Python语法基础

前言

2.1 数据类型

和其他编程语言相比，Python语言中的变量不需要显示数据类型的声明，Python的变量类型是根据变量的赋值内容而自动生成的。
Python 六大数据类型：

1. 数字: 包含int(整型)、long(长整型，但python3中已经没有了，python3中只有int)、complex(复数)、float(浮点型)、bool(布尔型)
2. 字符串（String）: 比如：“hello world”，“python”
3. 列表（List）: 比如：[1,2,3,4]，[’a‘,‘b’,‘c’,‘d’]
4. 字典（Dictionary）:例如：{“name”:“poge”,“age”:30}
5. 元组（Tuple）: 例如：(1,‘hello’,3)
6. 集合（Set）:例如：{’a‘,’b‘,’c‘,’d‘}

（文末有彩蛋）

以上是Python最基本的6种数据类型，本节先说数字类型，其他5大类型后续再讲。

数字类型：
表示数字或数值的数据类型称为数字类型。

数字类型有哪些？

1. 整型（int）
2. 浮点型（float）
3. 复数类型（complex）
4. 布尔类型（bool）

tips:Python中使用type()函数可以查看变量的类型

（文末有彩蛋）

2.1.1 整数

Python3中整型已经不分 int和long了，只有int型！
整型表示形式:

1. 二进制：以“0B”或“0b”开头（比如0b101）
2. 八进制：以 “0o”或“0O”开头（比如0o510）
3. 十进制：比如10、29、40
4. 十六进制 ：以“0x”或“0X”开头（比如0xA7A）

整型不同形式的转换

1. bin()：十进制转换为二进制，输出形式是字符串
2. oct()：十进制转换为八进制，输出形式是字符串
3. hex()：十进制转换为十六进制，输出形式是字符串
4. int() ：接收一个符合整型规范的字符串，并将字符串转换为整型

tips1:Python中当多个变量的值相同时，这个值在内存中并没有被保存多次，只是多个变量都指向了同一内存，举例如下：

a = 6
b = 6
c = a
print(id(a), id(b), id©)

输出：

1643146464 1643146464 1643146464

id()可以取出变量的内存地址，从结果可以看出，a,b,c三个变量都指向了同一内存。但如果修改了a的值，那a的内存地址和b,c的内存地址及值有什么变化呢？举例如下：

a = 6
b = 6
c = a
print(id(a), id(b), id©)
a = 8
print(id(a), id(b), id©)

结果：

1643146464 1643146464 1643146464
1643146528 1643146464 1643146464

从上面可以看出，a的地址变了，b,c的地址没有变。

数字时Python中的不可变对象，当改变它的值时，并不是真的修改内存中变量的值，而是把新的值放入内存中，然后修改变量，使得变量指向新值的内存地址。浮点数、复数等其他数字类型及其他类型的变量具有同样的特点。

tips: Python具有自动内存管理功能，如果一个值没有任何变量指向，则Python自动将其删除，因此，一般Python程序员不需要太多考虑内存管理的问题（这就是Python与C语言最大的区别，自动内存回收机制！），但显式使用del命令删除不再使用的值，仍然是一个优秀程序员需要具备的基本素养！

2.1.2 浮点数

所谓浮点数就是数学中的小数

• Python中浮点型一般以十进制表示，由整数和小数部分（可以是0）组成。
• 对于很大或者很小的浮点型，可以使用科学计数法表示。
• Python中的浮点型是双精度的，每个浮点型数据占8个字节（即64位）。

科学计数法就是用字母e或E作为幂的符号，以10为基础，格式：xey表示的就是x乘以10的y次幂，例如：
1.2e-2：1.2乘以10的-2次幂 = 0.012
2e3:2乘以10的3次幂 = 2000
例如：

a = 1.2
print(type(a))
b = 1e-2
print(type(b))
c = 2e3
print©

输出：

<class ‘float’>
<class ‘float’>
2000.0

2.1.3 复数

• 复数由“实部”和“虚部”两部分组成；
• 实数部分和虚数部分都是浮点型；
• 虚数部分后面必须有j或J

Python中表示复数的两种方法：

1. a+bj
2. complex(a,b)
   其中a表示实部，b表示虚部举例：

a = 2 + 6j
print(type(a))
b = complex(2, 6)
print(type(b))
print(id(a), id(b))

