3. Python 的非正式介绍

在下面的例子中，通过提示符 (>>> 与 …) 的出现与否来区分输入和输出：如果你想复现这些例子，当提示符出现后，你必须在提示符后键入例子中的每一个词；不以提示符开头的那些行是解释器的输出。注意例子中某行中出现第二个提示符意味着你必须键入一个空白行；这是用来结束多行命令的。

这个手册中的许多例子都包含注释，甚至交互性命令中也有。Python中的注释以井号 # 开头，并且一直延伸到该文本行结束为止。注释可以出现在一行的开头或者是空白和代码的后边，但是不能出现在字符串中间。字符串中的井号就是井号。因为注释是用来阐明代码的，不会被 Python 解释，所以在键入这些例子时，注释是可以被忽略的。

几个例子:

  1. # this is the first comment
  2. spam = 1  # and this is the second comment
  3.           # ... and now a third!
  4. text = "# This is not a comment because it's inside quotes."

3.1. Python 作为计算器使用

让我们尝试一些简单的 Python 命令。启动解释器，等待界面中的提示符，>>> （这应该花不了多少时间）。

3.1.1. 数字

解释器就像一个简单的计算器一样：你可以在里面输入一个表达式然后它会写出答案。 表达式的语法很直接：运算符 +、-、*、/ 的用法和其他大部分语言一样（比如 Pascal 或者 C 语言）；括号 (()) 用来分组。比如:

  1. >>> 2 + 2
  2. 4
  3. >>> 50 - 5*6
  4. 20
  5. >>> (50 - 5*6) / 4
  6. 5.0
  7. >>> 8 / 5  # division always returns a floating point number
  8. 1.6

整数（比如 2、4、20 ）有 int 类型，有小数部分的（比如 5.0、1.6 ）有 float 类型。在这个手册的后半部分我们会看到更多的数值类型。

除法运算 (/) 永远返回浮点数类型。如果要做 floor division 得到一个整数结果（忽略小数部分）你可以使用 // 运算符；如果要计算余数，可以使用 %

  1. >>> 17 / 3  # classic division returns a float
  2. 5.666666666666667
  3. >>>
  4. >>> 17 // 3  # floor division discards the fractional part
  5. 5
  6. >>> 17 % 3  # the % operator returns the remainder of the division
  7. 2
  8. >>> 5 * 3 + 2  # result * divisor + remainder
  9. 17

在Python中，可以使用 ** 运算符来计算乘方 1

  1. >>> 5 ** 2  # 5 squared
  2. 25
  3. >>> 2 ** 7  # 2 to the power of 7
  4. 128

等号 (=) 用于给一个变量赋值。然后在下一个交互提示符之前不会有结果显示出来:

  1. >>> width = 20
  2. >>> height = 5 * 9
  3. >>> width * height
  4. 900

如果一个变量未定义（未赋值），试图使用它时会向你提示错误:

  1. >>> n  # try to access an undefined variable
  2. Traceback (most recent call last):
  3.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  4. NameError: name 'n' is not defined

Python中提供浮点数的完整支持；包含多种混合类型运算数的运算会把整数转换为浮点数:

  1. >>> 4 * 3.75 - 1
  2. 14.0

在交互模式下，上一次打印出来的表达式被赋值给变量 _。这意味着当你把Python用作桌面计算器时，继续计算会相对简单，比如:

  1. >>> tax = 12.5 / 100
  2. >>> price = 100.50
  3. >>> price * tax
  4. 12.5625
  5. >>> price + _
  6. 113.0625
  7. >>> round(_, 2)
  8. 113.06

这个变量应该被使用者当作是只读类型。不要向它显式地赋值——你会创建一个和它名字相同独立的本地变量，它会使用魔法行为屏蔽内部变量。

除了 int 和 float，Python也支持其他类型的数字，例如 Decimal 或者 Fraction。Python 也内置对 复数 的支持，使用后缀 j 或者 J 就可以表示虚数部分（例如 3+5j ）。

3.1.2. 字符串

除了数字，Python 也可以操作字符串。字符串有多种形式，可以使用单引号（'...'），双引号（"..."）都可以获得同样的结果 2。反斜杠 \ 可以用来转义:

  1. >>> 'spam eggs'  # single quotes
  2. 'spam eggs'
  3. >>> 'doesn\'t'  # use \' to escape the single quote...
  4. "doesn't"
  5. >>> "doesn't"  # ...or use double quotes instead
  6. "doesn't"
  7. >>> '"Yes," they said.'
  8. '"Yes," they said.'
  9. >>> "\"Yes,\" they said."
  10. '"Yes," they said.'
  11. >>> '"Isn\'t," they said.'
  12. '"Isn\'t," they said.'

