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:

# 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. 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:

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

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

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 %

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

在Python中，可以使用 ** 运算符来计算乘方 1

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

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

>>> n  # try to access an undefined variable
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
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:

>>> 4 * 3.75 - 1
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:

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

>>> '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," they said.'
'"Yes," they said.'
>>> "\"Yes,\" they said."
'"Yes," they said.'
>>> '"Isn\'t," they said.'
'"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:

>>> '"Isn\'t," they said.'
'"Isn\'t," they said.'
>>> print('"Isn\'t," they said.')
"Isn't," they 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:

>>> 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:

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

将产生如下输出（注意最开始的换行没有包括进来）:

Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -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:

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

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

把很长的字符串拆开分别输入的时候尤其有用:

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

>>> prefix = 'Py'
>>> prefix 'thon'  # can't concatenate a variable and a string literal
  File "<stdin>", line 1
    prefix 'thon'
                ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> ('un' * 3) 'ium'
  File "<stdin>", line 1
    ('un' * 3) 'ium'
                   ^
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:

>>> prefix + 'thon'
'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:

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

索引也可以用负数，这种会从右边开始数:

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

>>> 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

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

>>> 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'

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:

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

第一行数标注了字符串非负的索引的位置，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.

使用过大的索引会产生一个错误:

>>> 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，切片中的越界索引会被自动处理:

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

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:

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

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

内建函数 len() 返回一个字符串的长度:

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

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

和字符串（以及各种内置的 sequence 类型）一样，列表也支持索引和切片:

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

所有的切片操作都返回一个包含所请求元素的新列表。 这意味着以下切片操作会返回列表的一个 浅拷贝:

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

列表同样支持拼接操作:

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[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:

>>> 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]

你也可以在列表结尾，通过 append() 方法 添加新元素 (我们会在后面解释更多关于方法的内容):

>>> 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，这样甚至可以改变列表大小，或者把列表整个清空:

>>> 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() 也可以作用到列表上:

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

也可以嵌套列表 (创建包含其他列表的列表), 比如说:

>>> 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. 走向编程的第一步

当然，我们可以将 Python 用于更复杂的任务，而不是仅仅两个和两个一起添加。 例如，我们可以编写 斐波那契数列 的初始子序列，如下所示:

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

这个例子引入了几个新的特点。

• 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, 这体现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。

• while 循环只要它的条件（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是列表的值，事实上任何序列都可以；长度非零就为真，空序列就为假。在这个例子里，判断条件是一个简单的比较。标准的比较操作符的写法和 C 语言里是一样： < （小于）、 > （大于）、 == （等于）、 <= （小于或等于)、 >= （大于或等于）以及 != （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，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:

  >>> i = 256*256
  >>> print('The value of i is', i)
  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, 或是用另外一个字符串来结尾:

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

脚注

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.