[Toc] # 第2章 Python基础 在今天的学习中，小墨学习了输入输出及字符串的内容，还给墨妹妹做了个小游戏。墨妹妹刚开始学习打字，小墨给她做了个什么样的游戏呢？另外，做游戏时，小墨还遇到了自己的第一个bug，他又是如何来“杀虫”的呢？一起来看看吧。 时间：早上9:00 地点：墨馨书屋 墨博士：早上好小墨。你现在能熟练使用IDLE了吗？ 小墨：早上好博士。嗯……应该……没问题吧。 墨博士：回答的不干脆呀。这样吧，今天呢，我们来学习Python的基础知识，包括输入输出、变量和数据类型等，学习的时候我也再提一下IDLE的使用，你也来看看自己的掌握情况。 小墨：太好了！ # [插图：墨馨书屋内景] ## 2.1 输出 墨博士：在第1章中，我们编写了如下的程序： ``` print('Hello World !') print('Hello Python !') ``` 运行，可以在IDLE窗口中看到结果为： ``` Hello World ! Hello Python ! ``` 也即打印了print后面的括号里单引号引起来的内容。 我们可能不明白为什么会这样，但是可能会猜出这样的结论： 1. print用于向控制台打印内容 2. print后面括号中的单引号中的内容是什么，就打印什么 到底是不是呢？编写这段代码，运行看看结果： ``` print('我开始学Python了') print('非常的开心') print('并不像想象的那么难') ``` 写好后按F5运行，结果为： ``` 我开始学Python了 非常的开心 并不像想象的那么难 ``` 三个print，就打印了三次，内容也是单引号中的内容，这样就验证了我们的猜测。 在Python中，print的作用就是将括号内的单引号中的内容打印到屏幕上，这个过程，称为**输出** >动动手：自我介绍：使用print()编写程序，输出自己的姓名和爱好。 ## 2.2 输入 小墨：博士，自我介绍我已经写好了，但是写一些东西然后让它输出实在是太无聊了！能不能写一个程序，可以给其他人用，让他们输入自己的姓名、爱好，然后程序自动组装成类似“我叫xx，我喜欢xx”的语句输出呢？我觉得墨妹妹会喜欢这样的小游戏的，她正在学习打字。 墨博士：分析一下，要想完成你说的效果，我们需要知道“用户输入”和“组装”怎么做。 先说用户输入，在Python中，想要输出使用print，对应的，想要输入就使用input。 现在在IDLE中按Ctrl + N，新建一个窗口，录入如下内容： ``` input() ``` 按下键盘上的Ctrl + S，选择保存的路径，然后给要保存的文件起个名字，比如叫my_name，然后点击保存。如图2.1所示。  图2.1 保存后的my_name.py文件 然后按下F5，运行该程序。发现什么了吗？ 小墨：在前面学习print时候，每次运行，IDLE窗口中都会先输出一行类似“======================= RESTART: D:/my_python/hello.py =======================”的内容，然后输出程序运行的结果，输出完毕之后又会出现“>>>”。 但是这次运行之后，并没有以“>>>”结尾。如图2.2所示。  图2.2 my_name.py的运行结果 墨博士：这是因为input()用于接收用户的输入，如果你不输入，它就一直在那等着。也就是说程序一直在运行着没有结束。 小墨：哦原来是这样。那输入后是不是就结束了？ 墨博士：现在我们随便输入点什么，然后按回车键，就可以看到程序结束了。如图2.3所示。  图2.3 my_name.py的运行结束 这就是输入的功能了。 小墨：这个输入有点不友好，运行之后墨妹妹肯定不知道该怎么用，我来修改修改： ``` print('请输入你的名字：') input() ``` 这样运行之后，会现有一句提示，就好多了。 墨博士：嗯加上友好提示，程序就更棒了。这个功能还可以通过在input后面的括号中加入单引号引起来的一句话来实现。将my_name.py中的内容修改如下： ``` input('请输入你的姓名：') ``` 你看，修改之后可以发现窗口名称的两边又出现了星号，还记得这是什么意思吗？ 小墨：出现星号说明文件做了修改没有保存。 