结果：

<class ‘complex’>
<class ‘complex’>
2718471372752 2718437554352

获取复数的实部、虚部、共轭复数等

a = 2 + 6j
print(a.imag) # .imag可以获取复数的虚部
print(a.real) # .real可以获取复数的虚部
print(a.conjugate()) # .conjugate()方法可以获取复数的共轭复数

结果：

6.0
2.0
(2-6j)

2.1.4 布尔类型

• Python中的布尔类型只有True和False两个取值；
• True对应整数1，False对应整数0。
• 常用的布尔运算包括 and、or、not 三种

等同于False的值：

• None；
• False；
• 任何为0的数字类型，如0、0.0、0j；
• 任何空序列，如’‘’'、()、[]；
• 空字典，如{}；
• 用户定义的类实例，如类中定义了bool()或者len()方法，并且该方法返回0或者布尔值False。

等同于True的值：

• 非零数值
• 非空字符串

and和or运算有一条重要的法则：短路法则
and举例：
a and b ，如果a是False，则整个结果必定为False，因此返回a的值，如果a是True，则表达式的结果取决于b,因此返回b

a = 0
b = 2
print(a and b)
a = 1
b = 0
print(a and b)
a = 1
b = 3
print(a and b)

结果：

0
0
3

or举例：
a or b ，如果a是True，则整个结果必定为True，因此返回a的值，如果a是False，则表达式的结果取决于b,因此返回b

a = 0
b = 2
print(a or b)
a = 1
b = 0
print(a or b)
a = True
print(a and ‘z=T’ or ‘z=F’)

2
1
z=T

2.1.5 数值运算

常见的数值运算有：加、减、乘、除、取余、指数运算等
例如：a=2 ,b=8

例如：

a=3
b=6
a+b #加法
Out[4]: 9
a-b #减法
Out[5]: -3
a*b #乘法
Out[6]: 18
a**2 # 指数运算 a的2次方
Out[7]: 9
a%b #取余
Out[8]: 3

Python有两种除法：/ 和 //
/：真除法
//：整除法，向下取整
例如：

a = 6
b = 4
print(a/b)
print(a//b)
b = -4
print(a/b)
print(a//b)

结果：

1.5
1
-1.5
-2

2.1.6 数值计算函数库

Python内置了很多实用的数值函数，例如：

另外，还有随机数函数用途也是有很多的：random模块

import random
print(random.random()) # random.random()作用是生成一个[0-1]范围内的随机数
print(random.randint(1, 2000)) # random.randint(a,b)作用是生成一个[a-b]范围内的随机整数

0.48771584654043476
58

2.1.7 type函数

type的用途是，当你不知道变量的数据类型时，可通过它来查询，type时内置函数，可以直接使用，不需要导包。

a = 2
b = -1.1
c = “abc”
d = [‘a’, ‘b’]
print(type(a))
print(type(b))
print(type©)
print(type(d))

<class ‘int’>
<class ‘float’>
<class ‘str’>
<class ‘list’>

2.2 标识符

2.2.1 什么是标识符

在编程语言中，标识符就是程序猿自己规定的具有特定含义的名称和符号，比如：变量名、属性名、类名等。

python中以下划线开头的标识符有特殊含义，这里我们简单了解以下，后续遇到会重点讲解的，看不懂的也可直接跳过，不影响后续的学习。

1. 以单下划线开头的标识符：不能直接访问的类属性，需要通过类提供的接口访问。比如：_foo
2. 以双划线开头的标识符：代表类的私有成员，比如:__foo
3. 以双划线开头和结尾的标识符：代表的是python中的特殊方法，比如：init代表类的构造函数

一切变量在使用之前必须定义，需注意：

• python可以对多个变量同时赋值
• 一个变量可通过赋值指向不同类型的对象
  举例：

a = b = c = d = 5
print(a)
print(type(a))
print(b)
print©
print(d)
a = ‘abcd’
print(type(a))

5
<class ‘int’>
5
5
5
<class ‘str’>

2.2.2 标识符的命名规则

• 使用字母、数字、下划线（_）及其组合作为标识符名称，但不允许以数字开头。
• 见名知意。
• 标识符中不能有空格或标点符号（括号、引号、逗号等等）
• python语言区分大小写，比如：myname和Myname是两个不同的标识符。
• 标识符不能与python关键字、内置函数、内置数据类型等 重名

