第一个 Python 程序

• 程序的运行结果会根据用户的输入变化而不同。
• 在命令行下，输入和输出非常简单。

小结

• 计算机程序执行特定任务, 需要输入来告知程序所需信息, 需要输出告知用户结果.
• 输入是 Input, 输出是 Output, 简称 I/O.
• input() 和 print() 是命令行下最基本的输入和输出。
• 用户可以通过图形界面完成输入和输出,例如网页上的文本框。

练习

• 利用 print() 输出 1024 * 768 = XXX

Python 基础

• Python，一种计算机编程语言，语法相对简单。
• 编程语言必须保证程序没有歧义, 所以有自己的一套语法。
• 编译器或解释器将符合语法的程序代码转换成机器码，以便 CPU 执行。
• Python 的语法采用缩进方式, 代码示例如下:

a = 100
if a >= 0:
    print(a)
else:
    print(-a)

• # 开头的语句是注释，供人阅读，解释器会忽略。
• 语句以冒号 : 结尾时，缩进的语句视为代码块。
• 使用缩进可以强制写出格式化的代码，建议始终坚持使用 4 个空格的缩进。
• 缩进的缺点是 “复制－粘贴” 功能失效，必须重新检查缩进是否正确。
• Python 程序大小写敏感，写错大小写会导致程序报错。

小结

• Python 使用缩进来组织代码块,请务必遵守约定俗成的习惯,坚持使用 4 个空格的缩进。
• 需要设置文本编辑器把 Tab 自动转换为 4 个空格,确保不混用 Tab 和空格。

数据类型和变量

• 数据需要定义不同的数据类型。
• Python 中能够直接处理的数据类型有：整数、浮点数、字符串、布尔值、空值、列表、字典等。

数据类型

• 整数: 可以处理任意大小的整数, 包括负整数。
  • 在程序中的表示方法和数学上的写法一样，如 1, 100, -8080, 0。
  • 十六进制用 0x 前缀和 0-9, a-f 表示。
  • 允许在数字中间用 _ 分隔。
• 浮点数: 即小数。
  • 小数点位置可变。
  • 可以用数学写法，如 1.23, 3.14, -9.01。
  • 很大或很小的浮点数必须用科学计数法表示（把10用e替代），如 1.23x10^9 就是 1.23e9。
  • 整数运算永远是精确的，浮点数运算可能会有四舍五入的误差。
• 字符串: 以单引号 ' 或双引号 " 括起来的任意文本。
  • '' 或 "" 本身只是一种表示方式,不是字符串的一部分。
  • 如果 ' 本身也是一个字符,可以用""括起来。
  • 如果字符串内部既包含 ' 又包含 "，可以用转义字符 \ 来标识。
  • \n 表示换行，\t 表示制表符，字符 \ 本身也要转义，所以 \\ 表示的字符就是 \。
  • 如果字符串里面有很多字符都需要转义，可以用 r'' 表示 '' 内部的字符串默认不转义。
  • 如果字符串内部有很多换行，用 \n 写在一行里不好阅读，可以用 '''...''' 的格式表示多行内容。
• 布尔值: 和布尔代数的表示完全一致, 一个布尔值只有 True、False 两种值, 可以直接用 True、False 表示布尔值 (注意大小写) , 也可以通过布尔运算计算出来。
  • 布尔值可以用 and、or 和 not 运算。
    • and 运算是与运算，所有都为 True，结果才是 True。
    • or 运算是或运算，只要其中有一个为 True，结果就是 True。
    • not 运算是非运算，把 True 变成 False，False 变成 True。
  • 布尔值经常用在条件判断中。
• 空值: Python 里一个特殊的值,用 None 表示.
• Python 还提供了列表、字典等多种数据类型, 还允许创建自定义数据类型。

变量

• 变量的概念和初中代数的方程变量是一致的, 只是在计算机程序中，变量可以是数字, 还可以是任意数据类型。
• 变量在程序中用一个变量名表示
  • 变量名必须是大小写英文、数字和 _ 的组合, 且不能用数字开头。

a = 1

• 变量 a 是一个整数。

t_007 = 'T007'

• 变量 t_007 是一个字符串。

Answer = True

• 变量 Answer 是一个布尔值 True。
• Python 中 x = y 是赋值语句。
• 同一个变量可以反复赋值, 而且可以是不同类型的变量。

动态语言

• 变量本身类型不固定的语言称为动态语言。
• 静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。
• Java 是静态语言。

Python 解释器执行代码的两件事:

1. 在内存中创建了一个 ABC 的字符串；
2. 在内存中创建了一个名为 a 的变量, 并把它指向 ABC。

• 可以把一个变量 a 赋值给另一个变量 b，这个操作实际上是把变量 b 指向变量 a 所指向的数据。

常量

• 常量就是不能变的变量.
• Python 中通常用全部大写的变量名表示常量

PI = 3.14159265359

• 事实上 PI 仍然是一个变量，Python 没有任何机制保证 PI 不会被改变。
• 用全部大写的变量名表示常量只是一个习惯上的用法.
• Python 中,有两种除法
  • / 除法计算结果是浮点数, 即使是两个整数恰好整除, 结果也是浮点数.
  • // 称为地板除, 两个整数的除法仍然是整数.
  • 整数的地板除//永远是整数, 即使除不尽.
  • 要做精确的除法, 使用/ 就可以.
  • // 除法只取结果的整数部分, 所以 Python 还提供一个余数运算, 可以得到两个整数相除的余数.

>>> 10 % 3
1

• 无论整数做 // 除法还是取余数, 结果永远是整数,所以,整数运算结果永远是精确的。

练习

• 请打印出以下变量的值:

n = 123
f = 456.789
s1 = 'Hello, world'
s2 = 'Hello, \'Adam\''
s3 = r'Hello, "Bart"'
s4 = r'''Hello,
Lisa!'''

小结

• Python 支持多种数据类型.
• 在计算机内部, 可以把任何数据都看成一个 "对象",而变量就是在程序中用来指向这些数据对象的,对变量赋值就是把数据和变量给关联起来.
• 对变量赋值 x = y 是把变量 x 指向真正的对象,该对象是变量y所指向的。
• 随后对变量 y 的赋值不影响变量 x 的指向。
• 注意: Python 的整数没有大小限制.
• Python 的浮点数也没有大小限制, 但是超出一定范围就直接表示为 inf (无限大)。

字符串和编码

字符编码

• 计算机只能处理数字，处理文本，需要将文本转换为数字。
• 计算机采用 8 个比特（bit）作为一个字节（byte），最大的整数是 255。
• 要表示更大的整数，必须用更多的字节.
• 美国制定了 ASCII 编码，大小写英文字母、数字和一些符号编码到计算机里。
  • 大写字母A的编码是65
  • 小写字母z的编码是122.
• 中国制定了 GB2312 编码，用来把中文编进去，至少需要两个字节。
• Unicode 字符集应运而生，把所有语言都统一到一套编码里，这样就不会再有乱码问题了。
• Unicode 标准也在不断发展，常用的是 UCS-16 编码，用两个字节表示一个字符.
• 现代操作系统和大多数编程语言都直接支持 Unicode. 区别:
• ASCII 编码是1个字节, 而 Unicode 编码通常是2个字节.
• 字母A用 ASCII 编码是十进制的65,二进制的01000001
• 字符 0 用 ASCII 编码是十进制的48,二进制的00110000。
• 汉字中已经超出了 ASCII 编码的范围, 用 Unicode 编码是十进制的20013, 二进制的01001110 00101101.
• 统一成 Unicode 编码后，如果文本基本上全部是英文，用 Unicode 编码比 ASCII 编码需要多一倍的存储空间，在存储和传输上就十分不划算。
• 本着节约的精神，又出现了把 Unicode 编码转化为 “可变长编码” 的 UTF-8 编码.
  • UTF-8 编码把一个 Unicode 字符根据不同的数字大小编码成 1-6 个字节。
  • 常用的英文字母被编码成1个字节
  • 汉字通常是3个字节
  • 只有很生僻的字符才会被编码成 4-6 个字节。
  • UTF-8 编码能节省空间。

可以发现，UTF-8 编码有一个额外的好处，就是 ASCII 编码实际上可以被看成是 UTF-8 编码的一部分，所以，大量只支持 ASCII 编码的历史遗留软件可以在 UTF-8 编码下继续工作。

• 计算机系统通用的字符编码工作方式:

  • 在计算机内存中，统一使用 Unicode 编码.
  • 当需要保存到硬盘或者需要传输的时候，就转换为 UTF-8 编码.
  • 用记事本编辑时从文件读取的 UTF-8 字符被转换为 Unicode 字符到内存里.
  • 编辑完成后，保存的时候再把 Unicode 转换为 UTF-8 保存到文件
  • 服务器浏览网页，动态生成的 Unicode 内容转换为 UTF-8 再传输到浏览器。

• 源代码的第一行注释是为了告诉 Linux/OS X 系统，这是一个Python 可执行程序，Windows 系统会忽略这个注释.