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Python 3 的非正式介紹

時間:2019-09-01    來源:Python官網

3. Python 的非正式介紹

在下面的例子中,通過提示符 (>>>...) 的出現與否來區分輸入和輸出:如果你想復現這些例子,當提示符出現后,你必須在提示符后鍵入例子中的每一個詞;不以提示符開頭的那些行是解釋器的輸出。注意例子中某行中出現第二個提示符意味著你必須鍵入一個空白行;這是用來結束多行命令的。

這個手冊中的許多例子都包含注釋,甚至交互性命令中也有。Python中的注釋以井號 # 開頭,并且一直延伸到該文本行結束為止。注釋可以出現在一行的開頭或者是空白和代碼的后邊,但是不能出現在字符串中間。字符串中的井號就是井號。因為注釋是用來闡明代碼的,不會被 Python 解釋,所以在鍵入這些例子時,注釋是可以被忽略的。

幾個例子:

# 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 作為計算器使用

讓我們嘗試一些簡單的 Python 命令。啟動解釋器,等待界面中的提示符,>>> (這應該花不了多少時間)。

3.1.1. 數字

解釋器就像一個簡單的計算器一樣:你可以在里面輸入一個表達式然后它會寫出答案。 表達式的語法很直接:運算符 +-*/ 的用法和其他大部分語言一樣(比如 Pascal 或者 C 語言);括號 (()) 用來分組。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

整數(比如 2420 )有 int 類型,有小數部分的(比如 5.01.6 )有 float 類型。在這個手冊的后半部分我們會看到更多的數值類型。

除法運算 (/) 永遠返回浮點數類型。如果要做 floor division 得到一個整數結果(忽略小數部分)你可以使用 // 運算符;如果要計算余數,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 ** 運算符來計算乘方 1

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

等號 (=) 用于給一個變量賦值。然后在下一個交互提示符之前不會有結果顯示出來:

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

如果一個變量未定義(未賦值),試圖使用它時會向你提示錯誤:

>>> 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中提供浮點數的完整支持;包含多種混合類型運算數的運算會把整數轉換為浮點數:

>>> 4 * 3.75 - 1
14.0

在交互模式下,上一次打印出來的表達式被賦值給變量 _。這意味著當你把Python用作桌面計算器時,繼續計算會相對簡單,比如:

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

這個變量應該被使用者當作是只讀類型。不要向它顯式地賦值——你會創建一個和它名字相同獨立的本地變量,它會使用魔法行為屏蔽內部變量。

除了 intfloat,Python也支持其他類型的數字,例如 Decimal 或者 Fraction。Python 也內置對 復數 的支持,使用后綴 j 或者 J 就可以表示虛數部分(例如 3+5j )。

3.1.2. 字符串

除了數字,Python 也可以操作字符串。字符串有多種形式,可以使用單引號('……'),雙引號("……")都可以獲得同樣的結果 2。反斜杠 \ 可以用來轉義:

>>> '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.'

在交互式解釋器中,輸出的字符串外面會加上引號,特殊字符會使用反斜杠來轉義。 雖然有時這看起來會與輸入不一樣(外面所加的引號可能會改變),但兩個字符串是相同的。 如果字符串中有單引號而沒有雙引號,該字符串外將加雙引號來表示,否則就加單引號。 print() 函數會生成可讀性更強的輸出,即略去兩邊的引號,并且打印出經過轉義的特殊字符:

>>> '"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 \ 的字符轉義成特殊字符,可以使用 原始字符串 方式,在引號前添加 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連續輸入。一種方式是用三重引號:"""..."""'''...'''。字符串中的回車換行會自動包含到字符串中,如果不想包含,在行尾添加一個 \ 即可。如下例:

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

將產生如下輸出(注意最開始的換行沒有包括進來):

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

字符串可以用 + 進行連接(粘到一起),也可以用 * 進行重復:

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

相鄰的兩個或多個 字符串字面值 (引號引起來的字符)將會自動連接到一起.

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

把很長的字符串拆開分別輸入的時候尤其有用:

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

只能對兩個字面值這樣操作,變量或表達式不行:

>>> 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

如果你想連接變量,或者連接變量和字面值,可以用 + 號:

>>> prefix + 'thon'
'Python'

字符串是可以被 索引 (下標訪問)的,第一個字符索引是 0。單個字符并沒有特殊的類型,只是一個長度為一的字符串:

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

索引也可以用負數,這種會從右邊開始數:

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

注意 -0 和 0 是一樣的,所以負數索引從 -1 開始。

除了索引,字符串還支持 切片。索引可以得到單個字符,而 切片 可以獲取子字符串:

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

注意切片的開始總是被包括在結果中,而結束不被包括。這使得 s[:i] + s[i:] 總是等于 s

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

切片的索引有默認值;省略開始索引時默認為0,省略結束索引時默認為到字符串的結束:

>>> 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'

您也可以這么理解切片:將索引視作指向字符 之間 ,第一個字符的左側標為0,最后一個字符的右側標為 n ,其中 n 是字符串長度。例如:

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

第一行數標注了字符串非負的索引的位置,第二行標注了對應的負的索引。那么從 ij 的切片就包括了標有 ij 的位置之間的所有字符。

對于使用非負索引的切片,如果索引不越界,那么得到的切片長度就是起止索引之差。例如, word[1:3] 的長度為2.

