3. Python简介

以下的示例中，输入和输出通过是否存在提示符（>>> and ...）来区分：如果要重复该示例，你必须在提示符出现后，输入提示符后面的所有内容；没有以提示符开头的行是解释器的输出。注意示例中出现从提示符意味着你一定要在最后加上一个空行；这用于结束一个多行命令。

本手册中的许多示例，即使是在交互式提示中输入的示例，也包括注释。Python 中的注释以井号 # 为开始，直到物理行的末尾结束。注释可以从行首开始，也可以跟在空白或代码之后，但不能包含在字符串内。字符串字面值中的一个#只是一个#字符。由于注释是为了阐明代码而不是由Python解释，在输入示例时可能会省略它们。

一些例子：

# 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

让我们尝试一些简单的Python命令。启动解释器然后等待主提示符 >>> 。（应该不需要很长时间。）

3.1.1. 数字

解释器作为一个简单的计算器：你可以键入一个表达式，它将写入的值。表达式语法非常简单： 运算符 +, -, * 及 / 的使用方法与其他语言一致 ( 例如 Pascal 或 C); 括号 (()) 可以用来进行分组。例如：

>>> 2 + 2
4
>>> 50 - 5*6
20
>>> (50 - 5*6) / 4
5.0
>>> 8 / 5  # division always returns a floating point number
1.6

整数型 (如2, 4, 20)属于 int类型,带有小数部分的数字 (如5.0, 1.6) 属于float浮点型 。我们稍后将在教程中看到更多关于数值类型的内容。

除法(/)总是返回一个float类型数。要做 floor 除法 并且得到一个整数结果(返回商的整数部分) 可以使用 // 运算符;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

通过**计算n方[1]:

>>> 5 ** 2  # 5 squared
25
>>> 2 ** 7  # 2 to the power of 7
128

等号 （=） 用于给变量赋值。之后，在下一个交互式提示之前不显示任何结果：

>>> width = 20
>>> height = 5 * 9
>>> width * height
900

如果变量未"定义"（即未赋值），使用的时候将会报错︰

>>> n  # try to access an undefined variable
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'n' is not defined

完全支持浮点数;并且与混合的型操作数的运算符将整数操作数转换为浮点数︰

>>> 3 * 3.75 / 1.5
7.5
>>> 7.0 / 2
3.5

在交互模式下，最后打印得出的表达式会被赋值给变量_.这意味着，当您使用Python作为桌面计算器时，继续计算有点容易，例如：

>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06

此变量应被用户视为只读。不要显式地为它分配一个值 - 你将创建一个具有相同名字的独立局部变量，用其魔术行为掩盖内建变量。

除了 整型 和 浮点，Python 支持其他类型的数字，如 小数 和 分数。Python 也具有内置支持的 复数，并使用 j 或 J 后缀 （例如指示的虚部3+5j）。

3.1.2. 字符串

除了数字，Python还可以操纵字符串，这可以用几种方式表示。他们可以被括在单引号 （'...'） 或双引号 （"..."） 中，二者等价 [2]。\ 可以用于转义'︰

>>> '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," he said.'
'"Yes," he said.'
>>> "\"Yes,\" he said."
'"Yes," he said.'
>>> '"Isn\'t," she said.'
'"Isn\'t," she said.'

在交互式解释器中，输出字符串用引号括起来，特殊字符用反斜杠进行转义。虽然这可能看起来不同于输入（包含引号可能改变），但两个字符串是等效的。如果字符串中只有单引号而没有双引号，就用双引号引用，否则用单引号引用。print() 函数生成可读性更好的输出，通过省略引号和通过打印字符转义和特殊字符︰

>>> '"Isn\'t," she said.'
'"Isn\'t," she said.'
>>> print('"Isn\'t," she said.')
"Isn't," she 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.

如果你不想以 \ 将被解释为特殊字符开头的字符，您可以通过添加 r 使用 原始字符串︰

>>> 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越多行。一种方法使用三重引号: """...""" 或 '''...'''。行结尾会自动包含在字符串中，但它是可以通过在一行的末尾增加 \防止以下情况。下面的例子：

print("""\
Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -H hostname               Hostname to connect to
""")

产生以下输出（请注意，不包括初始换行符）：

Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -H hostname               Hostname to connect to

字符串可以用+操作符连接，也可以用*操作符重复多次：

>>> # 3 times 'un', followed by 'ium'
>>> 3 * 'un' + 'ium'
'unununium'

相邻的两个或多个字符串字面量（用引号引起来的）会自动连接。

>>> 'Py' 'thon'
'Python'

这只适用于两个字面值，不适用于变量和表达式：

>>> prefix = 'Py'
>>> prefix 'thon'  # can't concatenate a variable and a string literal
  ...
SyntaxError: invalid syntax
>>> ('un' * 3) 'ium'
  ...
SyntaxError: invalid syntax

如果你想连接多个变量或者连接一个变量和一个字面量，使用“+”：

>>> prefix + 'thon'
'Python'

当您想要断开长字符串时，此功能特别有用：

>>> text = ('Put several strings within parentheses '
...         'to have them joined together.')
>>> text
'Put several strings within parentheses to have them joined together.'

