python程序設(shè)計(jì) 課件 董付國(guó) 第1-6章 初識(shí)python-序列與迭代

第1章初識(shí)PythonPython程序設(shè)計(jì)·第1章初識(shí)Python本章首先介紹計(jì)算機(jī)與程序語(yǔ)言之間的關(guān)系，然后初步探索Python語(yǔ)言，簡(jiǎn)述其歷史、版本、支持平臺(tái)與各種實(shí)施。在本章的編程訓(xùn)練中，我們將下載Python，建立起可以正常運(yùn)行的Python程序設(shè)計(jì)環(huán)境，我們可以在互動(dòng)模式下一行一行地輸入程序代碼并執(zhí)行，或是將Python程序?qū)懺谠创a文件里，整個(gè)交給Python解釋器執(zhí)行。計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)史1Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境4計(jì)算機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言2Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介3Python下載與安裝5目錄1.1計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)史現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)組成1.1

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)我們先來(lái)了解計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。艾倫·麥席森·圖靈（1912年6月23日-1954年6月7日），出生于英國(guó)倫敦帕丁頓，畢業(yè)于美國(guó)普林斯頓大學(xué)，是英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”，“人工智能之父”，他是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者，他提出了“圖靈機(jī)”和“圖靈測(cè)試”等重要概念，為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯工作方式奠定了基礎(chǔ)。為了紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，1966年，由美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）設(shè)立一年一度的“圖靈獎(jiǎng)”，以表彰在計(jì)算機(jī)科學(xué)中做出突出貢獻(xiàn)的人。圖靈獎(jiǎng)被喻為“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”。

圖靈1.1

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)約翰·馮·諾依曼（1903年12月28日-1957年2月8日），出生于匈牙利，畢業(yè)于瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，數(shù)學(xué)家，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才，被后人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”，他在泛函分析、遍歷理論、幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)和數(shù)值分析等眾多數(shù)學(xué)領(lǐng)域及計(jì)算機(jī)學(xué)、量子力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)中都有重大成就，也為人類第一顆原子彈和第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的研制做出了巨大貢獻(xiàn)。馮·諾依曼1.1

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)通稱電腦，簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)，是一種通用的信息處理機(jī)器，它能執(zhí)行可以充分詳細(xì)描述的任何過(guò)程。用于描述解決特定問(wèn)題的步驟序列稱為算法，算法可以變成軟件（程序），確定硬件（物理機(jī)）能做什么和做了什么。創(chuàng)建軟件的過(guò)程稱為編程。1.1.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)幾乎每個(gè)人都用過(guò)計(jì)算機(jī)。也許你玩過(guò)計(jì)算機(jī)游戲，或曾用計(jì)算機(jī)寫文章、在線購(gòu)物、聽(tīng)音樂(lè)或通過(guò)社交媒體與朋友聯(lián)系。計(jì)算機(jī)被用于預(yù)測(cè)天氣、設(shè)計(jì)飛機(jī)、制作電影、經(jīng)營(yíng)企業(yè)、完成金融交易和控制工廠等。世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC誕生于1946年2月14日的美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)。中國(guó)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生于1958年。在2019年6月17日公布的全球超算500強(qiáng)榜單中，中國(guó)以擁有219臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，繼續(xù)蟬聯(lián)全球擁有超算數(shù)量最多的國(guó)家。

世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)ENIAC1.1.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)但是，計(jì)算機(jī)到底是什么機(jī)器？一個(gè)計(jì)算設(shè)備怎么能執(zhí)行這么多不同的任務(wù)呢？現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以被定義為“在可改變的程序的控制下，存儲(chǔ)和操縱信息的機(jī)器”。該定義有兩個(gè)關(guān)鍵要素：第一，計(jì)算機(jī)是用于操縱信息的設(shè)備。這意味著我們可以將信息放入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將信息轉(zhuǎn)換為新的、有用的形式，然后輸出（顯示）信息。第二，計(jì)算機(jī)在可改變的程序的控制下運(yùn)行。1.1.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)不是唯一能操縱信息的機(jī)器。當(dāng)你用簡(jiǎn)單的計(jì)算器來(lái)運(yùn)算一組數(shù)字時(shí)，就是在輸入信息（數(shù)字），處理信息（如計(jì)算連續(xù)的總和），然后顯示。另一個(gè)典型的例子是油泵。給油箱加油時(shí)，油泵利用某些輸入：當(dāng)前每升汽油的價(jià)格和來(lái)自傳感器的信號(hào)，汽油流入汽車油箱的速率等。油泵將這個(gè)輸入轉(zhuǎn)換為加了多少汽油和應(yīng)付多少錢的信息。但計(jì)算器或油泵并不是完整的計(jì)算機(jī)，這些設(shè)備包含的是嵌入式計(jì)算機(jī)（芯片），被構(gòu)建來(lái)執(zhí)行單一的任務(wù)?！坝?jì)算機(jī)程序”是一組詳細(xì)指令的有序集合。程序明確地告訴計(jì)算機(jī)做什么，如果我們改變程序，計(jì)算機(jī)就會(huì)執(zhí)行不同的動(dòng)作序列，從而完成不同的任務(wù)。正是這種靈活性，讓計(jì)算機(jī)在一個(gè)時(shí)刻是文字處理器，在另一個(gè)時(shí)刻是金融顧問(wèn)，后來(lái)又變成一個(gè)街機(jī)游戲。機(jī)器（硬件）沒(méi)變，但控制機(jī)器的程序（軟件）改變了。1.1.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)每臺(tái)計(jì)算機(jī)只是“執(zhí)行”（運(yùn)行）程序的機(jī)器。例如AppleMacintosh、DellPC、聯(lián)想Thinkpad筆記本、AppleiPad和華為智能手機(jī)等，它們實(shí)際上是不同類型的計(jì)算機(jī)。所有這些不同的計(jì)算機(jī)具有相同的力量，通過(guò)適當(dāng)?shù)木幊?，每臺(tái)計(jì)算機(jī)基本上可以做任何其他計(jì)算機(jī)可以做的事情。從這個(gè)意義上說(shuō)，放在你書桌上的PC機(jī)實(shí)際上是一臺(tái)通用機(jī)器，它可以做任何你想要它做的事，只要你能足夠詳細(xì)地描述要完成的任務(wù)。1.1.2計(jì)算機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言事實(shí)上，計(jì)算機(jī)科學(xué)并不只是研究計(jì)算機(jī)的。計(jì)算機(jī)科學(xué)本質(zhì)上是研究什么可以計(jì)算，它是更廣泛的計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)，其中包括網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和信息管理系統(tǒng)等。著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃格斯·迪克斯特拉曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“計(jì)算機(jī)之于計(jì)算機(jī)科學(xué)，正如望遠(yuǎn)鏡之于天文學(xué)?！庇?jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要工具，由于它可以執(zhí)行我們描述的任何過(guò)程，所以真正的問(wèn)題是：“我們可以描述什么過(guò)程？”即：計(jì)算機(jī)科學(xué)的根本問(wèn)題就是“可以計(jì)算什么”。計(jì)算機(jī)科學(xué)家應(yīng)用許多研究技術(shù)來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，其中三種主要技術(shù)是設(shè)計(jì)、分析和實(shí)驗(yàn)。1.1.2計(jì)算機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言證明某個(gè)問(wèn)題可以解決的一種方式就是實(shí)際設(shè)計(jì)解決方案。也就是說(shuō)，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)逐步的過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。計(jì)算機(jī)科學(xué)家稱之為“算法”，算法設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中最重要的方面之一。設(shè)計(jì)有一個(gè)弱點(diǎn)，它只能回答“什么是可計(jì)算的”。如果可以設(shè)計(jì)一個(gè)算法，那么問(wèn)題是可解的。然而，未能找到算法并不意味著問(wèn)題是不可解的，這可能是碰巧還沒(méi)有找到正確的想法，這就是我們引入分析的原因。1.1.2計(jì)算機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分析是以數(shù)學(xué)方式檢查算法和問(wèn)題的過(guò)程。算法分析是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要組成部分。當(dāng)一些問(wèn)題太復(fù)雜或者定義不明確而無(wú)法開(kāi)展分析時(shí)，在這種情況下，計(jì)算機(jī)科學(xué)家就依靠實(shí)驗(yàn)。他們實(shí)際實(shí)現(xiàn)一些系統(tǒng)，然后研究行為的結(jié)果。即使在進(jìn)行理論分析時(shí)，也經(jīng)常需要實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和完善分析。對(duì)于大多數(shù)問(wèn)題，底線是能否構(gòu)建一個(gè)可靠的工作系統(tǒng)。通常我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以確定這個(gè)底線已經(jīng)滿足。當(dāng)你開(kāi)始編寫自己的程序時(shí)，會(huì)有很多機(jī)會(huì)觀察你的解決方案的表現(xiàn)。如今，計(jì)算機(jī)科學(xué)家參與的活動(dòng)都在計(jì)算這把大傘之下，例如移動(dòng)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互、人工智能、計(jì)算科學(xué)（使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來(lái)模擬科學(xué)過(guò)程）、數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)和多媒體設(shè)計(jì)、數(shù)字音樂(lè)制作、管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)安全等。無(wú)論在何處進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算機(jī)科學(xué)的技能和知識(shí)都有應(yīng)用。1.1.3計(jì)算機(jī)組成一名成功的程序員也許并不需要知道計(jì)算機(jī)工作的所有細(xì)節(jié)，但是，了解計(jì)算機(jī)的基本原理將有助于掌握讓程序運(yùn)行所需的步驟。因此，讓我們來(lái)看看計(jì)算機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造。不同計(jì)算機(jī)在具體細(xì)節(jié)上會(huì)顯著不同，但抽象起來(lái)看，所有現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)都是非常相似的。右圖展示了計(jì)算機(jī)的功能視圖，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括中央處理單元（CPU）、主存儲(chǔ)器（RAM）、輔助存儲(chǔ)器以及輸入和輸出設(shè)備。CPU是機(jī)器的“大腦”，這是計(jì)算機(jī)執(zhí)行所有基本操作的地方。CPU可以執(zhí)行簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算，如兩個(gè)數(shù)相加，也可以執(zhí)行邏輯操作，如測(cè)試兩個(gè)數(shù)是否相等。

