3. Python 的非正式介绍

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3. Python 的非正式介绍 1

3.1. Python 作为计算器使用 1

3.1.1. 数字 1

3.1.2. 字符串 3

3.1.3. 列表 9

3.2. 走向编程的第一步 11

在下面的例子中，通过提示符 (>>> 与 …) 的出现与否来区分输入和输出：如果你想复现这些例子，当提示符出现后，你必须在提示符后键入例子中的每一个词；不以提示符开头的那些行是解释器的输出。注意例子中某行中出现第二个提示符意味着你必须键入一个空白行；这是用来结束多行命令的。

这个手册中的许多例子都包含注释，甚至交互性命令中也有。Python中的注释以井号 # 开头，并且一直延伸到该文本行结束为止。注释可以出现在一行的开头或者是空白和代码的后边，但是不能出现在字符串中间。字符串中的井号就是井号。因为注释是用来阐明代码的，不会被 Python 解释，所以在键入这些例子时，注释是可以被忽略的。

几个例子:

# this is the first comment

spam = 1 # and this is the second comment

# … and now a third!

text = “# This is not a comment because it’s inside quotes.”

3.1. Python 作为计算器使用

让我们尝试一些简单的 Python 命令。启动解释器，等待界面中的提示符，>>> （这应该花不了多少时间）。

3.1.1. 数字

解释器就像一个简单的计算器一样：你可以在里面输入一个表达式然后它会写出答案。 表达式的语法很直接：运算符 +、-、*、/ 的用法和其他大部分语言一样（比如 Pascal 或者 C 语言）；括号 (()) 用来分组。比如:

>>>

>>> 2 + 2

4

>>> 50 – 5*6

20

>>> (50 – 5*6) / 4

5.0

>>> 8 / 5 # division always returns a floating point number

1.6

整数（比如 2、4、20 ）有 int 类型，有小数部分的（比如 5.0、1.6 ）有 float 类型。在这个手册的后半部分我们会看到更多的数值类型。

除法运算 (/) 永远返回浮点数类型。如果要做 floor division 得到一个整数结果（忽略小数部分）你可以使用 // 运算符；如果要计算余数，可以使用 %

>>>

>>> 17 / 3 # classic division returns a float

5.666666666666667

>>>

>>> 17 // 3 # floor division discards the fractional part

5

>>> 17 % 3 # the % operator returns the remainder of the division

2

>>> 5 * 3 + 2 # result * divisor + remainder

17

在Python中，可以使用 ** 运算符来计算乘方 [1]

>>>

>>> 5 ** 2 # 5 squared

25

>>> 2 ** 7 # 2 to the power of 7

128

等号 (=) 用于给一个变量赋值。然后在下一个交互提示符之前不会有结果显示出来:

>>>

>>> width = 20

>>> height = 5 * 9

>>> width * height

900

如果一个变量未定义(未赋值)，试图使用它时会向你提示错误:

>>>

>>> n # try to access an undefined variable

Traceback (most recent call last):

File “<stdin>”, line 1, in <module>

NameError: name ‘n’ is not defined

Python中提供浮点数的完整支持；包含多种混合类型运算数的运算会把整数转换为浮点数:

>>>

>>> 4 * 3.75 – 1

14.0

在交互模式下，上一次打印出来的表达式被赋值给变量 _。这意味着当你把Python用作桌面计算器时，继续计算会相对简单，比如:

>>>

>>> tax = 12.5 / 100

>>> price = 100.50

>>> price * tax

12.5625

>>> price + _

113.0625

>>> round(_, 2)

113.06

这个变量应该被使用者当作是只读类型。不要向它显式地赋值——你会创建一个和它名字相同独立的本地变量，它会使用魔法行为屏蔽内部变量。

除了 int 和 float，Python也支持其他类型的数字，例如 Decimal 或者 Fraction。Python 也内置对 复数 的支持，使用后缀 j 或者 J 就可以表示虚数部分（例如 3+5j ）。

3.1.2. 字符串

除了数字，Python 也可以操作字符串。字符串有多种形式，可以使用单引号（’……’），双引号（”……”）都可以获得同样的结果 [2]。反斜杠 \ 可以用来转义:

>>>

>>> ‘spam eggs’ # single quotes

‘spam eggs’

>>> ‘doesn\’t’ # use \’ to escape the single quote…

“doesn’t”

>>> “doesn’t” # …or use double quotes instead

“doesn’t”

>>> ‘”Yes,” they said.’

