我心中的王者：Python-第2章 认识变量与基本数学运算

我心中的王者：Python-第2章　认识变量与基本数学运算

本章将从基本数学运算开始，一步一步讲解变量的使用与命名，接着介绍Python的算术运算。

2-1　用Python做计算

假设读者到麦当劳打工，一小时可以获得120元时薪，如果想计算一天工作8小时，可以获得多少工资？我们可以用计算器执行“120 ×8”，然后得到执行结果。在Python Shell，可以使用下列方式计算。

如果一年实际工作天数是300天，可以用下列方式计算一年所得。

如果读者一个月花费是9000元，可以用下列方式计算一年可以存储多少钱。

上述笔者先计算一年的花费，再将一年的收入减去一年的花费，可以得到所存储的金额。本章笔者将一步一步推导应如何以程序观念，处理一般的运算问题。

2-2　认识变量

变量是一个暂时存储数据的地方，对于2-1节的内容而言，如果你今天获得了调整时薪，时薪从120元调整到125元，如果想要重新计算一年可以存储多少钱，你将发现所有的计算将要重新开始。为了解决这个问题，我们可以考虑将时薪设为一个变量，未来如果有调整薪资，直接更改变量内容即可。

在Python中可以用“=”等号设定变量的内容，在这个实例中，我们建立了一个变量x，然后用下列方式设定时薪。

如果想要用Python列出时薪资料可以使用print( )函数。

如果今天已经调整薪资，时薪从120元调整到125元，那么我们可以用下列方式表达。

注　在Python Shell环境，也可以直接输入变量名称获得执行结果。

一个程序是可以使用多个变量的，如果我们想计算一天工作8小时，一年工作300天，可以赚多少钱，假设用变量y存储一年工作所赚的钱，可以用下列方式计算。

如果每个月花费是9000元，我们使用变量z存储每个月花费，可以用下列方式计算每年的花费，我们使用a存储每年的花费。

如果我们想计算每年可以存储多少钱，我们使用b存储每年所存储的钱，可以使用下列方式计算。

上述我们很顺利地使用Python Shell计算了每年可以存储多少钱，可是上述使用Python Shell做运算潜藏最大的问题是，只要过了一段时间，我们可能忘记当初所有设定的变量是代表什么意义。因此在设计程序时，如果为变量取个有意义的名称，未来看到程序时，可以比较容易记得。下列是笔者重新设计的变量名称：

• 时薪：hourly_salary，用此变量代替x，每小时的薪资。
• 年薪：annual_salary，用此变量代替y，一年工作所赚的钱。
• 月支出：monthly_fee，用此变量代替z，每个月花费。
• 年支出：annual_fee，用此变量代替a，每年的花费。
• 年存储：annual_savings，用此变量代替b，每年所存储的钱。

如果现在使用上述变量重新设计程序，可以得到下列结果。

相信经过上述说明，读者应该了解变量的基本意义了。

2-3　认识程序的意义

延续上一节的实例，如果我们时薪改变、工作天数改变或每个月的花费改变，所有输入与运算皆要重新开始，而且每次皆要重新输入程序代码，这是一件很费劲的事，同时很可能会输入错误，为了解决这个问题，我们可以使用Python Shell打开一个档案，将上述运算存储在档案内，这个档案就是所谓的程序。未来有需要时，再打开重新运算即可。

程序实例ch2_1.py： 使用程序计算每年可以存储多少钱，下列是整个程序设计。

# ch2_1.py
hourly_salary = 125
annual_salary = hourly_salary * 8 * 300
monthly_fee = 9000
annual_fee = monthly_fee * 12
annual_savings = annual_salary - annual_fee
print(annual_savings)

执行结果

192000

未来我们时薪改变、工作天数改变或每个月的花费改变，只要适度修改变量内容，就可以获得正确的执行结果。

2-4　认识注释的意义

上一节的程序ch2_1.py，尽管我们已经为变量设定了有意义的名称，其实时间一久，常常还是会忘记各个指令的内涵。所以笔者建议，设计程序时，适度地为程序代码加上注释。在1-9节已经讲解注释的方法，下列将直接以实例说明。

程序实例ch2_2.py： 重新设计程序ch2_1.py，为程序代码加上注释。

# ch2_2.py
hourly_salary = 125                             # 设定时薪
annual_salary = hourly_salary * 8 * 300         # 计算年薪
monthly_fee = 9000                              # 设定每月花费
annual_fee = monthly_fee * 12                   # 计算每年花费
annual_savings = annual_salary - annual_fee     # 计算每年储存金额
print(annual_savings)                           # 列出每年储存金额

