基礎語法、變數、基礎資料型別、運算子、輸入輸出

以下我們進入 Python核心編程 的內容，本次主要講解關于縮進、識別符號、運算式、輸入輸出、整數型、浮點型、字串型相關的內容，

第一章 Python基礎語法

1.1 縮進

縮進的作用是使得程式的結構更加清晰，代碼的可讀性更好，按照Python的語法規則，層級相同的代碼模塊應該使用相同的縮進，也就是說，我們應盡量將按順序執行、層級相同的代碼寫在同一個縮進的模塊中，在同一層級的代碼，只有先后之分，沒有主從之分；而不同層級的代碼則有主從之分，
Python語言默認的縮進單位為4個空格的位置，
代碼縮進一般用于函式定義、類定義、分支結構以及回圈結構的代碼段中，
下面這段代碼展示了Python語言中的縮進規則，其中，if…else…中，if 和 else 屬于相同的代碼模塊：

age = 18
if age >= 18:
    print("Hello,my friends!")
else:
    print("Hello,kids!")

如果你不能很好把握代碼之間應該如何縮進，記住一條"潛規則"：在行尾":"之后的代碼，往往是需要縮進的，
在IDLE、Pycharm等編輯器中，可以通過設定來控制每次縮進的空格數，如果設定為"4"，這樣我們就能使用制表符"Tab"鍵來快速地使用縮進來調整代碼的位置了，在大多數Python的編程環境中，系統會自動將"Tab"制表符轉化為4個空格的位置，使用制表符"Tab"的前提是確保使用一致數量的縮進空格，否則會引起系統錯誤，
縮進的小結：

• 順序執行的普通代碼，從最左端頂格開始撰寫，不需要縮進；
• 一些以關鍵字開頭，冒號結尾的代碼段，往往下一行都要縮進；
• 如果當前代碼塊的功能執行完畢，需要退回縮進；
• 如果代碼需要分為幾個不同層級的模塊來執行，那么每個代碼模塊需要對應不同的縮進，

1.2 注釋

Python中常用的注釋方式分為單行注釋、多行注釋，注釋是在代碼之外的具有幫助性、說明性的檔案，程式在執行程序中，并不會執行注釋中的內容，注釋的快捷鍵是"CTRL+/"，
單行注釋：以"#“開頭，可以寫在每一行的開頭，也可以寫在代碼之后，
多行注釋：以三對單引號 ‘’’…’’’ ，或者三對雙引號 “””…"""，其中包裹住要注釋的檔案，一般不放在代碼后，
在程式中加入注釋，不但可以幫助讀者理解代碼的功能和作用，以及在一些排錯的程序中，可以先注釋掉一些代碼，觀察代碼對程式運行的影響，所以說，注釋對于程式的撰寫者和閱讀者來說，都是非常重要的，初學者要養成寫注釋的好習慣，在下面這段檔案中，我們使用多行注釋和單行注釋來幫助讀者理解代碼將要執行的功能，

# 設定一個變數用來保存物件的年齡
age = 18
"""
以下這段代碼的作用是對年齡進行判斷，
如果年齡大于等于18歲，列印'你好，我的朋友！'；
如果年齡小于18歲，列印'你好，我的孩子！'；
"""
if age >= 18:
    print("Hello,my friends!")  #如果年齡大于等于18歲，列印'Hello,my friends!'
else:
    print("Hello,my kids!")     #如果年齡小于18歲，列印'Hello,my kids!'

1.3 識別符號

通俗意義上來說，識別符號就是程式員給變數、函式、類等取的名字，但是，Python對于識別符號的規定較為嚴格，所以說，名字也是不能亂取的，必須要遵循以下幾點原則：

1. 區分大小寫；
   Python是大小寫敏感的，也就是說，同樣的單詞，但是因為大小寫的不同，在Python編程環境中，會認為是不同的兩個物件，這與其他某些編程語言是不同的，

>>> age = 18   #age是一個變數，給其賦值18
>>> age        #系統能正常地訪問age的值
18
>>> Age        #但是系統不能訪問Age的物件內容，系統會報"型別錯誤"
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#2>", line 1, in <module>
    Age        #但是系統不能訪問Age的物件內容，系統會報"型別錯誤"
NameError: name 'Age' is not defined

