# 第二章 變量，表達式，語句
編程語言最強大的功能就是操作變量。變量就是一個有值的代號。
## 2.1 賦值語句
賦值語句的作用是創建一個新的變量，并且賦值給這個變量：
```py
>>> message = 'And now for something completely different'
>>> n = 17
>>> pi = 3.141592653589793
```
上面就是三個賦值語句的例子。第一個是把一個字符串復制給名叫 message 的新變量；第二個將 n 賦值為整數 17；第三個把圓周率的一個近似值賦給了 pi 這個變量。
平常大家在紙上對變量賦值的方法就是寫下名字，然后一個箭頭指向它的值。這種圖解叫做狀態圖，因為它能指明各個變量存儲的是什么內容。下圖就展示了上面例子中賦值語句的結果。
________________________________________
Figure 2.1: State diagram.
________________________________________
## 2.2 變量名稱
編程的人總得給變量起個有一定意義的名字才能記得住，一般情況就用名字來表示這個變量的用途了。
變量名稱你隨便起多長都可以的。包含字母或者數字都行，但是不能用數字來開頭。大寫字母也能用，不過還是建議都用小寫字母來給變量命名，這個比較傳統哈。
變量名里面可以有下劃線 _，一般在多個單詞組成的變量名里面往往用到下劃線，比如 your_name 等等。
你要是給變量起名不合規則，就會出現語法錯誤提示了：
```py
>>> 76trombones = 'big parade'
SyntaxError: invalid syntax
>>> more@ = 1000000
SyntaxError: invalid syntax
>>> class = 'Advanced Theoretical Zymurgy'
SyntaxError: invalid syntax
```
第一個數字開頭所以不合規則，第二個有非法字符@，第三個這個 class 咋不行呢？好奇吧？
因為 class 是 Python 里面的一個關鍵詞啦。解釋器要用關鍵詞來識別程序的結構，這些關鍵詞是不能用來做變量名的。
以下是 Python3 的關鍵詞哈：
* False class finally is
* return None continue for lambda
* try True def from nonlocal
* while and del global not
* with as elif if or
* yield assert else import pass
* break except in raise
你不用去記憶這些哈。因為一般大多數的開發環境里面，關鍵詞都會有區別于普通代碼的顏色提示你，你要是用他們做變量名了，一看就會知道的。
## 2.3 表達式和語句
表達式是數值,變量和操作符的組合。單個值本身也被當作一個表達式，變量也是如此，下面這些例子都是一些正確表達式：
```py
>>> 42
42
>>> n
17
>>> n + 25
42
```
當你在提示符后面敲出一個表達式，解釋器就判斷一下，他會找到這個表達式的值。在本節的例子中，n 的值是 17，所以 n+25 就是 42 了。
語句是一組具有某些效果的代碼，比如創建變量，或者顯示值。
```py
>>> n = 17
>>> print(n)
```
上面第一個就是賦值語句，給 n 賦值。第二行是顯示 n 的值。
輸入語句的時候，解釋器會執行它，就是會按照語句所說的去做。一般語句是沒有值的。
## 2.4 腳本模式
以上我們一直在用 Python 的交互模式，就是直接咱們人跟解釋器來交互。開始學的時候這樣挺好的，但如果你要想一次運行多行代碼，這樣就很不方便了。
所以就有另一種選擇了，把代碼保存成腳本，然后用腳本模式讓解釋器來運行這些腳本。通常 Python 腳本文件的擴展名是.py。
如果你知道怎么創建和運行腳本，那就盡管在自己電腦上嘗試好了。否則我就建議你還是用 PythonAnywhere。關于腳本模式的介紹我放到網上了，打開[這個鏈接](http://tinyurl.com/thinkpython2e)去看下哈。
Python 兩種模式都支持，所以你可以先用交互模式做點測試，然后再寫成腳本。但是兩種模式之間有些區別的，所以可能也挺麻煩。
舉個例子哈，比如咱們把 Python 當計算器用，你輸入以下內容：