計(jì)算機(jī)的功能視圖1.1.3計(jì)算機(jī)組成CPU只能直接訪問(wèn)（操作）存儲(chǔ)在“主存儲(chǔ)器”（RAM，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）中的信息（數(shù)據(jù)和程序）。主存儲(chǔ)器速度快，但它也是易失性存儲(chǔ)。也就是說(shuō)，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，主存儲(chǔ)器中的信息會(huì)丟失。因此，還必須有一些輔助存儲(chǔ)器來(lái)提供永久存儲(chǔ)。在個(gè)人計(jì)算機(jī)中，主要的輔助存儲(chǔ)器通常是硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器（SSD）。HDD將信息以磁模式存儲(chǔ)在磁盤上，而SSD使用稱為閃存的電子電路。大多數(shù)計(jì)算機(jī)還支持可移動(dòng)介質(zhì)作為輔助存儲(chǔ)器，如U盤和DVD數(shù)字多功能光盤，后者以光學(xué)模式存儲(chǔ)信息，由激光讀取和寫入。人們通過(guò)輸入和輸出設(shè)備與計(jì)算機(jī)交互，常見(jiàn)的設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器。來(lái)自輸入設(shè)備的信息由CPU處理，并可以被移動(dòng)到主存儲(chǔ)器或輔助存儲(chǔ)器。類似地，需要顯示信息時(shí)，CPU將它發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備。1.1.3計(jì)算機(jī)組成當(dāng)在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)游戲或文字處理程序時(shí)，構(gòu)成程序的指令從（更）持久的輔助存儲(chǔ)器復(fù)制到計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中。一旦指令被加載，CPU就開(kāi)始執(zhí)行程序。技術(shù)上，CPU遵循的過(guò)程稱為“讀取-執(zhí)行循環(huán)”。從存儲(chǔ)器取得第一條指令，解碼以弄清楚它代表什么，并且執(zhí)行適當(dāng)?shù)膭?dòng)作。然后，取得并解碼和執(zhí)行下一條指令。循環(huán)繼續(xù)，一條指令接著一條指令。這確實(shí)是所有的計(jì)算機(jī)從你打開(kāi)它直到關(guān)閉時(shí)做的事情：讀取指令、解碼、執(zhí)行。但計(jì)算機(jī)能以很快的速度執(zhí)行這個(gè)簡(jiǎn)單的指令流，每秒完成數(shù)十億條指令。將足夠多的簡(jiǎn)單指令以正確的方式放在一起（編程），計(jì)算機(jī)便完成了驚人的工作。1.2計(jì)算機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言計(jì)算機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言計(jì)算機(jī)翻譯器1.2

計(jì)算機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言電腦硬件其實(shí)非常復(fù)雜，主要原因之一是輸入/輸出設(shè)備既繁多且各不相同，例如鍵盤、鼠標(biāo)、顯卡與屏幕、聲卡與喇叭、打印機(jī)、硬盤、U盤、攝像頭、藍(lán)牙、無(wú)線網(wǎng)卡與路由器等等，如果要由人們或直接由應(yīng)用軟件來(lái)面對(duì)這種種裝置，那幾乎是不可能的任務(wù)，所幸，我們可以在軟件與硬件之間加入一層被稱為操作系統(tǒng)（operatingsystem，OS）的軟件，由它來(lái)管理下面的硬件并負(fù)責(zé)執(zhí)行上面的軟件，介于兩者之間，讓上層程序可存取下層的輸出入裝置。

硬件、操作系統(tǒng)與軟件1.2.1計(jì)算機(jī)軟件“計(jì)算”的一個(gè)要點(diǎn)是：“軟件”（程序）主宰“硬件”（物理機(jī)器）。軟件決定計(jì)算機(jī)可以做什么，沒(méi)有軟件，計(jì)算機(jī)也許只是昂貴的鎮(zhèn)紙。程序是一系列指令的有序集合，它告訴計(jì)算機(jī)做什么。顯然，就目前而言，我們?nèi)匀恍枰糜?jì)算機(jī)可以理解的語(yǔ)言來(lái)提供這些指令。1.2.1計(jì)算機(jī)軟件操作系統(tǒng)也是程序，只不過(guò)非常龐大復(fù)雜，在整個(gè)電腦系統(tǒng)中扮演著管理員的角色。操作系統(tǒng)可以分為許多組成部分。簡(jiǎn)單而言，其中會(huì)由驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與底層硬件溝通，不同的硬件裝置需要不同的驅(qū)動(dòng)程序，借以彌補(bǔ)其差異，提供一致的接口供上層調(diào)用；然后提供程序運(yùn)行環(huán)境，以執(zhí)行各式各樣的應(yīng)用軟件，而這些軟件可由各種“程序語(yǔ)言”編寫而成。我們平常自由自在地享受各式軟件，諸如網(wǎng)頁(yè)瀏覽器（InternetExplorer、百度、搜狗等）、即時(shí)通訊軟件（QQ、微信）、電子表格（Excel）、媒體播放程序、壓縮軟件（Zip、WinZip）、看圖軟件等等，這些軟件都必須由某一種（或數(shù)種）程序語(yǔ)言開(kāi)發(fā)編寫而成。1.2.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言人類的自然語(yǔ)言不太適合描述復(fù)雜的算法，因?yàn)槠渲谐錆M著模糊和不精確。計(jì)算機(jī)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一些符號(hào)，以準(zhǔn)確無(wú)二義的方式來(lái)表示計(jì)算，從而繞過(guò)了這些問(wèn)題，這些形式表示法的特殊符號(hào)稱為編程語(yǔ)言，其中的每個(gè)結(jié)構(gòu)都有精確的形式（即語(yǔ)法）和精確的含義（即語(yǔ)義）。編程語(yǔ)言就像一種規(guī)則，用于編寫計(jì)算機(jī)將遵循的指令。程序員通常將他們的程序稱為“計(jì)算機(jī)代碼”，用編程語(yǔ)言來(lái)編寫算法（軟件）的過(guò)程就被稱為“編碼”或“編程”，程序設(shè)計(jì)人員有時(shí)也自稱為“碼農(nóng)”。編程是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)基本組成部分，因此，對(duì)所有立志成為計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的人都很重要。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為我們社會(huì)中的常見(jiàn)工具，要理解這個(gè)工具的優(yōu)點(diǎn)和局限性，就需要理解編程。程序員是計(jì)算機(jī)的真正控制者，編程能讓你成為一個(gè)更聰明的計(jì)算機(jī)用戶。1.2.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編程也有很多樂(lè)趣。這是一項(xiàng)智力活動(dòng)，讓人們通過(guò)有用的、有時(shí)非常漂亮的創(chuàng)作來(lái)表達(dá)自己，因此，許多人確實(shí)愛(ài)好編寫計(jì)算機(jī)程序。編程也會(huì)培養(yǎng)有價(jià)值的問(wèn)題解決技能，特別是將復(fù)雜系統(tǒng)分解為一些可理解的子系統(tǒng)及其交互，從而分析復(fù)雜系統(tǒng)的能力。在信息社會(huì)，程序員有著很大的市場(chǎng)需求，理解計(jì)算機(jī)和具備編程的能力可能會(huì)讓你在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。本質(zhì)上，計(jì)算機(jī)硬件只能理解一種稱為機(jī)器語(yǔ)言的低級(jí)語(yǔ)言，而程序通常使用面向人類的高級(jí)語(yǔ)言（如Python、Java）編寫。因此，高級(jí)語(yǔ)言必須被編譯或解釋，以便計(jì)算機(jī)能夠理解它。高級(jí)語(yǔ)言比機(jī)器語(yǔ)言更容易移植。時(shí)至今日，已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)無(wú)數(shù)的程序語(yǔ)言，那些曾經(jīng)熱門的程序語(yǔ)言至少就有幾十個(gè)，諸如FORTRAN、COBOL、C、C++、C#、Java、PHP、JavaScript、VisualBasic、Perl、Lisp、Prolog、Ada等等。1.2.3計(jì)算機(jī)翻譯器假設(shè)我們希望讓計(jì)算機(jī)對(duì)兩個(gè)數(shù)求和，CPU實(shí)際執(zhí)行的指令可能是這樣的：將內(nèi)存位置2001的數(shù)加載到CPU中將內(nèi)存位置2002的數(shù)加載到CPU中在CPU中對(duì)這兩個(gè)數(shù)求和將結(jié)果存儲(chǔ)到內(nèi)存位置2003兩個(gè)數(shù)求和似乎有很多工作，實(shí)際上甚至比這更復(fù)雜，因?yàn)橹噶詈蛿?shù)字是以二進(jìn)制符號(hào)表示的（即0和1的序列）。在高級(jí)語(yǔ)言中，兩個(gè)數(shù)求和可以更自然地表達(dá)為c=a+b。這讓人們?nèi)菀桌斫猓覀冞€需要用“編譯”或“解釋”方法，以便將高級(jí)語(yǔ)言翻譯成計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言。1.2.3計(jì)算機(jī)翻譯器“編譯器”是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序，它接受一個(gè)以高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序，并將其翻譯成以某個(gè)計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言表達(dá)的等效程序。下圖展示了編譯過(guò)程。高級(jí)語(yǔ)言程序被稱為“源代碼”，得到的“機(jī)器代碼”是計(jì)算機(jī)可以直接執(zhí)行的程序。圖中的虛線表示機(jī)器代碼的執(zhí)行（也稱為“運(yùn)行程序”）。