在上面這段代碼中，因為正常地將18這個整數型的數值賦給了age，所以系統在訪問age時是正常顯示的；但是，Age與age并不是相同的變數，且沒有對Age進行任何的賦值操作，所以會導致系統報錯，

2. 較好的可讀性；
   對一個變數、函式或者類來說，我們應盡可能使用英文單詞使得其具有可讀性，使得讀者能夠從字面就能理解該變數、函式或者類所代表的含義，而盡量不要去使用諸如"abc"，“a1”，“x2"這樣意義模糊的變數，
   推薦的變數名：’'name”,“age”,“numbers”
   推薦的函式名：“isOdd”,“count_even_number”
   推薦的類名：“Car”,“Student”

3. 符合命名規定；
   識別符號的第一個字符必須是大小寫字母或者下劃線，不能是數字或者其他符號，如"$Age"、“1Age”、"&Age"這些都是不合法的識別符號，
   識別符號的其他的部分由字母、數字和下劃線組成，像"_age"、“age1”、"students_age"這樣則是合法的識別符號，

4. 通用的命名方法；
   下劃線（蛇形）命名法：英文單詞全部小寫，中間以下劃線"_"連接，常用于函式、方法的命名，
   如 draw_images, get_text等
   小駝峰命名法：除首字母小寫外，其余單詞的首字母均大寫，常用于變數的命名，
   如：pinkPencil, studentClass
   大駝峰命名法：所有單詞的首字母均大寫，常用于類名的命名，
   如： HtmlText, ConferenceContent等

5. 不以關鍵字命名，
   在Python系統中，預先定義了一些常用的字符作為關鍵字（或稱為保留字），這些字符在程式運行中起到關鍵的語法作用，因而最好不要用來給函式、變數、類進行命名，否則會覆寫其原來的含義，造成程式的混亂，
   關鍵字在后來的學習中會逐漸積累，所以不需要死記硬背，
   我們可以通過輸入import keyword，使用keyword.kwlist來查看所有的關鍵詞

>>> import keyword
>>> keyword.kwlist
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

6. 盡量不以中文字符命名識別符號，
   盡管在Python高級的版本中，已經支持使用中文字符做為變數、類或者函式的名稱，但是考慮到中文使用的局限性，與程式的泛用性，我們盡量使用英文單詞來命名，而不是使用中文字符，這種命名方式對國外的程式閱讀者不是很友好，

識別符號小作業
以下命名不符合識別符號規則的有 ( 多選 ) ：
A. list = [1,2,3,4]
B. 01_a = 1
C. name = ‘amy’
D. 年齡 = 18
答案是A、B、D
決議：1，list是系統保留的關鍵字；2，數字不能作為識別符號的開頭；3，盡量不適用中文作為識別符號

第二章 變數

2.1 變數的定義

變數，顧名思義，其代表的值在程式執行程序中會發生變化，
變數的實質是在計算機的記憶體空間中開辟出的一塊區域，我們往往使用變數來保存一些物件的值，
在其他的編程語言中，變數必須在定義后才能使用，而在Python語言中，變數是不需要宣告的，變數在賦值操作（"="為賦值符號）的同時完成變數的宣告和定義，

與變數相對的概念是常量，其代表的值在程式執行程序中不會發生變化，Python語言中沒有嚴格地規定常量的表現形式，其通常以變數的形態出現，但是我們在使用程式的程序中，應該遵循開發者的說明，盡量不要去更改常量，在 python 中，使用識別符號字母全部大寫的方式來識別常量，
無論是變數還是常量，在創建時都會在記憶體中開辟一塊空間，用于保存它的值，

2.2 變數的賦值程序

studentName = "Alice"     #創建一個叫做"Alice"的字串型的物件，然后將其賦值給studentName這個變數

看一下上面的代碼，程式在變數的賦值程序中發生了什么事情呢？
第1步，系統在記憶體中創建了一個叫做"Alice"的字串型的物件；
第2不，系統在記憶體中創建了一個叫做studentName變數，并讓該變數指向"Alice"這個字串型物件，

