Python基础语法(1)上

news2024/11/15 11:41:01

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。

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

#开头的注释,一般是写在要注释的代码的上方,也有少数情况是写在代码的右侧的,很少会写在代码的下方

# 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,起到的作用和注释一样,也是解释说明的效果

""" 

文档字符串和我们的#不同,文档字符串可以被我们的Python解释器识别的,然后我们就可以搭配一些工具更方便的看到文档字符串的内容。

什么时候用文档字符串呢?

比如说在公司进行协同开发的时候,你写了一个功能,给被人去用,就可以通过文档字符串来描述这里的功能大概是怎么工作的,同时呢,给别人使用的时候提供一些参考依据。

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:一般中国公司都要求使用中文写注释,外企另当别论

4. 积极向上:注释中不要包含负能量(例如:领导 SB 等)

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