Python语言基础

任务驱动式学习

任务一：输出问候语

一、Python程序的两种编程模式

二、Python程序的执行方式——解释执行

三、基本输入输出函数

任务二：计算圆的周长和面积

一、语句块缩进

二、变量与对象

三、数据类型及转换

四、数字类型及运算

五、字符串及格式化输出

六、生成随机数——使用random模块

任务驱动式学习

学习目标：掌握基本语法知识点，理解迭代式开发方法

任务一：输出问候语

效果：“张三，欢迎来到Python的精彩世界！”

一、Python程序的两种编程模式

1、交互式编程：

2、脚本式编程：

嵌套函数：由内而外执行
字符串：由一对双引号/单引号包围起来

二、Python程序的执行方式——解释执行

1、编译执行：
属于先 (整体) 翻译后 (集中) 执行，类似于笔译
C、C++、Pascal等语言
只有脚本式编程，而无法提供交互式编程

2、解释执行：
属于边 (单独) 翻译边(单独) 执行，类似于同声传译
Python、VB、JavaScript等
存在交互式和脚本式两种编程模式

3、混合模式：
Java程序先由Java编译器编译成.class字节码文件，再由JVM解释执行
Java 9开始提供交互式编程模式

三、基本输入输出函数

1、输入——input()函数

它是Python标准库的内建函数（build-in，即安装后自带的函数），可以直接用，不需要任何声明。
input()函数两种最常见形式：
（1）运行时屏幕没有输入提示信息：input();
（2）运行时屏幕有输入提示信息：input(提示字符串)。
（3）返回值：用户输入的字符串。
（4）一定注意：返回值是字符串类型，如果需要其他类型的数据，要进行类型转换。

2、输出——print()函数

输出：print()函数也是标准库的内建函数。
参数说明：
（1）可以没有任何参数，也可以有多个参数，相互间用英文逗号分隔。
（2）参数可以分为两大类，一类是内容参数，一类是控制参数。

print(1,3,5,7,9,sep=',',end='&');print(1,3,5,7,9)

（3）内容参数必须在控制参数之前
（4）两个常见控制参数：sep和end
sep：指定输出内容之间的分隔符，默认是空格
end：指定全部内容输出后的字符，默认是换行符（“\n”）
（5）查看print函数的帮助信息：help（print）

请输出下列输出函数的运行结果：

print()
print('\n')
print(input("请输入要打印的内容:"))
print(1,2,3,4,5)
print(1,2,3,4,5,sep=',')
print(1,2,3,4,5,sep=',',end='#')
print('输出符合你的预期吗? \n如果与预期不一致，说明你还没有真正搞懂，加油哦!')

任务二：计算圆的周长和面积

要求：输入圆的半径，计算并输出圆的周长和面积。

r=input("请输入圆的半径：")
r=int(r)
if r>=0:
    c=2*3.1415926*r
    area=3.1415926*r*r
    print("圆的半径：",r,"对应的周长和面积：",c,area)
else:
    print("圆的半径不能为负数，请重新输入！")

一、语句块缩进

缩进表示的重要性：
（1）反映语句间的层次隶属关系，缩进位置相同的语句构成一个语句块；
（2）缩进尺寸默认是四个空格，也可以不是四个空格，但一个程序文件中必须要统一。

#语句块与语句结进示例
score=int(input("请输入考试分数:"))
if score>=90:
    print("成绩优秀")
    print("不要骄傲哦!")
elif score<60:
    print("成绩不及格")
    print("多加努力、早日赶上来!")
else:
    print("成绩正常")
    print("继续努力，争取更好!")

二、变量与对象

为了程序通用性，应允许计算不同半径下的周长和面积，为此考虑引入变量，分别表示半径、周长、面积。

1、Python变量命名规则

（1）只能包含大小写字母、数字、下划线，只能以字母或下划线开头
（2）变量名是大小写敏感的（area与Area是不同的变量）
（3）标识符不能与33个关键字同名

2、对象的三要素

Python变量没有数据类型，有类型之分的是Python对象。
对象的三要素：标识（identity）、类型（type）、值（value）

Python中一切皆对象，因此Python也是一种面向对象的编程语言。

3、变量与对象间的关系：类似于标签与箱子

（1）相互关联：变量通过赋值操作才能引用特定的对象
（2）对变量使用id/type函数，实质是对关联的对象使用这些函数。
（3）变量一定先赋值，再使用，直接访问未引用对象的变量出错。

