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3. Python 简介 Python v3.4.3 官方教程
2016-01-11 17:41:40      个评论      
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以下的示例中,输入和输出通过提示符(>>>...)是否出现加以区分:如果要重复该示例,你必须在提示符出现后,输入提示符后面的所有内容;没有以提示符开头的行是解释器的输出。注意示例中出现从提示符意味着你一定要在最后加上一个空行;这用于结束一个多行命令。

本手册中的很多示例,甚至在交互方式下输入的示例,都带有注释。Python 中的注释以“井号”, #,开始,直至实际的行尾。注释可以从行首开始,也可以跟在空白或代码之后,但不能包含在字符串字面量中。字符串字面量中的#字符仅仅表示#。因为注释只是为了解释代码并且不会被Python解释器解释,所以敲入示例的时候可以忽略它们。

例如:

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

3.1. 将 Python 当做计算器 

让我们尝试一些简单的 Python 命令。启动解释器然后等待主提示符 >>>(应该不需要很久。)

3.1.1. 数字

解释器可作为一个简单的计算器:你可以向它输入一个表达式,它将返回其结果。表达式语法很直白: 运算符+、 -、 */的用法就和其它大部分语言一样(例如 Pascal 或 C);括号(())可以用来分组。例如:

>>>

>>> 2 + 2 4 >>> 50 - 5*6 20 >>> (50 - 5*6) / 4 5.0 >>> 8 / 5 # pision always returns a floating point number 1.6 

整数(例如 2420)的类型是int,带有小数部分数字(e.g. 5.01.6)的类型是float在本教程的后面我们会看到更多关于数字类型的内容。

除法(/)永远返回一个浮点数。如要使用floor 除法并且得到整数结果(丢掉任何小数部分),你可以使用//运算符;要计算余数你可以使用%

>>>

>>> 17 / 3 # classic pision returns a float 5.666666666666667 >>> >>> 17 // 3 # floor pision discards the fractional part 5 >>> 17 % 3 # the % operator returns the remainder of the pision 2 >>> 5 * 3 + 2 # result * pisor + remainder 17 

通过Python,还可以使用**运算符符计算幂乘方[1]:

>>>

>>> 5 ** 2 # 5 squared 25 >>> 2 ** 7 # 2 to the power of 7 128 

等号 (=) 用于给变量赋值。赋值之后,在下一个提示符之前不会有任何结果显示:

>>>

>>> width = 20 >>> height = 5*9 >>> width * height 900 

如果变量没有“定义”(赋值),使用的时候将会报错:

>>>

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

浮点数完全支持;整数和浮点数的混合计算中,整数会被转换为浮点数:

>>>

>>> 3 * 3.75 / 1.5 7.5 >>> 7.0 / 2 3.5 

在交互模式下,最近一次表达式的值被赋给变量_这意味着把 Python 当做桌面计算器使用的时候,可以方便的进行连续计算,例如:

>>>

>>> tax = 12.5 / 100 >>> price = 100.50 >>> price * tax 12.5625 >>> price + _ 113.0625 >>> round(_, 2) 113.06 

用户应该将这个变量视为只读的。不要试图去给它赋值 — — 你将会创建出一个独立的同名局部变量,并且屏蔽了内置变量的魔术效果。

除了int 和 float,Python还支持其它数字类型,例如小数 and 分数Python还内建支持复数,使用后缀j 或 J 表示虚数部分(例如3+5j)。

3.1.2. 字符串

除了数值,Python 还可以操作字符串,可以用几种方法来表示。它们可以用单引号('...')或双引号("...")括起来,效果是一样的[2]。\ 可以用来转义引号。

>>>

>>> 'spam eggs' # single quotes 'spam eggs' >>> 'doesn\'t' # use \' to escape the single quote... "doesn't" >>> "doesn't" # ...or use double quotes instead "doesn't" >>> '"Yes," he said.' '"Yes," he said.' >>> "\"Yes,\" he said." '"Yes," he said.' >>> '"Isn\'t," she said.' '"Isn\'t," she said.' 

