【Python】--- 基础语法（1）

1.变量和表达式

对python的学习就从以下一段代码开始吧。我们可以把python当成一个计算器，来进行一些算数运算，如下：

print(1 + 2 - 3) #0
print(1 + 2 * 3) #7
print(1 + 2 / 3) #1.6666666666666665

注意：

• print是一个python的内置的函数，这个后面会讲解；
• 可以使用+ - * /等运算符进行算术运算。且先算乘除，后算加减；
• 运算符和数字之间，可以没有空格，也可以有多个空格。但我们一般习惯上会写一个空格（比较美观，可读性高）。

通过上面的代码我们发现，在python中，2 / 3 = 0.6666666666666666而不是0！！这一点我们可以对比C / Java，在这些语言中整数除以整数的结果还是整数！并且会把小数部分直接舍弃（截断）！
观察三式的结果，问题又来了，根据一般的数学运算，为什么结果小数的末尾是6665而不是6667呢？这是因为在编程中，一般没有“四舍五入”这样的规则。 在python中，形如1.666...665这样的小数被称为浮点数 ，且python遵循IEEE754标准~这套规则下，在内存中表示浮点数的时候，可能存在微小的误差，这就造成了1.666...665这样的结果。
在print(1 + 2 / 3)中，形如1+ 2 / 3被称为表达式，这个表达式的结果被称为表达式的返回值，1, 2, 3这样的数字，称为字面量，+ / *这样的符号被称为运算符/操作符。

2.变量和类型

2.1变量是什么

有的时候，我们需要进行的计算可能更复杂一些，需要把一些计算的中间结果保存起来。这个时候就需要用到变量，例如下面这个题目：

例题1：给定四个分数，67.4, 88.5, 90, 76.7，编写代码，求这四个数的方差。

在这个代码中，就需要先计算这四个数的平均值，然后再计算方差。那么为了方便计算方差，这就需要我们把计算得到的平均值使用变量保存起来，代码如下：

avg = (67.4 + 88.5 + 90.0 + 76.7) / 4 #计算平均值，并用变量avg保存
total = (67.4 - avg) ** 2 + (88.5 - avg) ** 2 + (90.0 - avg) ** 2 + (76.7 - avg) ** 2
result = total / 4
print(result)

注意：

• avg, total, result均为变量，我们也可以创建任意多的变量，来随心所欲的保存很多很多的数据；
• **在python中表示乘方运算，** 2即为求平方。

变量可以视为是一块能够容纳数据的空间，这个空间往往对应到“内存”这样的硬件设备上，具体了解还请学习计算机组成原理。

打个比方，我们可以把内存想象成一个宿舍楼，这个宿舍楼上有很多的房间，每个房间都可以存放数据。
衡量内存的一个重要指标就是内存空间的大小。 比如我的电脑内存是16GB，这个数字越大，意味着内存的存储空间就越大，能够存放的数据(变量)就越多。

2.2变量的语法

创建变量的语句非常简单,如下：

num = 10

其中num为变量名。当我们创建很多个变量的时候, 就可以用名字来进行区分。=为赋值运算符, 表示把 =右侧的数据放到 =左侧的空间中，与数学上的比较相等区分。
注意： 变量在命名时要注意一定的规则：

硬性规则，必须遵守！!

• 变量名必须由数字，字母，下划线构成~不能包含特殊字符；
• 数字不能开头；
• 变量名不能和python的“关键字”重复，“关键字”为在语法中有特殊含义的单词，如if，print等；
• python中的变量名是大小写敏感的，因此要区分大小写。如num和Num是两个不同的变量名。

软性规则，建议遵守！！

• 给变量命名的时候，尽量使用描述性的单词来表示，尽量通过名字来表现出变量的作用。如在描述身高时用height，描述体重时用weight，用count来计数…;
• 当包含多个单词时，命名规则可以有多种规范，
  • 驼峰命名： 除了第一个单词的首字母外，后面每个单词的首字母都大写。如personInfo，pushBack；
  • 蛇形命名： 单词之间，使用下划线_来进行分隔。如person_info，push_back。