4、对象同一性与值的相等性判定

（1）is操作符：判断两个变量是否引用同一对象
（2）==运算符：判断两个变量引用的对象的值是否相等

5、赋值语句

（1）赋值语句作用：将变量与特定的对象相关联
（2）几种常见的赋值形式：
        允许一条语句同时为多个变量赋值相同的对象
        允许一条语句为多个变量分别关联不同的对象
        交换两个变量的值：x,y=y,x
（3）还可以使用+=、-=、*=等复合赋值运算符进行赋值操作，但注意:
        对于像数字、字符串这样的不可变对象：a+=b与a=a+b是等价的
        而对于像列表一类的可变对象：a+=b与a=a+b并不等价！

#赋值语句示例一:
a=b=c=100    #三个变量指向/引用同一为象
print(id(a))
print(id(a))
print(id(a))
print(a is b)
print(a is c)
print(b is c)

#赋值语句示例二：
x,y,z=2,3.6,"abc"
print("x=",x,"y=",y,"z=",z)
#两个变量交换值：
x,y=y,x
print("x=",x,"y=",y)

三、数据类型及转换

1、Python的6种标准数据类型

2、数字字符串的转换

（1）计算中常涉及数字字符串到数值型数据的转换
        整数字符串转换成整数： int("3")→3
        小数字符串转换成浮点数：float("3.2")→3.2
        无法事先确定是整数还是小数的字符串：eval()函数
（2）eval()函数的作用：
        先去掉字符串最外层的引号，然后对产生的表达式求值
        示例：eval("1+2")的结果是3

3、类型转换

（1）显式转换：转换函数主要包括：int()、float()、str()
转换原则：能转则转
示例：num=int (input("请输入一个整数:"))
real=float (input("请输入一个小数:"))

m=int(123.99)    #不是四舍五入，而是直接舍去小数部分
n=int('123')
#s=int('123.45)    #无法转换，会报错
print(m,n)

r=float(123)
s=float('123')
t=float('123.45')
print(r,s,t)

u=str(123)
v=str(123.45)
print(u,v)

（2）隐式转换：例如整数和浮点数混合运算结果就是浮点数

四、数字类型及运算

1、整数

int类型

整数取值范围：任意大，只受到内存大小限制。

2、逻辑值

bool型是int的子类，只有True和False两个值（注意：只有首字母大写）
True和False属于特殊的整数，可做整数相关运算：True（值等于1），False（值等于0）。

3、浮点数（小数）

float类型常见实例：0.0，-13.26，-12e3，3.14e-5
浮点数的表示范围：

浮点数在计算机内部表示可能存在误差，因此浮点数计算可能不准确：

4、常见运算符

说明：（1）a%b求余数的规则是a-a//b*b，因此-25.5%2.25=-25.5-(-12.0)*2.25=-25.5+27=1.5；
（2）求字符串的长度（字符数）可以使用len()函数，例如len('你好abc')的结果是5。

逻辑运算and和or的计算关键：（1）and优先级高于or；
（2）最后结果由按照计算顺序能最快判断出结果的那个表达式来决定。

分析：等价于 ‘ ’ or 5 or 4 or 0 ，第一个是空串，能最快给出结果的表达式是5，所以结果就是5。

5、运算符的优先级

6、常见的内置数值运算函数

五、字符串及格式化输出

1、字符串表示

是由一对单引号、双引号或三引号包围起来的字符的有序序列，典型
示例:
（1）'Hello,world!’ 或 "Hello, world!"
（2）"I'd like to go to cinema"
（3）三引号包括三个单引号或三个双引号，常用于文档字符串或跨行输出字符串，示例：

print('''Game
Over''')

使用规则说明：
单个字符Python也将其视为一个字符串；中英文字符统一用Unicode编码，都被看成是一个字符。
字符串中间出现单引号，可用一对双引号包围整个字符串。

2、转义字符

顾名思义，就是改变了原有字符的含义，使其表示新的含义。
例如：\n作为转义字符，不再表示原来的\和n两个字符，而是表示换行符

print("hello\nworld")
print('I\'m OK')

3、原始字符串

与转义字符相反，原始字符串则把字符按照字面本来的意思进行处理。要使用原始字符串，需要在字符串的前面加上r或R，例如：r'\n' 就会被看作反斜线和字母n两个字符构成的字符串，而不会被当作一个转义字符。
表示文件路径或正则表达式时，为了表达更清晰、符合使用习惯，常用原始字符串，例如：

print('c:\\nvidia\\program\\demo.txt')
print(r"c:\nvidia\program\demo.txt")