編譯高級(jí)語(yǔ)言1.2.3計(jì)算機(jī)翻譯器“解釋器”模擬能理解高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)，它根據(jù)需要一條一條地分析和執(zhí)行源代碼指令。下圖展示了這個(gè)過(guò)程。

解釋高級(jí)語(yǔ)言1.2.3計(jì)算機(jī)翻譯器解釋和編譯之間的區(qū)別在于，編譯是一次性翻譯。一旦程序被編譯，它可以重復(fù)運(yùn)行而不再需要編譯器或源代碼。在解釋的情況下，每次程序運(yùn)行時(shí)都需要解釋器和源代碼。編譯的程序往往更快，因?yàn)槠浞g是一次完成的，但是解釋語(yǔ)言擁有更靈活的編程環(huán)境，程序可以交互式地開(kāi)發(fā)和運(yùn)行。翻譯過(guò)程突出了高級(jí)語(yǔ)言對(duì)機(jī)器語(yǔ)言的可移植性。計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言由特定CPU的設(shè)計(jì)者創(chuàng)建，每種類型的計(jì)算機(jī)都有自己的機(jī)器語(yǔ)言。不同的是，以高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序可以在許多不同種類的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，只要存在合適的編譯器或解釋器（這只是另一個(gè)程序）。因此，我們可以在自己的筆記本計(jì)算機(jī)和平板計(jì)算機(jī)上運(yùn)行完全相同的Python程序。盡管它們有不同的CPU，但都運(yùn)行著Python解釋器。1.3

Python語(yǔ)言Python簡(jiǎn)史Python語(yǔ)言特點(diǎn)Python語(yǔ)言的版本1.3Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介Python是一種解釋型程序語(yǔ)言，了解Python的一個(gè)好方法是使用交互式shell（俗稱“殼”，用來(lái)區(qū)別于“核”）進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作。shell是指“為使用者提供操作界面”的軟件。Python標(biāo)準(zhǔn)版包括一個(gè)IDLE程序，它提供了一個(gè)shell以及編輯Python程序的工具。1.3.1Python簡(jiǎn)史Python語(yǔ)言是由荷蘭人吉多·范羅蘇姆在1980年代末設(shè)計(jì)的，于1994年1月正式發(fā)布1.0版，經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展演進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為主流的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。

Python語(yǔ)言LogoPython之父吉多·范羅蘇姆1.3.1Python簡(jiǎn)史Python這個(gè)名字取自于著名的英國(guó)超現(xiàn)實(shí)喜劇“蒙提派森的飛行馬戲團(tuán)”，另外，Python又有巨蟒蛇之意，所以其代表圖示為兩只蟒蛇纏繞在一起，形成類似于太極陰陽(yáng)圖的樣子。Python支持多種程序設(shè)計(jì)范式，包括程序式、結(jié)構(gòu)式、面向?qū)ο?、函?shù)式、腳本式，其語(yǔ)法高級(jí)且簡(jiǎn)潔，易于學(xué)習(xí)，具備了垃圾收集、動(dòng)態(tài)類型檢查、異常處理機(jī)制等特色。Python的程序庫(kù)模塊多得不計(jì)其數(shù)，游戲、多媒體、數(shù)學(xué)運(yùn)算、視頻處理、系統(tǒng)程序、網(wǎng)站網(wǎng)頁(yè)、機(jī)器人等等領(lǐng)域，都可見(jiàn)其運(yùn)用之處，廣受各界采用。1.3.2Python語(yǔ)言特點(diǎn)Python的程序代碼清楚易懂，開(kāi)發(fā)軟件時(shí)易于編寫功能，之后也易于維護(hù)修改，提供一致的程序設(shè)計(jì)模型，核心概念并不多。與C、C++、Java等程序語(yǔ)言相比，Python的開(kāi)發(fā)速度快，相同功能需要的程序代碼行數(shù)較少。所以，使用Python可以提高程序開(kāi)發(fā)人員與軟件工程師的生產(chǎn)力，在較短時(shí)間內(nèi)完成較多功能。Python常被昵稱為膠水語(yǔ)言，它能夠把用其他語(yǔ)言制作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕松地聯(lián)結(jié)在一起。常見(jiàn)的一種應(yīng)用情形是，使用Python快速生成程序的原型（有時(shí)甚至是程序的最終界面），然后對(duì)其中有特別要求的部分，用更合適的語(yǔ)言改寫，比如3D游戲中的圖形渲染模塊，性能要求特別高，就可以用C/C++重寫，而后封裝為Python可以調(diào)用的擴(kuò)展類庫(kù)。在使用擴(kuò)展類庫(kù)時(shí)可能需要考慮平臺(tái)問(wèn)題，某些可能不提供跨平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。Python語(yǔ)法簡(jiǎn)潔清晰，它強(qiáng)制使用空白符（whitespace）作為語(yǔ)句縮進(jìn)。1.3.3Python語(yǔ)言的版本Python是純粹的自由軟件，源代碼和解釋器CPython遵循GNU通用公共許可證許可，為此成立了非營(yíng)利組織Python軟件基金會(huì)，開(kāi)發(fā)人員也逐漸演變成Python開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，并擁有廣大的社團(tuán)。Python語(yǔ)言的各項(xiàng)開(kāi)發(fā)工作都記錄在Python功能增進(jìn)建議書之中，規(guī)范并定義各種擴(kuò)充與延伸功能的技術(shù)規(guī)格，讓整個(gè)Python社區(qū)擁有共同遵循的原則和依據(jù)。目前在用的Python版本分為2.x與3.x（又稱為Python3000或py3k），兩個(gè)版本并不完全兼容，學(xué)習(xí)與查詢相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)看清楚適用版本。1.3.3Python語(yǔ)言的版本雖然3.x版已推出一段時(shí)日，但仍有很多人以2.x版開(kāi)發(fā)程序，使用者眾多，很多程序代碼只相容于2.x版，某些程序庫(kù)模塊也尚未更新提供3.x的版本。Python的2.7版本發(fā)布至今已相當(dāng)普及，也是2.x的最后一版，該版本進(jìn)入了糾錯(cuò)和維護(hù)的穩(wěn)定狀態(tài)。關(guān)于Python各版本之間功能與特色的差異詳情，可以到Python官方網(wǎng)站的文件區(qū)（/）查詢。本書編寫時(shí)應(yīng)用的是Python版本3.8。1.4

Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境1.4Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境執(zhí)行Python程序的規(guī)格已經(jīng)由Python語(yǔ)言定義好了，而現(xiàn)在需要的是實(shí)施，就是要為實(shí)際動(dòng)手編寫程序搭建好Python程序的運(yùn)行環(huán)境，它依托于不同的操作系統(tǒng)。理論上，只要Python程序運(yùn)行環(huán)境的每一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)都遵守Python語(yǔ)言的規(guī)格，而且程序員也按照標(biāo)準(zhǔn)編寫Python程序，那么所編寫的程序代碼不管在哪一個(gè)程序運(yùn)行環(huán)境里都應(yīng)該能正確無(wú)誤地得到執(zhí)行。換句話說(shuō)，在Windows上編寫的Python程序，也可以放到Linux上執(zhí)行，只要兩處都安裝了相兼容的Python運(yùn)行環(huán)境即可，因此Python具備良好的可移植性。1.4Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境常見(jiàn)的Python實(shí)施有CPython、StacklessPython、UnladenSwallow、IronPython、Jython、PyPy等等，且各有其獨(dú)特之處，例如CPython是Python官方團(tuán)隊(duì)以C語(yǔ)言編寫開(kāi)發(fā)的運(yùn)行環(huán)境，具有標(biāo)準(zhǔn)地位，其源代碼完全開(kāi)放，可移植性最高。另外有些實(shí)施，如ActivePython、PythonXY、AnacondaPython等，是把CPython重新包裝，再加入額外的程序庫(kù)，專供特定領(lǐng)域使用，例如科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析與管理、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用等。本書的程序與范例都以CPython實(shí)施為準(zhǔn)；平常提到Python時(shí)指的便是這個(gè)運(yùn)行環(huán)境。1.5

