写给java程序员看的python快速入门教程

1 基本程序要素

Python 程序示例：猜数字

我们来看一个完整的 Python 程序，它是一个和用户玩猜数字的游戏的程序。
计算机要求用户输入数值范围的最小值和最大值。计算机随后“思考”出在这个范围之内的一个随机数，并且重复地要求用户猜测这个数，直到用户猜对了。在用户每次进行猜测之后，计算机都会给出一个提示，并且会在这个过程的最后显示出总的猜测次数。这个程序包含了几种类型的 Python 语句，例如，输入语句、输出语句、赋值语句、循环和条件语句，我们将在本章的后面介绍它们。这个程序还包含了一个函数的定义。

如下是该程序的代码，代码位于文件 numberguess.py 之中：

"""
Author: Ken Lambert
Plays a game of guess the number with the user.
"""

import random

def main():
    """Inputs the bounds of the range of numbers,
    and lets the user guess the computer's number until
    the guess is correct."""
    smaller = int(input("Enter the smaller number: "))
    larger = int(input("Enter the larger number: "))
    myNumber = random.randint(smaller, larger)
    count = 0
    while True:
        count += 1
        userNumber = int(input("Enter your guess: "))
        if userNumber < myNumber:
            print("Too small")
        elif userNumber > myNumber:
            print("Too large")
        else:
            print("You've got it in", count, "tries!")
            break

if __name__ == "__main__":
    main()

如下是一个用户和该程序的交互记录：

Enter the smaller number: 1
Enter the larger number: 32
Enter your guess: 16
Too small
Enter your guess: 24
Too large
Enter your guess: 20
You’ve got it in 3 tries!

你可以在一个终端窗口中输入一条命令，来运行整个 Python 程序。要运行 numberguess.py 文件中包含的程序，在大多数的终端窗口中，只要输入如下的命令就可以了：

python numberguess.py

程序注释

# This is an end-of-line comment.

语法元素

一种语言的语法元素是由词法元素组成的语句（表达式、语句和其他结构）的类型。和大多数的高级语言不同，Python 使用空白（空格、制表符和换行）来标记多种类型的语句的语法。这意味着，在 Python 代码中，缩进和换行是很重要的。我使用 4 个空格宽度的缩进。

字面值

数字（整数或浮点数）的写法和在其他编程语言中的写法都是一样的。布尔值 True 和False 都是关键字。一些数据结构，例如字符串、元组、列表和字典，也拥有字面值，稍后我们将会看到这一点

字符串字面值

可以用单引号、双引号，或者成对的三个双引号或三个单引号将字符串括起来。最后的这种表示方法，对于包含多行文本的字符串来说，是很有用的。字符值是单字符的字符串。\字符用于将非图形化的字符（例如，换行\n 和制表符\t，或者\字符本身）进行转义。下面的代码段及其输出，展示了各种可能性：

print("Using double quotes")
print(’Using single quotes’)
print("Mentioning the word ’Python’ by quoting it")
print("Embedding a\nline break with \\n")
print("""Embedding a
line break with triple quotes""")

输出

Using double quotes
Using single quotes
Mentioning the word ’Python’ by quoting it
Embedding a
line break with \n
Embedding a
line break with triple quotes

运算符和表达式

算术表达式使用标准的运算符（+、–、和/）和中缀表示法。/运算符对于任何数字运算数，都会生成一个浮点数的结果，而//运算符则会产生一个整数的商。当+运算符用于集合（例如，字符串和列表）的时候，它表示连接。*运算符用于指数运算。

比较运算符（<、<=、>、>=、==和!=）用于数字和字符串。==运算符比较数据结构内部的内容（例如，两个列表）在结构上的相等性。is 运算符比较对象实体的两个值。比较会返回 True 或 False。

逻辑运算符 and、or 和 not 会将几个值（例如 0、None、空字符串和空列表）作为False 对待。相反，它们会将大多数其他的 Python 值当作 True 对待。