字符串可以索引（下标），第一个字符的索引为0。Python没有单独的字符类型；一个字符就是一个简单的长度为1的字符串。

>>> word = 'Python'
>>> word[0]  # character in position 0
'P'
>>> word[5]  # character in position 5
'n'

指数也可以是负数，从右开始计数：

>>> word[-1]  # last character
'n'
>>> word[-2]  # second-last character
'o'
>>> word[-6]
'P'

注意，由于-0与0相同，负指数从-1开始。

除了索引，还支持切片。索引用于获取单个字符时，切片允许您获取子字符串：

>>> word[0:2]  # characters from position 0 (included) to 2 (excluded)
'Py'
>>> word[2:5]  # characters from position 2 (included) to 5 (excluded)
'tho'

注意开始字符总包括在内，并且始终排除结束。这使得s[:i] + s[i:]永远等于s：

>>> word[:2] + word[2:]
'Python'
>>> word[:4] + word[4:]
'Python'

切片索引具有非常有用的默认值;省略的第一个索引默认为零，省略第二个索引默认为切片字符串的长度。

>>> 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'

记住切片如何工作的一种方法是将索引视为指向字符之间的，第一个字符的左边缘编号为0。那么n字符串的最后一个字符的右边缘具有索引n，例如：

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

数字的第一行的位置的索引 0...6 中的字符串;第二行给出了相应的负指数。从i到j的切片分别由标记为i和j的边之间的所有字符组成。

对于非负指数，切片的长度是指数的差异，如果两者都在边界内。例如，word [1:3] 的长度是 2。

试图使用太大的索引会导致错误：

>>> 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，当用于切片时，超出范围的切片索引会被优雅地处理：

>>> word[4:42]
'on'
>>> word[42:]
''

Python 字符串不能更改 — — 他们是 不可变的。因此，分配到字符串中的索引位置会导致错误：

>>> word[0] = 'J'
  ...
TypeError: 'str' object does not support item assignment
>>> word[2:] = 'py'
  ...
TypeError: 'str' object does not support item assignment

如果你需要一个不同的字符串，你应该创建一个新的：

>>> 'J' + word[1:]
'Jython'
>>> word[:2] + 'py'
'Pypy'

内建函数 len() 返回字符串的长度:

>>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious'
>>> len(s)
34

也可以看看

序列类型— str

字符串是序列类型的例子，它们支持这种类型的常见操作。

字符串方法

字符串支持大量的方法用于基本变换和搜索。

字符串格式化

字符串格式通过 str.format() 设置信息。

printf -style 字符串的格式化

在此更详细介绍了旧的格式设置操作调用字符串和 Unicode 字符串时 % 运算符的左的操作数。

3.1.3. 列表

Python知道一些复合数据类型，用于将其他值分组在一起。最通用的是列表，可以写成逗号分隔的值（项目）的列表在方括号之间。列表可能包含不同类型的项目，但通常所有项目都具有相同的类型。

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

与字符串 （和所有其他内置 序列 类型）相似，列表可以被索引和切片︰

>>> squares[0]  # indexing returns the item
1
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # slicing returns a new list
[9, 16, 25]

各种切片操作会返回一个包含所请求元素的新列表。这意味着下面这个切片操作将会返回一个此列表的（浅）拷贝：

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

列表还支持类似串联的操作：

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

与字符串的不可变特性不同，列表是可变的类型，例如可以改变它们的内容：

>>> 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]

你还可以通过append () 方法 在列表的末尾添加新的项目（我们将会看到更多相关方法）︰

>>> 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]

赋值到切片也是可能的，这甚至可以更改列表的大小或完全清除它：

>>> 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
[]

内建函数 len() 同样适用于列表:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
>>> len(letters)
4

可以嵌套列表（创建包含其他列表的列表），例如：

>>> 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. 编程第一步

当然，我们可以使用Python来完成更复杂的任务，而不仅是二加二。对于实例，我们可以写如下的Fibonacci系列的初始子序列：

>>> # Fibonacci series:
... # the sum of two elements defines the next
... a, b = 0, 1
>>> while b < 10:
...     print(b)
...     a, b = b, a+b
...
1
1
2
3
5
8

本示例介绍了几个新功能。

• 第一行包含 多个赋值 ︰ 变量 a 和 b 同时获得新值 0 和 1。在最后一行，这被再次使用，表明右侧的表达式在任何赋值发生之前都是计算的。右手边的表达式是从左到右的计算。

• while循环在满足条件为真时一直执行 (这儿: b < 10) .在 Python 中，像在 C 中，任何非零整数值为 True；零是 False。条件也可能是一个字符串或列表值，事实上任何序列，任何非零长度是真的；空序列都是false。在该示例中使用的测试是简单的比较。标准的比较运算符和C语言一样: < (小于), > (大于), == (等于), <= (小于等于), >= (大于等于) 和 != (不等于).

• 循环的本体是缩进的：缩进是Python对语句进行分组的方式。在交互式提示下，您必须键入每个缩进行的制表符或空格。实践中你会用文本编辑器来编写复杂的 Python 程序；所有相对合适的文本编辑器都有自动缩进的功能。当以交互方式输入复合语句时，必须后跟空行以指示完成（因为解析器在输入最后一行时无法猜出）。注意，基本块中的每一行必须缩进相同的数量。

• print() 函数写入给定的参数。与仅仅输出你想输出的表达式（就像我们在前面计算器的例子中所做的）不同，它可以输出多个参数、浮点数和字符串。字符串打印时没有引号，并且在项目之间插入空格，因此可以很好地格式化事物，如下所示：

  >>> i = 256*256
  >>> print('The value of i is', i)
  The value of i is 65536
  

  关键字参数end可用于避免输出后的换行符，或使用不同的字符串结束输出：

  >>> a, b = 0, 1
  >>> while b < 1000:
  ...     print(b, end=',')
  ...     a, b = b, a+b
  ...
  1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,
  

脚注

[1]	因为 ** 的优先级高于 -， -3**2会被解释为 -(3**2) 并得到结果 -9.。为了避免这一点并得到结果 9， 你可以使用 (-3)**2。

[2]	不像其他语言，类似 \n 的特殊字符与单引号 ('...') 双引号 ("...") 有相同的含义。两者唯一的不同在于使用单引号你不需要转义 " (但是你必须转义 \') ，反之亦然。