• 【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)


    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)
    
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    a

    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 )
    
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    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) / 4
    total = (67.5 - avg) ** 2 + (89.0 - avg) ** 2 + (12.9 - avg) ** 2 + (32.2 - avg) ** 2
    result = total / 3
    print(result)
    
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    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
    
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    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 = 10
    print(a)
    
    #修改变量
    a = 20
    print(a)
    
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    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 = 10
    b = 20
    a = b
    print(a)
    print(b)
    
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    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 = 10
    print(type(a))
    
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    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 = 0.5
    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。
    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))
    
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    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" ''')
    
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    可以使用 len 函数来获取字符串的长度

    a = 'hello'
    print(len(a))
    
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    可以使用 + 针对两个字符串进行拼接

    a = 'hello'
    b = 'world'
    print(a + b)
    
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    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 = True
    print(type(a))
    b = False
    print(type(b))
    
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    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 + True
    print(a)
    b = 10 + False
    print(b)
    
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    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 = 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,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=10
    print(type(a))
    
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    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) / 4
    total = (67.5 - avg) ** 2 + (89.0 - avg) ** 2 + (12.9 - avg) ** 2 + (32.2 - avg)** 2
    result = total / 3
    print(result)
    
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    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
    
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    (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
    """
    
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    3.2 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:
    4. 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
    在这里插入图片描述

    4.1 通过控制台输出

    Python 使用 print 函数输出到控制台

    print('hello')
    
    a = 10
    print(a)
    
    b = True
    print(b)
    
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    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 = 10
    print(f'num = {num}')
    
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    在这里插入图片描述
    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 = 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

    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}')
    
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    在这里插入图片描述

    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}')
    
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    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)
    
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    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)
    
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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)
    
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    注意3: % 不是 “百分数”, 而是求余数

    print(7 % 2)
    
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    在这里插入图片描述
    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,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)
    
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    在这里插入图片描述
    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)
    
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    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 + 0.2
    b = 0.3
    print(-0.000001 < (a - b) < 0.000001)
    
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    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 = 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)
    
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    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。

    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
    
    • 1

    多元赋值

    a,b = 10,20
    
    • 1

    代码示例:交换两个变量

    # 交换两个变量的值
    a = 10
    b = 20
    
    # 基础写法
    tmp = a
    a = b
    b = tmp
    
    #基于多元赋值
    a,b = 10,20
    
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    (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)
    
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    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。

    5.5 其他运算符

    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.此处暂时不介绍。

    补充:
    在 Python中,一个语句写完之后,可以加分号,也可以不加,通常情况下都是不加的,如果加了,也不算错。
    如果把多个语句写到同一行了,这个时候语句之间务必加上分号。(并不推荐)

    a = 10; print(a)
    
    • 1

    本章到这里就结束啦,如果有哪里写的不好的地方,请指正。
    如果觉得不错并且对你有帮助的话请给个三连支持一下吧!
    Fighting!!!✊

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