3. Python 速览

下面的例子以是否显示提示符（>>> 与 …）区分输入与输出：输入例子中的代码时，要键入以提示符开头的行中提示符后的所有内容；未以提示符开头的行是解释器的输出。注意，例子中的某行出现的第二个提示符是用来结束多行命令的，此时，要键入一个空白行。

本手册中的许多例子，甚至交互式命令都包含注释。Python 注释以 # 开头，直到该物理行结束。注释可以在行开头，或空白符与代码之后，但不能在字符串里面。字符串中的 # 号就是 # 号。注释用于阐明代码，Python 不解释注释，键入例子时，可以不输入注释。

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 用作计算器

现在，尝试一些简单的 Python 命令。启动解释器，等待主提示符（>>> ）出现。

3.1.1. 数字

解释器像一个简单的计算器：输入表达式，就会给出答案。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 C）；括号 (()) 用来分组。例如：

  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（如，2、4、20 ）的类型是 int，带小数（如，5.0、1.6 ）的类型是 float。本教程后半部分将介绍更多数字类型。

除法运算（/）返回浮点数。用 // 运算符执行 floor division 的结果是整数（忽略小数）；计算余数用 %：

  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  # floored quotient * divisor + remainder
  9. 17

Python 用 ** 运算符计算乘方 1：

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

等号（=）用于给变量赋值。赋值后，下一个交互提示符的位置不显示任何结果：

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

如果变量未定义（即，未赋值），使用该变量会提示错误：

  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 全面支持浮点数；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

交互模式下，上次输出的表达式会赋给变量 _。把 Python 当作计算器时，用该变量实现下一步计算更简单，例如：

  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

最好把该变量当作只读类型。不要为它显式赋值，否则会创建一个同名独立局部变量，该变量会用它的魔法行为屏蔽内置变量。

除了 int 和 float，Python 还支持其他数字类型，例如 Decimal 或 Fraction。Python 还内置支持 复数，后缀 j 或 J 用于表示虚数（例如 3+5j ）。

3.1.2. 字符串

除了数字，Python 还可以操作字符串。字符串有多种表现形式，用单引号（'……'）或双引号（"……"）标注的结果相同 2。反斜杠 \ 用于转义：

  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.'

交互式解释器会为输出的字符串加注引号，特殊字符使用反斜杠转义。虽然，有时输出的字符串看起来与输入的字符串不一样（外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，该字符串外将加注双引号，反之，则加注单引号。print() 函数输出的内容更简洁易读，它会省略两边的引号，并输出转义后的特殊字符：

  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.

如果不希望前置 \ 的字符转义成特殊字符，可以使用 原始字符串，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

字符串字面值可以实现跨行连续输入。实现方式是用三引号："""...""" 或 '''...'''，字符串行尾会自动加上回车换行，如果不需要回车换行，在行尾添加 \ 即可。示例如下：

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

输出如下（注意，第一行没有换行）：

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

字符串可以用 + 合并（粘到一起），也可以用 * 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 （引号标注的字符）会自动合并：

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

拆分长字符串时，这个功能特别实用：

  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.'

这项功能只能用于两个字面值，不能用于变量或表达式：

  1. >>> prefix = 'Py'
  2. >>> prefix 'thon'  # can't concatenate a variable and a string literal
  3.   File "<stdin>", line 1
  4.     prefix 'thon'
  5.                 ^
  6. SyntaxError: invalid syntax
  7. >>> ('un' * 3) 'ium'
  8.   File "<stdin>", line 1
  9.     ('un' * 3) 'ium'
  10.                    ^
  11. SyntaxError: invalid syntax

合并多个变量，或合并变量与字面值，要用 +：

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

字符串支持 索引 （下标访问），第一个字符的索引是 0。单字符没有专用的类型，就是长度为一的字符串：

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

索引还支持负数，用负数索引时，从右边开始计数：

  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 一样，因此，负数索引从 -1 开始。

除了索引，字符串还支持 切片。索引可以提取单个字符，切片 则提取子字符串：

  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，输出结果包含切片开始，但不包含切片结束。因此，s[:i] + s[i:] 总是等于 s：

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

切片索引的默认值很有用；省略开始索引时，默认值为 0，省略结束索引时，默认为到字符串的结尾：

  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'

还可以这样理解切片，索引指向的是字符 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 ，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