請同學們觀察下面這段代碼，說出該段代碼的運行結果，然后從A,B,C,D四個選項中選出正確的答案：

# 請說出以下代碼的運行結果，然后從A,B,C,D四個選項中選出正確的答案
studentName1 = "Alice"
studentName2 = studentName1
studentName1 = "Jaina"
print(studentName1)
print(studentName2)

A
Alice
Alice
B
Jaina
Jaina
C
Alice
Jaina
D
Jaina
Alice
正確答案是 D
我們來看一下這段代碼發生了什么：
首先，系統在記憶體中創建了"Alice" 這個字串型的物件，并創建了studentName1 指向它；

其次，系統在記憶體中創建了變數studentName2，并且把studentName1指向的物件傳遞給它，這樣，studentName1和studentName2就同時指向同一個物件，我們這時就認為studentName1和studentName1是相等的，

最后，系統在記憶體中新建了一個字串型物件"Jaina"，并讓studentName1這個變數指向它，但此時，studentName2這個變數仍然指向字串型的物件"Alice"，所以，studentName1對應的值是"Jaina"，而studentName2對應的值是"Alice"，這樣，我們的列印結果就是答案D了，

2.3 Python獨特的賦值方式

如果有同學學過其他的編程語言，會發現其他的編程語言實作變數的賦值要一個一個依次進行，但是，Python語言是簡潔的、高效的，注定Python是不同凡響的，
如果我們要把1這個值同時賦給a,b,c這三個變數，我們可以這么做：

>>> a=b=c=1
>>> a
1
>>> b
1
>>> c
1

賦值操作的程序是從右向左，現將1賦值給c，再將c的值賦給b，再將b的值賦給a，

如果要在一條陳述句中將1賦給a，2賦給b，3賦給c，又應該怎么做呢？

>>> a,b,c = 1,2,3
>>> a
1
>>> b
2
>>> c
3

我們可以使用","將變數和要賦值的物件分開，這樣，值就會一一"映射"到變數上，從而實作變數的快速賦值，
變數賦值小作業
a = 6
b = 8
實作 a = 8 ， b=6
答案： a,b = b,a
決議，賦值運算是從右向左運行，在賦值運算前，b指向8的值，a指向6的值，那么則相當于a,b = 8,6，之后的賦值運算，將a指向8的值，將b指向6的值，就實作了a, b 兩個變數值互換的運算，

2.4 變數的地址

變數對于程式開發人員來說，就像一座座的小房子，在小房子里裝著各種各樣的資料物件，要訪問這些資料就必須要找到裝著資料物件的小房子，那么我們怎么去找到這些小房子呢？聰明的同學們已經猜到了，我們可以通過"地址"去找到房子，進而訪問其中的資料物件，在程式中，我們可以使用id()函式來查看變數的地址，
每個變數在記憶體中都有一個ID，我們可以將其理解為變數的地址，當兩個不同名稱的變數，其地址都是同一個ID的時候，我們認為這兩個變數其實是相等的，
下面的代碼展示了Python是如何判斷兩個變數是否相等的，

>>> studentName1 = "Alice"
>>> studentName2 = "Alice"
>>> id(studentName1)
47961288
>>> id(studentName2)
47961288
>>> print(studentName1 == studentName2)
True

我們可以看到，studentName1和studentName2的id地址都是一致的，所以，studentName1 == studentName2是正確的，

2.5 小結

• 在python當中創建變數無需先宣告在使用，在賦值同時創建變數
• 每個變數在使用前都必須賦值，變數被賦值以后才可以使用
• 賦值號"="的賦值運算子是按照從右往左的計算順序
• Python允許同時為多個變數賦值
• 地址相同的變數，即使變數名不一樣，系統也認為是相同的

第三章 基礎資料型別

在編程程序中，我們經常會使用各種各樣的資料型別，其中有一些基礎的資料型別我們會經常使用到，主要包括整數型、浮點型、布爾型、復數性以及字串型，其中，整數型、浮點型、布爾型、復數性合稱為數字型，

