信息安全案例教程：技術(shù)與應(yīng)用 第2版 課件 第1章 Python起步

Python程序設(shè)計(jì)信息學(xué)院2024教材《Python程序設(shè)計(jì)—從編程基礎(chǔ)到專(zhuān)業(yè)應(yīng)用（第2版）》機(jī)械工業(yè)出版社，2024年考核平時(shí)成績(jī)（30%）+

期末考試（70%）平時(shí)成績(jī)包含實(shí)驗(yàn)（作業(yè)）和考勤聯(lián)系方式電子郵箱：zhangning@課程介紹Python是目前最為靈活、最接近自然語(yǔ)言的通用編程語(yǔ)言，功能強(qiáng)大，適合解決各類(lèi)計(jì)算問(wèn)題。Python輕語(yǔ)法重應(yīng)用的特性使得它非常容易上手，有助于初學(xué)者形成良好的編程習(xí)慣和思維，對(duì)于非計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，Python無(wú)疑成為開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程的首選。同時(shí)，Python擁有功能強(qiáng)大的第三方庫(kù)，提供了完整的數(shù)據(jù)分析框架。全世界的編程人員都在不斷地為Python的第三方庫(kù)貢獻(xiàn)力量，使得Python能夠通過(guò)短短幾行代碼就可以解決一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。課程介紹本課程主要特色和創(chuàng)新體現(xiàn)在：一是采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)理念，每章章首給出本章要完成的任務(wù)（案例），所有知識(shí)點(diǎn)均圍繞該任務(wù)（案例）實(shí)現(xiàn)；二是突出Python在數(shù)據(jù)分析方面的強(qiáng)大功能，從第2章就開(kāi)始使用Python的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方庫(kù)；三是面向財(cái)經(jīng)應(yīng)用，具有鮮明的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用特色。課程介紹第一部分Python編程基礎(chǔ)第1章Python起步第2章數(shù)值計(jì)算第3章序列

第4章非序列組合第5章

程序的控制結(jié)構(gòu)第6章結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)第7章面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)課程介紹第二部分Python專(zhuān)業(yè)應(yīng)用第8章數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)第9章數(shù)據(jù)可視化第10章數(shù)據(jù)分析建模32學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)第1章Python起步信息學(xué)院2024引言1.1案例：計(jì)算終值1.2Python的安裝和運(yùn)行1.3Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介1.4程序的基本要素1.5編程實(shí)踐：累加、累乘1.6本章小結(jié)1.7習(xí)題本章將學(xué)習(xí)如何安裝Python開(kāi)發(fā)環(huán)境，如何運(yùn)行Python程序，了解什么是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言以及Python的特性，掌握編寫(xiě)程序的基本要素，包括數(shù)據(jù)類(lèi)型、變量、運(yùn)算符、函數(shù)、語(yǔ)句、控制結(jié)構(gòu)等。在章首案例的指引下，本章將介紹如何創(chuàng)建你的第一個(gè)具有完整功能的Python程序文件并運(yùn)行它。1.1案例：計(jì)算終值假設(shè)你剛開(kāi)了一個(gè)新的儲(chǔ)蓄賬戶，每年的利率是2%，賺的利息在年底支付，然后加到儲(chǔ)蓄賬戶的余額中。編寫(xiě)一個(gè)程序，首先從用戶那里讀取存入賬戶的金額，然后計(jì)算并顯示儲(chǔ)蓄賬戶在1年、2年和3年后的金額，使其四舍五入到小數(shù)點(diǎn)后兩位。編寫(xiě)程序文件并命名為ch01.py，運(yùn)行：首先程序提示輸入初始存入賬戶的金額，即本金，這里輸入1000；然后程序提示輸入年利率，不輸入的話默認(rèn)為2%，這里采用默認(rèn)值。輸入完畢后，程序根據(jù)輸入值進(jìn)行運(yùn)算，并輸出終值計(jì)算結(jié)果。1.2.1搭建編程環(huán)境下載和安裝啟動(dòng)Python交互式解釋器1.2.2創(chuàng)建并運(yùn)行程序交互式文件式1.2Python的安裝和運(yùn)行學(xué)習(xí)一種編程語(yǔ)言，首先要找一款合適的集成開(kāi)發(fā)工具。IDLE是Python軟件包自帶的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，初學(xué)者可以利用它方便地創(chuàng)建、運(yùn)行、測(cè)試和調(diào)試Python程序。初學(xué)者使用IDLE編輯器寫(xiě)代碼，能夠?qū)Ｗ⒂赑ython本身，而不是如何使用工具，手動(dòng)運(yùn)行代碼，可以更加直觀地了解程序腳本的解釋執(zhí)行過(guò)程。下面就來(lái)看一下如何下載和安裝Python軟件包并使用其中的IDLE。1.2.1搭建編程環(huán)境打開(kāi)Python官方主頁(yè)，可以訪問(wèn)所有相關(guān)資源：/點(diǎn)擊“downloads”，可以看到當(dāng)前最新版本，比如Python3.11.1。單擊“DownloadPython3.11.1”按鈕，直接下載Windows操作系統(tǒng)的Python解釋器。如果要下載其他操作系統(tǒng)的Python解釋器，點(diǎn)擊相應(yīng)的操作系統(tǒng)鏈接，比如Linux/UNIX、macOS。下載和安裝雙擊下載的可執(zhí)行文件“python-3.11.1-amd64.exe”安裝Python解釋器。