Python下載與安裝安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境執(zhí)行Python程序1.5

安裝Python學(xué)習(xí)Python課程時(shí)，除了利用學(xué)校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)實(shí)訓(xùn)任務(wù)外，還應(yīng)該在自己的個(gè)人計(jì)算機(jī)中安裝Python軟件，以方便隨時(shí)進(jìn)行編程練習(xí)。我們以Windows環(huán)境和CPython版本為例，來(lái)學(xué)習(xí)搭建Python3.x開(kāi)發(fā)環(huán)境。1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境請(qǐng)按照下列步驟完成安裝并進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。步驟1：在自己的個(gè)人計(jì)算機(jī)中為Python語(yǔ)言建立一個(gè)文件夾（例如：\Python）。步驟2：下載Python軟件?；ヂ?lián)網(wǎng)上有很多地方提供了下載服務(wù)。這里，我們選擇在Python的官網(wǎng)上下載python。打開(kāi)Python官網(wǎng)（。

Python官網(wǎng)1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境鼠標(biāo)指向“Downloads”-“Windows”菜單命令，屏幕顯示如圖所示，單擊“Python3.8.1”按鈕，按屏幕提示，將Python軟件下載到指定的文件夾。

選擇“Windows”1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境步驟3：下載完成后雙擊執(zhí)行下載的exe程序，進(jìn)入安裝界面。（安裝完成后，若再次單擊該程序，可執(zhí)行卸載Python的操作。）

Python安裝界面1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境在選擇安裝時(shí)，可以把下方的“AddPython3.8toPATH”勾選上，直接默認(rèn)把用戶變量添加上，后續(xù)不用再添加。安裝界面中可以選擇默認(rèn)安裝或者自定義安裝。由于默認(rèn)安裝路徑層次比較深，可以選擇自定義安裝，例如將Python程序系統(tǒng)安裝在前面定義的“\Python”目錄中，以方便后續(xù)查找。其他選項(xiàng)選擇默認(rèn)（見(jiàn)圖1-12），單擊“Next”按鈕，進(jìn)一步的高級(jí)選項(xiàng)選擇默認(rèn)（見(jiàn)圖1-13），單機(jī)“Install”按鈕，完成安裝（見(jiàn)圖1-14）。1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境圖1-12設(shè)置選項(xiàng)1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境圖1-13設(shè)置高級(jí)選項(xiàng)1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境圖1-14完成安裝1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境步驟4：安裝成功。在安裝目錄可以看到Python安裝文件的相關(guān)信息，在“開(kāi)始”菜單可以單擊“Python3.8”>“Python3.8(32-bit)”命令，打開(kāi)Python軟件。至此，可以使用Python了。

Python操作界面1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境下載安裝后，若沒(méi)有改動(dòng)缺省設(shè)置的安裝路徑，那么Python3.x版會(huì)放在C:\Python中。Windows“開(kāi)始”菜單的“Python3.8”子菜單中也會(huì)出現(xiàn)“IDLE(Python3.832-bit)”命令，這是一款簡(jiǎn)易的圖形化開(kāi)發(fā)編輯器。請(qǐng)分析并記錄：（1）你實(shí)際選擇安裝的Python軟件版本是：答：__________________________________________________________________________（2）你是否完成Python軟件的安裝？若未完成，則簡(jiǎn)單分析原因是什么？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝后的Python程序運(yùn)行環(huán)境，里面最主要的部分是“解釋器”，解釋器負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，把Python程序交給它后，它就開(kāi)始解析程序代碼、檢查語(yǔ)法有無(wú)錯(cuò)誤、根據(jù)程序語(yǔ)義去完成任務(wù)（例如計(jì)算某個(gè)數(shù)學(xué)公式）、把數(shù)據(jù)存回文件、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求到某網(wǎng)站，等等，而這些具體功能都會(huì)由某個(gè)程序庫(kù)負(fù)責(zé)；解釋器與眾多程序庫(kù)再加上Python運(yùn)行環(huán)境的其他部分，將會(huì)往下層存取操作系統(tǒng)提供的服務(wù)，完成程序代碼定義的功能。當(dāng)然這是極度簡(jiǎn)化后的示意圖，Python程序運(yùn)行環(huán)境可再細(xì)分出許多部分，解釋器的功能也可再細(xì)分。解釋器是Python程序運(yùn)行環(huán)境的門戶，編寫Python程序時(shí)，直接面對(duì)的就是解釋器。運(yùn)行環(huán)境架構(gòu)1.5.1安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境Python具有非常豐富龐大的程序庫(kù)，例如處理各種數(shù)據(jù)形式的程序庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)連線的程序庫(kù)、存取文件系統(tǒng)的程序庫(kù)等。1.5.2執(zhí)行Python程序下面我們來(lái)學(xué)習(xí)編寫控制機(jī)器內(nèi)部計(jì)算過(guò)程的程序。我們通過(guò)向Python解釋器發(fā)出指令來(lái)指揮計(jì)算機(jī)內(nèi)部的計(jì)算過(guò)程。可以用交互模式啟動(dòng)Python解釋器（shell）。shell允許用戶在其中鍵入Python命令，然后顯示執(zhí)行結(jié)果。啟動(dòng)shell的具體細(xì)節(jié)因不同的Python安裝而異。一般情況下，我們會(huì)使用IDLE應(yīng)用程序，它提供了Pythonshell，可以幫助我們創(chuàng)建和編輯Python程序。在Windows“開(kāi)始”菜單中單擊“IDLE（Python3.832-bit）”命令，屏幕顯示IDLE窗口。

PythonIDLE窗口1.5.2執(zhí)行Python程序當(dāng)?shù)谝淮螁?dòng)IDLE時(shí)，所看到的具體的啟動(dòng)消息取決于當(dāng)前正在運(yùn)行的Python版本和正在使用的系統(tǒng)。重要的部分是圖中的最后一行，>>>