标识符的命名方法：

• 统一命名方式：
  （1）单个小写字母，如 a，b（2）单个大写字母，如 A,B（3）多个小写字母，如 ftpserver （4）多个大写字母，如 FTPCLIENT（5）下划线分隔多个单词 如 myname
  MYHEIGHT
  （6）大写词（驼峰命名），如MyAge（7）大小写词（小驼峰命名），如myAge
• 建议：my_name这种写法，我个人非常喜欢的写法，而且越来越多的人采用这种写法，编写代码更加高效！

2.2.3 Python关键字

所谓关键字就是编程语言中，内置的具有特殊功能的标识符。

python中查看所有关键字的方法：

import keyword
print(keyword.kwlist)

结果：

[‘False’, ‘None’, ‘True’, ‘and’, ‘as’, ‘assert’, ‘break’, ‘class’, ‘continue’, ‘def’, ‘del’, ‘elif’, ‘else’, ‘except’, ‘finally’, ‘for’, ‘from’, ‘global’, ‘if’, ‘import’, ‘in’, ‘is’, ‘lambda’, ‘nonlocal’, ‘not’, ‘or’, ‘pass’, ‘raise’, ‘return’, ‘try’, ‘while’, ‘with’, ‘yield’]

2.2.4 Python的BIF

BIF(build in function)顾名思义，就是内置函数的意思，也就是python自带的一些函数功能，对于这些函数，可以不用导包，直接使用。比如：abs、oct 、open等等

那怎么查看python中都有哪些内置函数呢？

print(dir(builtins))

输出：

[‘ArithmeticError’, ‘AssertionError’, ‘AttributeError’, ‘BaseException’, ‘BlockingIOError’, ‘BrokenPipeError’, ‘BufferError’, ‘BytesWarning’, ‘ChildProcessError’, ‘ConnectionAbortedError’, ‘ConnectionError’, ‘ConnectionRefusedError’, ‘ConnectionResetError’, ‘DeprecationWarning’, ‘EOFError’, ‘Ellipsis’, ‘EnvironmentError’, ‘Exception’, ‘False’, ‘FileExistsError’, ‘FileNotFoundError’, ‘FloatingPointError’, ‘FutureWarning’, ‘GeneratorExit’, ‘IOError’, ‘ImportError’, ‘ImportWarning’, ‘IndentationError’, ‘IndexError’, ‘InterruptedError’, ‘IsADirectoryError’, ‘KeyError’, ‘KeyboardInterrupt’, ‘LookupError’, ‘MemoryError’, ‘ModuleNotFoundError’, ‘NameError’, ‘None’, ‘NotADirectoryError’, ‘NotImplemented’, ‘NotImplementedError’, ‘OSError’, ‘OverflowError’, ‘PendingDeprecationWarning’, ‘PermissionError’, ‘ProcessLookupError’, ‘RecursionError’, ‘ReferenceError’, ‘ResourceWarning’, ‘RuntimeError’, ‘RuntimeWarning’, ‘StopAsyncIteration’, ‘StopIteration’, ‘SyntaxError’, ‘SyntaxWarning’, ‘SystemError’, ‘SystemExit’, ‘TabError’, ‘TimeoutError’, ‘True’, ‘TypeError’, ‘UnboundLocalError’, ‘UnicodeDecodeError’, ‘UnicodeEncodeError’, ‘UnicodeError’, ‘UnicodeTranslateError’, ‘UnicodeWarning’, ‘UserWarning’, ‘ValueError’, ‘Warning’, ‘WindowsError’, ‘ZeroDivisionError’, ‘build_class’, ‘debug’, ‘doc’, ‘import’, ‘loader’, ‘name’, ‘package’, ‘spec’, ‘abs’, ‘all’, ‘any’, ‘ascii’, ‘bin’, ‘bool’, ‘bytearray’, ‘bytes’, ‘callable’, ‘chr’, ‘classmethod’, ‘compile’, ‘complex’, ‘copyright’, ‘credits’, ‘delattr’, ‘dict’, ‘dir’, ‘divmod’, ‘enumerate’, ‘eval’, ‘exec’, ‘exit’, ‘filter’, ‘float’, ‘format’, ‘frozenset’, ‘getattr’, ‘globals’, ‘hasattr’, ‘hash’, ‘help’, ‘hex’, ‘id’, ‘input’, ‘int’, ‘isinstance’, ‘issubclass’, ‘iter’, ‘len’, ‘license’, ‘list’, ‘locals’, ‘map’, ‘max’, ‘memoryview’, ‘min’, ‘next’, ‘object’, ‘oct’, ‘open’, ‘ord’, ‘pow’, ‘print’, ‘property’, ‘quit’, ‘range’, ‘repr’, ‘reversed’, ‘round’, ‘set’, ‘setattr’, ‘slice’, ‘sorted’, ‘staticmethod’, ‘str’, ‘sum’, ‘super’, ‘tuple’, ‘type’, ‘vars’, ‘zip’]