‘”Yes,” they said.’

>>> “\”Yes,\” they said.”

‘”Yes,” they said.’

>>> ‘”Isn\’t,” they said.’

‘”Isn\’t,” they said.’

在交互式解释器中，输出字符串是在引号中的，特殊字符是前置了反斜杠的。虽然看起来有可能不一样（单双引号可能不一样），两种字符串其实是一样的。如果字符串中有单引号而没有双引号，字符串就显示在双引号中，否则就显示在单引号中。函数 print() 会产生更方便阅读的输出，就是不使用引号，也不转义特殊字符:

>>>

>>> ‘”Isn\’t,” they said.’

‘”Isn\’t,” they said.’

>>> print(‘”Isn\’t,” they said.’)

“Isn’t,” they said.

>>> s = ‘First line.\nSecond line.’ # \n means newline

>>> s # without print(), \n is included in the output

‘First line.\nSecond line.’

>>> print(s) # with print(), \n produces a new line

First line.

Second line.

如果你不希望前置了 \ 的字符转义成特殊字符，可以使用 原始字符串 方式，在引号前添加 r 即可:

>>>

>>> print(‘C:\some\name’) # here \n means newline!

C:\some

ame

>>> print(r’C:\some\name’) # note the r before the quote

C:\some\name

字符串字面值可以跨行连续输入。一种方式是用三重引号：”””…””” 或 ”’…”’。字符串中的回车换行会自动包含到字符串中，如果不想包含，在行尾添加一个 \ 即可。如下例:

print(“””\

Usage: thingy [OPTIONS]

-h Display this usage message

-H hostname Hostname to connect to

“””)

将产生如下输出（注意最开始的换行没有包括进来）:

Usage: thingy [OPTIONS]

-h Display this usage message

-H hostname Hostname to connect to

字符串可以用 + 进行连接（粘到一起），也可以用 * 进行重复:

>>>

>>> # 3 times ‘un’, followed by ‘ium’

>>> 3 * ‘un’ + ‘ium’

‘unununium’

相邻的两个或多个 字符串字面值 （引号引起来的字符）将会自动连接到一起.

>>>

>>> ‘Py’ ‘thon’

‘Python’

把很长的字符串拆开分别输入的时候尤其有用:

>>>

>>> text = (‘Put several strings within parentheses ‘

… ‘to have them joined together.’)

>>> text

‘Put several strings within parentheses to have them joined together.’

只能对两个字面值这样操作，变量或表达式不行:

>>>

>>> prefix = ‘Py’

>>> prefix ‘thon’ # can’t concatenate a variable and a string literal

File “<stdin>”, line 1

prefix ‘thon’

^

SyntaxError: invalid syntax

>>> (‘un’ * 3) ‘ium’

File “<stdin>”, line 1

(‘un’ * 3) ‘ium’

^

SyntaxError: invalid syntax

如果你想连接变量，或者连接变量和字面值，可以用 + 号:

>>>

>>> prefix + ‘thon’

‘Python’

字符串是可以被 索引 （下标访问）的，第一个字符索引是 0。单个字符并没有特殊的类型，只是一个长度为一的字符串:

>>>

>>> word = ‘Python’

>>> word[0] # character in position 0

‘P’

>>> word[5] # character in position 5

‘n’

索引也可以用负数，这种会从右边开始数:

>>>

>>> word[-1] # last character

‘n’

>>> word[-2] # second-last character

‘o’

>>> word[-6]

‘P’

注意 -0 和 0 是一样的，所以负数索引从 -1 开始。

除了索引，字符串还支持 切片。索引可以得到单个字符，而 切片 可以获取子字符串:

>>>

>>> word[0:2] # characters from position 0 (included) to 2 (excluded)

‘Py’

>>> word[2:5] # characters from position 2 (included) to 5 (excluded)

‘tho’

