[Toc] # 第2章 Python基礎 在今天的學習中，小墨學習了輸入輸出及字符串的內容，還給墨妹妹做了個小游戲。墨妹妹剛開始學習打字，小墨給她做了個什么樣的游戲呢？另外，做游戲時，小墨還遇到了自己的第一個bug，他又是如何來“殺蟲”的呢？一起來看看吧。 時間：早上9:00 地點：墨馨書屋 墨博士：早上好小墨。你現在能熟練使用IDLE了嗎？ 小墨：早上好博士。嗯……應該……沒問題吧。 墨博士：回答的不干脆呀。這樣吧，今天呢，我們來學習Python的基礎知識，包括輸入輸出、變量和數據類型等，學習的時候我也再提一下IDLE的使用，你也來看看自己的掌握情況。 小墨：太好了！ # [插圖：墨馨書屋內景] ## 2.1 輸出 墨博士：在第1章中，我們編寫了如下的程序： ``` print('Hello World !') print('Hello Python !') ``` 運行，可以在IDLE窗口中看到結果為： ``` Hello World ! Hello Python ! ``` 也即打印了print后面的括號里單引號引起來的內容。 我們可能不明白為什么會這樣，但是可能會猜出這樣的結論： 1. print用于向控制臺打印內容 2. print后面括號中的單引號中的內容是什么，就打印什么 到底是不是呢？編寫這段代碼，運行看看結果： ``` print('我開始學Python了') print('非常的開心') print('并不像想象的那么難') ``` 寫好后按F5運行，結果為： ``` 我開始學Python了 非常的開心 并不像想象的那么難 ``` 三個print，就打印了三次，內容也是單引號中的內容，這樣就驗證了我們的猜測。 在Python中，print的作用就是將括號內的單引號中的內容打印到屏幕上，這個過程，稱為**輸出** >動動手：自我介紹：使用print()編寫程序，輸出自己的姓名和愛好。 ## 2.2 輸入 小墨：博士，自我介紹我已經寫好了，但是寫一些東西然后讓它輸出實在是太無聊了！能不能寫一個程序，可以給其他人用，讓他們輸入自己的姓名、愛好，然后程序自動組裝成類似“我叫xx，我喜歡xx”的語句輸出呢？我覺得墨妹妹會喜歡這樣的小游戲的，她正在學習打字。 墨博士：分析一下，要想完成你說的效果，我們需要知道“用戶輸入”和“組裝”怎么做。 先說用戶輸入，在Python中，想要輸出使用print，對應的，想要輸入就使用input。 現在在IDLE中按Ctrl + N，新建一個窗口，錄入如下內容： ``` input() ``` 按下鍵盤上的Ctrl + S，選擇保存的路徑，然后給要保存的文件起個名字，比如叫my_name，然后點擊保存。如圖2.1所示。  圖2.1 保存后的my_name.py文件 然后按下F5，運行該程序。發現什么了嗎？ 小墨：在前面學習print時候，每次運行，IDLE窗口中都會先輸出一行類似“======================= RESTART: D:/my_python/hello.py =======================”的內容，然后輸出程序運行的結果，輸出完畢之后又會出現“>>>”。 但是這次運行之后，并沒有以“>>>”結尾。如圖2.2所示。  圖2.2 my_name.py的運行結果 墨博士：這是因為input()用于接收用戶的輸入，如果你不輸入，它就一直在那等著。也就是說程序一直在運行著沒有結束。 小墨：哦原來是這樣。那輸入后是不是就結束了？ 墨博士：現在我們隨便輸入點什么，然后按回車鍵，就可以看到程序結束了。如圖2.3所示。  圖2.3 my_name.py的運行結束 這就是輸入的功能了。 小墨：這個輸入有點不友好，運行之后墨妹妹肯定不知道該怎么用，我來修改修改： ``` print('請輸入你的名字：') input() ``` 這樣運行之后，會現有一句提示，就好多了。 墨博士：嗯加上友好提示，程序就更棒了。這個功能還可以通過在input后面的括號中加入單引號引起來的一句話來實現。將my_name.py中的內容修改如下： ``` input('請輸入你的姓名：') ``` 你看，修改之后可以發現窗口名稱的兩邊又出現了星號，還記得這是什么意思嗎？ 小墨：出現星號說明文件做了修改沒有保存。 