基础语法(1)：变量、注释、输入输出、运算符-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Ryujianli/article/details/147120687

基础语法(1)：变量、注释、输入输出、运算符

1. 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)

输出：

0
7
1.6666666666666665

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 / C++ 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

2. 变量和类型

2.1 变量是什么

变量可以视为是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。

2.2 变量的语法

(1) 定义变量

a=10

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

变量命名规则：

硬性规则(务必遵守)

变量名由数字字母下划线构成
数字不能开头
变量名不能和 “关键字” 重复
变量名大小写敏感，num 和 Num 是两个不同的变量名

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
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, 命名有多种规范
- “驼峰命名”，形如 totalCount , personInfo 这种, 除了首个单词外, 剩余单词首字母大写
- “蛇形命名”，形如 total_count , person_info 这种, 单词之间使用_来分割

(2) 使用变量

读取变量的值

a = 10     # 首次使用,初始化
print(a)

修改变量的值

a = 20     # 再次使用,赋值  
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

2.3 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

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

(1) 整数

a = 10
print(type(a))

输出：

<class 'int'>

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：

在C++中int最大表示到-21亿~21亿
Python, int能表示的数据范围是无穷的, int是可以根据要表示数据的大小，自动扩容。因此python中没有short, long这样的类型

(2) 浮点数(小数)

a = 0.5
print(type(a))

输出：

<class 'float'>

注意：

在C++/Java中float是4个字节，也叫做"单精度浮点数"，double是8个字节，也叫做"双精度浮点数"
Python 的小数只有 float 一种类型, 没有 double 类型；Python中的float就相当于C++/Java的double, 表示双精度浮点数

(3) 字符串

a = 'hello'
print(type(a))

输出：

<class 'str'>

Python中要求使用引号把一系列字符引起来就构成了字符串，引号使用 ' 或 " 都可以，'hello'和"hello"是完全等价的

一句话中本身包含双引号，打印时用'把这句话括起来

# 打印: my name is "zhangsan"
a='my name is "zhangsan"'
print(a)

一句话中本身包含单引号，打印时用"把这句话括起来

# 打印: hello 'world'
a="hello 'world'"
print(a)

一句话中既包含单引号又包含双引号，打印时用'''把这句话括起来

# 打印: my 'name' is "zhangsan"
a='''my 'name' is "zhangsan"'''
print(a)

Python中也可以用三引号来表示字符串，即'''或"""

# a,b表示的字符串完全等价
a='''hello'''
b="""hello"""

字符串相关操作

可以使用 len 函数来获取字符串的长度

a = 'hello'
print(len(a))

输出：

可以使用 + 针对两个字符串进行拼接

a = 'hello'
b = 'world'
print(a + b)

输出：

helloworld

注意：不能把字符串和数字混合相加

(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)，主要用于逻辑判定

a = True
print(type(a))
b = False
print(type(b))

输出：

<class 'bool'>
<class 'bool'>

注意：在Java/C++中布尔取值表示为true/false，Python中表示为True/False

2.4 为什么要有这么多类型?

类型决定了数据在内存中占用多大内存空间

int默认占用4个字节，动态扩容
float固定8个字节
bool占用1个字节

类型决定了对变量进行什么样的操作

int/float 类型的变量, 可以进行 + - * / 等操作，不能使用len
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

2.5 动态类型特性

静态类型：程序运行的过程中，变量的类型始终不变。

C++/Java中：int a=10，a这个变量在程序运行过程中，始终都是int类型，若尝试a=“hello”，就会编译报错

动态类型：程序运行的过程中，变量的类型可能会发生改变

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

在程序执行过程中, a 的类型刚开始是 int, 后面变成了str

a = 10
print(type(a))
a = 'hello'
print(type(a))

输出：

<class 'int'>
<class 'str'>

注意：一个编程语言程序是否是静态类型，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，在变量定义的时候是可以写类型的

c1:int=2
print(type(c1))

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 (程序猿 A 提供的代码难以被 B 理解)

3. 注释

3.1 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

3.2 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
"""

3.3 注释使用规范

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
篇幅合理: 注释既不应该太精简, 也不应该长篇大论
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
积极向上: 注释中不要包含负能量

4. 输入输出

4.1 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

PyCharm 运行程序，下方弹出的窗口就可以视为控制台

在这里插入图片描述

输入输出的最常见方法是图形化界面。如我们平时用到的 QQ，浏览器, steam 等, 都不需要用户输入命令，而只是通过鼠标点击窗口点击按钮的方式来操作。我们现在初学 Python就基于控制台的方式与程序交互。

4.2 通过控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台

print('hello')

