《Python完全自学教程》免费在线连载2.23

2.3 变量

如果从来没有学习过某种编程语言，本书是读者所阅读的第一本编程语言的书籍，我对此倍感荣幸。下面就以此类读者为对象，介绍 Python 中的变量（ Variable ）。

2.3.1 Python 语言中的变量

那么，Python 中的变量是什么意思呢？请读者进入到本地计算机的 Python 交互模式中（参阅2.1.1节），按照如下方式输入：

>>> x = 3.14    # (1)
>>> x           # (2)
3.14            # (3)

注释（1）和（2）是输入的内容（其中 # (1) 和 # (2) 不必输入，本书中用这种方式标记相应的行，即“注释（1）”是指注释（1）所标记的一个代码逻辑行 x = 3.14 ）。输入注释（1）之后，敲回车键，进入下一个命令行，再输入注释（2），敲回车键，返回了注释（3）所示的值（称为“返回值”）。同样方法，还可以令 x “等于”其他数，也均可以用注释（2）得到该数字。

而在 Python 中，变量 x 引用了一个数字，注意这个词语：“引用”。此处需要发挥个人的想象力，形象地理解“引用”的含义。以上述代码中的注释（1）为例，如果将 3.14 看做为一个东西（严格术语是“对象”，请参阅2.4节。“东西”是一种通俗的说法，但不严谨，只适用于此处的初步理解），而变量就是一枚标签，注释（1）的作用效果就是将这枚标签贴到 3.14 这个东西上。注释（2）的作用就是通过这枚标签，找到它对应的东西，即得到了返回值。

接续上述代码，继续执行如下操作：

>>> x + 2.1
5.24

如前所述，变量 x 引用了 3.14 ，那么 x + 2.1 就实现了 3.14 和 2.1 的求和，返回值是 5.24——注意，在上述操作中，如果用其他数字与 x 相加，得到了莫名其妙的结果，暂时不用理会，后面会详解（参阅第3章3.4.2节）。

那么，这时候变量 x 是否还在引用 3.14 呢？从逻辑上看，没有对它做任何操作——将标签贴在了那个东西上，并没有对它执行“摘下来”的动作——应该维持原样。

>>> x
3.14

果真如此。

继续下述操作，并尝试用“ Python 中的变量与对象之间是引用关系”这一认识解释操作结果。

>>> x = 3    # (4)
>>> x + 1    # (5)
4
>>> x        # (6)
3

注释（4）表示变量 x 引用了 3 ；注释（5）完成的实则是 3 + 1 ；执行注释（6），返回的是 3 ，而不是前面的 3.14 。

如果在交互模式中输入 x = x + 1 会是什么结果？按照前面的分析，从数学角度看，这是不成立的，然而在 Python 中，会看到别样风景。

>>> x = x + 1    # (7)
>>> x            # (8)
4

注释（7）是接续前面的注释（6）进行的操作，先看注释（8）返回的结果，变量 x 引用的东西不再是注释（6）中的 3 ，而是 4 ，这个变化是怎么发生的？应用“ Python 中的变量与对象之间是引用关系”的认识，结合图2-3-1来理解注释（7）的奥妙之处：

1. 计算 x + 1 ，它的返回值是 4，如图2-3-1中的①所示；
2. 变量 x 引用上面计算结果，如图2-3-1中的②所示，相当于执行 x = 4 ；
3. 所以，注释（8）的执行结果是 4。

图2-3-1 变量与对象的关系

Python 的变量除了可以引用数字之外，还可以引用其他任何 Python 对象，读者会随着本书的学习不断理解这句话的含义。

★自学建议 不同编程语言，有不同的命名变量方式。有的编程语言要求先声明变量（同时要指出其类型）；有的编程语言不用声明变量，而是“拿过来就用”。这是不同类型编程语言的规定，请读者在学习的时候进行分辨，但无所谓谁“好”谁“坏”。 有些 Python 语言的学习资料中，认为变量是一个“容器”，例如 x = 4，解释为创建了一个变量——就像一个容器，将 4 放到里面（或者说传给它）。本书没有采信这种说法，而是使用了“引用”的概念。对此建议读者暂时不用下结论孰对孰错，可以随着学习的深入自己建立起对此问题的理解。”

特别注意，Python 中的变量不能脱离所引用的对象（即前面所说的“东西”）而单独存在，比如创建一个变量 y ，试图以备后用，就会爆出 NameError 异常（关于异常，参阅第10章）。

>>> y
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'y' is not defined

这是 Python 中变量的一个特点，请读者使用的时候务必小心。

本节中特别强调的一个认识是“ Python 中的变量与对象之间是引用关系”，在牢固地树立了此观念之后，本书的行文表述中可能会用一些比较简略的说法，比如注释（8）中，变量 x 引用了整数 4 ，简化为“ x 变量的值是 4 ”，或者用 x 指代所引用的对象等。