是一個(gè)Python提示符，表示Python解釋器正在進(jìn)行展示交互式會(huì)話，等待給它的命令。在編程語(yǔ)言中，一個(gè)完整的命令稱為語(yǔ)句（注意，不要使用中文的句號(hào)、引號(hào)等符號(hào)）。下面是與Pythonshell交互的例子：>>>print("Hello,World!")Hello,World!>>>print(2+3)5>>>print("2+3=",2+3)2+3=51.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序這里，我們嘗試了三個(gè)使用Python的print語(yǔ)句的例子。第一個(gè)print語(yǔ)句要求Python顯示文本短語(yǔ)“Hello,World！”，Python在下一行做出響應(yīng)，打印出該短語(yǔ)。第二個(gè)print語(yǔ)句要求Python打印2與3之和。第三個(gè)print結(jié)合了這兩個(gè)想法。Python打印出引號(hào)中的部分“2+3=”，然后是2+3的結(jié)果，即5。建議讀者啟動(dòng)自己的Pythonshell并嘗試這些例子。Python允許我們將一系列語(yǔ)句放在一起，創(chuàng)建一個(gè)全新的命令或函數(shù)。下面的例子創(chuàng)建了一個(gè)名為hello的新函數(shù)：>>>defhello():print("Hello")print("計(jì)算機(jī)很有趣！")>>>1.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序第一行告訴Python我們正在定義一個(gè)新函數(shù)，命名為hello。接下來(lái)兩行縮進(jìn)，表明它們是hello函數(shù)的一部分。最后的空白行（通過(guò)按兩次回車鍵獲得）讓Python知道定義己完成，并且shell用另一個(gè)提示符進(jìn)行響應(yīng)。注意，鍵入定義并不會(huì)導(dǎo)致Python打印任何東西。我們告訴Python，當(dāng)hello函數(shù)用作命令時(shí)應(yīng)該發(fā)生什么，但實(shí)際上并沒(méi)有要求Python執(zhí)行它。鍵入函數(shù)名稱并跟上括號(hào)，函數(shù)就被調(diào)用了。下面是使用hello命令時(shí)發(fā)生的事情：>>>hello()Hello計(jì)算機(jī)很有趣！>>>1.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序這時(shí)，hello函數(shù)定義中的兩個(gè)print語(yǔ)句按順序執(zhí)行了。命令可以有可變部分，稱為參數(shù)，放在括號(hào)中。讓我們看一個(gè)使用參數(shù)、自定義問(wèn)候語(yǔ)的例子。先是定義：>>>defgreet(person):print("Hello",person)print("Howareyou?")1.5.2執(zhí)行Python程序現(xiàn)在我們可以使用定制的問(wèn)候。>>>greet("John")HelloJohnHowareyou?>>>greet("Emily")HelloEmilyHowareyou?>>>1.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序使用greet時(shí)，我們可以發(fā)送不同的名稱，從而自定義結(jié)果。print是Python中的一個(gè)內(nèi)置函數(shù)，當(dāng)我們調(diào)用print函數(shù)時(shí)，括號(hào)中的參數(shù)告訴函數(shù)要打印什么。注意到，執(zhí)行一個(gè)函數(shù)時(shí)，括號(hào)必須包含在函數(shù)名之后，即使沒(méi)有給出參數(shù)也是如此。例如，可以使用print而不使用任何參數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)空白的輸出行。>>>print()>>>但是如果只鍵入函數(shù)的名稱，省略括號(hào)，函數(shù)將不會(huì)真正執(zhí)行。這時(shí)，交互式Python會(huì)話將顯示一些輸出，表明名稱所引用的函數(shù)，如下面的交互所示：>>>greet<functiongreetatOx8393aec>>>>print<built-infunctionprint）1.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序這里的0x8393aec是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的位置（地址），其中恰好存儲(chǔ)了greet函數(shù)的定義。如果你在自己的計(jì)算機(jī)上嘗試，肯定會(huì)看到不同的地址。如果將函數(shù)交互式地輸入到Pythonshell中，當(dāng)退出shell時(shí)，定義會(huì)丟失。如果下次希望再次使用它們時(shí)，必須重新鍵入。1.5.2執(zhí)行Python程序?qū)嶋H上，程序的創(chuàng)建通常是將定義寫入獨(dú)立的文件，稱為“模塊”或“腳本”。此文件保存在輔助存儲(chǔ)器中，可以反復(fù)使用。模塊文件是一個(gè)文本文件，可以用任何應(yīng)用程序來(lái)編輯文本，例如記事本或文字處理程序，只要將程序保存為“純文本”文件即可。有一種特殊類型的應(yīng)用稱為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE，IntegratedDevelopmentEnvironment）簡(jiǎn)化了這個(gè)過(guò)程，它們專門設(shè)計(jì)用于幫助程序員編寫程序，包括自動(dòng)縮進(jìn)、顏色高亮顯示和交互式開(kāi)發(fā)等功能。作為Pythonshell的IDLE就是一個(gè)簡(jiǎn)單卻完整的開(kāi)發(fā)環(huán)境?！癐DLE”中多出來(lái)的字母“L”是表達(dá)對(duì)EricIdle（埃里克·艾多爾）的致敬，他是英國(guó)六人喜劇團(tuán)體MontyPython的6位成員之一。1.5.2執(zhí)行Python程序我們來(lái)編寫并運(yùn)行一個(gè)完整的程序，以說(shuō)明模塊文件的使用。要將此程序鍵入IDLE，應(yīng)選擇File/NewFile菜單選項(xiàng)。這將打開(kāi)一個(gè)空白（非shell）窗口，可以在其中鍵入程序。下面是程序的Python代碼：【程序?qū)嵗?-1】一個(gè)簡(jiǎn)單的示例程序。#chaos.py#一個(gè)隨意編寫的簡(jiǎn)單程序，沒(méi)有特定的目的defmain():print("該程序說(shuō)明了一個(gè)隨意的功能。")x=eval(input("輸入0到1之間的數(shù)字:"))foriinrange(10):x=3.9*x*(1-x)print(x)main()1.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序在IDLE中鍵入該程序之后，從菜單中選擇File/Save，并保存為chaos.py。擴(kuò)展名.py表示這是一個(gè)Python模塊。在保存程序時(shí)要小心，因?yàn)镮DLE默認(rèn)在系統(tǒng)的Python文件夾中啟動(dòng)。建議將所有Python程序放在一個(gè)專用的個(gè)人文件夾中。程序?qū)嵗?-1中包含了幾行代碼，定義了一個(gè)新函數(shù)main（程序通常放在一個(gè)名為main的函數(shù)中），文件的最后一行是調(diào)用此函數(shù)的命令。一旦我們將一個(gè)程序保存在這樣的模塊文件中，就可以隨時(shí)運(yùn)行它。程序能以許多不同的方式運(yùn)行，這取決于你使用的實(shí)際操作系統(tǒng)和編程環(huán)境。如果使用的是窗口系統(tǒng)，可以通過(guò)單擊（或雙擊）模塊文件的圖標(biāo)來(lái)運(yùn)行Python程序。在命令行情況下，可以鍵入像pythonchaos.py這樣的命令。使用IDLE時(shí)，只需打開(kāi)該程序文件，從模塊窗口菜單中選擇Run/RunModule即可運(yùn)行程序。IDLE運(yùn)行程序時(shí)，控制將切換到shell窗口。下面是看起來(lái)的樣子：>>>=======================RESTART=======================1.5.2執(zhí)行Python程序該程序說(shuō)明了一個(gè)隨意的功能。輸入0到1之間的數(shù)字:.250.731250.766441406250.69813501043853750.82189581879023040.57089401919693170.95539874836420990.1661867219544130.54041791206179260.96862893029980420.11850901017563877>>>1.5.2執(zhí)行Python程序1.5.2執(zhí)行Python程序第一行是來(lái)自IDLE的通知，表明shell已重新啟動(dòng)。IDLE在每次運(yùn)行程序時(shí)都會(huì)這樣做，使程序運(yùn)行在一個(gè)干凈的環(huán)境中。然后，Python從上至下逐行運(yùn)行該模塊的各條語(yǔ)句（命令），這就像在Python提示符下逐行鍵入它們一樣。模塊中的def會(huì)引導(dǎo)Python創(chuàng)建main函數(shù)，模塊的最后一行導(dǎo)致Python調(diào)用main函數(shù)，從而運(yùn)行程序。在這個(gè)例子中鍵入了“.25”，然后打印出10個(gè)數(shù)字的序列。1.5.2執(zhí)行Python程序注意到，Python有時(shí)會(huì)在存儲(chǔ)模塊文件的（子）文件夾中創(chuàng)建另一個(gè)名為pycache的文件夾，這里是Python存儲(chǔ)伴隨文件的地方，伴隨文件的擴(kuò)展名為.pyc。在本例中，Python可能會(huì)創(chuàng)建另一個(gè)名為chaos.pyc的文件，這是Python解釋器使用的中間文件。從技術(shù)上講，Python采用混合編譯/解釋的過(guò)程。模塊文件中的Python源代碼被編譯為較原始的指令，稱為字節(jié)代碼，然后解釋這個(gè)字節(jié)代碼（.pyc）。如果有.pyc文件可用，則第二次運(yùn)行模塊就會(huì)更快。如果刪除字節(jié)代碼文件，Python會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)重新創(chuàng)建它們。在IDLE下運(yùn)行模塊，會(huì)將程序加載到shell窗口中。只需在shell提示符下鍵入命令main()，就可以要求Python再次運(yùn)行該程序。謝謝大家第2章Python語(yǔ)法基礎(chǔ)Python程序設(shè)計(jì)·第2章Python語(yǔ)法基礎(chǔ)Python屬于解釋性程序語(yǔ)言，因此我們可以一行一行地編寫程序命令并交給Python解釋器立即執(zhí)行，這一點(diǎn)與編譯式程序語(yǔ)言（例如C與C++）不同，其程序代碼必須先經(jīng)過(guò)編譯器轉(zhuǎn)換為電腦硬件能讀懂的機(jī)器指令碼，然后才執(zhí)行。解釋性程序語(yǔ)言這種方式非常方便學(xué)習(xí)，在互動(dòng)模式下，透過(guò)互動(dòng)過(guò)程，逐步掌握Python的語(yǔ)法和各項(xiàng)功能特色。標(biāo)識(shí)符與數(shù)據(jù)類型1程序文件擴(kuò)展名與常見(jiàn)錯(cuò)誤類型4運(yùn)算符與表達(dá)式2程序注釋3軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介5目錄2.1

標(biāo)識(shí)符與數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)符與保留字對(duì)象與類型、動(dòng)態(tài)類型列表、可變與不可變別名、元組內(nèi)置常數(shù)2.1

標(biāo)識(shí)符與數(shù)據(jù)類型為開(kāi)始下面的學(xué)習(xí)，我們進(jìn)入Python解釋器互動(dòng)模式（Shell），或者把程序代碼寫入文件再交由解釋器執(zhí)行。在本書中，當(dāng)看到三個(gè)大于符號(hào)“>>>”時(shí)，代表解釋器處于互動(dòng)模式，等待你輸入程序代碼；若是出現(xiàn)較長(zhǎng)且完整的程序代碼時(shí)，則會(huì)寫成文件并標(biāo)示文件名。2.1

標(biāo)識(shí)符與數(shù)據(jù)類型下面的程序代碼會(huì)輸出數(shù)字3。 >>>3 3在互動(dòng)模式（Shell）中，光是輸入“3”，也會(huì)回應(yīng)“3”，這是因?yàn)镾hell會(huì)在執(zhí)行完一段程序代碼之后，盡量輸出結(jié)果提供回應(yīng)。但若是在程序文件里寫個(gè)“3”，執(zhí)行后并不會(huì)出現(xiàn)“3”，平常編寫程序代碼文件時(shí)，若想輸出內(nèi)容到屏幕上，應(yīng)使用print語(yǔ)句。2.1