不仅能输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量

a = 10
print(a)
b = True
print(b)

输出：

10
True

字符串和变量混合输出

示例：输出num=10

num=10
print(f"num={num}")

注意:

使用 f 作为前缀的字符串(此处的f表示"format")，称为 f-string。这个语法称为格式化字符串
里面可以使用 { } 来内嵌一个其他的变量/表达式

关于格式化字符串，很多语言都进行了探索
C语言的printf采用了%d, %s等的占位符
C++的std::cout采用<<
Java采用字符串拼接，允许字符串和其他类型的值进行拼接
Python最早支持的格式化字符串是效仿C的printf并做出改进，Python3.6版本才开始支持f-string

Python 中还支持其他的格式化字符串的方法, 咱们此处只了解这个最简单的即可

4.3 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}')

输出：

请输入一个整数: 10
你输入的整数是: 10

注意:

input在执行的时候会等待用户的输入，此处的等待可能是一个很长的等待，完全取决于用户何时输入
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

验证input返回值是字符串类型

a=0
b=0
a=input("请输入一个整数:")
b=input("请输入一个整数:")
print(f"a+b={a+b}")

输出：这里做的是字符串的拼接工作，而不是两数相加

请输入一个整数:10
请输入一个整数:20
a+b=1020

打印a，b的类型

print(type(a))  
print(type(b))

输出：

<class 'int'>
<class 'int'>

如果要想进行算术运算, 需要先转换类型

a=0
b=0
a=input("请输入一个整数:")
b=input("请输入一个整数:")

a=int(a)
b=int(b)
print(f"a+b={a+b}")

输出：

请输入一个整数:10
请输入一个整数:20
a+b=30

关于input返回值的问题：

如果只是想单纯的拿到用户的输入然后打印，使用str打印即可
如果需要根据用户的输入内容进行算术运算，此时需要把读到的str转为int，即int(xxx)
同理字符串转浮点数，float(xxx)，整数转字符串str(xxx)

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

/ 中不能用 0 作为除数，否则会抛出异常

print(10/0)

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\编程学习\python_code\basic_grammer\code2.py", line 3, in <module>
    print(10/0)
ZeroDivisionError: division by zero

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

整数 / 整数 结果可能是小数，而不会发生截断

print(1 / 2)

输出：

0.5

除Python外大部分编程语言，整数 / 整数结果还是整数，会发生截断

% 是求余数。

print(7 % 2)

输出：

** 是求乘方。不光能算整数次方, 还能算小数次方(开方运算)

print(4 ** 3)       # 4^3
print(4 ** 0.5)     # 4^1/2

输出：

64
2.0

// 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)

输出：

3
-4

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) 若关系符合, 则表达式返回 True。若关系不符合, 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)

输出：

True
True
True
False
False
False
True

(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)

输出：

True
True
False
False
False
True
False

注意：

C语言中字符串比较采用strcmp，若采用== 本质上是比较两个字符串首元素的地址；Java中字符串比较采用equals方法，若采用==本质上是比较两个字符串是否是同一对象
像Python直接使用==和!=来比较字符串内容相同，是大部分编程语言遵守的规则；Python的字符串比较规则是"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, 不要使用 == 判定相等

print(0.1+0.2==0.3)

输出：

False

注意：浮点数在内存中的存储和表示是可能存在误差的，这样的误差在算术运算的时候可能会被放大，从而导致==判定出现误判

运算过程

print(0.1)
print(0.2)
print(0.3)
print(0.1 + 0.2)

输出：

0.1
0.2
0.30000000000000004
0.3

可以看到， 0.1 + 0.2 的结果并非是 0.3，虽然两个数字非常接近，但是直接使用 == 进行比较的, 仍然会导致 == 的结果为 False

不止是 Python 如此, 主流编程语言都是如此。这个是 IEEE754 标准规定的浮点数格式所引入的问题

正确的比较方式：作差, 看差值是否小于预期的误差范围

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

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)

输出：

True
False
False
True
False
True

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

print(a<b<c)

输出：

True

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)

输出：

False
True

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。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

基于多元赋值

a = 10
b = 20

a, b = b, a

(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)

输出：

11
11

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

后置++和后置–都会在语法上报错
前置++和前置–不出现报错，可能是Python解释器把+ -当成了正负号

验证

a=10
a+=1
++a      # 这里会被解释为正号
print(a)
--a      # -会被解释为负号, --为正
print(a)

输出：

11
11

6. 总结

本章节中学习了 Python 中的最基础的语法部分

常量
变量
类型
- 整数
- 浮点数
- 字符串
- 布尔值
注释
输入输出
运算符
- 算术运算符
- 关系运算符
- 逻辑运算符