4、字符串的格式化输出

作为print函数的参数，用于控制输出的格式，有三种方法：
（1）%操作符：类似于C中printf()
（2）str.format方法：重点介绍这种方式
（3）f-string方法：Python 3.6版引入，相对更简洁

f-string方法的主要改进是把要输出的变量/表达式直接放入槽中。

字符串对象的format方法——面向对象方法调用

字符串format()方法的基本使用格式是：
<模板字符串>.format(<逗号分隔的参数>)
其中，模板字符串是一个由字符串和槽组成的字符串，用来控制字符串和变量的显示效果。槽用大括号()表示，对应format()方法中逗号分隔的参数。

"{}曰:学而时习之，不亦说乎。".format("孔子")

5、format方法的基本用法

（1）如果模板字符串有多个槽，且槽内没有指定序号，则按照槽出现的顺序分别对应.format()方法中的不同参数。

"{}曰:学而时习之，不亦{}。".format("孔子","说乎")

注意：format方法返回的字符串用print函数输出时，字符串两边的单引号或双引号并不输出！

（2）可以通过format()参数的序号在模板字符串槽中指定参数的使用，参数从0开始编号。

"{1}曰:学而时习之，不亦{0}。".format("说乎","孔子")

"{1}曰:{{学而时习之，不亦{0}}}。".format("说乎","孔子")

注意:如果输出的模板字符串本身包含花括号，则需要两层花括号才行！

6、format方法的格式控制

（1）format()方法中模板字符串的槽除了包括参数序号，还可以包括格式控制信息。
{<参数序号>:<格式控制标记>}
其中，格式控制标记用来控制参数显示时的格式。格式控制标记包括：<填充><对齐><宽度>,<.精度><类型>6个字段，这些字段都是可选的，可以组合使用。

助记：填对宽，千点泪（类）。只有宽度和精度是数字，其他都是符号。

（2）<填充>、<对齐>和<宽度>主要用于对显示格式的规范。
宽度指当前槽的设定输出字符宽度，如果该槽参数实际值比宽度设定值大，则使用参数实际长度。如果该值的实际位数小于指定宽度，则按照对齐指定方式在宽度内对齐，默认以空格字符补充。
对齐字段分别使用<、>和^三个符号表示左对齐、右对齐和居中对齐。
填充字段可以修改默认填充字符，填充字符只能有一个。

s="等级考试"

"{:25}".format(s)    #左对齐，默认

"(:^25)".format(s)    #居中对齐

"{:>25}".format(s)    #右对齐

"{:*^25}".format(s)    #居中对齐且填充*号

"{:+^25}".format(s)    #居中对齐且填充+号

"{:十^25}".format(s)    #居中对齐且填充汉字“十”

"{:^1}".format(s)    #指定宽度为1，不足变量s的宽度

（3）<.精度><类型>主要用于对数值本身的规范。
<.精度>由小数点 (.) 开头。对于浮点数，精度表示小数部分输出的有效位数。对于字符串，精度表示输出的最大长度。小数点可以理解为对数值的有效截断。

"{:.2f}".format(12345.67890)
"{:>25.3f}".format(12345.67890)
"{:.5}".format("全国计算机等级考试")

（4）<类型>表示输出整数和浮点数类型的格式规则。
对于整数类型，输出格式包括6种：
b：输出整数的二进制方式；
c：输出整数对应的Unicode字符；
d：输出整数的十进制方式；
o：输出整数的八进制方式；
x：输出整数的小写十六进制方式；
X：输出整数的大写十六进制方式；

"{0:b},{0:c},{0:d},{0:o},{0:x},{0:X}".format(425)

（5）对于浮点数类型，输出格式包括4种。
e：输出浮点数对应的小写字母e的指数形式；
E：输出浮点数对应的大写字母E的指数形式；
f：输出浮点数的标准浮点形式；
%：输出浮点数的百分形式。

"{O:e},{0:E},{0:f},{0:%}".format(3.14)
"{0:.2e},{0:.2E},{0:.2f},{0:.2%}".format(3.14) # 对比输出

f-string方法也可以使用上述格式控制标记，其形式为：{变量/表达式:格式控制标记}

print(f'{"PYTHON":-^10}')

六、生成随机数——使用random模块

使用随机数，需要导入Python标准库中的random模块。模块一个以.py结尾的python程序文件，把逻辑上相关函数、变量等组织在一起。

import导入语句说明：

与随机数相关的函数：

产生随机数示例：