標(biāo)識(shí)符與數(shù)據(jù)類型雖然這一行程序代碼只有一個(gè)數(shù)字3，但執(zhí)行可不簡(jiǎn)單，解釋器努力工作，解析輸入的程序代碼，檢查語(yǔ)法并了解語(yǔ)義后，知道你想要的是個(gè)值為3的數(shù)字；然后，若處于互動(dòng)模式，解釋器會(huì)試著輸出執(zhí)行結(jié)果。光是執(zhí)行“3”也不簡(jiǎn)單2.1

標(biāo)識(shí)符、對(duì)象與類型不過(guò)上述程序代碼在執(zhí)行完后無(wú)法再次調(diào)用。為此，我們需要命名機(jī)制，為它取個(gè)名稱，以便能透過(guò)該名稱重復(fù)調(diào)用，請(qǐng)看下面的程序代碼。在符號(hào)“#”之后的文字是程序的注釋，即使輸入了也會(huì)被解釋器所忽略。 >>>a=3#建立整數(shù)3，取名稱a（第一次） >>>a#再次調(diào)用a 3當(dāng)執(zhí)行程序代碼“a=3”時(shí)，等號(hào)“=”的意思是“賦值”，會(huì)先執(zhí)行右邊的程序代碼，建立整數(shù)3后，若左邊的名稱是第一次出現(xiàn)，那么解釋器會(huì)建立該名稱，再把數(shù)字3賦值給名稱a。除了整數(shù)，Python還能提供浮點(diǎn)數(shù)、字符串和其他各種數(shù)據(jù)。2.1.1標(biāo)識(shí)符與保留字名稱是編程的重要組成部分。我們?yōu)橹得ɡ鏲elsius和fahrenheit），為模塊命名（例如convert），也為模塊中的函數(shù)命名（例如main）。從技術(shù)上講，所有這些名稱都稱為“標(biāo)識(shí)符”。當(dāng)我們要在程序里命名名稱時(shí)，必須遵守Python制定的一些規(guī)則：每個(gè)標(biāo)識(shí)符必須以字母或下劃線（“_”）開(kāi)頭，后跟字母（小寫a到z，大寫A到Z）、數(shù)字（0到9）或下劃線（“_”）的任意序列。這意味著第一個(gè)不能是數(shù)字，單個(gè)標(biāo)識(shí)符不能包含任何空格。所以，a、i、score、factory、_g_value、camelCase、idx、send_to_screen等等都是合乎規(guī)則的名稱。注意到，Python標(biāo)識(shí)符區(qū)分大小寫（又稱“大小寫敏感”），所以對(duì)Python來(lái)說(shuō)，spam、Spam、sPam和SPAM是不同的名稱。在大多數(shù)情況下，程序員可以自由選擇符合這些規(guī)則的任何名稱。不過(guò)，好的程序員總是會(huì)選擇一些有實(shí)際意義的名字。2.1.1標(biāo)識(shí)符與保留字Python有39個(gè)保留字（也稱關(guān)鍵字），但是與有五六十個(gè)以上保留字的語(yǔ)言如C++、C#、Java等等相比，Python可謂中規(guī)中矩，如果少于這個(gè)數(shù)目，恐怕就得犧牲掉某些語(yǔ)言特色或是采取更精簡(jiǎn)的作法。例如COBOL，這個(gè)“古老”的程序語(yǔ)言的保留字?jǐn)?shù)目居然高達(dá)三百多個(gè)。本書附錄A.1列出了Python的保留字。 >>>if=3 #if是Python保留字 File"<stdin>",line1 if=3 ^if是Python的保留字，無(wú)法以此命名，要不然會(huì)出現(xiàn)出錯(cuò)信息“SyntaxError:invalidsyntax”（語(yǔ)法錯(cuò)誤：無(wú)效的語(yǔ)法）。 >>>IF=4 #取名為大寫IF后雖可行，但不建議2.1.1標(biāo)識(shí)符與保留字在Python中也可以使用Unicode字符來(lái)命名，例如可以使用中文字、日文假名、法文字母來(lái)命名，例如： >>>數(shù)=3 #建立整數(shù)3，命名為“數(shù)” >>>你好='hello' #建立字符串'hello'，命名為“你好”不過(guò)取這種名稱不利流通也不具國(guó)際性，所以應(yīng)盡量避免。2.1.1標(biāo)識(shí)符與保留字當(dāng)想透過(guò)某名稱存取與其綁定的對(duì)象時(shí)，該名稱必須先存在，也就是必須先定義。在Python中定義名稱的方式是賦值語(yǔ)句。當(dāng)某名稱第一次出現(xiàn)在賦值語(yǔ)句左邊時(shí)，解釋器就會(huì)產(chǎn)生該名稱，然后便能在程序中使用該名稱（對(duì)象）；之后若該名稱又出現(xiàn)在賦值語(yǔ)句左邊，便會(huì)轉(zhuǎn)而指向別的對(duì)象。 >>>a #目前尚未有“a”這個(gè)名稱 Traceback(mostrecentcalllast): File"<stdin>",line1,in<module> NameError:name'a'isnotdefined

（名稱錯(cuò)誤：名稱'a'尚未定義）2.1.1標(biāo)識(shí)符與保留字 >>>a=3 #以賦值語(yǔ)句產(chǎn)生名稱、建立int對(duì)象3，并綁定兩者 >>>a+5 #之后就可以使用名稱“a”來(lái)存取對(duì)象 8 >>>a=99 #轉(zhuǎn)而指向別的新對(duì)象但也有例外，在使用“+=”這樣的運(yùn)算符時(shí)，若左邊是可變對(duì)象，例如list（列表），其動(dòng)作通常會(huì)是原地修改。2.1.1標(biāo)識(shí)符與保留字Python還包括許多內(nèi)置函數(shù)（例如print函數(shù)）。雖然在技術(shù)上可以將內(nèi)置函數(shù)的名稱用來(lái)標(biāo)識(shí)其他目的，但這是一個(gè)“非常糟糕”的主意。例如，如果你重新定義print的含義，那么就無(wú)法再打印信息，這也會(huì)讓其他閱讀程序的Python程序員感到非常困惑，因?yàn)樗麄冾A(yù)期中的print指的是內(nèi)置函數(shù)。2.1.2對(duì)象與類型請(qǐng)看下面的舉例，執(zhí)行結(jié)果見(jiàn)右圖。名稱與對(duì)象的關(guān)系圖中的“3”、“7”、“1.25”、“'hello'”，被稱為“對(duì)象”，每個(gè)對(duì)象都有其類型，例如“7”是“int”（整數(shù)），“1.25”為“?oat”（浮點(diǎn)數(shù)），“'hello'”是“str”（字符串）。2.1.2對(duì)象與類型當(dāng)你想建立字符串對(duì)象時(shí)，以單引號(hào)“'”或雙引號(hào)“"”包住想要的文字即可。執(zhí)行賦值（等號(hào)“=”）動(dòng)作時(shí)，如果左邊的名稱（標(biāo)識(shí)符）是第一次出現(xiàn)，那么Python解釋器就會(huì)先產(chǎn)生該名稱，讓你經(jīng)由該名稱調(diào)用指向的對(duì)象；若之后再把相同的名稱放在等號(hào)左邊，那么解釋器會(huì)找出該名稱、使它轉(zhuǎn)而指向新的對(duì)象，例如上述程序代碼執(zhí)行后，名稱a最后會(huì)指向整數(shù)對(duì)象。名稱與對(duì)象之間的關(guān)系又稱為綁定。由于Python具備垃圾收集的功能，而上述程序代碼最后已經(jīng)沒(méi)有任何名稱指向該對(duì)象，原先的整數(shù)對(duì)象3（被稱為垃圾）會(huì)被自動(dòng)回收。編寫程序時(shí)會(huì)根據(jù)需求建立各種不同的對(duì)象，若想表示學(xué)生的成績(jī)，可使用整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)類型的對(duì)象，若想存儲(chǔ)員工的姓名，可使用字符串類型的對(duì)象。此外，Python還提供了其他一些數(shù)據(jù)類型。2.1.2對(duì)象與類型在某些程序語(yǔ)言里，變量是個(gè)整體的概念，包括變量的名稱、變量值的類型、存放變量值的地方。以變量名稱來(lái)使用變量，變量與類型也捆綁在一起，一經(jīng)宣告便不可改變，存放值的地方也是一塊與變量名稱緊緊關(guān)聯(lián)在一起的固定大小的存儲(chǔ)塊。但是，若只有這種形式的變量也會(huì)很不方便，所以其他程序語(yǔ)言后來(lái)加入了指針、對(duì)象等概念。而在Python里，所有東西通通都是對(duì)象，不論是整數(shù)、字符串、列表，還是函數(shù)、模塊等等，并且把名稱與對(duì)象的概念獨(dú)立開(kāi)來(lái)，所以不再使用“變量”的概念來(lái)解釋。2.1.3動(dòng)態(tài)類型談?wù)摮绦蛘Z(yǔ)言時(shí)，常會(huì)看到“動(dòng)態(tài)”與“靜態(tài)”這兩個(gè)字眼，簡(jiǎn)單地說(shuō)，動(dòng)態(tài)是指“執(zhí)行時(shí)”，靜態(tài)就是指“執(zhí)行前”。把名稱與對(duì)象分離開(kāi)來(lái)，而且把類型放在對(duì)象身上，在動(dòng)態(tài)執(zhí)行時(shí)才會(huì)去找出對(duì)象的類型，這種概念稱為動(dòng)態(tài)類型。2.1.3動(dòng)態(tài)類型名稱本身并不含有類型信息，該名稱可能指向整數(shù)對(duì)象、也可能指向列表對(duì)象，在程序執(zhí)行過(guò)程中，該名稱指向?qū)ο蟮念愋涂赡軙?huì)改變，所以光看程序代碼“a+b”，并不知道a與b的類型，自然也不清楚“+”應(yīng)該做什么動(dòng)作，只有在執(zhí)行時(shí)，知道a與b的類型后，才能執(zhí)行“a+b”。如果是整數(shù)，那么“+”是算術(shù)加法，如果是字符串，那么“+”是字符串連接。這種根據(jù)類型做出不一樣行為的機(jī)制，叫做“多態(tài)”。因?yàn)镻ython采用動(dòng)態(tài)類型，所以名稱可隨時(shí)指向不同類型的對(duì)象，容器類型內(nèi)的元素也可以是不同類型。例如下面的程序代碼，在列表a里放入各種類型的對(duì)象。 >>>a=[3,'abc',4.56,(0,1,2),[[3,4],'def']]2.1.4列表除了整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串等數(shù)據(jù)類型之外，還有一種叫做列表（list）的具備容器（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）功能的類型，list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中可以放入任何類型的對(duì)象。建立列表對(duì)象時(shí)，其語(yǔ)法是使用方括號(hào)“[]”包住想含有的對(duì)象。例如：>>>li0=[30,41,52,63]>>>li0[2] #調(diào)用位于索引2處的對(duì)象52>>>li1=['amy','bob','cathy']>>>b=li1[1] #拿到索引1之處的對(duì)象，賦值給名稱b>>>b #名稱b指向字符串對(duì)象'bob''bob'>>>li1[99] #索引值超過(guò)界限，發(fā)生錯(cuò)誤Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>IndexError:listindexoutofrange#索引錯(cuò)誤2.1.4列表2.1.4列表見(jiàn)圖2-3，名稱li0指向一個(gè)列表對(duì)象，含有4個(gè)元素（或稱為項(xiàng)目），分別是整數(shù)對(duì)象30、41、52、63，然后可使用“l(fā)i0[2]”的索引語(yǔ)法來(lái)存取該位置的對(duì)象，給定名稱后再于方括號(hào)內(nèi)寫進(jìn)索引值即可。列表的索引值從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，所以列表li0的有效索引值界限是從0到3。名稱li1指向另一個(gè)列表對(duì)象，含有3個(gè)字符串對(duì)象，使用索引語(yǔ)法取出對(duì)象后，可以賦值給另一個(gè)名稱；若索引值超過(guò)界限，便會(huì)顯示出錯(cuò)信息“IndexError:listindexoutofrange”（索引錯(cuò)誤：列表索引值超過(guò)界限）。