下載和安裝勾選最下方“AddPython.exetoPATH”，選擇“InstallNow”將Python安裝在默認(rèn)路徑下，選擇“Customizeinstallation”自行指定安裝路徑（如C:\Python311）。安裝完成后，在“程序”里就可以找到Python程序。IDLE是Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment），也是最常使用的Python編程環(huán)境，Python3.11是Python命令行，也是常用的Python編程環(huán)境。下載和安裝通過(guò)IDLE方式啟動(dòng)：通過(guò)命令行方式啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)Python交互式解釋器兩種界面都以三個(gè)大于號(hào)“>>>”作為提示符，可以在提示符后輸入要執(zhí)行的語(yǔ)句，按回車(chē)執(zhí)行。運(yùn)行Python程序有兩種方式：交互式和文件式。本課程中凡是出現(xiàn)提示符“>>>”，表示代碼在交互式下運(yùn)行，不帶該提示符的代碼則表示以文件式的方式運(yùn)行。1.2.2創(chuàng)建并運(yùn)行程序交互式指Python解釋器即時(shí)響應(yīng)用戶輸入的每條代碼，給出輸出結(jié)果。比如，在IDLE中輸入print("HelloWorld")語(yǔ)句，回車(chē)后，可以看到語(yǔ)句的運(yùn)行結(jié)果是在屏幕上輸出“HelloWorld”。交互式一般用于調(diào)試少量代碼。在“>>>”后輸入exit()或者quit()可以退出Python運(yùn)行環(huán)境。交互式文件式是最常用的編程方式，也稱(chēng)為批量式。指用戶將Python程序?qū)懺谝粋€(gè)或多個(gè)文件中，然后啟動(dòng)Python解釋器批量執(zhí)行文件中的代碼。在IDLE中，選擇File→NewFile菜單選項(xiàng)或者按Ctrl+N打開(kāi)一個(gè)新窗口，在其中輸入Python代碼，并保存為Python程序文件（后綴名為py）。文件式在新窗口中輸入print("HelloWorld")語(yǔ)句，選擇File→SaveAs菜單選項(xiàng)，將文件保存為“hello.py”，選擇想要保存文件的路徑（如C:\Python311），點(diǎn)擊“保存”按鈕保存。文件式程序文件也被稱(chēng)為模塊（module）。按快捷鍵F5運(yùn)行程序，或者選擇Run→RunModule菜單選項(xiàng)，運(yùn)行結(jié)果顯示在Python交互界面中。文件式Python程序文件被保存并關(guān)閉后，可以通過(guò)在IDLE中選擇File→Open菜單選項(xiàng)或者按快捷鍵Ctrl+O重新打開(kāi)它，也可以在文件資源管理器中找到這個(gè)程序文件，點(diǎn)擊右鍵，選擇“EditwithIDLE”重新打開(kāi)它。注意：不要通過(guò)雙擊打開(kāi)一個(gè)Python程序文件，雙擊時(shí)默認(rèn)會(huì)通過(guò)命令行方式執(zhí)行這個(gè)程序。文件式1.3Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介1.3.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言通用語(yǔ)言和專(zhuān)用語(yǔ)言靜態(tài)語(yǔ)言和動(dòng)態(tài)語(yǔ)言1.3.2Python的起源和特性語(yǔ)法特性開(kāi)源語(yǔ)言功能強(qiáng)大程序就是告訴計(jì)算機(jī)做什么的指令序列，我們需要用一種計(jì)算機(jī)能夠理解的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)這些指令。如果我們能用自然語(yǔ)言告訴計(jì)算機(jī)該做什么那是最好不過(guò)了，計(jì)算機(jī)科學(xué)家們也正在朝這個(gè)方向努力（比如蘋(píng)果的Siri），但我們還沒(méi)有辦法讓計(jì)算機(jī)完全理解人類(lèi)的自然語(yǔ)言。同時(shí)，人類(lèi)的自然語(yǔ)言并不非常適合描述復(fù)雜的算法，因?yàn)樽匀徽Z(yǔ)言充滿了模糊性和不精確性。為此，計(jì)算機(jī)科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了能夠以精確、清晰的方式表達(dá)計(jì)算的符號(hào)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這些特殊的符號(hào)就被稱(chēng)為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的每一種結(jié)構(gòu)都具有精確的形式（稱(chēng)為句法）和精確的含義（稱(chēng)為語(yǔ)義），程序員們經(jīng)常把他們寫(xiě)出來(lái)的程序稱(chēng)為計(jì)算機(jī)代碼。1.3.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言統(tǒng)稱(chēng)為低級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言使用二進(jìn)制代碼表達(dá)指令，是計(jì)算機(jī)硬件可以直接識(shí)別和執(zhí)行的編程語(yǔ)言，用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序十分繁冗，程序也難以閱讀和修改。匯編語(yǔ)言使用助記符與機(jī)器語(yǔ)言中的指令進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，在計(jì)算機(jī)發(fā)展早期能幫助程序員提高編程效率。高級(jí)語(yǔ)言是接近自然語(yǔ)言的編程語(yǔ)言，可以更容易地描述計(jì)算問(wèn)題并利用計(jì)算機(jī)解決計(jì)算問(wèn)題。第一個(gè)廣泛應(yīng)用的高級(jí)語(yǔ)言是誕生于1972年的C語(yǔ)言，之后50年來(lái)先后誕生了幾千種高級(jí)語(yǔ)言，其中大多數(shù)語(yǔ)言由于應(yīng)用領(lǐng)域狹窄而退出了歷史舞臺(tái)。Python作為一種高級(jí)語(yǔ)言，其第一個(gè)公開(kāi)發(fā)行版發(fā)行于1991年。