3.1 整數型

整數型就是我們通常意義上所說的整數，包括0，正整數、負整數，不包括小數點，整數型是我們在編程活動中最經常見到的資料型別，在Python中以"int"來表示整數型，
使用type()可以查看變數的資料型別，

>>> number = 19
>>> type(number)
<class 'int'>

整數型可以用十進制、二進制、八進制、以及十六進制來表示：

• 十進制 ： 不用使用進制符號，正常表示即可，如：19，37等；
• 二進制 ： 使用進制符號0b或0B，如 0b101010 ，0B101010；
• 八進制 ： 使用進制符號0b或0B，如 0o7765，0O7765；
• 十六進制 ：使用進制符號0b或0B，如 0xCF25，0XCF25，

那么，如果將其他進制的值賦值給變數，再將其列印出來，會發生什么事呢？

>>> 0b101010
42
>>> 0B101010
42
>>> 0o7765
4085
>>> 0O7765
4085
>>> 0xCF25
53029
>>> 
>>> 0XCF25
53029

知識擴展 ： 我們會發現，對應的二進制、八進制、十六進制的值在輸出時都默認轉換為10進制的值，
那么，有沒有辦法讓其仍然按照八進制、十六進制的形式列印呢？
我們可以借助print函式的格式化列印功能來實作
%d — dec 十進制
%o — oct 八進制
%x — hex 十六進制

>>> num = 29
>>> print("%d"%num)
29
>>> print("%o"%num)
35
>>> print("%x"%(num))
1d

我們還可以借助一些函式，這些函式分別是
十進制轉換為二進制bin()；十進制轉換為二進制oct()；十進制轉換為十六進制hex()；

>>> number1 = 0b101010
>>> number1
42
>>> bin(number1)
'0b101010'
>>> number2 = 0o7765
>>> number2
4085
>>> oct(number2)
'0o7765'
>>> number3 = 0XCF25
>>> number3
53029
>>> hex(number3)
'0xcf25'

3.2 浮點型

與整數型相對，浮點型就是帶小數點的數字，由整數部分和小數部分組成，比如我們常見的"π"，在程式中，我們經常將其作為一個常量表示出來，

>>> PI = 3.1415926
>>> print(PI)
3.1415926

浮點型的數值進行計算并不是完全精準的，可能會遇到四舍五入的情況，比如5/3會得到1.6666666666666667

>>> 5/3
1.6666666666666667

如果一個整數與一個浮點數相加、相減、相乘、相除，結果都是一個浮點數，

>>> a,b = 1,2.0
>>> a+b
3.0
>>> a-b
-1.0
>>> a*b
2.0
>>> a/b
0.5

3.3 布爾型

在計算機中，我們經常需要判斷"正確"與"錯誤"的情況，布爾型是一種表示邏輯的簡單型別，該型別的元素只有"True"和"False"兩個，分別表示邏輯上的"真"和"假"，
常用的布爾型數值有：and 與運算 ， or 或運算， not 非運算
A and B 與運算 ： 只有兩個變數同時為"True"時，其運算結果才能為"True"，否則運算結果為"False"；
A or B 或運算 ： 兩個變數其中之一為"True"時，其運算結果為"True"，否則運算結果為"False"；
not A 非運算 ： 當變數的值為"True"時，其運算結果為"False"；當變數的值為"False"時，其運算結果為"True"，

>>> A,B = True,True
>>> A and B
True
>>> A or B
True
>>> A,B = True,False
>>> A and B
False
>>> A or B
True
>>> A,B = False,False
>>> A and B
False
>>> A or B
False
>>> C = True
>>> not C
False
>>> C = False
>>> not C
True

在Python程式中，布爾型的值常用語分支結構的程式陳述句或者作為while回圈陳述句的判斷條件，

3.4 字串型

在Python中，用一對單引號或者一對雙引號包裹起來的字符集合稱之為字串，其對應的資料型別為str，

>>> str1 = "Python"
>>> str1
'Python'
>>> str1 = 'python'
>>> str1
'python'
>>> type(str1)
<class 'str'>