墨博士：没错，不光是新建文件需要保存，修改之后的文件我们也需要保存。此时按下Ctrl+S，就可以看到星号消失了。 再次运行、就可以看到友好的输入提示了。输入内容后回车结束程序，效果如图2.4所示。  图2.4 my_name.py的运行结果 >动动手：编写程序，使用input分别让用户输入姓名和爱好。 ## 2.3 变量 墨博士：用户输入说完了。接下来我们把用户输入的内容组装为“我叫xx，我喜欢xx”的格式并输出。 拼接之前，你需要先了解**变量**的概念。 小墨，你知道一个圆的面积如何计算吗？ 小墨：这个我小学就学过了，圆的面积等于π乘以半径的平方。π是圆周率，是个无尽的小数，我会背小数点后面的100位，3.141592653589793…… # [插图：π]  墨博士：停~停~停~，现在呢，我们用Python代码来计算下半径为1、2、5的三个圆的面积并输出，π不需要取那么多位，就取到3.1415926吧。程序可以这样： ``` print(3.1415926*1*1) print(3.1415926*2*2) print(3.1415926*5*5) ``` 小墨：这个星号是什么呀？ 墨博士：在Python中*号就表示数学上的乘积关系，程序运行，你看，这样就计算好了： ``` 3.1415926 12.5663704 78.539815 ``` 在这个程序中，我们发现这个π的值被重复写了三次，麻烦不说，还容易写错。那么我们能不能定义一个符号，比如说a，就表示π的值，然后让a去代替这个π的值去计算呢？大概思路是这样的： 先让a 表示3.1415926，那么程序就变为： ``` print(a * 1 * 1) print(a * 2 * 2) print(a * 5 * 5) ``` >墨博士提醒：按照Python的编码规范，运算符的两边要留一个空格，比如写“a * 2”，而不是“a*2”，虽然计算结果上没有区别，但是前者更规范，风格更好，程序可读性更好。 这里的a就是变量，简单的说，就是用一个符号去表示一个数或计算结果，这个符号就称为变量，比如这里的a。 那么如何让 a 表示3.1415926呢，很简单： ``` a = 3.1415926 ``` 这样就可以了。注意这里的“=”不是数学中的等于，而是编程语言中的“赋值运算符”，它的运算顺序是从后往前的，作用是将后面的内容“赋”给前面的变量。这样把3.1415926赋值给a之后，a就可以表示3.1415926了。 小墨：我明白了，这个a就像一个代词，现在代指3.1415926这个数。 墨博士：是的，另外变量的**变**体现在哪儿呢？其实是这样的： 新建一个文件，输入这段代码： ``` a = 3.1415926 print(a) a = 2 print(a) ``` 并保存运行，可以看到先输出了3.1415926（第2行），接着又输出了2（第4行），也就是说a所表示的值是可以变化的，它可以一会表示这个，一会表示那个，给它赋了新值，它就表示新的内容了，这就是所谓的变。 回到我们的程序，由于我们不知道用我们程序的人会输入什么名字或爱好，就可以拿一个变量接收用户输入： ``` name = input('请输入您的姓名：') ``` 这样当我们输入内容之后，输入的内容就赋给了name这个变量，此时name就可以表示输入的内容了，name是我们自己起的名字，和上面的a一个道理。 > 墨博士提醒：IDLE中存储文件时的文件名，以及这里的变量名，起名规则如下：一般全小写，如果由多个单词组成则不同单词之间用下划线_分割，如first_name。另外要注意，为了程序的可读性，一般名字起的要见名知意，尽量不要用a123，sdf等无意义的名字。 接下来我们就将输入的内容输出，修改程序如下： ``` name = input('请输入您的姓名：') print(name) ``` **注意**：和上面输出a一样，第二句print后面括号中的name两边不要加单引号，表示输出该变量所表示的值，而加上这个单引号表示输出name这个单词本身。 运行结果如图2.5所示：  图2.5 my_name.py的运行结果 > 动动手：编写程序，请分别让用户输入姓名和爱好并分别输出 ## 2.4 字符串 接下来我们把用户输入的内容拼接为“我叫xx，我喜欢xx”格式并输出。 