低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言除了Python、C之外，常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言還包括C++、C#、Java、JavaScript、R、PHP、Ruby、Matlab、HTML、Perl、Fortran、SQL，還有谷歌的Go語(yǔ)言和蘋(píng)果的Swift語(yǔ)言，等等。從2014年開(kāi)始，IEEESpectrum雜志每年都會(huì)發(fā)布編程語(yǔ)言排行榜，Python的排名從2016年開(kāi)始持續(xù)上升，2017年躍居榜首，至今已蟬聯(lián)六年冠軍，2022年位于排行榜前五的編程語(yǔ)言分別是：Python、C、C++、C#、Java。根據(jù)TIOBE在2022年12月發(fā)布的最新編程語(yǔ)言指數(shù)，Python首次超越C位居榜首，排名前五的編程語(yǔ)言同樣是：Python、C、C++、Java、C#。常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言通用語(yǔ)言是指能夠用于編寫(xiě)多種用途程序的編程語(yǔ)言，語(yǔ)法中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于特定應(yīng)用的程序元素，如Python、C、C++、C#、Java，等等。Python是目前最為靈活、最接近自然語(yǔ)言的通用編程語(yǔ)言，功能強(qiáng)大，適合解決各類(lèi)計(jì)算問(wèn)題，是數(shù)據(jù)科學(xué)、數(shù)據(jù)分析、人工智能（artificialintelligence）、區(qū)塊鏈（blockchain）等領(lǐng)域的首選語(yǔ)言。專(zhuān)用語(yǔ)言是指包含針對(duì)特定應(yīng)用的程序元素，或者應(yīng)用領(lǐng)域比較狹窄的編程語(yǔ)言，如HTML（用來(lái)描述網(wǎng)頁(yè)的標(biāo)記語(yǔ)言）、JavaScript（適用于Web客戶端開(kāi)發(fā)的腳本語(yǔ)言）、PHP（適用于Web服務(wù)器端開(kāi)發(fā)的腳本語(yǔ)言）、Matlab（科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言）、SQL（數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言），等等。通用語(yǔ)言和專(zhuān)用語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言按照計(jì)算機(jī)執(zhí)行方式的不同可以分成兩類(lèi)：采用解釋執(zhí)行的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言和采用編譯執(zhí)行的靜態(tài)語(yǔ)言。編譯是將源代碼（高級(jí)語(yǔ)言代碼）轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼（機(jī)器語(yǔ)言代碼）的過(guò)程，執(zhí)行編譯的計(jì)算機(jī)程序稱(chēng)為編譯器。解釋是將源代碼逐條轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼同時(shí)逐條運(yùn)行目標(biāo)代碼的過(guò)程，執(zhí)行解釋的計(jì)算機(jī)程序稱(chēng)為解釋器。解釋和編譯的區(qū)別在于：編譯是一次性地翻譯，一旦程序被編譯，就不再需要編譯器或者源代碼；解釋則在每次程序運(yùn)行時(shí)都需要解釋器和源代碼。這兩者的區(qū)別類(lèi)似于外語(yǔ)資料的翻譯和實(shí)時(shí)的同聲傳譯。靜態(tài)語(yǔ)言和動(dòng)態(tài)語(yǔ)言C、C++、Java等語(yǔ)言是采用編譯執(zhí)行的靜態(tài)語(yǔ)言，而JavaScript、PHP等語(yǔ)言則是采用解釋執(zhí)行的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。Python是采用解釋執(zhí)行方式的現(xiàn)代動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，但其解釋器保留了編譯器的部分功能，隨著程序運(yùn)行，解釋器也會(huì)生成一個(gè)完整的目標(biāo)代碼，從而提升了計(jì)算機(jī)性能。靜態(tài)語(yǔ)言和動(dòng)態(tài)語(yǔ)言Python的始創(chuàng)者是荷蘭人吉多（GuidovonRossum）。1982年，吉多從阿姆斯特丹大學(xué)獲得了數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位。1989年圣誕節(jié)期間，他為了打發(fā)圣誕節(jié)的無(wú)趣，決心開(kāi)發(fā)一個(gè)新的腳本解釋程序。Python這一名稱(chēng)來(lái)自英國(guó)肥皂劇《MontyPython》，吉多之所以選中Python作為語(yǔ)言的名字，是因?yàn)樗矚g這部肥皂劇了。但Python經(jīng)常用“巨蟒”（Python的原義）的圖標(biāo)。1.3.2Python的起源和特性Python的第一個(gè)公開(kāi)發(fā)行版發(fā)行于1991年。2000年，Python2.0正式發(fā)布，開(kāi)啟了其廣泛應(yīng)用的新時(shí)代。2008年，Python3.0正式發(fā)布，3.0版本無(wú)法向下兼容2.0版本的既有語(yǔ)法。2010年，Python2.x系列發(fā)布了最后一版，即2.7版，從此終結(jié)了2.x系列版本的發(fā)展。1.3.2Python的起源和特性語(yǔ)法特性簡(jiǎn)潔易學(xué)：Python語(yǔ)言關(guān)鍵字少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、語(yǔ)法清晰，實(shí)現(xiàn)相同功能的代碼行數(shù)僅相當(dāng)于其它語(yǔ)言的1/10～1/5，初學(xué)者可以在短時(shí)間內(nèi)輕松上手。強(qiáng)制可讀：Python語(yǔ)言通過(guò)強(qiáng)制縮進(jìn)（類(lèi)似文章段落的首行空格）來(lái)體現(xiàn)語(yǔ)句間的邏輯關(guān)系，顯著提高了程序的可讀性。