還有一種用三對單引號或三對雙引號包裹起來的字符集合，其中的字符可以由多行組成，我們在講注釋的時候已經介紹過這種形式了，在這里就不做過多的介紹，
字串中的字符可以包括大小寫字母、數字、中文字符、特殊符號，以及一些轉義符，
轉義符是指一些具有特殊含義的字符，用于實作特定的功能，注意：轉義符只占據一個字符的位置，
常見的轉移字符請參考https://www.runoob.com/python3/python3-string.html這篇網頁的內容，

字串這一部分的內容比較多，我會在單獨的一章的中來詳細闡述如何處理字串，

第四章 運算子

4.1 算術運算子

算術運算子指用來實作算術運算的特殊符號，比如常見的加法"+"，減法"-"，乘法"*"，“除法/“等等，需要注意的是，算術運算子是有優先級的，一般來說乘法”*”，“除法/“的優先級要大于加法”+”，減法"-"，
除了加減乘除之外，還有其他一些常用的算術運算子，
** 冪運算，x ** y 表示取得x的y次方，如 5**2 得到25，冪運算的優先級最高，
% 取余數運算 ，如 5 % 3 得到 2
// 取整運算 ， 回傳商的整數部分，如 5//2 得到2，5.0//2得到2.0，5//-2 得到-3
取余運算"%"、 取整運算"//“和乘法”*"，"除法/"的優先級一樣，所以在一起運算時，需要借助小括號()

4.2 比較運算子

常用來比較兩個數字的大小，結果回傳True或者False，
需要注意的是，除了可以使用純數字進行比較之外，也可以進行變數、運算式之間的比較，
比較運算子的優先級小于算術運算子的優先級，

>>> 33 > 55
False
>>> a,b = 33,55
>>> a > b
False
>>> a+b > a-b
True

4.3 賦值運算子

常見的賦值運算子是"=" , 其作用是將一個資料物件賦值給變數，
除了常規的賦值運算外，還有一些復合賦值運算，
a ** = b 等價于 a = a ** b
a %= b 等價于 a = a % b
a //= b 等價于 a = a // b
a *= b 等價于 a = a * b
a /= b 等價于 a = a / b
a += b 等價于 a = a + b
a -= b 等價于 a = a - b

4.4 邏輯運算子

在Python程式中，只允許將 and， or ，not三種運算子用于邏輯運算，
and ：與運算
or ：或運算
not ：非運算
可參考布爾型資料型別

4.5 運算子的優先級

一般而言，冪運算 ** 優先級最高，其次是乘法、除法、取余、取整運算，然后是加法、減法，再次是 賦值運算，最后是邏輯運算，
除了以上運算子之外，還有其他一些運算子，但這里只介紹最常用的幾種運算子，如果對運算子有興趣，同學們可以參考這個網頁：
https://www.runoob.com/python/python-operators.html

第五章 輸入與輸出

5.1 input輸入函式

input() 是Python的內置函式，用來獲取用戶輸入，其回傳值為字串型別，當用戶未輸入時，程式會阻塞行程，停止就向下執行，并等待用戶輸入，直到用戶輸入完成再繼續執行，

age = input("請輸入你的年齡：")
print("你的年齡是：",age)
print("age的資料型別是：",type(age))

請閱讀并執行以上的代碼（假設輸入年齡為18），說一說代碼的結果是什么？

請輸入你的年齡：18
你的年齡是： 18
age的資料型別是： <class 'str'>

從結果中我們可以看到，input函式回傳的是一個字串型別的物件，然后將這個字串物件賦值給了age這個變數，所以age的資料型別是str，那么問題來了，如果我們想使用輸入的數字進行數學運算該怎么辦呢？

num1 = input("請輸入昨天的營業額：")
num2 = input("請輸入今天的營業額：")
print("",num1+num2)

