吃透Python-第 1 章 开始学习 Python 吧

吃透Python-第 1 章　开始学习 Python 吧

让我们开启 Python 的学习之旅吧！本章，我将讲解 Python 的特点和它的基础内容。

Python 是什么
执行 Python 程序
交互式 shell（基本会话模式）
运算符和操作数
一元运算符和二元运算符
基本算术运算符
运算符的优先级
类型和 type 函数
数值型
整型（int 型）/浮点型（float 型）/复数型（complex 型）
数值字面量
整数字面量（二进制/八进制/十进制/十六进制）和浮点数字面量
字符串
字符串字面量和原始字符串字面量
转义字符
变量
赋值语句
使用\延续代码到下一行
Python 之禅（The Zen of Python）

1-1　Python 是什么

首先介绍一下 Python 的特点和它的历史。

关于 Python
　　程序是驱动计算机的指令的集合，计算机正是通过程序来完成各种处理的。

用于系统描述程序的人工语言叫作编程语言（programming language）。

现在我们要学习的 Python 是由荷兰的吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）开发的编程语言。Python 这个名字来源于英国广播公司（British Broadcasting Corporation，BBC）制作的电视喜剧片《蒙提·派森的飞行马戏团》（Monty Python’s Flying Circus）。

▶ 英语单词 python 是名词，意思是蟒蛇，所以 Python 的商标也使用了蛇的图案（图 1-1）。

图 1-1　Python 的商标

现在，Python 的开发和维护由 Python 软件基金会（Python Software Foundation）负责。我们可以从以下网站获取 Python 的相关信息。

Python 的基本信息：Python 官网

可从该网站下载 Python。

中文信息：Python 中国社区（PyChina）

Python 中国社区的主页，该网站用中文发布相关信息。

在 Python 官网的首页通过 Documentation 和 Python Docs 按钮进入文档列表并选择语言后，即可查看中文版的 Python 入门教程、标准库参考、语言参考和常见问题等文档。

Python 的特点
　　本书在说明 Python 的特点时会用到一些专业术语。在当前阶段，即使大家有不理解的内容也没有关系。

免费的开源软件

Python 可免费使用且其源代码公开（即公开了 Python 自身的开发方法），所以我们不仅能使用 Python 开发程序，还能阅读和学习 Python 的内部机制。

 

多平台运行

Python 可在 Windows、macOS 和 Linux 等平台上运行。

 

文档丰富

互联网上有入门教程等在线文档可供大家学习和参考。

 

适用于众多领域的通用语言

无论是哪种编程语言，都不可能适用于所有领域。编程语言各自有擅长的领域，有的擅长数值计算，有的擅长数据库和事务处理。

从这方面来说，Python 可以说是一个“全能型选手”。

因为 Python 不仅擅长机器学习和深度学习等人工智能领域，还擅长数据分析、科学计算、Web 应用程序和 GUI（Graphical User Interface，图形用户界面）等领域。

不仅如此，Python 还具有胶水语言的特性，能轻易地与用其他编程语言开发的程序组合在一起。因此，针对 Python 不擅长的领域，开发人员也可以利用其他擅长该领域的编程语言编写程序，然后配合 Python 进行开发。

另外，在教学一线也有越来越多的人将 Python 指定为必学编程语言。

 

支持各种编程范式

在开发程序时，我们可以用各种编程范式来表达编程的基本思想、思维方式和开发方法。Python 极具包容性，支持多种编程范式，比如命令式编程、过程式编程、函数式编程和面向对象编程等。

学会 Python 就能精通上述编程范式。开发人员也可以根据自身所长和所开发程序的特点，自由选取编程范式（或调整不同范式之间的比例）。

 

脚本语言

脚本语言是体系较小的编程语言，易于编写程序、运行程序和测试程序。Python 就是一种脚本语言，它具有以下特点。

代码简洁。比其他编程语言少几成代码。
可读性好。程序代码容易阅读。
解释执行。程序能以会话方式逐行运行，易于调试错误。


 

丰富的库

编程语言自身具有一定的局限性，会将图像和网络等处理交给库去执行（库集成了各种处理模块）。

随着 Python 的迅速普及，横跨各领域的 Python 库应运而生。

 

程序运行速度不快

因为用 Python 编写的程序是解释执行的（还有 Python 是动态类型语言等原因），所以这类程序无法快速运行。

不过，把 Python 程序的主要部分交给运行速度很快的库来处理，能提高程序的运行速度。

 

难以掌握

虽然外界宣传 Python 很容易学，但事实并非如此。可读性强意味着简短的 Python 代码中潜藏着许多深层的含义。另外，Python 表面上几乎没有指针（普遍认为学起来比较困难），但其实它的内部充满了指针（引用）。因此大家在学习 Python 时要正确理解 Python 程序的每一个表达式和语句的含义。

关于 Python 的版本
　　Python 在持续更新，它的版本号用 A.B 或 A.B.C 这种形式表示。其中，A 是主版本号，B 是次版本号。末尾的数字 C 会在有小的变动或修补漏洞时添加到版本号中。