支持中文：Python3.0解釋器采用UTF-8編碼表達(dá)所有字符，可以表達(dá)英文、中文、韓文、法文等各類(lèi)語(yǔ)言。開(kāi)源語(yǔ)言開(kāi)源指的是開(kāi)放源代碼，即源代碼公開(kāi)，任何人都可以訪問(wèn)、學(xué)習(xí)、修改甚至是發(fā)布。Python語(yǔ)言是開(kāi)源項(xiàng)目的優(yōu)秀代表，其解釋器的全部代碼都是開(kāi)放的，任何計(jì)算機(jī)高手都可以為不斷推動(dòng)Python語(yǔ)言的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。Python軟件基金會(huì)作為一個(gè)非營(yíng)利組織，擁有Python2.1版本之后所有版本的版權(quán)，該組織致力于更好地推進(jìn)并保護(hù)Python語(yǔ)言的開(kāi)放性。世界各地的程序員通過(guò)開(kāi)源社區(qū)貢獻(xiàn)了十幾萬(wàn)個(gè)第三方函數(shù)庫(kù)，幾乎覆蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方庫(kù)眾多，功能強(qiáng)大，既可以用來(lái)開(kāi)發(fā)小工具，也可以用來(lái)開(kāi)發(fā)企業(yè)級(jí)應(yīng)用。Python提供了完整的數(shù)據(jù)分析框架，本課程第二部分（第8-10章）將予以介紹。其中：NumPy是一個(gè)用于多維數(shù)組和矩陣運(yùn)算的數(shù)學(xué)庫(kù)；Pandas是一個(gè)基于NumPy的專(zhuān)門(mén)處理分析表格型數(shù)據(jù)的庫(kù)；Matplotlib是Python中使用最多的2D圖像繪制工具包，可以非常簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)可視化；Scikit-Learn是用Python開(kāi)發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)，包括大量的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)集，是一個(gè)簡(jiǎn)單高效的數(shù)據(jù)挖掘工具。功能強(qiáng)大1.4程序的基本要素1.4.1數(shù)據(jù)類(lèi)型1.4.2變量1.4.3運(yùn)算符1.4.4函數(shù)1.4.5語(yǔ)句1.4.6控制結(jié)構(gòu)一種數(shù)據(jù)類(lèi)型（type）是一系列值以及為這些值定義的一系列操作方法的集合。Python的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型包括數(shù)字和字符串，還有像列表、元組、字典、集合這樣的組合數(shù)據(jù)類(lèi)型。1.4.1數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)據(jù)類(lèi)型類(lèi)（型）名類(lèi)別示例整型int數(shù)字10浮點(diǎn)型float10.0布爾型boolTrue字符串str序列"HelloWorld"列表list[1,2,3,4,5]元組tuple(1,2,3,4,5)字典dict非序列組合{"principal":100,"futurevalue":110}集合set{1,2,3,4,5}字符串類(lèi)型是Python最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，字符串就是字符的序列。在Python里，字符串可以用單引號(hào)、雙引號(hào)或三引號(hào)括起，但必須配對(duì)，其中三引號(hào)既可以是三個(gè)單引號(hào)，也可以是三個(gè)雙引號(hào)。單引號(hào)和雙引號(hào)的作用相同，而用三引號(hào)括起來(lái)的字符串支持換行。比如，"HelloWorld"就是一個(gè)字符串，也可以用'HelloWorld'或'''HelloWorld'''表示。注意：編寫(xiě)程序過(guò)程中所使用的符號(hào)必須是英文符號(hào)?？沾纯兆址?，是一個(gè)不包含任何內(nèi)容的字符串，可以表示為''、""、''''''。需要注意的是，空串并不是包含空格的字符串（表示為''、""、''''''），空格也是一個(gè)字符。字符串整型一般以十進(jìn)制（decimal）表示，但Python也支持八進(jìn)制、十六進(jìn)制或二進(jìn)制來(lái)表示整型。八進(jìn)制（octal）整數(shù)以“0o”或“0O”開(kāi)始，十六進(jìn)制（hexadecimal）整數(shù)則以“0x”或“0X”開(kāi)始，二進(jìn)制（binary）整數(shù)以“0b”或“0B”開(kāi)始。整型八進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制int()是整型的轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以將其他數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換為整型，其最為常見(jiàn)的用法是將包含整數(shù)的字符串轉(zhuǎn)換為整型，比如int('1000')，其結(jié)果為整數(shù)1000。注意：'1000'是包含整數(shù)的字符串，如果想對(duì)它進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，必須先轉(zhuǎn)換為整型。如果想將整型轉(zhuǎn)換為字符串類(lèi)型，可以使用字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)str()，如str(1000)的結(jié)果為'1000'。整型轉(zhuǎn)換函數(shù)的完整形式為：int(x,base=10)。參數(shù)base表示是幾進(jìn)制，默認(rèn)是十進(jìn)制，即不指定base參數(shù)時(shí)，默認(rèn)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)。整型浮點(diǎn)數(shù)也稱(chēng)為小數(shù)，可以用直接的十進(jìn)制或科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。