墨博士：沒錯，不光是新建文件需要保存，修改之后的文件我們也需要保存。此時按下Ctrl+S，就可以看到星號消失了。 再次運行、就可以看到友好的輸入提示了。輸入內容后回車結束程序，效果如圖2.4所示。  圖2.4 my_name.py的運行結果 >動動手：編寫程序，使用input分別讓用戶輸入姓名和愛好。 ## 2.3 變量 墨博士：用戶輸入說完了。接下來我們把用戶輸入的內容組裝為“我叫xx，我喜歡xx”的格式并輸出。 拼接之前，你需要先了解**變量**的概念。 小墨，你知道一個圓的面積如何計算嗎？ 小墨：這個我小學就學過了，圓的面積等于π乘以半徑的平方。π是圓周率，是個無盡的小數，我會背小數點后面的100位，3.141592653589793…… # [插圖：π]  墨博士：停~停~停~，現在呢，我們用Python代碼來計算下半徑為1、2、5的三個圓的面積并輸出，π不需要取那么多位，就取到3.1415926吧。程序可以這樣： ``` print(3.1415926*1*1) print(3.1415926*2*2) print(3.1415926*5*5) ``` 小墨：這個星號是什么呀？ 墨博士：在Python中*號就表示數學上的乘積關系，程序運行，你看，這樣就計算好了： ``` 3.1415926 12.5663704 78.539815 ``` 在這個程序中，我們發現這個π的值被重復寫了三次，麻煩不說，還容易寫錯。那么我們能不能定義一個符號，比如說a，就表示π的值，然后讓a去代替這個π的值去計算呢？大概思路是這樣的： 先讓a 表示3.1415926，那么程序就變為： ``` print(a * 1 * 1) print(a * 2 * 2) print(a * 5 * 5) ``` >墨博士提醒：按照Python的編碼規范，運算符的兩邊要留一個空格，比如寫“a * 2”，而不是“a*2”，雖然計算結果上沒有區別，但是前者更規范，風格更好，程序可讀性更好。 這里的a就是變量，簡單的說，就是用一個符號去表示一個數或計算結果，這個符號就稱為變量，比如這里的a。 那么如何讓 a 表示3.1415926呢，很簡單： ``` a = 3.1415926 ``` 這樣就可以了。注意這里的“=”不是數學中的等于，而是編程語言中的“賦值運算符”，它的運算順序是從后往前的，作用是將后面的內容“賦”給前面的變量。這樣把3.1415926賦值給a之后，a就可以表示3.1415926了。 小墨：我明白了，這個a就像一個代詞，現在代指3.1415926這個數。 墨博士：是的，另外變量的**變**體現在哪兒呢？其實是這樣的： 新建一個文件，輸入這段代碼： ``` a = 3.1415926 print(a) a = 2 print(a) ``` 并保存運行，可以看到先輸出了3.1415926（第2行），接著又輸出了2（第4行），也就是說a所表示的值是可以變化的，它可以一會表示這個，一會表示那個，給它賦了新值，它就表示新的內容了，這就是所謂的變。 回到我們的程序，由于我們不知道用我們程序的人會輸入什么名字或愛好，就可以拿一個變量接收用戶輸入： ``` name = input('請輸入您的姓名：') ``` 這樣當我們輸入內容之后，輸入的內容就賦給了name這個變量，此時name就可以表示輸入的內容了，name是我們自己起的名字，和上面的a一個道理。 > 墨博士提醒：IDLE中存儲文件時的文件名，以及這里的變量名，起名規則如下：一般全小寫，如果由多個單詞組成則不同單詞之間用下劃線_分割，如first_name。另外要注意，為了程序的可讀性，一般名字起的要見名知意，盡量不要用a123，sdf等無意義的名字。 接下來我們就將輸入的內容輸出，修改程序如下： ``` name = input('請輸入您的姓名：') print(name) ``` **注意**：和上面輸出a一樣，第二句print后面括號中的name兩邊不要加單引號，表示輸出該變量所表示的值，而加上這個單引號表示輸出name這個單詞本身。 運行結果如圖2.5所示：  圖2.5 my_name.py的運行結果 > 動動手：編寫程序，請分別讓用戶輸入姓名和愛好并分別輸出 ## 2.4 字符串 接下來我們把用戶輸入的內容拼接為“我叫xx，我喜歡xx”格式并輸出。 