使用過大的索引會產生一個錯誤:

>>> 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,切片中的越界索引會被自動處理:

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

Python 中的字符串不能被修改,它們是 immutable 的。因此,向字符串的某個索引位置賦值會產生一個錯誤:

>>> 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

如果需要一個不同的字符串,應當新建一個:

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

內建函數 len() 返回一個字符串的長度:

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

參見

文本序列類型 --- str

字符串是一種 序列類型 ,因此也支持序列類型的各種操作。

字符串的方法

字符串支持許多變換和查找的方法。

格式化字符串字面值

內嵌表達式的字符串字面值。

格式字符串語法

使用 str.format() 進行字符串格式化。

printf 風格的字符串格式化

這里詳述了使用 % 運算符進行字符串格式化。

3.1.3. 列表

Python 中可以通過組合一些值得到多種 復合 數據類型。其中最常用的 列表 ,可以通過方括號括起、逗號分隔的一組值得到。一個 列表 可以包含不同類型的元素,但通常使用時各個元素類型相同:

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

和字符串(以及各種內置的 sequence 類型)一樣,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個新列表,這個新列表包含所需要的元素。就是說,如下的切片會返回列表的一個新的(淺)拷貝:

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

列表同樣支持拼接操作:

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

immutable 的字符串不同, 列表是一個 mutable 類型,就是說,它自己的內容可以改變:

>>> 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]

你也可以在列表結尾,通過 append() 方法 添加新元素 (我們會在后面解釋更多關于方法的內容):

>>> 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]

給切片賦值也是可以的,這樣甚至可以改變列表大小,或者把列表整個清空:

>>> 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
[]

內置函數 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 (創建包含其他列表的列表), 比如說:

>>> 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. 走向編程的第一步

當然,我們可以將 Python 用于更復雜的任務,而不是僅僅兩個和兩個一起添加。 例如,我們可以編寫 斐波那契數列 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

這個例子引入了幾個新的特點。

  • 第一行含有一個 多重賦值: 變量 ab 同時得到了新值 0 和 1. 最后一行又用了一次多重賦值, 這體現出了右手邊的表達式,在任何賦值發生之前就被求值了。右手邊的表達式是從左到右被求值的。

  • while 循環只要它的條件(這里指: a < 10)保持為真就會一直執行。Python 和 C 一樣,任何非零整數都為真;零為假。這個條件也可以是字符串或是列表的值,事實上任何序列都可以;長度非零就為真,空序列就為假。在這個例子里,判斷條件是一個簡單的比較。標準的比較操作符的寫法和 C 語言里是一樣: < (小于)、 > (大于)、 == (等于)、 <= (小于或等于)、 >= (大于或等于)以及 != (不等于)。

  • 循環體縮進的 :縮進是 Python 組織語句的方式。在交互式命令行里,你得給每個縮進的行敲下 Tab 鍵或者(多個)空格鍵。實際上用文本編輯器的話,你要準備更復雜的輸入方式;所有像樣的文本編輯器都有自動縮進的設置。交互式命令行里,當一個組合的語句輸入時, 需要在最后敲一個空白行表示完成(因為語法分析器猜不出來你什么時候打的是最后一行)。注意,在同一塊語句中的每一行,都要縮進相同的長度。

  • print() 函數將所有傳進來的參數值打印出來. 它和直接輸入你要顯示的表達式(比如我們之前在計算器的例子里做的)不一樣, print() 能處理多個參數,包括浮點數,字符串。 字符串會打印不帶引號的內容, 并且在參數項之間會插入一個空格, 這樣你就可以很好的把東西格式化, 像這樣:

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

    關鍵字參數 end 可以用來取消輸出后面的換行, 或是用另外一個字符串來結尾:

    >>> 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,
    

腳注

1

因為 **- 有更高的優先級, 所以 -3**2 會被解釋成 -(3**2) ,因此結果是 -9. 為了避免這個并且得到結果 9, 你可以用這個式子 (-3)**2.

2

和其他語言不一樣的是, 特殊字符比如說 \n 在單引號 ('...') 和雙引號 ("...") 里有一樣的意義. 這兩種引號唯一的區別是,你不需要在單引號里轉義雙引號 " (但是你必須把單引號轉義成 \') , 反之亦然.

 

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