下标运算符[]和集合一起使用，稍后将会介绍它。
选择器运算符.用于引用一个模块、类或对象中的一个具名的项。

函数调用

函数调用的通常形式是函数名后面跟着用括号括起来的参数列表。例如：

min(5, 2) # Returns 2

Python 包含了一些标准的函数，例如 abs 和 round。很多其他的函数，可以通过导入模块的方式而变得可用，稍后你将会看到这一点。

print 函数（输出）

标准输出函数 print 会将其参数显示到控制台。这个函数允许不同个数的参数。Python自动在每个参数上运行 str 函数，以获取其字符串表示，并且在输出之前用一个空格将每一个字符串隔开。默认情况下，输出结束的时候会使用一个换行。

input 函数（输入）

标准输入函数 input 会等待用户通过键盘输入文本。当用户按下回车键的时候，该函数返回了包含所输入的字符的一个字符串。这个函数接受一个可选的字符串作为其参数，并且会不换行地打印出这个字符串，以提示用户进行输入。

name = input("Enter the smaller number: ")

类型转换函数和混合模式运算

可以将一些数据类型名称当作类型转换函数来使用。例如，当用户输入一个数字的时候，input 函数返回数字组成的一个字符串，而不是一个数字值。程序必须先把这个字符串转换为 int 类型或 float 类型，然后才能够进行数字处理。下面的代码段输入了一个圆的半径，将这个字符串转换为 float 型，然后计算并输出了这个圆形的面积：

radius = float(input("Radius: "))
print("The area is", 3.14 * radius ** 2)

变量和赋值语句

一个 Python 变量是通过一条赋值语句来引入的。例如：
PI = 3.1416
将 PI 的值设为 3.1416。一条简单的赋值语句的语法是：
=
在同一条赋值语句中可以引入多个变量，如下所示：

minValue, maxValue = 1, 100

要交换变量 a 和变量 b 的值，可以像下面这样编写代码：

a, b=b,a

Python 数据类型

在 Python 中，任何变量都可以指定任何类型的一个值。变量不会声明为某一个类型，这和很多其他语言中的情况不同，变量会被直接赋一个值。
因此，数据类型名称不会出现在 Python 程序中。然而，所有的值和对象都是有类型的。
表达式中的运算数的类型会在运行时检查，因此，类型错误一定会进行检查；然而，在编写代码的时候，程序员不必关心数据类型。

import 语句

import 语句使得另一个模块中的标识符可以被一个程序所见到。这些标识符可能是对象名、函数名或类名。有几种方式可以表示一条 import 语句。最简单的方式是，导入一个模块名称，例如：

import math

这使得在 math 模块中定义的任何名称，在当前的模块中都可以通过 math.形式的语法而变得可用。因此，math.sqrt(2)将会返回 2 的平方根。
另一种导入的形式是，只导入要使用的名称自身，这样一来，就可以不带有模块名作为前缀而直接使用该名称了：

from math import sqrt
print(sqrt(2))

可以通过列出几个单独的名称来导入它们：

from math import pi, sqrt
print(sqrt(2) * pi)

可以使用*运算符导入一个模块中所有的名称，但是，我们并不认为这是好的做法。

2 控制语句

Python 包含了针对序列、条件式执行和迭代等情况的、常见的各种控制语句。语句的序列是一条接着一条编写的一组语句。一个序列中的每一条语句，都必须以相同的缩进开始。本节将会介绍条件式执行和迭代的控制语句。

条件语句

Python 的条件式语句的结构和其他语言中的条件式语句类似。关键词 if、elif 和else 是很重要的，冒号和缩进也同样重要。
单向的 if 语句的语法如下：

if :
  

正如前面提到的，布尔表达式（Boolean expression）可以是任何的 Python 值，其中的一些值被当作是 False，另一些值被当作是 True。如果布尔表达式为 True，就运行该语句序列，否则，什么也不会发生。语句序列（一条或多条语句）必须至少按照一个空格或制
表符（通常一个制表符是 4 个空格）来缩进或对齐。冒号是唯一的分隔符，如果序列中只有一条语句，它可以紧跟在同一行的冒号之后。

双向的 if 语句的语法如下：

if :
  
else:
  

注意关键词 else 后面的冒号和缩进。这两个语句序列中，只有一个序列会运行。如果布尔表达式为 True，将会运行第 1 个序列；如果布尔表达式为 False，将会运行第 2个序列。
多向的 if 语句的语法如下：

if :
  
elif :
  
  ...
else:
  

多向的 if 语句也只会运行一个语句序列。多向的 if 语句包含了一个或多个可选的布尔表达式，其中的每一个布尔表达式都跟在关键字 elif 后面。你可以忽略掉最后一个 else:子句。下面的示例是比较两个数的大小的问题，并输出正确的答案：

if x > y:
  print("x is greater than y")
elif x < y:
  print("x is less than y")
else:
  print("x is equal to y")