2.2.5 专有标识符

python中有些标识符是具有特殊含义的

python中可以用下划线作为变量的前缀和后缀来指定特殊变量

• _xxx 不通过import 导入，一般被看作私有的变量，在模块或类的外面不可使用
• __xxx 类中的私有变量
• xxx由系统定义

比如：
__name__表示符就是用来判断当前模块是被导入还是被直接调用执行

如果模块被导入，那__name__的值为模块的名称，如果模块是被直接执行，那__name__的值为__main__

举例如下：

__name__的值为： main

那如果用另外一个模块去导入它呢？

__name__的值为： abcd

所以我们一般写python程序的时候，就要用下面这个基本框架来写

def func():
print(“__name__的值为：”, name)
if name == “main”:
func()

2.3 变量的作用域

在python中变量的作用域也叫做命名空间，也叫做名称空间，就是变量的的创建、修改、查找，都是在作用域中进行的。

2.3.1 Python作用域类型

python中作用域有四种类型：

1. 全局作用域
2. 局部作用域
3. 闭包函数的嵌套作用域
4. 内置作用域

1 全局作用域
在模块文件的顶部声明的变量具有全局作用域。

从模块外部看，模块中的全局变量就是模块对象的属性。

全局作用域的作用范围仅限于本模块内部
如果你再函数内修改了全局变量的值，但是这个修改的值仅在函数内部有效，函数外部全局变量的值不会发生改变，例如：

a = 1
def func():
a = 4
print(a)
if name == “main”:
print(a)
func()
print(a)

1
4
1

tips：如果你真的想在函数内部修改全局变量的值，可使用global关键字在函数内声明该变量，例如：

a = 1
def func():
global a
a = 4
print(a)
if name == “main”:
print(a)
func()
print(a)

结果

1
4
4

可以看出再打印全局变量a时，他的值已经改变为4了

2 局部作用域

局部变量是在def定义的函数内的，每次函数被调用都会创建一个新的局部作用域，在函数内部的变量，除非特别声明为全局变量，否则默认为局部变量，只能在函数内使用。

def func():
global a
a = 4
print(a)
if name == “main”:
print(a)

输出的结果为报错了：

但有时候，需要在函数内定义全局变量，这就可以用global关键字来提升变量的作用域为全局作用域，例如：

def func():
global a
a = 4
print(a)
if name == “main”:
func()
print(a)

结果：

4
4

一般我们建议尽量少定义全局变量，因为在程序运行期间，全局变量会一直占用内存空间，内存是非常珍贵的资源，有的时候做的项目比较大，需要加载大量数据到内存中，就会明显感觉到吃力，甚至发生内存溢出的错误。

3.闭包函数的嵌套作用域
在嵌套函数中，如果引用了外层函数中的变量，则称之为闭包。
例如：

def func():
a = 3
def func_2():
print(a)
func_2()
if name == “main”:
func()

3

但是这里需要注意一点，内嵌函数中的变量a，你可以在内嵌函数中引用，但是不可以修改它的值，否则会报错！

如果真想改，可以用nonlocal关键字，在内嵌函数中强制生命a这个变量不是局部变量，或者用列表list也可以
4 内置作用域
系统内固定模块里定义的变量拥有内置作用域。