列表對(duì)象2.1.4列表注：索引從0開(kāi)始長(zhǎng)度為n的列表，其有效索引值是0到n-1，如果不小心以n作為索引值來(lái)存取列表，就會(huì)出錯(cuò)，這叫做“離一錯(cuò)誤”。雖然只差一，但還是屬于非法動(dòng)作。列表可以同時(shí)放入任何類型的對(duì)象，包括列表本身。2.1.4列表例如： >>>li2=[3,101,4.56,'book','music’] >>>li3=['Frank',177,68,'engineer',['C','Python’]] >>>li3[4] #li3列表、索引值4的地方也是個(gè)列表['C','Python’] >>>li3[4][1] #既然是個(gè)列表，繼續(xù)以[]語(yǔ)法調(diào)用其內(nèi)容'Python'列表li2里有兩個(gè)整數(shù)對(duì)象、一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)對(duì)象、兩個(gè)字符串對(duì)象。列表不僅可以含有整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串這些對(duì)象類型，也可含有列表。如上例的li3，其索引值4之處也是個(gè)列表，里頭含有兩個(gè)字符串。列表內(nèi)可含有列表2.1.4列表當(dāng)我們說(shuō)“列表內(nèi)可存放對(duì)象”時(shí)，并不是真的把某個(gè)對(duì)象放在列表里，而是讓該列表能以索引的方式指向別的對(duì)象，就跟“a=3”的賦值結(jié)果差不多，只不過(guò)改成索引語(yǔ)法來(lái)調(diào)用罷了。2.1.5可變與不可變類型為int、?oat、str的對(duì)象，都擁有“不可變”的特性，即：不可變對(duì)象一旦建立，其值就無(wú)法改變?？梢宰屇硞€(gè)名稱轉(zhuǎn)而指向別的對(duì)象，但不能修改不可變對(duì)象。 >>>a=3#建立整數(shù)對(duì)象（值為3），產(chǎn)生名稱a指向它 >>>a=4#名稱a轉(zhuǎn)而指向另一個(gè)整數(shù)對(duì)象（值為4） >>>a 4上述程序代碼中，值為3的整數(shù)對(duì)象一旦建立后，其值就不能再變動(dòng)；執(zhí)行“a=4”后，名稱a指向新的對(duì)象，則原先的對(duì)象將成為垃圾被系統(tǒng)回收。但列表屬于“可變”對(duì)象，建立后，仍可修改其內(nèi)容。 >>>name='Frank' #姓名