還得先來了解一個新的內容：**字符**和**字符串** 字符是指計算機中使用的文字和符號，比如漢字“我”，數字“1”，英文符號“a”，數學符號“π”等都是字符。 字符串，就是一串字符。字符和字符串的關系如圖2.6所示。 # [插圖：山楂和冰糖葫蘆，類似于下面的關系]  圖2.6 字符和字符串的關系 小墨：原來字符和字符串的關系就是山楂和冰糖葫蘆的關系呀。 墨博士：哈哈是的。在python中，使用單引號或雙引號引起來的內容，我們稱之為字符串。 > 墨博士提醒：字符串用成對單引號''或成對雙引號""表示，一般情況下兩者沒有區別。 下面來說說拼接的事兒。在使用print輸出字符串時，有三種拼接方式。 在IDLE中新建文件并錄入以下代碼： ``` name = input('請輸入你的姓名：') hobby = input('請輸入你的愛好：') print('我叫' + name + '，我喜歡' + hobby) print('我叫', name, '，我喜歡', hobby) print('我叫%s，我喜歡%s' % (name, hobby)) ``` 保存后運行，結果為： ``` 請輸入你的姓名：小墨 請輸入你的愛好：編程 我叫小墨，我喜歡編程 我叫 小墨 ，我喜歡 編程 我叫小墨，我喜歡編程 ``` 第1、2行代碼接收輸入并用兩個變量name和hobby表示輸入的姓名和愛好。第3行代碼中有個+號，在Python中加號不僅能用來做數學中的相加計算，還能把一些東西拼接起來，比如這里的+號將“我叫”、“，我喜歡”以及name和hobby兩個變量一起拼接了起來，輸出了完整的一句。第4行代碼通過逗號拼接，從輸出的結果可以看到，這種方式中的逗號轉成了空格。第5行代碼的%s是一個占位符，表示占著這個位置，然后后面跟一個百分號，再跟一對小括號，小括號中放入我們的兩個變量，此時就是把小括號中的name變量的值賦給第一個%s，hobby變量的值賦給第二個%s，也即前面有多少%s，后面就放幾個變量，并且%s的順序和變量的順序一致，如果前面只有一個%s，則后面的小括號省略不寫。比如： ``` print('我叫%s' % name) ``` 這種用法最多，寫起來也最方便，后面我們會經常和它打交道。多寫幾遍，嘗試下不同的情況，你就能熟練掌握這三種方式了。 小墨：好的，這樣就完成輸入名字再輸出的功能了，我今天回去就可以讓墨妹妹用用我編寫的程序了。 墨博士：需要注意的是：第2、3種拼接方式，只用于print輸出語句，而第一種加號的方式，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) ``` 輸出結果為： ``` hello world hello world ``` 代碼的第1、2行是將兩個字符串Hello和World賦值給s1和s2，也即用變量表示。代碼的第3行s1和s2這兩個字符串使用+號拼接，拼接的結果賦值給s3。 第4行是直接將兩個字符串用+號拼接然后賦值給了變量s4。 > 動動手：請輸入您的python考試成績，最終輸出為：您的python成績是89分 ## 2.5 數據類型 墨博士：小墨，來看這段代碼： ``` a = 2 b = 3 print('a + b = ' + (a + b)) ``` 你覺得運行會輸出什么？ 小墨：您剛才有提到這個+號可以用作數學上的相加計算，所以這里應該會輸出a + b = 5吧？ 墨博士：Python中的+確實既可以用來做數學相加計算，也可以用來拼接一些內容。但是這個程序的運行結果可能和你想的不太一樣，如圖2.7所示：  圖2.7 運行報錯 運行出bug了！小墨，你聽說過bug嗎？ > bug詞語由來：Bug一詞的原意是“臭蟲”或“蟲子”；而在電腦系統或程序中隱藏著的一些未被發現的缺陷或問題，人們也叫它“bug”。 “Bug”的創始人格蕾絲·赫柏（Grace Murray Hopper），是一位為美國海軍工作的電腦專家，也是最早將人類語言融入到電腦程序的人之一。而代表電腦程序出錯的“bug” 這名字，正是由赫柏所取的。1947年9月9日，赫柏對Harvard Mark II設置好17000個繼電器進行編程后，技術人員正在進行整機運行時，它突然停止了工作。