变量作用域的优先级顺序：
局部变量>嵌套作用域>全局作用域>内置作用域。

python 中只有模块、类、函数才能引入新的作用域，其他语法结构都不可以

2.3.2 赋值操作符

python中赋值操作符为：=

等号=运算符的左边是变量名，右边是存储在变量中的值

tips:python中对变量赋值，不是直接将值付给变量，而是将变量的引用赋值给变量。引用就是指的地址

2.3.3 增量赋值

python不支持C语言中的x++,–x这种自增自减运算

但python支持+=、-=之类的增量运算符
比如：
a+=1 表示的就是a=a+1

常见的增量运算符还有：

• +=
• -=
• *=
• /=
• %=
• **=
• //=
  用法与+=完全一样

2.3.4 多元赋值

1. python语言允许同时对多个变量赋值：
   例如：

a = b = c = 8

1. python语言也可以为多种变量指定不同类型的数据：

a, b, c = 1, 0.98, “hello”
print(a)
print(b)
print©

1
0.98
hello

2.4 语法规则

任何一种语言都有自己的语法规则，汉语、英语、编程语言中的python、c/c++、Java等等，每种语言的规则都不太一样。

Python语言的语法规则很简单，本节将从注释、代码块、同行书写多条语句以及空行和缩进等方面进行介绍。

2.4.1 注释

注释：

1. 注释用于在程序指定位置添加说明性信息
2. 注释不参与程序运行，仅起说明作用

注释分类：

1. 单行注释：以#号开头
2. 多行注释：三个单引号’''注释的内容‘’‘，或三个双引号“”“注释的内容”“”

例如：

2.4.2 代码块

缩进相同的一组语句构成一个代码块，也称为代码组。

像 if、while、def、class这样的复合语句，首行是以关键字开始，以冒号：结束，首行和之后的代码构成一个代码块。

下面例子中，每个红框就是一个代码组

2.4.3 同行书写多条语句

正规的写法是一行只写一条语句，但是如果一条语句太长，长度超出屏幕上的编辑框了，可以用反斜杠来实验多行语句。
例如：

这里我们就可以把一条语句用两行甚至更多行来写，用反斜杠就可以实现。
但是需要注意的是，[]、{}、()中的多行语句，不需要使用反斜杠，直接换行就行，例如：

2.4.4 空行与缩进

函数之间或类的方法之间，一般会用一行空行进行分割，这只是让代码更加清晰好看，有利于后期代码的维护，但空行并不是python的语法，因此并不是强制要求的。

以下面代码为例：func1和func2两个函数之间用空行进行分割。

但是缩进却是python语言的语法规则，python是靠缩进来表示代码块的，类比C语言中的大括号：{}

缩进的空格数是可以变的，但是同一块代码块的缩进空格数是一致的。

缩进的话建议用空格，而不是table键，因为移植到有些平台上，table表示的缩进不是四个空格，就会让代码缩进发生变化，但是用空格缩进，就不会出错。

2.5 I/O操作

I/O: Input Ouput(输入输出的意思)

输入和输出是相对计算机内存而言的

2.5.1 输出操作

因为现在基本没有再用python2.x版本的了，所以我们后续只讲python3.x版本的内容。

python中输出用的是print()函数
举例如下：

print(“hello world!”) # 直接打印一个字符串
a = 3
print(a) # 打印一个变量
b = 4
print(a + b) # print()的参数可以是一个表达式
print(‘a+b=’, a + b) # print()多个参数，用逗号隔开
c = [1, 2, 3, 4]
for i in c:
print(i, end=“-”) # print()end参数指的是输出多个参数时，中间用什么符号连接，这里可以是任意字符，也可以是空格

hello world!
3
7
a+b= 7
1-2-3-4-

2.5.2 输入操作

input()函数用来接收用户键盘的输入。

不管用户输入的是什么数据，input函数的返回值都是字符串，如果需要转换成对应的数据类型，可以进行类型转换，也可以使用eval函数，把输入的数据还原成原有的数据类型。
举例如下：

a = input()
b = input(“请输入一个整数：”)
print(type(a))
print(type(b))
d = eval(input(“请输入一个浮点数：”))
print(type(d))

输出：

67
请输入一个整数：12
<class ‘str’>
<class ‘str’>
请输入一个浮点数：0.89
<class ‘float’>

2.6 Python模块

大家想象一下，如果你把所有的代码都放在一个文件里面，加入说你的工程项目有10万行代码，你把10万行代码都放在一个文件里面，那你后期想要维护代码，是不是就要付出很大的代价！