执行结果　与ch2_1.py相同。

相信经过上述注释后，即使再过10年，只要一看到程序也可轻松了解整个程序的意义。

2-5　Python变量与其他程序语言的差异

许多程序语言变量在使用前需要先定义，Python对于变量的使用则是可以在需要时，再直接设定使用。有些程序语言在定义变量时，需要设定变量的数据类型，Python则不需要设定，它会针对变量值的内容自行设定数据类型。

2-6　变量的命名原则

Python对于变量的命名有一些规则要遵守，否则会造成程序错误。

• 必须由英文字母、_(下画线)或中文字开头，建议使用英文字母。
• 变量名称只能由英文字母、数字、_(下画线)或中文字所组成。
• 英文字母大小写是敏感的，例如，Name与name被视为不同变量名称。
• Python系统保留字（或称关键词）或Python内置函数名称不可当作变量名称。

注　虽然变量名称可以用中文字，不过笔者不建议使用中文字，是怕将来也许有兼容性的问题。

下列是不可当作变量名称的Python系统保留字。

下列是不可当作变量名称的Python系统内置函数，若是不小心将系统内置函数名称当作变量，程序本身不会错误，但是原先函数功能会丧失。

实例1： 下列是一些不合法的变量名称。

 sum,1  # 变量不可有“,”
 3y     # 变量不可由阿拉伯数字开头
 x$2    # 变量不可有“$”符号
 and    # 这是系统保留字不可当作变量名称

实例2： 下列是一些合法的变量名称。

SUM

_fg

x5

总和

实例3： 下列3个代表不同的变量。

SUM

Sum

sum

2-7　基本数学运算

2-7-1　四则运算

四则运算是指加( + )、减( - )、乘( × )和除( / )。

实例1： 下列是加法与减法运算实例。

实例2： 乘法与除法运算实例。

2-7-2　余数和整除

余数(mod)所使用的符号是“%”，可计算出除法运算中的余数。整除所使用的符号是“//”，是指除法运算中只保留整数部分。

实例1： 余数和整除运算实例。

2-7-3　次方

次方的符号是“ ** ”。

实例1： 平方、次方的运算实例。

2-7-4　Python语言控制运算的优先级
Python语言碰上计算式同时出现在一个指令内时，除了括号“ (”、“)”最优先外，其余计算优先次序如下。

①次方。

②乘法、除法、求余数(%)、求整数(//)，彼此依照出现顺序运算。

③加法、减法，彼此依照出现顺序运算。

实例1：Python语言控制运算的优先级的应用。

2-8　赋值运算符

常见的赋值运算符如下：

实例1： 赋值运算符的实例说明。

2-9　Python等号的多重指定使用

使用Python时，可以一次设定多个变量等于某一数值。

实例1： 设定多个变量等于某一数值的应用。

Python也允许多个变量同时指定不同的数值。

实例2： 设定多个变量，每个变量有不同值。

当执行上述多重设定变量值后，甚至可以执行更改变量内容。

实例3： 将2个变量内容交换。

上述原先x, y分别设为10, 20，但是经过多重设定后变为20, 10。

2-10　删除变量

程序设计时，如果某个变量不再需要，可以使用del指令将此变量删除，相当于可以收回原变量所占的内存空间，以节省内存空间。删除变量的格式如下：

del变量名称

实例1： 验证变量名称回收后，将无法再使用。此例，尝试输出已删除的变量，然后程序出现错误信息。

2-11　Python的断行

2-11-1　一行有多个语句

在Python是允许一行有多个语句，彼此用“;”隔开即可，尽管Python有提供此功能，不过笔者不鼓励如此撰写程序代码。

程序实例ch2_3.py： 一行有多个语句的实例。

# ch2_3.py
x = 10
print(x)
y = 20;print(y)       # 一行有2个叙述不过不鼓励这种写法

执行结果

10
20

2-11-2　将一个语句分成多行

在设计大型程序时，常会碰上一个语句很长，需要分成2行或更多行撰写，此时可以在叙述后面加上“\”符号，Python解释器会将下一行的语句视为这一行的语句。特别注意，在“\”符号右边不可加上任何符号或文字，即使是注释符号也不允许。

另外，也可以在语句内使用小括号，如果使用小括号，就可以在语句右边加上注释符号。

程序实例ch2_4.py： 将一个语句分成多行的应用。

# ch2_4.py
a = b = c = 10
x = a + b + c + 12
print(x)
# 续行方法1
y = a +\
    b +\
    c +\
    12
print(y)
# 续行方法2
z = ( a +     # 此处可以加上批注 
      b +
      c +
      12 )
print(z)

执行结果

42
42
42