使用 if name == "main"

前面讨论的 numberguess 程序包含了一个 main 函数的定义和如下的 if 语句：

if __name__ == "__main__":
  main()

这条 if 语句的作用是，允许程序员要么将模块当作一个独立的程序运行，要么从 shell或另一个模块中导入它。其工作方式如下。每个 Python 模块都包含一组内建的模块变量，当加载该模块的时候，Python 虚拟机会自动为这些变量赋值。
如果该模块是作为一个独立的程序加载（要么通过从一个终端提示符来运行它，要么从一个 IDLE 窗口加载它），该模块的name变量会设置为字符串"main"。否则，这个变量会设置为模块的名称，在这个例子中，也就是"numberguess"。不管怎么样，该变量的赋值都会在模块中的任何代码加载之前完成。因此，当执行到了模块末尾的 if 语句的时候，只有当模块是作为一个独立的程序启动的时候，才会调用模块的 main 函数。

循环语句

Python 的 while 循环语句的结构，类似于其他语言中的循环结构。其语法如下：

while :
  

下面的示例是计算从 1 到 10 的乘积并输出结果：

product = 1
value = 1
while value <= 10:
  product *= value
  value += 1
print(product)

注意，这里使用了扩展的赋值运算符*=。该行代码等价于如下的代码：

product = product * value

Python 包含了一个for 循环语句，以便更简洁地遍历值的一个序列。这条语句的语法如下：

for  in :
  

当运行这个循环的时候，它将可迭代的对象（iterable object）中包含的每一个值都赋值给循环变量，并且在每一个赋值上下文中运行语句的序列。可迭代对象的示例是字符串和列表。下面的代码段使用了 Python 的 range 函数返回整数的一个可迭代的序列，从而计算
前面展示的乘积。

product = 1
for value in range(1, 11):
  product *= value
print(product)

Python 程序员通常更喜欢使用一个 for 循环来遍历确定的范围的值或值的序列。当继续循环的条件是一个任意的布尔表达式的时候，程序员则使用 while 循环。

3字符串及其运算

和其他语言一样，Python 字符串也是一个复合对象，它包含了其他对象，也就是字符。然而，Python 中的每个字符，本身也是一个单个的字符的字符串，并且在字面上也采用了和字符串相似的方式来表示。Python 的字符串类型名为 str，其中包含了很多的运算，本节将会介绍其中的一些。

运算符

当使用比较运算符来比较字符串的时候，将会使用 ASCII 的顺序来比较两个字符串中的每一个位置的成对的字符。因此，"a"小于"b"，而"A"小于"a"。

+运算符构建并返回一个新的字符串，它包含了两个运算数中的字符。

在下标运算符的最简单的形式中，它期待范围是从0到字符串的长度减去1的一个整数。该运算符返回在字符串中该位置的字符。因此：

"greater"[0] # Returns "g"

尽管字符串索引不能超过其长度减去 1，但是，负的索引是允许的。
当索引为负值的时候，Python 会将这个值和字符串的长度相加，以确定要返回的字符的位置。在这种情况下，所提供的负的索引值，不能够比字符串长度的负值还要小。

字符串是不可变的，也就是说，一旦创建了字符串，不能更改其内部的内容。因此，不能使用下标来替换字符串中一个给定位置的字符。
下标的一种变体，叫作切片（slice）运算符，可以用它来获取一个字符串的子字符串。
切片的语法如下：

[:]

如果给出了值的话，它的范围是从 0 到字符串的长度减去 1 的一个整数。如果给出了的话，它的范围是从 0 到字符串的长度的一个整数。
当这两个值都省略的时候，切片会返回整个字符串。当省略了第 1 个值的时候，切片会返回从字符串的第 1 个字符开始的一个子字符串。当省略了第 2 个值的时候，切片会返回到字符串的最后一个字符结束的一个子字符串。
否则，切片会返回从较低的索引值开始，到较高的索引值减去 1 结束的一个子字符串。
如下是使用切片运算的一些示例：

"greater"[:] # Returns "greater"
"greater"[2:] # Returns "eater"
"greater"[:2] # Returns "gr"
"greater"[2:5] # Returns "eat"

对象和方法调用

除了标准的运算符和函数，Python 还包含了大量的可以操作对象的方法。方法和函数类似，方法也接受参数，执行一项任务并且返回一个值。然而，方法总是在相关联的对象之上调用。调用一个方法的语法如下所示：