在交互式解释器中，输出的字符串外面会加上引号，特殊字符会使用反斜杠来转义。 虽然有时这看起来会与输入不一样（外面所加的引号可能会改变），但两个字符串是相同的。 如果字符串中有单引号而没有双引号，该字符串外将加双引号来表示，否则就加单引号。 print() 函数会生成可读性更强的输出，即略去两边的引号，并且打印出经过转义的特殊字符:

  1. >>> '"Isn\'t," they said.'
  2. '"Isn\'t," they said.'
  3. >>> print('"Isn\'t," they said.')
  4. "Isn't," they said.
  5. >>> s = 'First line.\nSecond line.'  # \n means newline
  6. >>> s  # without print(), \n is included in the output
  7. 'First line.\nSecond line.'
  8. >>> print(s)  # with print(), \n produces a new line
  9. First line.
  10. Second line.

如果你不希望前置了 \ 的字符转义成特殊字符，可以使用 原始字符串 方式，在引号前添加 r 即可:

  1. >>> print('C:\some\name')  # here \n means newline!
  2. C:\some
  3. ame
  4. >>> print(r'C:\some\name')  # note the r before the quote
  5. C:\some\name

字符串字面值可以跨行连续输入。一种方式是用三重引号："""...""" 或 '''...'''。字符串中的回车换行会自动包含到字符串中，如果不想包含，在行尾添加一个 \ 即可。如下例:

  1. print("""\
  2. Usage: thingy [OPTIONS]
  3.      -h                        Display this usage message
  4.      -H hostname               Hostname to connect to
  5. """)

将产生如下输出（注意最开始的换行没有包括进来）:

  1. Usage: thingy [OPTIONS]
  2.      -h                        Display this usage message
  3.      -H hostname               Hostname to connect to

字符串可以用 + 进行连接（粘到一起），也可以用 * 进行重复:

  1. >>> # 3 times 'un', followed by 'ium'
  2. >>> 3 * 'un' + 'ium'
  3. 'unununium'

相邻的两个或多个 字符串字面值 （引号引起来的字符）将会自动连接到一起.

  1. >>> 'Py' 'thon'
  2. 'Python'

把很长的字符串拆开分别输入的时候尤其有用:

  1. >>> text = ('Put several strings within parentheses '
  2. ...         'to have them joined together.')
  3. >>> text
  4. 'Put several strings within parentheses to have them joined together.'

只能对两个字面值这样操作，变量或表达式不行:

  1. >>> prefix = 'Py'
  2. >>> prefix 'thon'  # can't concatenate a variable and a string literal
  3.   ...
  4. SyntaxError: invalid syntax
  5. >>> ('un' * 3) 'ium'
  6.   ...
  7. SyntaxError: invalid syntax

如果你想连接变量，或者连接变量和字面值，可以用 + 号:

  1. >>> prefix + 'thon'
  2. 'Python'

字符串是可以被 索引 （下标访问）的，第一个字符索引是 0。单个字符并没有特殊的类型，只是一个长度为一的字符串:

  1. >>> word = 'Python'
  2. >>> word[0]  # character in position 0
  3. 'P'
  4. >>> word[5]  # character in position 5
  5. 'n'

索引也可以用负数，这种会从右边开始数:

  1. >>> word[-1]  # last character
  2. 'n'
  3. >>> word[-2]  # second-last character
  4. 'o'
  5. >>> word[-6]
  6. 'P'

注意 -0 和 0 是一样的，所以负数索引从 -1 开始。

除了索引，字符串还支持 切片。索引可以得到单个字符，而 切片 可以获取子字符串:

  1. >>> word[0:2]  # characters from position 0 (included) to 2 (excluded)
  2. 'Py'
  3. >>> word[2:5]  # characters from position 2 (included) to 5 (excluded)
  4. 'tho'

注意切片的开始总是被包括在结果中，而结束不被包括。这使得 s[:i] + s[i:] 总是等于 s

  1. >>> word[:2] + word[2:]
  2. 'Python'
  3. >>> word[:4] + word[4:]
  4. 'Python'

切片的索引有默认值；省略开始索引时默认为0，省略结束索引时默认为到字符串的结束:

  1. >>> word[:2]   # character from the beginning to position 2 (excluded)
  2. 'Py'
  3. >>> word[4:]   # characters from position 4 (included) to the end
  4. 'on'
  5. >>> word[-2:]  # characters from the second-last (included) to the end
  6. 'on'

您也可以这么理解切片：将索引视作指向字符 之间 ，第一个字符的左侧标为0，最后一个字符的右侧标为 n ，其中 n 是字符串长度。例如:

  1.  +---+---+---+---+---+---+
  2.  | P | y | t | h | o | n |
  3.  +---+---+---+---+---+---+
  4.  0   1   2   3   4   5   6
  5. -6  -5  -4  -3  -2  -1

第一行数标注了字符串 0…6 的索引的位置，第二行标注了对应的负的索引。那么从 i 到 j 的切片就包括了标有 i 和 j 的位置之间的所有字符。

对于使用非负索引的切片，如果索引不越界，那么得到的切片长度就是起止索引之差。例如， word[1:3] 的长度为2。

试图使用过大的索引会产生一个错误:

  1. >>> word[42]  # the word only has 6 characters
  2. Traceback (most recent call last):
  3.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  4. IndexError: string index out of range

但是，切片中的越界索引会被自动处理:

  1. >>> word[4:42]
  2. 'on'
  3. >>> word[42:]
  4. ''

Python 中的字符串不能被修改，它们是 immutable 的。因此，向字符串的某个索引位置赋值会产生一个错误:

  1. >>> word[0] = 'J'
  2.   ...
  3. TypeError: 'str' object does not support item assignment
  4. >>> word[2:] = 'py'
  5.   ...
  6. TypeError: 'str' object does not support item assignment

如果需要一个不同的字符串，应当新建一个:

  1. >>> 'J' + word[1:]
  2. 'Jython'
  3. >>> word[:2] + 'py'
  4. 'Pypy'

内建函数 len() 返回一个字符串的长度:

  1. >>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious'
  2. >>> len(s)
  3. 34

参见

文本序列类型 — str

字符串是一种 序列类型 ，因此也支持序列类型的各种操作。

字符串的方法

字符串支持许多变换和查找的方法。

格式化字符串字面值

内嵌表达式的字符串字面值。

格式字符串语法

使用 str.format() 进行字符串格式化。

printf 风格的字符串格式化

这里详述了使用 % 运算符进行字符串格式化。

3.1.3. 列表

Python 中可以通过组合一些值得到多种 复合 数据类型。其中最常用的 列表 ，可以通过方括号括起、逗号分隔的一组值（元素）得到。一个 列表 可以包含不同类型的元素，但通常使用时各个元素类型相同:

  1. >>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
  2. >>> squares
  3. [1, 4, 9, 16, 25]

Like strings (and all other built-in sequence type), lists can be indexed and sliced:

  1. >>> squares[0]  # indexing returns the item
  2. 1
  3. >>> squares[-1]
  4. 25
  5. >>> squares[-3:]  # slicing returns a new list
  6. [9, 16, 25]

所有的切片操作都返回一个新列表，这个新列表包含所需要的元素。就是说，如下的切片会返回列表的一个新的(浅)拷贝:

  1. >>> squares[:]
  2. [1, 4, 9, 16, 25]

列表同样支持拼接操作:

  1. >>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
  2. [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

与 immutable 的字符串不同, 列表是一个 mutable 类型，就是说，它自己的内容可以改变:

  1. >>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # something's wrong here
  2. >>> 4 ** 3  # the cube of 4 is 64, not 65!
  3. 64
  4. >>> cubes[3] = 64  # replace the wrong value
  5. >>> cubes
  6. [1, 8, 27, 64, 125]