在交互式解释器中,输出的字符串会用引号引起来,特殊字符会用反斜杠转义。虽然可能和输入看上去不太一样(括起来的引号可能会变),但是两个字符串是相等的。如果字符串中只有单引号而没有双引号,就用双引号引用,否则用单引号引用。print()函数生成可读性更好的输出, 它会省去引号并且打印出转义后的特殊字符:

>>>

>>> '"Isn\'t," she said.' '"Isn\'t," she said.' >>> print('"Isn\'t," she said.') "Isn't," she said. >>> s = 'First line.\nSecond line.' # \n means newline >>> s # without print(), \n is included in the output 'First line.\nSecond line.' >>> print(s) # with print(), \n produces a new line First line. Second line. 

如果你前面带有\的字符被当作特殊字符,你可以使用原始字符串,方法是在第一个引号前面加上一个r:

>>>

>>> print('C:\some\name') # here \n means newline! C:\some ame >>> print(r'C:\some\name') # note the r before the quote C:\some\name 

字符串可以跨多行。一种方法是使用三引号:"""..."""或者'''...'''行尾换行符会被自动包含到字符串中,但是可以在行尾加上 \ 来避免这个行为。下面的示例:

print("""\ Usage: thingy [OPTIONS]  -h                        Display this usage message  -H hostname               Hostname to connect to """) 

将生成以下输出(注意,没有开始的第一行):

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

字符串可以用 +操作符联接,也可以用* 操作符重复多次:

>>>

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

相邻的两个或多个字符串字面量(用引号引起来的)会自动连接。

>>>

>>> 'Py' 'thon' 'Python' 

然而这种方式只能用于两个字符串的连接,变量或者表达式是不行的。

>>>

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

如果你想连接多个变量或者连接一个变量和一个常量,使用+

>>>

>>> prefix + 'thon' 'Python' 

这个功能在你想切分很长的字符串的时候特别有用:

>>>

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

字符串可以索引,第一个字符的索引值为0。Python 没有单独的字符类型;字符就是长度为 1 的字符串。

>>>

>>> word = 'Python' >>> word[0] # character in position 0 'P' >>> word[5] # character in position 5 'n' 

索引也可以是负值,此时从右侧开始计数:

>>>

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

注意,因为 -0 和 0 是一样的,负的索引从 -1 开始。

除了索引,还支持切片索引用于获得单个字符,切片让你获得子字符串:

>>>

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

注意,包含起始的字符,不包含末尾的字符。这使得s[:i] + s[i:] 永远等于 s :

>>>

>>> word[:2] + word[2:] 'Python' >>> word[:4] + word[4:] 'Python' 

切片的索引有非常有用的默认值;省略的第一个索引默认为零,省略的第二个索引默认为切片的字符串的大小。

>>>

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

有个方法可以记住切片的工作方式,把索引当做字符之间的点,第一个字符的左边是0。含有 n 个字符的字符串的最后一个字符的右边是索引 n,例如:

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

第一行给出了字符串中 0…6 各索引的位置;第二行给出了相应的负索引。 i  j 的切片由 i  j 之间的所有字符组成。

对于非负索引,如果上下都在边界内,切片长度就是两个索引之差。例如,word[1:3] 的长度是 2。

试图使用太大的索引会导致错误:

>>>

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

但是,当用于截断时,超出范围的截断索引会优雅地处理:

>>>

>>> word[4:42] 'on' >>> word[42:] '' 

Python 字符串不可以改变—它们是不可变的因此,赋值给字符串索引的位置会导致错误:

>>>

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

如果你需要一个不同的字符串,你应该创建一个新的:

>>>

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

内置函数len()返回字符串的长度:

>>>

>>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious' >>> len(s) 34 

请参阅

Text Sequence Type — strStrings are examples of sequence types, and support the common operations supported by such types.String MethodsStrings support a large number of methods for basic transformations and searching.String FormattingInformation about string formatting with str.format() is described here.printf-style String FormattingThe old formatting operations invoked when strings and Unicode strings are the left operand of the % operator are described in more detail here.