```py
>>> miles = 26.2
>>> miles * 1.61
42.182
```
第一行給 miles 這個變量賦初值（譯者注：26.2 英里是馬拉松比賽全程長度），但是看著沒啥效果。第二行是一個表達式，解釋器會計算這個表達式，然后把結果輸出。結果就是把馬拉松全程長度從英里換算成公里，答案是 42 公里哈。
不過你要是直接把這些代碼存成腳本然后運行，是啥都看不到的，沒有輸出。在腳本模式表達式是沒有明顯效果的。Python 確實會計算這些表達式，但不顯示結果，想看到結果你就得告訴他輸出一下：
```py
miles = 26.2
print(miles * 1.61)
```
這種情況開始還挺讓人混亂的。
腳本一般都是包含了一系列的語句。如果語句超過一條，每個語句執行的時候都會顯示結果。比如下面這個：
```py
print(1)
x = 2
print(x)
```
produces the output
輸出的結果如下
```py
1
2
```
賦值語句是不會有任何輸出的。
檢查下你理解了沒哈，把下面這些語句輸入到 Python 解釋器，看看會發生什么：
```py
5 x = 5 x + 1
```
現在再把同樣的語句輸入到腳本中，然后用 Python 來運行一下。看看輸出是啥樣的？把腳本中的表達式修改一下，每一個都加一個打印語句再試試。
## 2.5 運算符優先級
表達式可能會包含不止一個運算符，這些不同的運算先后次序就是運算符的優先級。對于數學運算符來說，Python 就遵循著數學上的規則。下面這個 PEMDAS、是用來記憶這些優先規則的好方法：
* 括號內的內容最優先，大家可以用括號來強制某系表達式有限計算。所以 2\*\*（3-1）就等于 4 了，（1+1）\*\*（5-2）就是 2 的立方，等于 8。使用括號也有助于讓你的表達式讀起來更好理解，比如(minute * 100) / 60，這個也不影響計算結果，不過看起來易于理解。
* 除了括號，所有運算符中，乘方最優先，所以 1 + 2\*\*3 的結果是 9 而不是 27，2\*3\*\*2 結果是 18，而不是 36。
* 乘除運算比加減優先，譯者認為大家都知道了，這個我就不細說了。
* 同類運算符從左往右來進行，乘方除外。這個也不細說了，很簡單。
我不會花很大力氣來記憶這些運算符的優先級。如果我怕記不住弄錯了，就用括號來讓優先級明確一下就好。
## 2.6 字符串操作
一般情況下，咱們不能對字符串進行數學運算的，即使字符串看上去像是數字也不行，所以以下這些都是非法操作：
```py
'2'-'1'
'eggs'/'easy'
'third'*'a charm'
```
不過+和*可以用在字符串上面。
+加號的意思就是字符串拼接了，會把兩個字符串拼到一起，如下所示：
```py
>>> first = 'throat'
>>> second = 'warbler'
>>> first + second
throatwarbler
```
星號也就是乘法運算符也可以用在字符串上面，效果就是重復。比如'Spam'*3 結果就是
'SpamSpamSpam'，重復了三次。需要注意的是字符串必須用整數去乘。
這種加法和乘法實際上就是拼接和重復的意思。
## 2.7 注釋
程序會越來越龐大，也越復雜了，讀起來就會更難了。公式語言很密集，靠閱讀來理解代碼，總是很困難的。
為了解決閱讀的困難，咱們就可以添加一些筆記到代碼中，把程序的功能用自然語言來解釋一下。這種筆記就叫注釋了，使用井號#來開頭的：
```py
# compute the percentage of the hour that has elapsed percentage = (minute * 100) / 60
```
注釋可以另起一行，也可以放到行末尾：
```py
percentage = (minute * 100) / 60 # percentage of an hour
```
井號#后面的內容都會被忽略，因此不會影響程序的運行結果。
一般注釋都是用來解釋代碼的一些不明顯的特性。一般情況下讀代碼的人應該能理解代碼的功能是什么，所以用注釋多是要解釋這樣做的目的是什么。
下面這個注釋就顯然是多余的，根本沒必要：
```py
v = 5 # assign 5 to v
```
下面這種注釋包含了重要信息，就很重要了：
```py
v = 5 # velocity in meters/second.