还得先来了解一个新的内容：**字符**和**字符串** 字符是指计算机中使用的文字和符号，比如汉字“我”，数字“1”，英文符号“a”，数学符号“π”等都是字符。 字符串，就是一串字符。字符和字符串的关系如图2.6所示。 # [插图：山楂和冰糖葫芦，类似于下面的关系]  图2.6 字符和字符串的关系 小墨：原来字符和字符串的关系就是山楂和冰糖葫芦的关系呀。 墨博士：哈哈是的。在python中，使用单引号或双引号引起来的内容，我们称之为字符串。 > 墨博士提醒：字符串用成对单引号''或成对双引号""表示，一般情况下两者没有区别。 下面来说说拼接的事儿。在使用print输出字符串时，有三种拼接方式。 在IDLE中新建文件并录入以下代码： ``` name = input('请输入你的姓名：') hobby = input('请输入你的爱好：') print('我叫' + name + '，我喜欢' + hobby) print('我叫', name, '，我喜欢', hobby) print('我叫%s，我喜欢%s' % (name, hobby)) ``` 保存后运行，结果为： ``` 请输入你的姓名：小墨 请输入你的爱好：编程 我叫小墨，我喜欢编程 我叫 小墨 ，我喜欢 编程 我叫小墨，我喜欢编程 ``` 第1、2行代码接收输入并用两个变量name和hobby表示输入的姓名和爱好。第3行代码中有个+号，在Python中加号不仅能用来做数学中的相加计算，还能把一些东西拼接起来，比如这里的+号将“我叫”、“，我喜欢”以及name和hobby两个变量一起拼接了起来，输出了完整的一句。第4行代码通过逗号拼接，从输出的结果可以看到，这种方式中的逗号转成了空格。第5行代码的%s是一个占位符，表示占着这个位置，然后后面跟一个百分号，再跟一对小括号，小括号中放入我们的两个变量，此时就是把小括号中的name变量的值赋给第一个%s，hobby变量的值赋给第二个%s，也即前面有多少%s，后面就放几个变量，并且%s的顺序和变量的顺序一致，如果前面只有一个%s，则后面的小括号省略不写。比如： ``` print('我叫%s' % name) ``` 这种用法最多，写起来也最方便，后面我们会经常和它打交道。多写几遍，尝试下不同的情况，你就能熟练掌握这三种方式了。 小墨：好的，这样就完成输入名字再输出的功能了，我今天回去就可以让墨妹妹用用我编写的程序了。 墨博士：需要注意的是：第2、3种拼接方式，只用于print输出语句，而第一种加号的方式，可以用于任何需要字符串拼接的地方，比如： ```{} s1 = 'hello ' s2 = 'world' s3 = s1 + s2 s4 = 'hello ' + 'world' print(s3) print(s4) ``` 输出结果为： ``` hello world hello world ``` 代码的第1、2行是将两个字符串Hello和World赋值给s1和s2，也即用变量表示。代码的第3行s1和s2这两个字符串使用+号拼接，拼接的结果赋值给s3。 第4行是直接将两个字符串用+号拼接然后赋值给了变量s4。 > 动动手：请输入您的python考试成绩，最终输出为：您的python成绩是89分 ## 2.5 数据类型 墨博士：小墨，来看这段代码： ``` a = 2 b = 3 print('a + b = ' + (a + b)) ``` 你觉得运行会输出什么？ 小墨：您刚才有提到这个+号可以用作数学上的相加计算，所以这里应该会输出a + b = 5吧？ 墨博士：Python中的+确实既可以用来做数学相加计算，也可以用来拼接一些内容。但是这个程序的运行结果可能和你想的不太一样，如图2.7所示：  图2.7 运行报错 运行出bug了！小墨，你听说过bug吗？ > bug词语由来：Bug一词的原意是“臭虫”或“虫子”；而在电脑系统或程序中隐藏着的一些未被发现的缺陷或问题，人们也叫它“bug”。 “Bug”的创始人格蕾丝·赫柏（Grace Murray Hopper），是一位为美国海军工作的电脑专家，也是最早将人类语言融入到电脑程序的人之一。而代表电脑程序出错的“bug” 这名字，正是由赫柏所取的。1947年9月9日，赫柏对Harvard Mark II设置好17000个继电器进行编程后，技术人员正在进行整机运行时，它突然停止了工作。