浮點(diǎn)數(shù)通常都有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)和一個(gè)可選的后綴e（大寫(xiě)或小寫(xiě)，表示科學(xué)計(jì)數(shù)法），在e和指數(shù)之間可以用“+”或“-”表示正負(fù)，正數(shù)可以省略。float()是浮點(diǎn)型的轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以將其他數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，最為常見(jiàn)的用法是將包含小數(shù)的字符串轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型。若要將整型轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，后面加個(gè)“.0”即可。浮點(diǎn)型十進(jìn)制表示法科學(xué)計(jì)數(shù)法float()0.04.3e25float(10)3.14159.384e-23float(True)-777.4.2E-10float('10.0')-5.5555671196.022E16float(0x10)也可以使用int()函數(shù)將浮點(diǎn)型轉(zhuǎn)換為整型，直接舍去小數(shù)部分截取整數(shù)部分。使用int()或float()將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字類(lèi)型時(shí)，該字符串必須包含數(shù)字，否則程序會(huì)報(bào)錯(cuò)，錯(cuò)誤類(lèi)型為“ValueError”（值錯(cuò)誤）。注意：浮點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)誤差，通常，浮點(diǎn)型的精度為15～17位有效數(shù)字。浮點(diǎn)型布爾型只有兩個(gè)值：True或False。對(duì)于值為零的數(shù)字或空集（空串、空列表、空元組、空字典），在Python中的布爾值都是False，而對(duì)于值不為零的任何數(shù)字或非空集（非空串、非空列表、非空元組、非空字典），其布爾值均為T(mén)rue。bool()是布爾型的轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以將其他數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換為布爾型。在數(shù)學(xué)運(yùn)算中，True和False分別對(duì)應(yīng)于1和0，float(True)結(jié)果為1.0。布爾型變量（variable）是編程語(yǔ)言中能存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果或能表示值的抽象概念。在使用變量前，需要對(duì)其進(jìn)行賦值，之后可以根據(jù)需要隨時(shí)對(duì)變量重新賦值。1.4.2變量變量的名字也稱(chēng)為標(biāo)識(shí)符（identifier），與其他大多數(shù)高級(jí)語(yǔ)言一樣，Python中變量命名規(guī)則如下：以字母或下劃線（_）開(kāi)頭；其他的字符可以是數(shù)字、字母或下劃線；不能將Python關(guān)鍵字作為變量名。變量的命名FalseNoneTrueandasassertasyncawaitbreakclasscontinuedefdelelifelseexceptfinallyforfromglobalifimportinislambdanonlocalnotorpassraisereturntrywhilewithyield我們已經(jīng)了解了True和False這兩個(gè)關(guān)鍵字，本章后續(xù)還會(huì)學(xué)習(xí)if、else、for、in等關(guān)鍵字。除以上必須遵守的命名規(guī)則以外，我們還給出如下建議：應(yīng)既簡(jiǎn)短又具有描述性，例如name比n好，student_name比s_n好。慎用小寫(xiě)字母l和大寫(xiě)字母O，因?yàn)榭赡鼙蝗隋e(cuò)看成數(shù)字1和0。避免用下劃線開(kāi)頭，在Python里下劃線開(kāi)頭的變量有特殊含義。在本章案例中，我們使用了如下4個(gè)變量：principal：用來(lái)存儲(chǔ)初始存入賬戶的金額，也就是本金。future_value：用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算出來(lái)的終值。interest_rate：用來(lái)表示年利率。year：用來(lái)表示年份。變量的命名變量賦值通過(guò)等號(hào)（=）來(lái)執(zhí)行。Python是一種動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，因此不需要預(yù)先聲明變量的類(lèi)型，變量的類(lèi)型和值在賦值那一刻被初始化；同時(shí)變量的類(lèi)型也是可以隨時(shí)變化的，也就是說(shuō)，可以先將某個(gè)變量賦值為一個(gè)字符串，然后又將其賦值為一個(gè)數(shù)字。變量的賦值假設(shè)在本章案例中，我們初始存入賬戶的金額為1000元、年利率為2%，那么我們可以給變量principal賦值為1000、給變量interest_rate賦值為0.02。變量的賦值在交互式解釋器中，可以用變量名查看該變量的原始值。注意與print()函數(shù)輸出結(jié)果的不同，直接用變量名查看，字符串帶引號(hào)，而用print()函數(shù)輸出時(shí)不帶引號(hào)。運(yùn)算符（operator）也稱(chēng)為操作符，在程序中用于計(jì)算。Python支持單目運(yùn)算符和雙目運(yùn)算符：?jiǎn)文窟\(yùn)算符帶一個(gè)操作數(shù)，操作數(shù)在運(yùn)算符的右邊；雙目運(yùn)算符帶兩個(gè)操作數(shù)，操作數(shù)在運(yùn)算符的兩邊。操作數(shù)（operand）可以是變量、常量、函數(shù)調(diào)用的返回值等。表達(dá)式（expression）是運(yùn)算符和操作數(shù)的有效組合，通常有一個(gè)計(jì)算結(jié)果。