你也可以在列表末尾通过 append() 方法 来添加新元素（我们将在后面介绍有关方法的详情）:

  1. >>> cubes.append(216)  # add the cube of 6
  2. >>> cubes.append(7 ** 3)  # and the cube of 7
  3. >>> cubes
  4. [1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

给切片赋值也是可以的，这样甚至可以改变列表大小，或者把列表整个清空:

  1. >>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
  2. >>> letters
  3. ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
  4. >>> # replace some values
  5. >>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
  6. >>> letters
  7. ['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
  8. >>> # now remove them
  9. >>> letters[2:5] = []
  10. >>> letters
  11. ['a', 'b', 'f', 'g']
  12. >>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list
  13. >>> letters[:] = []
  14. >>> letters
  15. []

内置函数 len() 也可以作用到列表上:

  1. >>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
  2. >>> len(letters)
  3. 4

也可以嵌套列表 (创建包含其他列表的列表), 比如说:

  1. >>> a = ['a', 'b', 'c']
  2. >>> n = [1, 2, 3]
  3. >>> x = [a, n]
  4. >>> x
  5. [['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
  6. >>> x[0]
  7. ['a', 'b', 'c']
  8. >>> x[0][1]
  9. 'b'

3.2. 走向编程的第一步

Of course, we can use Python for more complicated tasks than adding two and two together. For instance, we can write an initial sub-sequence of the Fibonacci series as follows:

  1. >>> # Fibonacci series:
  2. ... # the sum of two elements defines the next
  3. ... a, b = 0, 1
  4. >>> while b < 10:
  5. ...     print(b)
  6. ...     a, b = b, a+b
  7. ...
  8. 1
  9. 1
  10. 2
  11. 3
  12. 5
  13. 8

这个例子引入了几个新的特性。

  • 第一行含有一个 多重赋值: 变量 a 和 b 同时得到了新值 0 和 1. 最后一行又用了一次多重赋值, 这展示出了右手边的表达式，在任何赋值发生之前就被求值了。右手边的表达式是从左到右被求值的。

  • The while loop executes as long as the condition (here: b < 10) remains true. In Python, like in C, any non-zero integer value is true; zero is false. The condition may also be a string or list value, in fact any sequence; anything with a non-zero length is true, empty sequences are false. The test used in the example is a simple comparison. The standard comparison operators are written the same as in C: < (less than), > (greater than), == (equal to), <= (less than or equal to), >= (greater than or equal to) and != (not equal to).

  • 循环体 是 缩进的 ：缩进是 Python 组织语句的方式。在交互式命令行里，你得给每个缩进的行敲下 Tab 键或者（多个）空格键。实际上用文本编辑器的话，你要准备更复杂的输入方式；所有像样的文本编辑器都有自动缩进的设置。交互式命令行里，当一个组合的语句输入时, 需要在最后敲一个空白行表示完成（因为语法分析器猜不出来你什么时候打的是最后一行）。注意，在同一块语句中的每一行，都要缩进相同的长度。

  • print() 函数将所有传进来的参数值打印出来. 它和直接输入你要显示的表达式(比如我们之前在计算器的例子里做的)不一样， print() 能处理多个参数，包括浮点数，字符串。 字符串会打印不带引号的内容, 并且在参数项之间会插入一个空格, 这样你就可以很好的把东西格式化, 像这样:

    1. >>> i = 256*256
    2. >>> print('The value of i is', i)
    3. The value of i is 65536

    关键字参数 end 可以用来取消输出后面的换行, 或使用另外一个字符串来结尾:

    1. >>> a, b = 0, 1
    2. >>> while b < 1000:
    3. ...     print(b, end=',')
    4. ...     a, b = b, a+b
    5. ...
    6. 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,

备注

1

因为 ** 比 - 有更高的优先级, 所以 -3**2 会被解释成 -(3**2) ，因此结果是 -9. 为了避免这个并且得到结果 9, 你可以用这个式子 (-3)**2.

2

和其他语言不一样的是, 特殊字符比如说 \n 在单引号 ('...') 和双引号 ("...") 里有一样的意义. 这两种引号唯一的区别是，你不需要在单引号里转义双引号 " (但是你必须把单引号转义成 \') ， 反之亦然.