与其他编程语言类似，Python中也存在短路求值规则：对于and，如果左侧表达式为False，则整体一定为False，因此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，因此右侧表达式不再执行。

赋值运算符

Python中的赋值运算符，包括=、+=、-=、*=、/=、%=、**=、//=、&=、|=、^=、<<=、>>=。

链式赋值是使用=同时对多个变量进行赋值的常见方式，比如：

a = b = 10
print(a)  # 10
print(b)  # 10

此外，Python还支持多元赋值的方式对多个变量进行赋值。比如：

a, b = 10, 20
print(a)  # 10
print(b)  # 20

多元赋值能帮我们解决一些特殊问题，比如完成两个变量的交换：

a, b = 10, 20
a, b = b, a
print(a)  # 20
print(b)  # 10

对于复合赋值运算符+=来说，a += 1等价于a = a + 1，其他复合赋值运算符也是类似的道理。

注意事项：

C/C++等某些语言中支持++和--运算符，但Python中不支持这种运算符，如果需要对变量进行自增/自减，则直接进行对应的+= 1/-= 1操作。

其他

除了上述运算符外，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、in not）、位运算符（&、|、^、~、<<、>>）等，后面会一一介绍。

小小unicorn