Python 在 1991 年、1994 年、2000 年和 2008 年依次发布了 0.9 版、1.0 版、2.0 版和 3.0 版。

Python 从 2.x 开始受到广泛关注，随后许多库被开发出来。之后，Python 在 3.x 中发生较大变化，导致 Python 2.x 和 Python 3.x 不兼容。大部分用 Python 2.x 编写的程序无法直接使用 Python 3.x 运行。官方对 Python 2.x 的支持只持续到 2020 年，所以除非有特殊情况，比如只能使用支持 Python 2.x 的库等，否则应尽量使用 Python 3.x。

本书使用的是 Python 3.7。

执行 Python 程序
　　在用 Python 编写程序之前，首先要安装 Python。大家可以通过附录来学习安装方法。

另外，如附录所述，Python 程序的执行方式主要有 3 种（图 1-2）。

图 1-2　执行 Python 程序

交互式 shell（基本会话模式）
　　逐行执行 Python 程序（图 1-2 中的 ），这也是本章唯一使用的方式。

在集成开发环境内执行
　　使用集成开发环境 IDLE（图 1-2 中的 ）执行程序。

使用 python 命令执行
　　使用 python 命令执行以后缀名“.py”保存的程序。

此外，还有一些可以快速运行 Python 程序的方法，比如使用第三方提供的集成开发环境、执行编译操作等。

1-2　Python 的基础知识

本节通过讲解交互式 shell（基本会话模式）的使用方法，让大家逐渐熟悉 Python 并掌握其基础内容。

交互式 shell（基本会话模式）
　　我们已经知道了有很多执行 Python 程序的方法，接下来就尝试一下交互式 shell1 吧。交互式 shell 也叫作基本会话模式。

1俗称壳，指为使用者提供操作界面的软件。

交互式 shell（基本会话模式）的启动和退出
　　首先使用 python 命令启动交互式 shell。

▶ 启动方式与操作系统的版本和 Python 的版本有关。以下方式仅供参考。

使用 Windows 时，要在 PowerShell 或命令提示符中输入 python，也可以在“开始菜单”中用以下方式查找并启动 Python。

“开始菜单”-“所有程序”-“Python3.7”-“Python3.7（64bit）”

 

使用 Linux 时，要在 shell 提示符中输入 python。

使用 macOS 时，要在终端输入 python3。

启动后会出现主提示符（primary prompt），也就是 3 个并排的右向箭头 >>>。

▶ >>> 后面有 1 个空格。

提示符之后可以输入各种命令。

首先，我们试着输入 copyright。输入后，版权信息就会显示出来（例 1-1）。

▶ 红字处是输入命令的地方，蓝字处是 Python 的 shell 显示信息的地方。另外，不同版本的 Python 显示的内容不同。

在正式使用交互式 shell 之前，我们先来学习以下内容。

退出方式

Python 有多种退出方式。

使用 quit 函数或 exit 函数退出

退出时可以输入 quit() 或 exit()。下面请先输入 quit()（例 1-2）。

这样就退出交互式 shell 了。再次启动 Python，并输入 exit()（例 1-3）。

这里出现了函数（function）一词，我将在之后的章节中逐一讲解函数、“()”等的概念。

使用组合键强制退出

我们可以通过以下组合键强制退出交互式 shell。

Windows：按住 Ctrl 键的同时按 Z 键，然后按 Enter 键。
macOS 和 Linux：按住 Ctrl 键的同时按 D 键，然后按 Enter 键。
该退出方法是在程序无法退出时使用的最终手段。

▶ Ctrl＋Z 和 Ctrl＋D 称为文件终止符。

调出命令历史

想要输入已经输入过的命令（语句和表达式等）时，没有必要从头输入。

使用↑、↓、Home、End、Page Up、Page Down 这些键可以按顺序调出输入过的命令。

如果想输入和之前完全相同的命令，可以直接按 Enter 键；如果想稍微修改一下命令，可以使用←键和→键把光标移动到合适的位置，修改后按 Enter 键。

要点　想要输入相同或类似的命令时，可调出命令历史进行修改。

运算符和操作数
　　我们使用交互式 shell 模拟计算器的功能，以此来熟悉 Python。

先进行四则运算（例 1-4）。输入计算表达式后，运算结果就显示出来了。

▶ 箭头后的绿色文字为补充说明部分，并不是输入或输出的内容。

　我们将在第 17 页和第 18 页学习为什么输入表达式后运算结果会自动显示出来等内容。

提示符后（字符“7”之前）不能直接输入空格，但是“7”和“+”之间、“+”和“3”之间，以及“3”和回车符之间有无空格均可。

▶ 3-3 节会介绍具体原因。另外，第 5 章会介绍 7/3 的运算结果的最后一位是 5 而不是 3 的原因。

运算符和操作数
　　用来进行运算的 + 和 - 等符号称为运算符（operator），7 和 3 等运算的对象称为操作数（operand）（图 1-3）。