```
變量命名得當的話，就沒必要用太多注釋了，不過名字要是太長了，表達式讀起來也挺麻煩，所以就得權衡著來了。
## 2.8 調試
程序一般會有三種錯誤：語法錯誤，運行錯誤和語義錯誤。區分這三種錯誤有助于更快速地追蹤錯誤。
* 語法錯誤 Syntax error:
語法是指程序的結構和規則。比如括號要成對用。如果你的程序有某個地方出現了語法錯誤，Python 會顯示出錯信息并退出，程序就不能運行了。最開始學習編程的這段時間，你遇到的最常見的估計就是這種情況。等你經驗多了，基本就犯的少了，而且也很容易發現了。
* 運行錯誤 Runtime error:
第二種錯誤就是運行錯誤，顯而易見了，就是直到運行的時候才會出現的錯誤。這種錯誤也被叫做異常，因為一般表示一些意外的尤其是比較糟糕的情況發生了。
* 語義錯誤 Semantic error:
第三種就是語義錯誤，顧名思義，是跟意義相關。這種錯誤是指你的程序運行沒問題，也不產生錯誤信息，但不能正確工作。程序可能做一些和設計目的不同的事情。發現語義錯誤特別不容易，需要你仔細回顧代碼和程序輸出，要搞清楚到底程序做了什么。
## 2.9 Glossary 術語列表
variable:
A name that refers to a value.
變量：有值的量。
>assignment:
A statement that assigns a value to a variable.
>賦值：給一個變量賦予值。
state diagram:
A graphical representation of a set of variables and the values they refer to.
>狀態圖：圖形化表征每個變量的值。
keyword:
A reserved word that is used to parse a program; you cannot use keywords like if, def, and while as variable names.
>關鍵詞：系統保留的用于解析程序的詞，不能用關鍵詞當做變量名。
operand:
One of the values on which an operator operates.
>運算數：運算符來進行運算操作的數值。
expression:
A combination of variables, operators, and values that represents a single result.
>表達式：一組變量、運算數的組合，會產生單值作為結果。
evaluate:
To simplify an expression by performing the operations in order to yield a single value.
>求解：把表達式所表示的運算計算出來，得到一個單獨的值。
statement:
A section of code that represents a command or action. So far, the statements we have seen are assignments and print statements.
>聲明：一組表示一種命令或者動作的代碼，目前我們了解的只有賦值語句和打印語句。
execute:
To run a statement and do what it says.
>運行：將一條語句進行運行。
interactive mode:
A way of using the Python interpreter by typing code at the prompt.
>交互模式：在提示符后輸入代碼，讓解釋器來運行代碼的模式。
script mode:
A way of using the Python interpreter to read code from a script and run it.
>腳本模式：將代碼保存成腳本文件，用解釋器運行的模式。
script:
A program stored in a file.
>腳本：程序以文本形式存成的文件。
order of operations:
Rules governing the order in which expressions involving multiple operators and operands are evaluated.
>運算符優先級：不同運算符和運算數進行計算的優先順序。
concatenate:
To join two operands end-to-end.
>拼接：把兩個運算對象相互連接到一起。
comment:
Information in a program that is meant for other programmers (or anyone reading the source code) and has no effect on the execution of the program.
>注釋：程序中用來解釋代碼含義和運行效果的備注信息，通常給閱讀代碼的人準備的。
syntax error:
An error in a program that makes it impossible to parse (and therefore impossible to interpret).
>語法錯誤：程序語法上的錯誤，導致程序不能被解釋器解譯，就不能運行了。
exception:
An error that is detected while the program is running.
>異常：程序運行的時候被探測到的錯誤。
semantics:
The meaning of a program.
>語義：程序的意義。
semantic error:
An error in a program that makes it do something other than what the programmer intended.
>語義錯誤：程序運行的結果和料想的不一樣，沒有完成設計的功能，而是干了點其他的事情。
## 2.10 練習
### 練習 1
像上一章一樣，按我建議的，不論學了什么新內容，你都試著在交互模式上故意犯點錯誤，看看會怎么樣。
* 我們都看到了 n=42 是可以的，那 42=n 怎么樣？
* 再試試 x=y=1 呢？
* 有的語言每個語句結尾都必須有個單引號或者分號，試試在 Python 句末放個會咋樣？
* 句尾放個句號試試呢？
* 數學上你可以把 x 和 y 相乘寫成 xy，Python 里面你這么試試看？
### 練習 2
把 Python 解釋器當做計算器來做下面的練習：
1. 球體體積是三分之四倍的圓周率乘以半徑立方，求半徑為 5 的球體體積。
2. 假如一本書的封面標價是 24.95 美元，書店打六折。第一本運費花費 3 美元，后續每增加一本的運費是 75 美分。問買 60 本一共得花多少錢呢？
3. 我早上六點五十二分出門離家，以 8:15 的節奏跑了一英里，又以 7：12 的節奏跑了三英里，然后又是 8：15 的節奏跑一英里，回到家吃飯是幾點？