第一行数字是字符串中索引 0…6 的位置，第二行数字是对应的负数索引位置。i 到 j 的切片由 i 和 j 之间所有对应的字符组成。

对于使用非负索引的切片，如果两个索引都不越界，切片长度就是起止索引之差。例如， word[1:3] 的长度是 2。

索引越界会报错：

  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，切片会自动处理越界索引：

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

Python 字符串不能修改，是 immutable 的。因此，为字符串中某个索引位置赋值会报错：

  1. >>> word[0] = 'J'
  2. Traceback (most recent call last):
  3.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  4. TypeError: 'str' object does not support item assignment
  5. >>> word[2:] = 'py'
  6. Traceback (most recent call last):
  7.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  8. TypeError: 'str' object does not support item assignment

要生成不同的字符串，应新建一个字符串：

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

内置函数 len() 返回字符串的长度：

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

参见

文本序列类型 —- str

字符串是 序列类型 ，支持序列类型的各种操作。

字符串的方法

字符串支持很多变形与查找方法。

格式字符串字面值

内嵌表达式的字符串字面值。

格式字符串语法

使用 str.format() 格式化字符串。

printf 风格的字符串格式化

这里详述了用 % 运算符格式化字符串的操作。

3.1.3. 列表

Python 支持多种 复合 数据类型，可将不同值组合在一起。最常用的 列表 ，是用方括号标注，逗号分隔的一组值。列表 可以包含不同类型的元素，但一般情况下，各个元素的类型相同：

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

和字符串（及其他内置 sequence 类型）一样，列表也支持索引和切片：

  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]

切片操作返回包含请求元素的新列表。以下切片操作会返回列表的 浅拷贝：

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

列表还支持合并操作：

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

与 immutable 字符串不同, 列表是 mutable 类型，其内容可以改变：

  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]

append() 方法 可以在列表结尾添加新元素（详见后文）:

  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]

为切片赋值可以改变列表大小，甚至清空整个列表：

  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() 也支持列表：

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

还可以嵌套列表（创建包含其他列表的列表），例如：

  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

当然，Python 还可以完成比二加二更复杂的任务。 例如，可以编写 斐波那契数列 的初始子序列，如下所示：

  1. >>> # Fibonacci series:
  2. ... # the sum of two elements defines the next
  3. ... a, b = 0, 1
  4. >>> while a < 10:
  5. ...     print(a)
  6. ...     a, b = b, a+b
  7. ...
  8. 0
  9. 1
  10. 1
  11. 2
  12. 3
  13. 5
  14. 8

本例引入了几个新功能。

  • 第一行中的 多重赋值：变量 a 和 b 同时获得新值 0 和 1。最后一行又用了一次多重赋值，这体现在右表达式在赋值前就已经求值了。右表达式求值顺序为从左到右。

  • while 循环只要条件（这里指：a < 10）保持为真就会一直执行。Python 和 C 一样，任何非零整数都为真，零为假。这个条件也可以是字符串或列表的值，事实上，任何序列都可以；长度非零就为真，空序列则为假。示例中的判断只是最简单的比较。比较操作符的标准写法和 C 语言一样： < （小于）、 > （大于）、 == （等于）、 <= （小于等于)、 >= （大于等于）及 != （不等于）。

  • 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，得为每个缩输入制表符或空格。使用文本编辑器可以实现更复杂的输入方式；所有像样的文本编辑器都支持自动缩进。交互式输入复合语句时, 要在最后输入空白行表示结束（因为解析器不知道哪一行代码是最后一行）。注意，同一块语句的每一行的缩进相同。

  • print() 函数输出给定参数的值。与表达式不同（比如，之前计算器的例子），它能处理多个参数，包括浮点数与字符串。它输出的字符串不带引号，且各参数项之间会插入一个空格，这样可以实现更好的格式化操作：

    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 可以取消输出后面的换行, 或用另一个字符串结尾：

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

脚注

1

** 比 - 的优先级更高, 所以 -3**2 会被解释成 -(3**2) ，因此，结果是 -9。要避免这个问题，并且得到 9, 可以用 (-3)**2。

2

和其他语言不一样，特殊字符如 \n 在单引号（'...'）和双引号（"..."）里的意义一样。这两种引号唯一的区别是，不需要在单引号里转义双引号 "，但必须把单引号转义成 \'，反之亦然。