数学上，变量通常使用 x, y, z 这种简单的英文字母或者拉丁字母表示。但是在编程中不建议这样使用。
原因是编程中，一个程序里通常会同时创建出很多个变量。如果只是使用单个字母表示，在变量多了的时候, 就很难记住哪个变量是干啥的，从而给维护程序带来了一定的困难。因此我们更建议使用带有明确描述性的名字，来表示变量的用途。

再来看下面这一段代码：

a = 10  #(1)处
b = a
print(b)
a = 20   #(2)处
print(a)

上面这段代码，(1)处首次使用'='对a进行设置值，这个过程是在创建变量（初始化）。(2)处再对a使用'='操作，则是相当于修改a的内容（赋值）。

2.3变量的类型

变量里面存储的不仅仅是数字，还可以存储其它种类的数据。为了区分不同种类的数据，我们引入了 “类型” 这样的概念。
注意： 和 C++ / Java 等语言不同，Python变量的类型不需要显式指定，而是依靠初始化语句，根据初始化的值的类型来进行确定的。

2.3.1整数

num = 10
print(type(num))   # => <class 'int'>

type和 print类似，也是 python内置的函数。可以使用 type来查看一个变量的类型。

注意： 在Python中，int能够表示的数据范围，是无穷的。Python中int是可以根据要表示的数据大小自动扩容的~。因此Python这里就没有long，short这样的类型了。反观C++ / Java中的int只能表示大概-21~21亿。

2.3.2浮点数（小数）

num = 0.5
print(type(num))   # => <class 'float'>

注意： 和 C++ / Java等语言不同，Python的小数只有 float一种类型，没有double类型。但是实际上Python的 float就相当于 C++ / Java的 double，表示双精度浮点数。所以Python中float占8字节空间，通常把一个二进制位称为1 bit，8 bit放在一起就称为一字节(byte)。

PS: 关于单精度浮点数和双精度浮点数的问题, 我们此处不做过多讨论。大家只要知道，相比于单精度浮点数（4字节），双精度浮点数占用的内存空间更多（8字节），同时表示的数据精度更高即可(大概精确到小数点后15 位)。

2.3.3字符串

arr = 'hello'
print(type(arr))   # => <class 'str'>

字符串 是把一个个字符放到一起。所谓字符可以认为是英文字母，阿拉伯数字，标点符号，甚至汉字符号，如'8'，'a'，'+'。然后使用 ' '或者 " "将字符引起来的，就称为字符串。可以用来表示文本。
注意： 在 Python中，单引号构成的字符串和双引号构成的字符串，没有区别。'hello'和"hello"是完全等价的。
思考这样一个问题：如何用字符串将My name is "ZhangSan"，表示出来？

sentence = "My name is 'ZhangSan'" #sentence = "My name is "ZhangSan"" 是否可以？

对于上面这个问题，显然是不可以的。因此，如果字符串里面包含了双引号，表示字符串就可以用单引号引起来；反之，如果包含了单引号，那么便可以用双引号来引字符串。
如果句子中同时有单，双引号呢？这时Python还有一种字符串，使用三引号表示'''string'''或"""string"""。

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a1 = "hello"
a2 = "world"
print(a1 + a2)  # 打印 => "helloworld"

上述这段代码就是字符串拼接，也就是把后面的字符串拼接到前一个字符串的末尾，从而得到一个更大的字符串（对于原字符串a1，a2是无影响的）！ 且我们不可以将字符串和数字混合相加！ 字符串作为开发中最常用到的数据类型，支持的操作方式也是非常丰富的，这里就暂且不介绍了。


从结果也可以看出编译器报错了，还想介绍的一个点是，在Python中报错有两种情况：

1. 语法错误： 在程序运行之前，Python解释器就能把错误识别出来；
2. 运行错误： 在程序运行之前，Python解释器识别不了，必须要执行到对应的代码，才能发现问题。