于是他们爬上去找原因，发现这台巨大的计算机内部一组继电器的触点之间有一只飞蛾，这显然是由于飞蛾受光和热的吸引，飞到了触点上，然后被高电压击死。所以在报告中，赫柏用胶条贴上飞蛾，并把“bug”来表示“一个在电脑程序里的错误”，“Bug”这个说法一直沿用到今天。 与Bug相对应，人们将发现Bug并加以纠正的过程叫做“Debug”(中文称作“调试”），意即“捉虫子”或“杀虫子”。 # [插画：bug，类似下图]  小墨：这个我曾经听墨哥哥提起过，他说公司给配了最新的电脑，这样他的编程效率提升了，就能写出更多的bug来了。 墨博士：……，墨哥哥那是开玩笑的。有bug了要赶紧debug才对，不过也不用太紧张，IDLE给了我们足够的出错提示信息帮助我们修复bug，如图2.7所示。 这里的报错信息告诉我们，程序data_type.py的第三行出了问题，也即`print('a + b = ' + (a + b))`出了问题，所以你看，IDLE已经很明确的指出了程序出错的原因，接下来根据它的提示去解决问题就好了。 这里我们程序运行出问题的原因，是“TypeError: must be str, not int”，叫“类型错误，一定要是str，不能是int”，什么意思呢？ 这就要说说python中的数据类型了： 先说变量和常量的概念：变量的概念我们已经很清楚了，是指可以表示不同内容的符号，是可变的量。常量的概念和变量对应，表示永远不会改变的量，比如1永远是1，不可能是2，字符串‘abc’也永远是‘abc’，这些不可改变的量都可以称为常量。 变量也好、常量也罢，其表示的都是一个数据，数据与数据是不同的，比如1、2这些是整数；1.1、3.14这些是小数；-2、-12这些是负数等，这就有了类别。对应到程序中，就是数据类型的概念了，比如a = 2，此时变量a的类型是**整数类型**，简称整型，也就是上面报错信息中提到的**int**；而**str**表示的是**字符串类型**，如果b = 'abc'，那么此时变量b的数据类型就是字符串类型。 > 墨博士提醒：在python中，变量的数据类型是可以变化的，比如： >``` >a = 2 >print(a) >a = 'abc' >print(a) >``` >运行结果为： >``` >2 >abc >``` >这里第1行中a是int类型，第2行中a就变成str类型了。 回到上面代码的报错上，这里报错的原因是：'a + b = '是一个字符串，而(a+b)是两个int类型做了数学的加运算，两个int类型的数据相加，得到的结果还是int类型。Python中str类型之间可以使用+号拼接，而str类型和int类型是不能通过+号拼接的。 小墨：那如果想要拼接怎么办？ 墨博士：想要拼接，需要将a+b的结果由int类型转为str类型，这使用str()来实现。修改代码如下： ``` print('a + b = ' + str(a + b)) ``` 输出结果为： ``` a + b = 5 ``` 同理，我们也可以在字符串上加上int()，让字符串转为整数，但前提是这个字符串的字符组成本身就是整数。比如： ``` a = '2' print(int(a) + 10) ``` 输出结果为： ``` 12 ``` 上述程序中的第一行中的2虽然是一个整数，但是加上单引号之后就变成了字符串类型的2了，此时赋值给a，a也就是字符串类型了。如果字符串类型的a和整数类型的10直接通过+号拼接，结果还是会报类似上图2.7的错误。想相加的话可以通过int()将a转为整数类型，再相加就是数学运行了，运算结果为12。你理解了吗小墨？ 小墨：嗯理解了，str()能将整数类型转为字符串类型，int()能将字符串类型的数字转为整数类型的。 ## 2.6 本章小结 墨博士总结：本章你的收获非常多，无论是理论性还是实践性的东西都涉及了。你更加熟悉了IDLE的基本用法，学会了输入输出的使用、变量的使用、理解了使用变量的好处、掌握了整数类型和字符串类型的区别、str()和int()的使用，还解决了第一个bug。毫不夸张的说，你已经入门Python了。 不过你的Python之路才刚刚开始，后面需要学习的东西还很多，好好休息，然后让我们继续前进吧！