那我们一般都是怎么解决这个问题呢，就是将功能比较相近的函数，放到一个文件中，假如我们10万行代码分别放到了10个文件中，那每个文件平均下来就1万行代码，是不是好维护一些。

在python中，一个.py 文件就是一个模块（Module）

使用模块可以提高代码的可维护性，使用模块也可以避免函数名和变量名的冲突。

2.6.1 模块的分类

python中有三种模块

• 内置标准模块（其他语言中叫标准库），执行help(‘modules’)可查看所有的python自带模块
• 第三方开源模块，可通过pip install 模块名 联网进行安装
• 自定义模块，你自己创建一个.py文件就可以称为模块，可在另一个程序中导入。

2.6.2 使用pip管理Python扩展库

pip 是python官方推荐的安装和管理python扩展库（第三方库）

pip的功能有：安装、升级、卸载第三方库

安装：

pip isntall 模块名称

离线安装.whl文件

pip install *** .whl

升级：

pip install --upgrade 模块名

卸载：

pip uninstall 模块名

2.6.3 模块导入和使用

直接导入模块：

import 模块名

给导入的模块起一个别名（当本身模块名太长时）：

import 模块名 as 模块名的别名

只需要使用模块中某个对象时：

from 模块名 import 对象名

只需要使用模块中某个对象时，且给这个对像起一个新的名字：

from 模块名 import 对象名 as 对象别名

一次性导入模块中的全部对象(强烈不建议这么做):

from 模块名 import *

2.6.4 模块的导入顺序

当需要导入的模块较多时，一般的导入顺序如下：

• 导入python标准模块，比如：sys、time、os、date、math等等
• 导入第三方开源模块，比如：Numpy、Pandas、matplotlib等等
• 导入自己开发的模块

这个导入顺序只是约定成俗的东西，并没有强制要求，你可以按照任意的顺序导入，但是最好大家都按照这个标准来，这样代码也会比较清晰，别人更好读懂你的代码。

2.7 Python对象

python是一种面向对象的编程语言

玩python的人都知道一句非常经典的话：
在python中一切皆对象

就像玩Linux的人都知道：在Linux中一切皆文件

我们python中的变量、函数、容器、类等等皆是对象。

那什么是对象呢？
实际生活中，我们每个人都是一个对象，每一本数也都是一个对象，每个动植物也都是一个对象。

那每个人都有自己的名字，每本书都有自己的书名，每个动植物都有自己的编号，那这些呢，我们称之为对象的属性

人会说话，会写字，书可供人阅读，动植物也各有其功能，那这些对象所具有的功能，我们称之为对象的方法

那python中怎么定义对象呢
这里有个关键字class

用来定义类的，通过类的实例化就可以得到类的对象。类的详细的知识，后面会讲，这里我们只做简单的了解

class Cat(object):
name = ‘Tom’ # 定义属性
def mao_speak(self): # 定义方法
print(“喵喵喵”)
if name == “main”:
obj = Cat()
print(obj.name)
obj.mao_speak()

结果：

Tom
喵喵喵

除了上述自定义的 类之外，python还有很多可直接使用的对象类型，称为python内置对象，例如：
列表、集合、元组、字典等等

2.8 小结

本章先是讲解了python的六大数据类型、标识符和变量作用域，然后是python的语法规则、I/O操作和python模块，最后是python对象的简述。

PS:
写一篇文章真的很费劲，会占用大量的时间，希望大家能认真的学习，跟着案例进行好好的研究，尽快入门python，这样后续我们才能去实际做一些有用的项目。

现在是打基础阶段，打基础本就是不见成效的，这就跟盖楼一个道理，地基都在地下，外人跟本看不到，只有当一层层楼拔地而起的时候，才能看到成效。

也就是说，只有开始做项目你才能看到效果，但是楼到底能建多高，是取决于你的地基有多深有多牢固的。

我很喜欢白岩松说的一句话：“多去做一些看似无用的事情”

我发现很多人，眼睛里只能看到当下对自己有好处的事情，什么事能及时反馈好处，就做什么，眼前看不到好处的事情，就不去做。

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