2.3.4布尔

布尔类型是一个特殊的类型，取值只有两种，True(真) 和 False(假)。着重要注意首字母大写！

a = True #或 a = False
print(type(a))   # => <class 'bool'>

布尔类型在后续进行逻辑判断的时候，是非常有用的。

2.3.5其他

除了上述类型之外，Python中还有 list（列表），tuple（元组），dict（字典），自定义类型 等等。我们后续再介绍。

2.4为什么要有这么多类型

1. 不同的类型，占用的内存空间是不同的。
   例如：int在内存中默认占据4字节，但可以动态扩容；float类型固定占8字节；bool类型只占用1字节。

PS：计算机里面使用二进制来表示数据。也就是每个位只能表示 0 或者 1。1 个二进制位，就称为是一个 “比特”，8 个二进制位，就称为一个 “字节” (Byte)一个 float 变量在内存中占据 8 个字节空间，也就是 64个二进制位。我的电脑有 16GB的内存空间，也就是一共有 1024 * 1024 * 1024 * 8这么多的二进制位。

2. 不同的类型，对应能够进行的操作也是不同的。
   例如：int / float类型的变量，可以进行+ - * / 等操作，而 str类型的变量，只能进行 +(并且操作是字符串拼接)，不能进行- * /，但是还能使用 len等其他操作。

总结： 类型系统其实是在对变量进行 “归类”。相同类型的变量(数据) 往往具有类似的特性和使用规则。

2.5动态类型特征

在程序运行过程中，变量的类型可能发生改变，这种称为动态类型，看如下代码：

a = 10
print(type(a))  # => <class 'int'>
a = "Hello"  
print(type(a))  # => <class 'str'>
a = True
print(type(a))  # => <class 'bool'>

在程序执行过程中，a的类型刚开始是 int，后面变成了 str，最后又变成了bool。
C++/Java这样的语言则不允许这样的操作。一个变量定义后类型就是固定的了。这种特性则称为静态类型。如在c++ / Java中定义int a = 10;，那么如果后面再对a进行修改(a = "Hello")，程序就会报错。
一个编程语言是否是动态类型，只是取决于运行时类型是否发生改变，不取决于变量定义的时候是否声明类型！

动态类型特性是一把双刃剑：

• 对于中小型程序，可以大大的节约代码量(比如写一段代码就可以同时支持多种类型)。
• 对于大型程序，则提高了模块之间的交互成本。(程序猿 A 提供的代码难以被 B 理解)。

PS：因此很多公司，在创业之初，喜欢用Python来开发，（产品规模小，一两个程序猿很快就能写出来），但是当项目达到一定的规模之后，动态类型的劣势就逐渐体现了，很多公司就会针对之前Python写的代码使用其他语言进行重构~

3.注释

注释是一种特殊的代码，它不会影响到程序的执行，但是能够起到解释说明的作用，能够帮助程序猿理解程序代码的执行逻辑。

PS：写代码是一件比较烧脑的事情，读代码同样也非常烧脑。相比于一板一眼的代码，一些口语化的描述能更好的帮助程序猿理解程序。代码的第一目标是容易理解，第二目标才是执行正确。 写注释不光是为了方便别人来理解，也是方便很久之后的自己理解。

3.1注释的语法

Python中一般有两种注释风格：

1. 注释行：
   使用#开头的行都是注释，如下：

# 注释的内容

2. 文档字符串：
   使用三引号引起来的称为 “文档字符串”，也可以视为是一种注释。(1). 可以包含多行内容；(2). 一般放在 文件/函数/类 的开头；(3). """ 或者 '''均可 (等价)。 如下：

"""
文档字符串
文档字符串
"""

3.2注释的规范

1. 内容准确: 注释内容要和代码一致，匹配，并在代码修改时及时更新。
2. 篇幅合理: 注释既不应该太精简, 也不应该长篇大论。
3. 使用中文: 一般中国公司都要求使用中文写注释，外企另当别论。
4. 积极向上: 注释中不要包含负能量。

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结语

最近一段时间也是学习了Python的一些基础语法和代码案例，在这也会更新一段时间Python，作为自己的学习记录。如果出现什么错误的地方还请各位大佬指出^ _ ^ 。
Python的很多特色与他的设计哲学息息相关：解决一个问题，只提供一种方案~