>>>weight=177 #身高

>>>height=68 #體重

>>>title='engineer' #職稱

>>>langs=['C','Python'] #程序語(yǔ)言

>>>li4=[name,weight,height,title,langs] >>>li4[2]=75 #哇，變胖啦

>>>li4 ['Frank',185,75,'engineer',['C','Python']]2.1.5可變與不可變2.1.5可變與不可變?cè)谏鲜龃a中，列表li4的索引值2原本指向整數(shù)對(duì)象68（體重），之后“l(fā)i4[2]=75”讓該處轉(zhuǎn)而指向新的整數(shù)對(duì)象75，換句話說(shuō)，列表li4改變了。而因?yàn)槌绦蚶餂](méi)有任何一處（名稱）指向之前的整數(shù)對(duì)象68，也就成為垃圾，會(huì)被Python的垃圾收集機(jī)制回收。2.1.6別名因?yàn)镻ython有不可變對(duì)象（int、?oat、str）與可變對(duì)象（list、dict）之分，而且名稱與對(duì)象其實(shí)是獨(dú)立的兩樣?xùn)|西，所以必須注意發(fā)生“別名現(xiàn)象”，也就是當(dāng)兩個(gè)（或以上）的名稱都指向同一個(gè)對(duì)象時(shí)的狀況。別名也叫做共享參考。如果是不可變對(duì)象，那么程序行為應(yīng)可預(yù)期，例如：>>>a=3 #名稱a指向整數(shù)對(duì)象3>>>b=a #透過(guò)名稱a拿到整數(shù)對(duì)象3，賦值給名稱b>>>a #此時(shí)，a與b都指向“同一個(gè)”對(duì)象3>>>b3>>>b=4 #名稱b指向“新的整數(shù)對(duì)象4”>>>b4>>>a #名稱a仍指向原先的整數(shù)對(duì)象332.1.6別名上述程序行為，讀者應(yīng)該熟悉了，但如果是可變對(duì)象，那就要小心，例如：>>>a=[60,71,82] #名稱a指向列表>>>b=a #透過(guò)名稱a拿到列表，賦值給名稱b>>>a #此時(shí)，a與b都指向“同一個(gè)”列表[60,71,82]>>>b[60,71,82]>>>b[0]=99 #透過(guò)名稱b修改列表（可變對(duì)象）>>>b #改變了[99,71,82]>>>a[99,71,82]2.1.6別名2.1.6別名當(dāng)使用可變對(duì)象時(shí)，同一個(gè)對(duì)象可賦值給多個(gè)名稱。換句話說(shuō)，多個(gè)名稱可指向同一個(gè)對(duì)象，透過(guò)這些名稱都可以修改該可變對(duì)象。Python提供了元組（tuple）類型，元組是不可變的列表（list）。建立tuple對(duì)象時(shí)，須使用小括號(hào)“()”包住想含有的對(duì)象，例如：>>>() #空tuple()>>>t0=(30,41,52,63)>>>t0[2] #調(diào)用索引2該處的對(duì)象52>>>t1=('amy','bob','cathy')>>>b=t1[1] #讀取索引1的對(duì)象，賦值給名稱b>>>b #名稱b指向字符串對(duì)象'bob''bob'2.1.6別名>>>t1[0]='annie’ #tuple是不可變對(duì)象，不能修改Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>TypeError:'tuple'objectdoesnotsupportitemassignment（類型錯(cuò)誤：'tuple'對(duì)象不支持項(xiàng)目分配）>>>t1[99] #索引值超過(guò)界限，發(fā)生錯(cuò)誤Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>IndexError:tupleindexoutofrange（索引錯(cuò)誤：元組索引超出范圍）2.1.6別名2.1.7元組tuple跟list很像，建立時(shí)改用小括號(hào)包住內(nèi)含對(duì)象，調(diào)用時(shí)的索引語(yǔ)法都跟list一樣，索引值超過(guò)界限時(shí)也會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，但tuple對(duì)象屬于不可變對(duì)象，當(dāng)你想要更動(dòng)它時(shí)，例如“t1[0]='annie'”，將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤“TypeError:'tuple'objectdoesnotsupportitemassignment”（類型錯(cuò)誤：'tuple'對(duì)象不支持賦值動(dòng)作）。既然tuple對(duì)象不可變，就無(wú)須擔(dān)心別名現(xiàn)象，因?yàn)橐坏┠闶稚嫌袀€(gè)名稱指向tuple對(duì)象，不管是你自己建立的、還是從某地方拿到的，它都不會(huì)改變。>>>t0=(0,1,2,3)>>>t1=t0 #t1與t1指向同一個(gè)對(duì)象>>>t1[0]=99 #不可變Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>TypeError:'tuple'objectdoesnotsupportitemassignment（類型錯(cuò)誤：'tuple'對(duì)象不支持項(xiàng)目分配）2.1.7元組2.1.7元組當(dāng)想建立只含一個(gè)元素的tuple對(duì)象時(shí)，不能只寫“('onlyone')”，因?yàn)槔ㄌ?hào)“()”除了用來(lái)建立tuple對(duì)象，也可用來(lái)改變運(yùn)算順序，所以必須如上述程序代碼加個(gè)逗號(hào)“('onlyone',)”，這樣Python才能正確得知你想要的是什么。另外，在語(yǔ)義明確的地方，通?？梢允÷缘艚uple的括號(hào)，Python還是能知道你的意思。 >>>t0=('onlyone') #t0是str對(duì)象 >>>t1=('onlyone',) #t1是tuple對(duì)象 >>>('a','b','c') #以括號(hào)“()”建立tuple對(duì)象 ('a','b','c’) >>>'a','b','c' #此處可省略括號(hào) ('a','b','c')又如：>>>(0,1,2,3) #建立數(shù)組(0,1,2,3)>>>3*(4+5) #用括號(hào)改變運(yùn)算順序27>>>(0) #這樣只會(huì)得到值為0的int對(duì)象0>>>(0,) #這樣會(huì)得到含有一個(gè)元素的tuple對(duì)象(0,)2.1.7元組2.1.8內(nèi)置常數(shù)所謂“內(nèi)置常數(shù)”是指Python事先就設(shè)定好的數(shù)據(jù)，即系統(tǒng)缺省的幾個(gè)名稱、指向預(yù)先建立的對(duì)象，這些名稱都代表了特定的意義，如果任意重新賦值的話，程序的行為就會(huì)改變，也會(huì)讓閱讀程序代碼的人困惑且造成混淆，因此，一般不會(huì)也不該這么做。內(nèi)置常數(shù)包括：None、False、True、NotImplemented、Ellipsis、__debug__。2.2

運(yùn)算符與表達(dá)式算術(shù)表達(dá)式比較運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)2.2

運(yùn)算符與表達(dá)式現(xiàn)在，我們已經(jīng)建立并擁有一些東西（對(duì)象）了，但是，該怎么操作各種類型的對(duì)象呢？例如，華氏溫度轉(zhuǎn)成攝氏，拿到五門課的成績(jī)后想求個(gè)平均分，想比較兩個(gè)對(duì)象的大小，想連接好幾個(gè)字符串，這些動(dòng)作就要靠表達(dá)式來(lái)完成了。表達(dá)式由操作數(shù)與運(yùn)算符組成，操作數(shù)就是對(duì)象，可以直接寫在程序里，例如“3”、“45.67”、“'Howareyou?'”、“[3,2,1,0]”這些字面值；操作數(shù)也可以是個(gè)名稱，透過(guò)名稱調(diào)用指向的對(duì)象。至于運(yùn)算符，代表了種種不同的操作動(dòng)作，例如兩個(gè)整數(shù)對(duì)象相加、連接兩個(gè)tuple或列表、比較兩個(gè)字符串、檢查某個(gè)對(duì)象是否存在于列表中，等等。2.2.1算術(shù)運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符包括+、-、*、/、%、//、**，例如： >>>a=3+5 #+加法，得到8 >>>b=6-20 #-減法，得到-14 >>>c=200+a*b #先乘除后加減，得到88 >>>c2=(200+a)*b #使用括號(hào)改變運(yùn)算順序，得到-2912 >>>d=17/3 #5.666666666666667 >>>d2=17//3 #地板除法，得到5 >>>e=17%3 #余數(shù)，得到2 >>>f=2**5 #2的5次方，得到32 >>>g=+f #求f的正數(shù)，還是32 >>>h=-f #求f的負(fù)數(shù)，得到-322.2.1算術(shù)運(yùn)算符其中“+”加法、“-”減法、“*”乘法、“**”冪次方，就跟在數(shù)學(xué)課中所學(xué)到的一樣；“+”與“-”運(yùn)算符不僅能作為二元運(yùn)算符（需要兩個(gè)操作數(shù)），代表加法與減法，也可作為一元運(yùn)算符（需要一個(gè)操作數(shù)），代表正數(shù)與負(fù)數(shù)，“-x”可改變x的正負(fù)號(hào)，但“+x”就沒(méi)什么用了。2.2.1算術(shù)運(yùn)算符要特別注意“/”、“//”和“%”。先來(lái)看看“//”地板除法運(yùn)算符，我們想象有一條垂直的數(shù)值線（見(jiàn)圖2-5），往上為正、往下為負(fù)；“17//3”的結(jié)果會(huì)是“17除以3”的地板，也就是比它小但最靠近它的整數(shù)，換句話說(shuō)，“17除以3”落在5與6之間，天花板是6、地板是5，所以“17//3”地板除法的結(jié)果會(huì)是5；而“-17除以3”落在-5與-6之間，天花板是-5、地板是-6，所以“-17//3”結(jié)果是-6。若作用在浮點(diǎn)數(shù)，行為仍相同，但結(jié)果的對(duì)象類型會(huì)是?oat。

天花板與地板2.2.1算術(shù)運(yùn)算符換個(gè)說(shuō)法，地板除法“//”的運(yùn)算規(guī)則是：先對(duì)被除數(shù)進(jìn)行四舍五入取整（除數(shù)不動(dòng)），然后運(yùn)算除法，對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行無(wú)條件截?cái)?，只保留到整?shù)部分，小數(shù)點(diǎn)后不保留。這個(gè)計(jì)算結(jié)果類似于floor()，所以叫地板除法。至于“/”除法運(yùn)算符，若操作數(shù)是浮點(diǎn)數(shù)，則得到一般除法（也稱精確除法）的結(jié)果，例如“17.0/3”的結(jié)果是“5.666666666666667”，只要操作數(shù)其中一個(gè)是浮點(diǎn)數(shù)，另一個(gè)操作數(shù)就會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)成浮點(diǎn)數(shù)，然后再作除法。但因?yàn)殡娔X的浮點(diǎn)數(shù)類型不能表示無(wú)窮位數(shù)，所以只能得到“5.666666666666667”這樣的結(jié)果；另外，就算是非無(wú)窮位數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)類型仍無(wú)法完整表示某些值，操作數(shù)不論是整數(shù)還是浮點(diǎn)數(shù)，其行為都相同（見(jiàn)表2-1）。2.2.1算術(shù)運(yùn)算符表2-1“/”、“%”與“//”的運(yùn)算結(jié)果2.2.1算術(shù)運(yùn)算符“%”余數(shù)運(yùn)算符，操作數(shù)是正整數(shù)對(duì)象時(shí)，其行為例如“17%3”的結(jié)果是2；但若是負(fù)整數(shù)，其行為由“x%y”等于“x-(x//y)*y”決定，若作用在浮點(diǎn)數(shù)，行為仍一樣，但結(jié)果的類型是?oat。 >>>x=17 >>>y=-3 >>>x%y -1 >>>x-(x//y)*y -12.2.1算術(shù)運(yùn)算符Python執(zhí)行表達(dá)式運(yùn)算時(shí)，會(huì)遵從運(yùn)算符優(yōu)先順序，在算術(shù)運(yùn)算符中，“**”最高，“+”正數(shù)與“-”負(fù)數(shù)次之，然后是“*、/、//、%”，之后是“+、-”加減法，這也符合我們學(xué)過(guò)的運(yùn)算順序。若想改變運(yùn)算順