上面這段代碼有什么問題？
問題1：num1和num2是字串型別，不能用于數字運算，
問題2：字串和字串使用"+"運算子會將兩個字串拼接在一起，

請輸入昨天的營業額：180.55
請輸入今天的營業額：260.74
昨天和今天的營業額合計為： 180.55260.74

哈哈，結果是不是很奇怪？那我們應該怎么去修改呢？

num1 = float(input("請輸入昨天的營業額："))
num2 = float(input("請輸入今天的營業額："))
print("昨天和今天的營業額合計為：",num1+num2)

請輸入昨天的營業額：180.55
請輸入今天的營業額：260.74
昨天和今天的營業額合計為： 441.29

在這里，我們使用了強制型別轉換的方法，將字串型別的"180.55"和"260.74"轉換為了浮點型的180.55和260.74，并分別賦值給num1和num2，這樣num1和num2就能進行數值運算，得到我們想要的結果了，
需要注意的是，強制型別轉換必須是字串中的內容全部為數字才可以，
提示：使用str.isdigit() 判斷字串是否全部為數字組成

input 輸入函式小練習1：
用戶輸入 id_card
判斷 id_card 是否為全數字
是，則列印輸出 id_card
否，則列印輸出 ‘id_card 格式錯誤’

id_card = input("請輸入你的id_card：")
if id_card.isdigit():
    print(id_card)
else:
    print('id_card 格式錯誤')

input 輸入函式小練習2：
輸入年齡
當年齡大于18，則輸出”你好呀,小靚仔”；
否則輸出”你好呀！小朋友”

while(True):
    age = input("請輸入你的年齡：")
    if age.isdigit():
        age = int(age)
        if age >= 18:
            print("你好呀,小靚仔!")
            break
        else:
            print("你好呀！小朋友!")
            break
    else:
        print("請重新輸入正確的數字，")
        continue

5.2 print輸出函式

print輸出函式用于列印輸出，語法為：print(self, *args, sep=’ ‘, end=’\n’, file=None)
引數中sep表示各個值之間的分割符，默認為空格；end表示結尾處的符號，默認為換行符，

>>> num1,num2,num3,num4 = 1,2,3,4
>>> print(num1,num2,num3,num4,sep="+")
1+2+3+4
>>> print(num1,num2,num3,num4,sep="+",end='=')
1+2+3+4=
>>> print(num1,num2,num3,num4,sep="",end='')
1234

觀察以上的代碼片段，并考慮為什么輸出結果是這樣？

print輸出函式小作業1：
num1,num2,num3,num4 = 1,2,3,4
使用print陳述句把整個等式列印出來，即列印出"1+2+3+4=10"的效果
參考答案：

num1,num2,num3,num4 = 1,2,3,4
print(num1,num2,num3,num4,sep="+",end='=')
print(num1+num2+num3+num4)

print輸出函式小作業2：
print(‘12’)
print('34’)
使用一個 print 陳述句實作上面兩個 print() 陳述句輸出的效果
參考答案：

print('1*2','3*4',sep='\n')

print陳述句的格式化輸出：
方法一：使用格式化字符，需要注意的是，格式化字符需要與變數的型別保持一致，
%s：對應字串型別
%d：對應整數型型別
%.2f：對應浮點數型別，".2"表示保留兩位小數

>>> name,age,money = "Ross",20,200000
>>> print("%s雖然只有%d歲，但是她已經賺到了%.2f元的錢了，"%(name,age,money))
Ross雖然只有20歲，但是她已經賺到了200000.00元的錢了，

方法二：使用format函式，需要注意的是，format函式中列印的順序默認為順序執行，但是列印順序可以人為控制，
更多詳細資訊請參考：https://www.runoob.com/python/att-string-format.html

>>> name,age,money = "Ross",20,200000
print("{}雖然只有{}歲，但是她已經賺到了{:.2f}元的錢了，".format(name,age,money))
Ross雖然只有20歲，但是她已經賺到了200000.00元的錢了，

5.3 小結

input輸入函式的特征：

1. 阻塞：程式會等待用戶輸入，輸入完成后繼續執行
2. 回傳值為字串：input函式會回傳一個字串型別的值，

print函式的特征：

1. 輸出值之間使用sep引數作為分隔符
2. 輸出后使用end引數作為行的末尾，
3. 可以使用格式化符號指定列印格式