面向所有人的Python编程——核心编程概念

2.1表达式1

2.1 常量（Constants）

📌 常量的本质

• 固定不变的值：在程序运行过程中保持不变的数据

• 主要类型：

  • 数字常量：整数（如123）、浮点数（如98.6）

  • 字符串常量：用引号括起来的文本（如"Hello"）

💡 重要理解

• 常量就是"通常不改变的量"

• Python中没有真正意义上的"常量"关键字，但约定全大写的变量名表示常量（如MAX_VALUE = 100）

2.2 保留字（Keywords）

🚫 保留字的特性

• 专门用途：Python语言内部已赋予特定含义的单词

• 不可挪用：不能用作变量名、函数名或其他标识符

🐶 生动类比

就像训练狗狗时，"walk"这个词已关联到"散步"的行为，所以只在想带狗出门时才说"walk"。保留字在Python中也有固定的"响应方式"，不能随意使用。

⚠️ 关键规则

• 使用保留字作为变量名会导致语法错误

• 常见保留字：if, else, while, for, def, class, import等

2.3 变量（Variables）

📦 变量的本质

• 内存标签：为内存存储位置分配的可读名称

• 存储容器：类似于把东西装进箱子并贴上标签

🔠 变量命名规则

规则	正确示例	错误示例
可以包含：字母、数字、下划线	student_name, score1	1student（数字开头）
区分大小写	spam, Spam, SPAM 是三个不同变量	-
不能用保留字	my_print	print（保留字）
推荐使用描述性名称	student_age, total_score	x, a1（不清晰）

💡 命名建议

• 使用蛇形命名法（snake_case）：good_variable_name

• 保持一致性：整个程序中使用相同的命名风格

• 反映用途：变量名应暗示存储的内容

🎯 赋值语句详解

🔄 赋值操作符（=）的真正含义

• 不是数学相等：x = x - 1 在数学上矛盾，但在Python中完全合法

• 箭头比喻：更像是"把右边的值装进左边的变量盒子"

  x = 43      # 把43放进x盒子
  x = x - 1   # 从x盒子取出43，计算42，再把42放回x盒子

🔥 "防火墙"概念

等号就像防火墙：先完全计算右边表达式，然后将结果赋值给左边变量

📈 自增操作原理

x = 5
x = x + 1  # 执行过程：
           # 1. 读取x的当前值（5）
           # 2. 计算5 + 1得到6
           # 3. 将6赋值给x

🎮 综合示例与最佳实践

代码示例

# 常量使用（约定全大写）
MAX_ATTEMPTS = 3
PI = 3.14159

# 变量声明与赋值
student_count = 45
average_score = 87.5
welcome_message = "Welcome to Python!"

# 变量重新赋值
counter = 0
counter = counter + 1  # 自增：counter现在是1

# 同时赋值多个变量
x, y, z = 10, 20, "hello"

✅ 好的命名习惯

# 好的命名（清晰易懂）
hours_worked = 40
hourly_rate = 25.50
total_pay = hours_worked * hourly_rate

# 不好的命名（模糊难懂）
h = 40
r = 25.50
p = h * r

💎 核心要点总结

1. 常量：不变的数据，包括数字和字符串

2. 保留字：Python专用词汇，不可用作变量名

3. 变量：存储数据的命名容器

4. 赋值：=表示"装入"而非"等于"

5. 命名：遵循规则，追求清晰性和一致性

🚀 新手提示

• 不需要记忆所有规则，实践中自然掌握

• 遇到错误时，先检查变量名是否冲突

• 使用good_name这样的命名方式作为标准

• Python关注前后一致的变量名，而人类需要有意义的变量名

编程就像与计算机对话：你需要使用它能理解的语言（保留字），为存储空间起好名字（变量），并清楚表达你的意图（常量与赋值）。良好的命名习惯是优秀程序员的标志！

2.2表达式2

2.2 运算符与表达式详解

🔢 算术运算符

基本运算符

运算符	名称	示例	结果	说明
+	加法	5 + 3	8	同数学加法
-	减法	5 - 3	2	同数学减法
*	乘法	5 * 3	15	同数学乘法
/	除法	9 / 2	4.5	总是返回浮点数