于是他們爬上去找原因，發現這臺巨大的計算機內部一組繼電器的觸點之間有一只飛蛾，這顯然是由于飛蛾受光和熱的吸引，飛到了觸點上，然后被高電壓擊死。所以在報告中，赫柏用膠條貼上飛蛾，并把“bug”來表示“一個在電腦程序里的錯誤”，“Bug”這個說法一直沿用到今天。 與Bug相對應，人們將發現Bug并加以糾正的過程叫做“Debug”(中文稱作“調試”），意即“捉蟲子”或“殺蟲子”。 # [插畫：bug，類似下圖]  小墨：這個我曾經聽墨哥哥提起過，他說公司給配了最新的電腦，這樣他的編程效率提升了，就能寫出更多的bug來了。 墨博士：……，墨哥哥那是開玩笑的。有bug了要趕緊debug才對，不過也不用太緊張，IDLE給了我們足夠的出錯提示信息幫助我們修復bug，如圖2.7所示。 這里的報錯信息告訴我們，程序data_type.py的第三行出了問題，也即`print('a + b = ' + (a + b))`出了問題，所以你看，IDLE已經很明確的指出了程序出錯的原因，接下來根據它的提示去解決問題就好了。 這里我們程序運行出問題的原因，是“TypeError: must be str, not int”，叫“類型錯誤，一定要是str，不能是int”，什么意思呢？ 這就要說說python中的數據類型了： 先說變量和常量的概念：變量的概念我們已經很清楚了，是指可以表示不同內容的符號，是可變的量。常量的概念和變量對應，表示永遠不會改變的量，比如1永遠是1，不可能是2，字符串‘abc’也永遠是‘abc’，這些不可改變的量都可以稱為常量。 變量也好、常量也罷，其表示的都是一個數據，數據與數據是不同的，比如1、2這些是整數；1.1、3.14這些是小數；-2、-12這些是負數等，這就有了類別。對應到程序中，就是數據類型的概念了，比如a = 2，此時變量a的類型是**整數類型**，簡稱整型，也就是上面報錯信息中提到的**int**；而**str**表示的是**字符串類型**，如果b = 'abc'，那么此時變量b的數據類型就是字符串類型。 > 墨博士提醒：在python中，變量的數據類型是可以變化的，比如： >``` >a = 2 >print(a) >a = 'abc' >print(a) >``` >運行結果為： >``` >2 >abc >``` >這里第1行中a是int類型，第2行中a就變成str類型了。 回到上面代碼的報錯上，這里報錯的原因是：'a + b = '是一個字符串，而(a+b)是兩個int類型做了數學的加運算，兩個int類型的數據相加，得到的結果還是int類型。Python中str類型之間可以使用+號拼接，而str類型和int類型是不能通過+號拼接的。 小墨：那如果想要拼接怎么辦？ 墨博士：想要拼接，需要將a+b的結果由int類型轉為str類型，這使用str()來實現。修改代碼如下： ``` print('a + b = ' + str(a + b)) ``` 輸出結果為： ``` a + b = 5 ``` 同理，我們也可以在字符串上加上int()，讓字符串轉為整數，但前提是這個字符串的字符組成本身就是整數。比如： ``` a = '2' print(int(a) + 10) ``` 輸出結果為： ``` 12 ``` 上述程序中的第一行中的2雖然是一個整數，但是加上單引號之后就變成了字符串類型的2了，此時賦值給a，a也就是字符串類型了。如果字符串類型的a和整數類型的10直接通過+號拼接，結果還是會報類似上圖2.7的錯誤。想相加的話可以通過int()將a轉為整數類型，再相加就是數學運行了，運算結果為12。你理解了嗎小墨？ 小墨：嗯理解了，str()能將整數類型轉為字符串類型，int()能將字符串類型的數字轉為整數類型的。 ## 2.6 本章小結 墨博士總結：本章你的收獲非常多，無論是理論性還是實踐性的東西都涉及了。你更加熟悉了IDLE的基本用法，學會了輸入輸出的使用、變量的使用、理解了使用變量的好處、掌握了整數類型和字符串類型的區別、str()和int()的使用，還解決了第一個bug。毫不夸張的說，你已經入門Python了。 不過你的Python之路才剛剛開始，后面需要學習的東西還很多，好好休息，然后讓我們繼續前進吧！