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.

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).

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.
举例：

print((67.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2) / 4)

运算结果(返回值)：50.400000000000006

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)

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.
= 表示"赋值运算符" 不是数学上"比较相等”

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.
硬性规则(务必遵守)
1.变量名由数字字母下划线构成.
2.数字不能开头. 1a(不合法)
3.变量名不能和 “关键字” 重复.
4.变量名大小写敏感. num 和 Num 是两个不同的变量名.
5.不能包含特殊符号 a*a(不合法)

软性规则(建议遵守)
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. (count 计数 personInfo 个人信息)
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.
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.

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

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.




(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. 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.动态扩容.
float    固定8个字节.
bool  一个字节就足够了.
str   变长的

(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
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

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了. 这种特性则称为 “静态类型”.
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. (程序猿 A 提供的代码难以被 B 理解).
因此很多公司,在创业之初，喜欢使用Python来开发(产品规模小，也就是一两个程序猿,很快就能开发完成)
但是当项目达到一定的规模之后 动态类型的劣势就逐渐体现了
很多公司就会针对之前Python写的代码使用其他语言进行重构

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.
#开头的注释,一般是写在需要注释代码的上方.
也有少数情况下是写在代码的右侧的.
很少会写在代码的下方(更不会写到代码的左侧 会将整行代码注释掉)

# 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.

PS: 代码的第一目标是容易理解, 第二目标才是执行正确.
写注释不光是为了方便别人来理解, 也是方便三个月之后的自己理解.
一个反例: 早些年医生的手写处方

注释的语法

Python 中有两种风格的注释.
(1) 注释行
使用 # 开头的行都是注释.

# 这是一行注释.

(2) 文档字符串
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.
可以包含多行内容,
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
"""

注释的规范

如何进行批量化注释 按住 Ctrl + / 键

输入输出

和用户交互

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.

举例：
PyCharm 运行程序, 下方弹出的窗口就可以视为是控制台

windows 自带的 cmd 程序, 也可以视为是控制台

通过控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台.
不仅能输出一个字符串, 还可以输出一个其他类型的变量

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

# 在Java中不同变量类型可以进行相加
a = 10
b = "hello"
print(a+b)
# Java采用了字符串拼接,允许字符串和其他类型的值进行拼接
# c printf,使用%d，%s这样的占位符
# C++采用了std:cout,使用<<移位符

但是在之前的学习过程中，我们了解到python无法进行字符串+整数的拼接，那python中是如何处理的呢？

运算符

算术运算符

像 + - * / %(求余数) ** // 这种进行算术运算的运算符, 称为 算术运算符

先算乘方,然后是乘除,最后算加减.
如果运算过程中想修改默认的运算顺序,就需要加上()

1. 除法的第一个问题：
   
   

** 乘方运算
既能够支持整数次方,也支持小数次方.(开方运算)

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(返回值的类型为布尔类型)

(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.

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).
字符串比较大小的规则是 “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.

针对中文进行字符串大小比较是没有意义的. 至少按照默认的字典序来说,是没意义的!
在计算机里,表示中文,其实是用多个字节构成的一个比较大的数字来进行比较 比如：手机通讯录

(3) 对于浮点数来说, 不要使用 == 判定相等.
**注意: 浮点数在计算机中的表示并不是精确的! 在计算过程中, 就容易出现非常小的误差.**像这样的误差在进行算术运算时是相当致命的

正确的比较方式: 不再严格比较相等了, 而是判定差值小于允许的误差范围.

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

实际工程实践中, 误差在所难免, 只要保证误差在合理范围内即可

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.

• 比如C+＋或者Java里,使用&&表示逻辑与并且 ||表示逻辑或或者!表示逻辑非 逻辑取反.

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.

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

多元赋值

a, b = 10, 20

代码实例: 交换两个变量

# 基础写法
a = 10
b = 20
tmp = a
a = b
b = tmp
# 在C语言/C++/Java中都是采用这种基础写法

# 基于多元赋值
a = 10
b = 20
a, b = b, a
# 多元赋值的用处 基于

(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)

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 ++ – 最大的问题就是容易分不清前置和后置的区别.
这一点 Python 语法在设计的时候就进行了规避, 避免出现这种不直观, 并且容易混淆的语法.

其他

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.

自测练习

(1) [多选] 以下关于变量之间加法运算的说法, 正确的是:
A. Python 中的字符串之间够能相加.
B. Python 中的字符串可以和整数相加.
C. Python 中的整数可以和浮点数相加.
D. Python 中的整数可以和布尔值相加.

【答案】ACD
A选项，字符串拼接
B选项，字符串和整数相加报错
C选项，动态类型变量变为浮点型
D选项，如果把布尔类型的值和整数进行算术运算，此时就会把 True当做1,把 False当做0，但是这样的操作,是没有意义的!!!
C/C++也是有类似的行为.但是 Java这里的做法是更合理的!! 如果出现整数和布尔混合运算,直接编译报错!!

(2) [单选] 以下 Python 代码, 合法的是
A. int a = 10
B. a = 10;
C. a = true
D. a = ‘aaa’ + 10

【答案】B