注意切片的开始总是被包括在结果中，而结束不被包括。这使得 s[:i] + s[i:] 总是等于 s

>>>

>>> word[:2] + word[2:]

‘Python’

>>> word[:4] + word[4:]

‘Python’

切片的索引有默认值；省略开始索引时默认为0，省略结束索引时默认为到字符串的结束:

>>>

>>> word[:2] # character from the beginning to position 2 (excluded)

‘Py’

>>> word[4:] # characters from position 4 (included) to the end

‘on’

>>> word[-2:] # characters from the second-last (included) to the end

‘on’

您也可以这么理解切片：将索引视作指向字符 之间 ，第一个字符的左侧标为0，最后一个字符的右侧标为 n ，其中 n 是字符串长度。例如:

+—+—+—+—+—+—+

| P | y | t | h | o | n |

+—+—+—+—+—+—+

0 1 2 3 4 5 6

-6 -5 -4 -3 -2 -1

第一行数标注了字符串非负的索引的位置，第二行标注了对应的负的索引。那么从 i 到 j 的切片就包括了标有 i 和 j的位置之间的所有字符。

对于使用非负索引的切片，如果索引不越界，那么得到的切片长度就是起止索引之差。例如， word[1:3] 的长度为2.

使用过大的索引会产生一个错误:

>>>

>>> word[42] # the word only has 6 characters

Traceback (most recent call last):

File “<stdin>”, line 1, in <module>

IndexError: string index out of range

但是，切片中的越界索引会被自动处理:

>>>

>>> word[4:42]

‘on’

>>> word[42:]

”

Python 中的字符串不能被修改，它们是 immutable 的。因此，向字符串的某个索引位置赋值会产生一个错误:

>>>

>>> word[0] = ‘J’

Traceback (most recent call last):

File “<stdin>”, line 1, in <module>

TypeError: ‘str’ object does not support item assignment

>>> word[2:] = ‘py’

Traceback (most recent call last):

File “<stdin>”, line 1, in <module>

TypeError: ‘str’ object does not support item assignment

如果需要一个不同的字符串，应当新建一个:

>>>

>>> ‘J’ + word[1:]

‘Jython’

>>> word[:2] + ‘py’

‘Pypy’

内建函数 len() 返回一个字符串的长度:

>>>

>>> s = ‘supercalifragilisticexpialidocious’

>>> len(s)

34

参见

文本序列类型 — str

字符串是一种 序列类型 ，因此也支持序列类型的各种操作。

String Methods

字符串支持许多变换和查找的方法。

格式化字符串字面值

内嵌表达式的字符串字面值。

Format String Syntax

使用 str.format() 进行字符串格式化。

printf-style String Formatting

这里详述了使用 % 运算符进行字符串格式化。

3.1.3. 列表

Python 中可以通过组合一些值得到多种 复合 数据类型。其中最常用的 列表 ，可以通过方括号括起、逗号分隔的一组值得到。一个 列表 可以包含不同类型的元素，但通常使用时各个元素类型相同:

>>>

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]

>>> squares

[1, 4, 9, 16, 25]

和字符串及各种内建的 sequence 类型一样，列表也支持索引和切片:

>>>

>>> squares[0] # indexing returns the item

1

>>> squares[-1]

25

>>> squares[-3:] # slicing returns a new list

[9, 16, 25]

所有的切片操作都返回一个新列表，这个新列表包含所需要的元素。就是说，如下的切片会返回列表的一个新的(浅)拷贝:

>>>

>>> squares[:]

[1, 4, 9, 16, 25]

列表同样支持拼接操作:

>>>

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

与 immutable 的字符串不同, 列表是一个 mutable 类型，就是说，它自己的内容可以改变:

>>>

>>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125] # something’s wrong here

>>> 4 ** 3 # the cube of 4 is 64, not 65!