3.1.3. 列表

Python 有几个 复合 数据类型,用来组合其他的值。最有用的是 列表,可以写成中括号中的一列用逗号分隔的值。列表可以包含不同类型的元素,但是通常一个列表中的所有元素都拥有相同的类型。

>>>

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25] >>> squares [1, 4, 9, 16, 25] 

和字符串(以及其它所有内建的 序列类型)一样,列表可以索引和切片:

>>>

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

所有的切片操作都会返回一个包含请求的元素的新列表。这意味着下面的切片操作返回列表一个新的(浅)拷贝副本。

>>>

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

列表也支持连接这样的操作:

>>>

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

不可变的字符串不同,列表是可变的 类型,例如可以改变它们的内容:

>>>

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

你还可以使用append() 方法(后面我们会看到更多关于方法的内容)在列表的末尾添加新的元素:

>>>

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

给切片赋值也是可以的,此操作甚至可以改变列表的大小或者清空它::

>>>

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'] >>> letters ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'] >>> # replace some values >>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E'] >>> letters ['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g'] >>> # now remove them >>> letters[2:5] = [] >>> letters ['a', 'b', 'f', 'g'] >>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list >>> letters[:] = [] >>> letters [] 

内置函数len()也适用于列表:

>>>

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd'] >>> len(letters) 4 

列表可以嵌套 (创建包含其他列表的列表),例如:

>>>

>>> a = ['a', 'b', 'c'] >>> n = [1, 2, 3] >>> x = [a, n] >>> x [['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]] >>> x[0] ['a', 'b', 'c'] >>> x[0][1] 'b' 

3.2. 编程第一步

当然,我们可以将 Python 用于比 2 加 2 更复杂的任务。例如,我们可以写一个生成斐波那契 初始子序列的程序,如下所示:

>>>

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

本示例介绍了几种新功能。

  • 第一行包括了一个多重赋值:变量ab同时获得新的值 0 和 1。最后一行又这样使用了一次,说明等号右边的表达式在赋值之前首先被完全解析。右侧表达式是从左到右计算的。

  • 只要条件(这里是 b < 10)为 true,while循环反复执行。在 Python 中,和 C 一样,任何非零整数值都为 true;零为 false。循环条件也可以是一个字符串或者列表,实际上可以是任何序列;长度不为零的序列为 true,空序列为 false。示例中使用的测试是一个简单的比较。标准比较运算符与 C 的写法一样:<(小于), > (大于), = = (等于), < = (小于或等于), > = (大于或等于) 和! = (不等于)。

  • 循环 是缩进 的:缩进是 Python 分组语句的方式。交互式输入时,你必须为每个缩进的行输入一个 tab 或(多个)空格。实践中你会用文本编辑器来编写复杂的 Python 程序;所有差不多的文本编辑器都有自动缩进的功能。交互式输入复合语句时,最后必须跟随一个空行来表示结束(因为解析器无法猜测你什么时候已经输入最后一行)。注意基本块内的每一行必须按相同的量缩进。

  • print()函数输出传给它的参数的值。与仅仅输出你想输出的表达式不同(就像我们在前面计算器的例子中所做的),它可以输出多个参数、浮点数和字符串。打印出来的字符串不包含引号,项目之间会插入一个空格,所以你可以设置漂亮的格式,像这样:

    >>>

    >>> i = 256*256 >>> print('The value of i is', i) The value of i is 65536 

    关键字参数 end 可以避免在输出后面的空行,或者可以指定输出后面带有一个不同的字符串:

    >>>

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

脚注

[1] 因乘幂运算 ** 比取负运算 -有更高的优先级, 因此-3**2 将被解释为 -(3**2) 所以结果会得到-9为避免这种结果,而得到想要的结果 9, 你可以使用 (-3)**2.
[2] 不同于其他语言的,特殊字符如 \n 在单引号 ('...') 和双引号 ("...") 之内是一样的. 两者之间的唯一区别是单引号内不需要对双引号 " 转义(但你要转义单引号 \') 反之亦然.

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