2.3.2 变量命名

在 Python 语言中如果套用数学中变量的命名规则，就会出现2.2节中 a = ["机器学习数学基础", "Python完全自学手册", "数据准备和特征工程"] 这样可读性很差的“丑陋的变量名称”。在 Python 语言中——所有高级编程语言都如此，习惯于用意义明确的英文单词或者单词组合来命名变量，这样做的好处是可读性强——通过名称可知道其含义，胜过任何注释；坏处是拼写的字母多一些，不要吝惜为此而付出的更多次敲击键盘的时间，与可读性相比，那是值得的。

如果使用多个单词，这些单词如何连接也是一个问题，比如：

mywebsite = "www.itdiffer.com"

这里的变量 mywebsite 虽然符合上述的命名建议，但可读性并没有增强，或者说不太“增强”。从自然语言的角度来说，“my website”的可读性才强呢，但是 Python 不允许在名称中有空格：

>>> my website = "www.itdiffer.com"
  File "<stdin>", line 1
    my website = "www.itdiffer.com"
       ^
SyntaxError: invalid syntax

禁止有空格是有道理的，观察上面的代码是，能唯一确定写代码的人所命名的变量是my website 还是 website 吗？如果我们不能唯一确定，计算机也如此，故“面对不确定性，拒绝妄加猜测。”（参阅第1章1.4节的“ Python 之禅”）

为了解决这个问题——既要使用多个单词，又要有可读性，还不引入歧义，在编程语言中（包括 Python）通常有如下推荐命名形式（注意，是推荐，而非强制）：

• 驼峰式（ Camel Case ）：第一个单词首字母小写，第二个及其后的每个单词的首字母大写，其余字母均为小写，例如：myWebsite 、firstUniveristyName 。
• 帕斯卡式（ Pascal Case ）：每个单词首字母大写，其余字母小写，例如：MyWebsite、FirstUniversityName 。这种命名形式又称为“大驼峰式”，对应着上面的“驼峰式”则称为“小驼峰式”。
• 蛇形式（ Snake Case ）：每个单词的字母均为小写，单词之间用一个下划线 _ 连接（注意，是英文输入法下的下划线，在英文状态下，按住“ shift ”键，再按“ - ”键），例如：my_website、first_unviersity_name 。
• 烤串式（ Kebab Case ）：每个单词的字母均为小写，单词之间用一个减号 - 连接（注意，是英文输入法下的减号），例如：my-website、first-university-name。

以上常见的四种变量命名形式，不同的开发团队会根据自己的喜好选择，开发者应该服从团队的规定——内部统一。在本书中，选择使用“蛇形式”，这也是 Python 中比较流行的命名普通变量的形式（ Python，即“蟒蛇”，可能与此有关，图2-3-2为其图标）。

图2-3-2 Python 语言的图标

了解了变量的命名形式之后，其名称必须符合如下要求：

变量名称不以数字开头；

变量名称中可以包含英文字母（大写和小写）、数字以及下划线 _ 。不允许有其他英文状态下的字符，如“+、-、#、!、@”等，也不能有空格。

一般不使用单个的l（字母 L 的小写）、O（字母 o 的大写）、I（字母 i 的大写）作为变量名称，这也是为了提高可读性，避免误解。

一般不用内置的 Python 函数来命名，这样会导致以后调用该函数的时候无法使用（关于内置函数，参阅第3章3.3.1节）。

不使用 Python 关键词命名。在交互模式，执行下述操作，查看关键词（或称“保留字”）。

变量名称的长度可以任意，但不宜太长。

>>> import keyword
>>> print(keyword.kwlist)
['False', 'None', 'True', '__peg_parser__', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

下表列出若干个变量名称，读者可以自行在交互模式里测试，如此命名会出现什么结果。

按照以上的要求和建议，是不是就能命名出非常“好”的变量了呢？非也。以上仅仅是形式上和个别字符、词语的规定，但具体到一个变量怎么“取名字”，还要靠个人或者团队的其他规定，比如颇受一部分开发者推崇的“匈牙利命名法”，就规定了一些命名规则（开发者对“匈牙利命名法”并没有完全达成共识，仁者见仁智者见智，此处不单独对此进行介绍，供读者自行探究）。

前面所讨论的是 Python 中的普通变量，后续还会遇到其他变量，比如全局变量，其命名形式会有所差别，主要是为了突出它不是普通变量。命名的问题不仅仅局限于变量，还有函数、类、模块等，这些内容在本书后续章节中会逐步介绍。

★自学建议 对变量、函数、类、模块等命名，是一个兼有科学性和艺术性的问题，关系到代码的可读性。对于初学者而言，以下几点请注意：

• 自己为自己的学习制定命名方案，并遵守；
• 禁止使用汉语拼音或者汉字命名；
• 阅读其他代码的时候，注意体会别人的命名风格；
• 搜索一些其他开发团队的命名规范，并参考；
• 了解“匈牙利命名法”。