1.4.3運(yùn)算符算數(shù)運(yùn)算符運(yùn)算符功能expr1**expr2求冪+exprexpr的結(jié)果符號(hào)不變-expr對(duì)expr的結(jié)果符號(hào)取負(fù)expr1*expr2乘法expr1/expr2除法expr1//expr2整除expr1%expr2取余expr1+expr2加法expr1-expr2減法用于數(shù)字的算數(shù)運(yùn)算符：整除運(yùn)算符“//”返回比真正的商小的最接近的整數(shù)，比如2//3的結(jié)果為0，而-2//3的結(jié)果為-1。本章案例中計(jì)算終值的表達(dá)式需要用到加法（+）、乘法（*）和求冪（**）三種算數(shù)運(yùn)算符：principal*(1+interest_rate)**year。注意求冪的優(yōu)先級(jí)最高，其次是乘法，最后是加法，為了先進(jìn)行加法運(yùn)算，需要加括號(hào)。當(dāng)principal為1000、interest_rate為0.02、year為2時(shí)，終值計(jì)算結(jié)果為1040.4。算數(shù)運(yùn)算符格式化運(yùn)算符用于指定字符串的格式，用“%”表示左邊的操作數(shù)是格式化字符串，其中包含格式符，這些格式符為真實(shí)值預(yù)留位置，并說(shuō)明真實(shí)數(shù)值應(yīng)該呈現(xiàn)的格式；右邊的操作數(shù)是一個(gè)元組，將多個(gè)值傳遞給格式化字符串，每個(gè)值對(duì)應(yīng)一個(gè)格式符。格式化運(yùn)算符格式符格式格式符格式%c單個(gè)字符%s字符串%d或%i十進(jìn)制整型%f或%F浮點(diǎn)型%e或%E浮點(diǎn)型的科學(xué)計(jì)數(shù)法%%輸出一個(gè)單一的%輔助符號(hào)作用m.nm是顯示的最小總寬度，n是小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)（如果有的話）0位數(shù)顯示不夠m時(shí)，前面用0填充，而不是默認(rèn)的空格格式化運(yùn)算符本章案例中在計(jì)算出終值后，要將結(jié)果顯示在屏幕上。格式化輸出的字符串包括年份和終值，其中年份用十進(jìn)制整型的格式符“%d”，終值用浮點(diǎn)型的格式符“%f”，同時(shí)對(duì)于終值保留兩位小數(shù)，最小總寬度為7（包括小數(shù)點(diǎn)），加入輔助符號(hào)后的格式符為“%7.2f”，表達(dá)式如下："year%d:%7.2f"%(year,future_value)格式化運(yùn)算符“%”右邊的元組中第一個(gè)元素year對(duì)應(yīng)第一個(gè)格式符“%d”，第二個(gè)元素future_value對(duì)應(yīng)第二個(gè)格式符“%7.2f”。當(dāng)year為2、future_value為1040.4時(shí)，格式化字符串為"year2:1040.40"。注意：格式化字符串中除了格式符之外的字符，都原樣輸出。函數(shù)（function）就像小程序一樣，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的功能。Python有很多函數(shù)，程序員也可以自己定義函數(shù)。調(diào)用函數(shù)時(shí)，應(yīng)使用它的名稱(chēng)，后跟圓括號(hào)。許多函數(shù)在調(diào)用時(shí)需要值，這些值稱(chēng)為參數(shù)，在調(diào)用函數(shù)時(shí)放在括號(hào)內(nèi)。當(dāng)一個(gè)函數(shù)調(diào)用有多個(gè)參數(shù)時(shí)，參數(shù)之間用逗號(hào)分隔。內(nèi)置函數(shù)（built-infunction）是Python自帶的函數(shù)，可供程序員直接使用，如str()、int()、float()、bool()等類(lèi)型轉(zhuǎn)換函數(shù)，下面介紹內(nèi)置的輸入輸出函數(shù)。1.4.4函數(shù)print()函數(shù)可以用來(lái)輸出字符串，比如print(“HelloWorld”)；也可以以字符串形式輸出變量的值，如果要輸出多個(gè)變量的值，則用逗號(hào)分隔，比如print(year,future_value)。雖然year和future_value都不是字符串類(lèi)型，但在輸出的時(shí)候，print()函數(shù)會(huì)自動(dòng)將他們轉(zhuǎn)換為字符串輸出，用逗號(hào)分隔的多個(gè)變量，在輸出時(shí)默認(rèn)的分隔符是空格，可以通過(guò)指定sep參數(shù)來(lái)改變。本章案例中我們可以輸出格式化后的字符串，即：print("year%d:%7.2f"%(year,future_value))。print()函數(shù)print()函數(shù)的完整形式為：print(*args,sep='',end='\n',file=None,flush=False)參數(shù)*args表示要輸出的內(nèi)容，可以包括多項(xiàng)；參數(shù)sep指定輸出多項(xiàng)內(nèi)容時(shí)如何分隔，默認(rèn)是空格；參數(shù)end指定輸出以什么結(jié)尾，默認(rèn)是換行符；參數(shù)file指定輸出到哪個(gè)文件，默認(rèn)是輸出到系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出（屏幕）；參數(shù)flush指定是否刷新輸出流，默認(rèn)是否。print()函數(shù)從用戶那里得到數(shù)據(jù)輸入的最簡(jiǎn)單的方法是用input()函數(shù)，它讀取系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸入（鍵盤(pán)輸入），并將讀取到的數(shù)據(jù)賦值給指定的變量。無(wú)論用戶輸入什么內(nèi)容，input()函數(shù)都以字符串類(lèi)型返回結(jié)果。在獲得用戶輸入之前，可以給用戶一些提示性文字，放在字符串內(nèi)，作為input()函數(shù)的參數(shù)。input()函數(shù)在本章案例中，初始存入賬戶的金額和年利率都是由用戶輸入，而不是直接由程序員進(jìn)行賦值，這就需要用到input()函數(shù)。以輸入本金為例，我們調(diào)用如下函數(shù)：input("Theinitialprincipalis:")如果用戶輸入1000，返回的結(jié)果是字符串'1000'。