特殊运算符

运算符	名称	示例	结果	用途
%	取模（求余）	17 % 5	2	求余数
**	幂运算	2 ** 3	8	乘方计算

📊 取模运算符（%）的实用场景

1. 判断奇偶性

x = 7
if x % 2 == 0:
    print("偶数")
else:
    print("奇数")  # 输出：奇数

2. 生成范围内数值

# 模拟扑克牌（52张）
card_number = random_number % 52  # 结果在0-51之间

3. 循环控制

# 每10次执行一次特殊操作
if counter % 10 == 0:
    print("已处理10次")

💪 幂运算符（**）详解

• 基本用法：base ** exponent

• 示例：

  6 ** 5  # 6的5次方 = 6×6×6×6×6 = 7776
  2 ** 10  # 2的10次方 = 1024

🎯 运算顺序（优先级）

PEMDAS规则记忆法

text

P - 括号 (Parentheses)       → 最高优先级
E - 指数 (Exponents)         → **
M - 乘法 (Multiplication)    → *
D - 除法 (Division)          → /
A - 加法 (Addition)          → +
S - 减法 (Subtraction)       → -  最低优先级

优先级层次表

优先级	运算符	描述	结合性
1	()	括号	从左到右
2	**	指数	从右到左
3	*, /, %	乘、除、取模	从左到右
4	+, -	加、减	从左到右

运算示例

# 括号最高优先级
2 * (3 - 1)    # = 2 * 2 = 4
(1 + 1) ** (5 - 2)  # = 2 ** 3 = 8

# 指数次高
2 ** 1 + 1     # = 2 + 1 = 3（不是4！）
3 * 1 ** 3     # = 3 * 1 = 3（不是27！）

# 乘除高于加减
2 * 3 - 1      # = 6 - 1 = 5（不是4！）
6 + 4 / 2      # = 6 + 2 = 8（不是5！）

# 同级从左到右
5 - 3 - 1      # = 2 - 1 = 1（不是3！）

🔍 数据类型与转换

type()函数

print(type(42))        # <class 'int'>
print(type(3.14))      # <class 'float'>
print(type("Hello"))   # <class 'str'>

类型转换函数

函数	描述	示例	结果
int()	转为整数	int(3.9)	3（截断，非四舍五入）
float()	转为浮点数	float(5)	5.0
str()	转为字符串	str(100)	'100'

⚠️ 重要提醒：浮点数精度问题

• 问题：浮点数使用二进制表示，可能导致精度丢失

  0.1 + 0.2 == 0.3  # 返回False！

• 解决方案：

  • 金融计算：使用decimal模块

  • 近似比较：使用容差值

  • 显示格式化：使用格式字符串

🔄 Python 2与Python 3的除法差异

# Python 2
9 / 2   # 返回 4（整数除法）

# Python 3（改进！）
9 / 2   # 返回 4.5（总是返回浮点数）

# 两种版本都支持
9 // 2  # 返回 4（整数除法，取整）

📝 字符串运算符

拼接运算（+）

first = "Hello"
second = "World"
print(first + second)  # "HelloWorld"
print(first + " " + second)  # "Hello World"

重复运算（*）

word = "Hi "
print(word * 3)  # "Hi Hi Hi "

⚠️ 注意类型差异

# 数字加法 vs 字符串拼接
first = 10
second = 15
print(first + second)  # 25（数字加法）

first = '100'
second = '150'
print(first + second)  # '100150'（字符串拼接）

📋 实用建议

1. 使用括号增强可读性

# 难读
result = a * b + c / d - e

# 易读
result = (a * b) + (c / d) - e

2. 显式类型转换

# 避免隐式错误
age = input("请输入年龄：")  # 输入"25"，返回字符串
years_to_100 = 100 - int(age)  # 需要显式转换

3. 浮点数处理策略

# 方法1：使用Decimal
from decimal import Decimal
price = Decimal('19.99')

# 方法2：格式化显示
total = 0.1 + 0.2
print(f"总计: {total:.2f}")  # 显示两位小数

💎 核心要点总结

1. 运算符优先级：记住PEMDAS，不确定时加括号

2. 除法差异：Python 3中/总是返回浮点数

3. 类型意识：清楚每个变量的数据类型

4. 浮点数陷阱：金融计算避免使用普通浮点数

5. 字符串操作：+用于拼接，*用于重复

实践建议：在编写复杂表达式时，先用括号明确意图，再根据情况简化。记住，代码不仅写给计算机看，也要写给未来的自己和其他开发者看！