64

>>> cubes[3] = 64 # replace the wrong value

>>> cubes

[1, 8, 27, 64, 125]

你也可以在列表结尾，通过 append() 方法 添加新元素 (我们会在后面解释更多关于方法的内容):

>>>

>>> cubes.append(216) # add the cube of 6

>>> cubes.append(7 ** 3) # and the cube of 7

>>> cubes

[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

给切片赋值也是可以的，这样甚至可以改变列表大小，或者把列表整个清空:

>>>

>>> letters = [‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘e’, ‘f’, ‘g’]

>>> letters

[‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘e’, ‘f’, ‘g’]

>>> # replace some values

>>> letters[2:5] = [‘C’, ‘D’, ‘E’]

>>> letters

[‘a’, ‘b’, ‘C’, ‘D’, ‘E’, ‘f’, ‘g’]

>>> # now remove them

>>> letters[2:5] = []

>>> letters

[‘a’, ‘b’, ‘f’, ‘g’]

>>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list

>>> letters[:] = []

>>> letters

[]

内置函数 len() 也可以作用到列表上:

>>>

>>> letters = [‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’]

>>> len(letters)

4

也可以嵌套列表 (创建包含其他列表的列表), 比如说:

>>>

>>> a = [‘a’, ‘b’, ‘c’]

>>> n = [1, 2, 3]

>>> x = [a, n]

>>> x

[[‘a’, ‘b’, ‘c’], [1, 2, 3]]

>>> x[0]

[‘a’, ‘b’, ‘c’]

>>> x[0][1]

‘b’

3.2. 走向编程的第一步

当然，我们可以将 Python 用于更复杂的任务，而不是仅仅两个和两个一起添加。 例如，我们可以编写 斐波那契数列 的初始子序列，如下所示:

>>>

>>> # Fibonacci series:

… # the sum of two elements defines the next

… a, b = 0, 1

>>> while a < 10:

… print(a)

… a, b = b, a+b

…

0

1

1

2

3

5

8

这个例子引入了几个新的特点。

• 第一行含有一个 多重赋值: 变量 a 和 b 同时得到了新值 0 和 1. 最后一行又用了一次多重赋值, 这体现出了右手边的表达式，在任何赋值发生之前就被求值了。右手边的表达式是从左到右被求值的。
• while 循环只要它的条件（这里指： a < 10）保持为真就会一直执行。Python 和 C 一样，任何非零整数都为真；零为假。这个条件也可以是字符串或是列表的值，事实上任何序列都可以；长度非零就为真，空序列就为假。在这个例子里，判断条件是一个简单的比较。标准的比较操作符的写法和 C 语言里是一样： < （小于）、 > （大于）、 == （等于）、 <= （小于或等于)、 >= （大于或等于）以及 != （不等于）。
• 循环体 是 缩进的 ：缩进是 Python 组织语句的方式。在交互式命令行里，你得给每个缩进的行敲下 Tab 键或者（多个）空格键。实际上用文本编辑器的话，你要准备更复杂的输入方式；所有像样的文本编辑器都有自动缩进的设置。交互式命令行里，当一个组合的语句输入时, 需要在最后敲一个空白行表示完成（因为语法分析器猜不出来你什么时候打的是最后一行）。注意，在同一块语句中的每一行，都要缩进相同的长度。
• print() 函数将所有传进来的参数值打印出来. 它和直接输入你要显示的表达式(比如我们之前在计算器的例子里做的)不一样， print() 能处理多个参数，包括浮点数，字符串。 字符串会打印不带引号的内容, 并且在参数项之间会插入一个空格, 这样你就可以很好的把东西格式化, 像这样:

>>>

>>> i = 256*256

>>> print(‘The value of i is’, i)

The value of i is 65536

关键字参数 end 可以用来取消输出后面的换行, 或是用另外一个字符串来结尾:

>>>

>>> a, b = 0, 1

>>> while a < 1000:

… print(a, end=’,’)

… a, b = b, a+b

…

0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,

脚注

[1]

因为 ** 比 – 有更高的优先级, 所以 -3**2 会被解释成 -(3**2) ，因此结果是 -9. 为了避免这个并且得到结果 9, 你可以用这个式子 (-3)**2.

[2]

和其他语言不一样的是, 特殊字符比如说 \n 在单引号 (‘…’) 和双引号 (“…”) 里有一样的意义. 这两种引号唯一的区别是，你不需要在单引号里转义双引号 ” (但是你必须把单引号转义成 \’) ， 反之亦然.