我们可以把 Python 当成一个计算器, 来进行一些算术运算.
注意:
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 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
示例
有的时候, 我们需要进行的计算可能更复杂一些, 需要把一些计算的中间结果保存起来. 这个时候就需要用到 变量
示例:
在这个代码中, 就需要先计算这四个数字的平均值, 然后再计算方差. 这就需要把计算的平均值使用 变量保存起来.
注意:
就像计算器中的 M 键功能类似, 通过变量就可以保存计算过程中的中间结果
只不过, 计算器一般只能保存一个数据, 而在 Python 代码中, 可以创建任意多的变量, 来随心所欲的保存很多很多的数据
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
PS: 我们可以把内存想像成是一个宿舍楼, 这个宿舍楼上有很多的房间. 每个房间都可以存放数据.
衡量内存的一个重要指标就是内存空间的大小, 比如我的电脑内存是 16GB. 这个数字越大, 意味着内存的存储空间就越大, 能够存放的数据(变量) 就越多
(1) 定义变量
a = 10
创建变量的语句非常简单, 其中:
注意: 变量的名字要遵守一定规则
硬性规则(务必遵守)
软性规则(建议遵守)
数学上, 变量通常使用 x, y, z 这种简单的英文字母或者拉丁字母表示. 但是在编程中不建议这样使
用
原因是编程中, 一个程序里通常会同时创建出很多个变量. 如果只是使用单个字母表示, 在变量多了的时候, 就很难记住哪个变量是干啥的, 从而给维护程序带来了一定的困难. 因此我们更建议使用带有明确描述性的名字, 来表示变量的用途.
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
PS: 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: 和 C++ / Java 等语言不同, Python 的 int 类型变量, 表示的数据范围是没有上限的. 只要内存足够大, 理论上就可以表示无限大小的数据
(2) 浮点数(小数)
注意: 和 C++ / Java 等语言不同, Python 的小数只有 float 一种类型, 没有 double 类型. 但是实际上
Python 的 float 就相当于 C++ / Java 的 double, 表示双精度浮点数
PS: 关于单精度浮点数和双精度浮点数的问题, 我们此处不做过多讨论. 大家只要知道, 相比于单精度浮点数, 双精度浮点数占用的内存空间更多, 同时表示的数据精度更高即可(大概精确到小数点后15 位).
(3) 字符串
使用 ’ ’ 或者 " " 引起来的, 称为 字符串. 可以用来表示文本
注意: 在 Python 中, 单引号构成的字符串和双引号构成的字符串, 没有区别. ‘hello’ 和 “hello” 是
完全等价的.
可以使用 len 函数来获取字符串的长度.
可以使用 + 针对两个字符串进行拼接.
字符串作为开发中最常用到的数据类型, 支持的操作方式也是非常丰富的. 此处暂时不详细展开.
(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).
PS: 布尔类型也是数学上的一个概念. 我们初中就学过一个概念叫做 “命题” , 进一步的就可以判定命题的真假
(5) 其他
除了上述类型之外, Python 中还有 list, tuple, dict, 自定义类型 等等. 我们后续再介绍.
(1) 类型决定了数据在内存中占据多大空间.
例如 float 类型在内存中占据 8 个字节
(2) 类型其实约定了能对这个变量做什么样的操作.
总结: 类型系统其实是在对变量进行 “归类”. 相同类型的变量(数据) 往往具有类似的特性和使用规则.
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. 这个特性称为 “动态类型” .
在程序执行过程中, a 的类型刚开始是 int, 后面变成了 str
动态类型特性是一把双刃剑.
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.
PS: 写代码是一件比较烧脑的事情, 读代码同样也非常烧脑. 相比于一板一眼的代码, 一些口语化的描述能更好的帮助程序猿理解程序.
如上述代码, 如果没有注释, 直接阅读, 是不容易 get 到代码的含义是计算方差. 但是通过加了一行注释解释一下, 就让人一目了然了.
PS: 代码的第一目标是容易理解, 第二目标才是执行正确.
写注释不光是为了方便别人来理解, 也是方便三个月之后的自己理解.
Python 中有两种风格的注释.
(1) 注释行
使用 # 开头的行都是注释.
(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.
程序需要和用户进行交互.
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是控制台.
windows 自带的 cmd 程序, 也可以视为是控制台.
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.
Python 当然也可以用来开发图形化界面的程序. 但是图形化程序开发本身是一个大话题. 咱们课堂上暂时不做介绍.
Python 使用 print 函数输出到控制台.
更多的时候, 我们希望能够输出的内容是混合了字符串和变量的.
PS: 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. 其他的暂时不做介绍
python 使用 input 函数, 从控制台读取用户的输入.
注意:
代码示例: 输入 4 个小数, 求 4 个小数的平均值.
此处为了输入 4 个数字, 执行了四次 input. 如果是读取任意多个数字怎么办呢? 这个时候就需要用到循环了. 后面再介绍
像 + - * / % ** // 这种进行算术运算的运算符, 称为 算术运算符
注意1: / 中不能用 0 作为除数. 否则会 抛出异常
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
注意2: 整数 / 整数 结果可能是小数. 而不会截断
注意3: % 不是 “百分数”, 而是求余数
关于求余数, 有些同学容易蒙. 其实这个是小学二年级数学就学过的.
7 除以 2 , 商是 3 , 余数是 1.
注意4: ** 是求乘方. 不光能算整数次方, 还能算小数次方.
注意5: // 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)
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
(1) 如果关系符合, 则表达式返回 True. 如果关系不符合, 则表达式返回 False
(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.
注意:
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.
注意: 浮点数在计算机中的表示并不是精确的! 在计算过程中, 就容易出现非常小的误差.
可以看到, 0.1 + 0.2 的结果并非是 0.3 , 而是带了个小尾巴. 虽然这个尾巴非常小了, 但是 == 是锱铢必较的, 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. 此处我们不做过多讨论
正确的比较方式: 不再严格比较相等了, 而是判定差值小于允许的误差范围
实际工程实践中, 误差在所难免, 只要保证误差在合理范围内即可.
像 and or not 这一系列的运算符称为 逻辑运算符.
此处说的 “并且” 和 “或者”, 就是我们日常生活中使用的 “并且” 和 “或者”.
关于短路求值
和其他编程语言类似, Python 也存在短路求值的规则.
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.
(1) = 的使用
= 表示赋值. 这个我们已经用过很多次了. 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
多元赋值
代码实例: 交换两个变量
基础写法
基于多元赋值
(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
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
此处咱们暂时不介绍