由于需要對(duì)本金進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，必須將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字類(lèi)型，假設(shè)本金都是整數(shù)，我們可以用int()函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即：int(input("Theinitialprincipalis:"))input()函數(shù)語(yǔ)句（statement）就是告訴計(jì)算機(jī)做某件事情的一條代碼。如下一行代碼就是一條告訴計(jì)算機(jī)要輸出終值計(jì)算結(jié)果的語(yǔ)句：print("year%d:%7.2f"%(year,future_value))本小節(jié)主要介紹賦值語(yǔ)句和注釋語(yǔ)句。1.4.5語(yǔ)句前面提到，賦值是創(chuàng)建變量的一種方法。Python語(yǔ)言中，“=”表示賦值，即將等號(hào)右側(cè)的結(jié)果賦給左側(cè)變量，包含等號(hào)的語(yǔ)句稱(chēng)為賦值語(yǔ)句。賦值語(yǔ)句的右側(cè)可以是任何復(fù)雜的表達(dá)式，如下語(yǔ)句計(jì)算終值并將結(jié)果賦值給變量future_value：future_value=principal*(1+interest_rate)**year賦值語(yǔ)句與輸出語(yǔ)句不同，輸入語(yǔ)句通過(guò)調(diào)用input()函數(shù)接收用戶輸入，返回的結(jié)果需要賦值給指定的變量，這就需要用到賦值語(yǔ)句。仍然以輸入初始存入賬戶的金額為例，用戶通過(guò)鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)需要賦值給變量principal，即：principal=int(input("Theinitialprincipalis:"))當(dāng)程序調(diào)用input()函數(shù)時(shí)會(huì)停下來(lái)，等待用戶輸入，當(dāng)用戶按下Enter鍵時(shí)，表示輸入完畢，程序?qū)⒂脩糨斎氲膬?nèi)容作為字符串返回，繼續(xù)執(zhí)行賦值語(yǔ)句。賦值語(yǔ)句此外，還有一種同步賦值語(yǔ)句，可以同時(shí)給多個(gè)變量賦值。如果想交換兩個(gè)變量的值，在其他編程語(yǔ)言里，需要用到一個(gè)中間變量（t）來(lái)保存其中一個(gè)變量的值（t=a），然后將另一個(gè)變量的值賦給這個(gè)變量（a=b），最后再將中間變量的值賦給另一個(gè)變量（b=t），但在Python語(yǔ)言里，同步賦值語(yǔ)句可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需中間變量直接交換兩個(gè)變量的值。同步賦值語(yǔ)句可以使賦值過(guò)程變得更簡(jiǎn)潔，通過(guò)減少變量使用，簡(jiǎn)化語(yǔ)句表達(dá)，增加程序的可讀性。賦值語(yǔ)句對(duì)于編寫(xiě)程序來(lái)說(shuō)，注釋是一項(xiàng)非常有用的功能，它能夠讓你使用自然語(yǔ)言在程序中添加說(shuō)明，從而提升代碼的可讀性。。Python使用“#”標(biāo)示注釋?zhuān)瑥摹?”開(kāi)始直到此行結(jié)束的內(nèi)容都是注釋?zhuān)?”可以在一行的任何地方開(kāi)始，解釋器會(huì)忽略掉“#”之后的所有內(nèi)容，比如，我們可以為接收本金輸入的語(yǔ)句添加如下注釋?zhuān)ㄖ形恼f(shuō)明）：principal=int(input("Theinitialprincipalis:"))#輸入本金注釋語(yǔ)句編寫(xiě)注釋的主要目的是闡述代碼要做什么，以及是如何做的。在程序的編寫(xiě)過(guò)程中，程序員對(duì)每條語(yǔ)句都很清楚，但過(guò)段時(shí)間以后，有些細(xì)節(jié)可能會(huì)遺忘，這時(shí)候注釋就很有用。另外，編寫(xiě)的程序需要被別人閱讀，注釋能夠幫助其他人快速理解你的程序。作為初學(xué)者，最值得養(yǎng)成的習(xí)慣之一就是，在代碼中編寫(xiě)清晰、簡(jiǎn)潔的注釋。此外，在編寫(xiě)和調(diào)試程序的過(guò)程中，有的時(shí)候暫時(shí)不想讓某些語(yǔ)句被執(zhí)行，但又不想把它們從程序中刪除，就可以在這些語(yǔ)句之前加上“#”，讓它們成為注釋語(yǔ)句。在以后又想使用它們的時(shí)候，只要把“#”刪掉即可。比如，我們可以暫時(shí)把計(jì)算終值的語(yǔ)句改為注釋語(yǔ)句，去嘗試更好的計(jì)算并輸出不同年份終值的方法。注釋語(yǔ)句一般情況下，程序中的語(yǔ)句是按順序逐條執(zhí)行的，從第一條一直執(zhí)行到最后一條。僅使用順序結(jié)構(gòu)可以用來(lái)解決一些小問(wèn)題，但不足以解決大多數(shù)有趣的問(wèn)題。我們需要用到其他兩種控制結(jié)構(gòu)——分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。1.4.6控制結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)允許程序包含的語(yǔ)句在程序運(yùn)行時(shí)可能執(zhí)行，也可能不執(zhí)行。程序仍然從頂部開(kāi)始后向底部執(zhí)行，但是可能跳過(guò)程序中的某些語(yǔ)句。和大多數(shù)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言一樣，Python使用if關(guān)鍵字來(lái)構(gòu)成分支語(yǔ)句，包括單分支語(yǔ)句、雙分支語(yǔ)句和多分支語(yǔ)句，這里介紹雙分支語(yǔ)句，即if-else語(yǔ)句，其語(yǔ)法形式如下：if<condition>:<statements>else:<statements>分支結(jié)構(gòu)<statements>是一個(gè)語(yǔ)句塊，可以包含一到多條語(yǔ)句。<condition>為條件表達(dá)式，其值為布爾型，即True或False。如果值為T(mén)rue，則執(zhí)行if下的語(yǔ)句塊，跳過(guò)else部分；如果值為False，則跳過(guò)if下的語(yǔ)句塊，執(zhí)行else下的語(yǔ)句塊。

強(qiáng)制縮進(jìn)使得程序邏輯分明，非常容易看出每條語(yǔ)句屬于哪個(gè)語(yǔ)句塊。縮進(jìn)一般為4個(gè)空格，也可以使用Tab鍵。Python初學(xué)者剛開(kāi)始編寫(xiě)程序時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)縮進(jìn)錯(cuò)誤（IndentationError），仔細(xì)檢查語(yǔ)句是否縮進(jìn)正確，也可以使用IDLE的自動(dòng)縮進(jìn)來(lái)避免錯(cuò)誤，比如輸入if語(yǔ)句后回車(chē)，下一行語(yǔ)句開(kāi)始的位置自動(dòng)縮進(jìn)。分支結(jié)構(gòu)本章案例的年利率也由用戶輸入，但提供了2%的默認(rèn)值，即如果用戶什么也不輸入，年利率默認(rèn)為0.02，如果用戶輸入了值，則采用用戶輸入的值。這就需要使用一個(gè)雙分支結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行處理。判斷條件就是用戶是否輸入了值，如果輸入了，則將其轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型，以便用來(lái)進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算；如果什么也沒(méi)輸入，則默認(rèn)為0.02。代碼如下：interest_rate=input("Theannualinterestrateis(defaultis2%):")ifinterest_rate:

interest_rate=float(interest_rate)else:

interest_rate=0.02分支結(jié)構(gòu)執(zhí)行到input()函數(shù)時(shí)，程序停下來(lái)等待用戶輸入。如果用戶直接按下Enter鍵，那么返回的字符串就是一個(gè)空串，空串的布爾值為False，跳過(guò)if下的語(yǔ)句塊，執(zhí)行else下的語(yǔ)句塊，即賦值為默認(rèn)值。

循環(huán)結(jié)構(gòu)允許程序多次重復(fù)執(zhí)行相同的語(yǔ)句。雖然不采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)多次復(fù)制粘貼相同的語(yǔ)句也可以實(shí)現(xiàn)多次執(zhí)行，但這樣只能執(zhí)行固定次數(shù)，且語(yǔ)句一旦有修改，對(duì)每個(gè)副本都要進(jìn)行修改。Python提供了for和while兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)，都允許程序中只出現(xiàn)一次的語(yǔ)句在程序運(yùn)行時(shí)多次重復(fù)執(zhí)行，這里介紹用來(lái)形成指定循環(huán)次數(shù)的for語(yǔ)句，其語(yǔ)法形式如下：for<var>in<sequence>:<statements>循環(huán)結(jié)構(gòu)<sequence>是序列，可以是字符串、列表或元組，<var>是循環(huán)變量，會(huì)遍歷<sequence>中的所有值，也就是說(shuō)，<sequence>中有多少個(gè)值，for下的語(yǔ)句塊（循環(huán)體）就會(huì)循環(huán)多少次。

for語(yǔ)句經(jīng)常與Python的內(nèi)置函數(shù)range()一起使用，用來(lái)指定循環(huán)次數(shù)，range()函數(shù)返回一個(gè)可迭代的范圍對(duì)象。比如，range(1,4)返回一個(gè)從1到3的整數(shù)范圍，循環(huán)變量遍歷這個(gè)整數(shù)范圍，即第一次執(zhí)行循環(huán)體時(shí)賦值為1，第二次執(zhí)行時(shí)賦值為2，第三次執(zhí)行時(shí)賦值為3，然后循環(huán)結(jié)束，執(zhí)行for語(yǔ)句之后的語(yǔ)句。range()函數(shù)的完整形式為：range(start,stop[,step])。start指定起始的整數(shù)，默認(rèn)是0；stop指定終止的整數(shù)為stop（不含stop）；step指定序列增長(zhǎng)的步長(zhǎng)，默認(rèn)是1。循環(huán)結(jié)構(gòu)本章案例需要計(jì)算1年、2年和3年后的終值，可以寫(xiě)三條語(yǔ)句分別進(jìn)行計(jì)算，再寫(xiě)三條語(yǔ)句分別輸出結(jié)果。我們來(lái)嘗試一下采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，將之前已經(jīng)寫(xiě)好的計(jì)算終值的語(yǔ)句和輸出終值計(jì)算結(jié)果的語(yǔ)句放入循環(huán)體內(nèi)，year作為循環(huán)變量，如下所示：foryearinrange(1,4):

future_value=principal*(1+interest_rate)**yearprint("year%d:%7.2f"%(year,future_value))至此，本章案例已編寫(xiě)完成，將程序文件保存為ch01.py，運(yùn)行程序，如果有錯(cuò)誤則進(jìn)行修正。輸入本金1000、年利率不輸入，檢查程序運(yùn)行結(jié)果是否正確；輸入本金2000、年利率0.03，再次檢查程序運(yùn)行結(jié)果是否正確。循環(huán)結(jié)構(gòu)采用循環(huán)結(jié)構(gòu)的好處顯而易見(jiàn)，循環(huán)體內(nèi)的兩條語(yǔ)句被重復(fù)執(zhí)行三次。

累加或累乘（accumulator）是一種常見(jiàn)的算法模式，需要使用一個(gè)累加或累乘變量以及一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)。首先給累加或累乘變量賦初值，然后在循環(huán)體中不斷更新累加或累乘變量的值，循環(huán)結(jié)束后得到終值。1.5編程實(shí)踐：累加、累乘用戶輸入一個(gè)整數(shù)，程序計(jì)算該數(shù)的階乘，并輸出結(jié)果。比如，用戶輸入6，程序計(jì)算6的階乘，輸出結(jié)果720?！纠?-1】求階乘注意：賦值語(yǔ)句fact=fact*i也可以寫(xiě)作fact*=i。

借助于這個(gè)例子，我們來(lái)看一下Python的賦值過(guò)程。在Python中，給變量fact賦值就像是給一個(gè)值貼上黃色的小便箋，上面寫(xiě)著“這就是fact”?！纠?-1】中給fact賦值n次，假設(shè)用戶輸入