Python3 | 练气期，入门精简基础语法!

全栈工程师修炼指南

发布于 2024-07-16 15:59:58

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发布于 2024-07-16 15:59:58

文章被收录于专栏：全栈工程师修炼之路

0x00 前言简述

前面我们已经尝试了Python程序的几种运行方式，并运行了第一个Hello World的Python程序，并且列举了 Python2 与 Python3 的部分差异！

虽然 Python 语言与 Perl，C 和 Java 等语言有许多相似之处，但是还是存在一些差异，本章我们快速过一遍Python编程中的基础性语法。

温馨提示：作者后续实践主要在 Ubuntu 24.04 TLS + Python 3.12 + Jupyter Notebook 环境中运行，若要配置为作者的学习环境，可参考《#AIGC学习之路》专栏中的流程。

温馨提示：若各位看友在其他平台看到此篇文章，一定要关注公众号【全栈工程师修炼指南】进行持续学习！我们一同学习，一起进步，关注后回复【加群】哟！

0x01 基础语法

1.标识符

在 Python3 里，标识符（用于变量、函数、类名等）由字母（大小写敏感）、数字(不能作首位)、下划线（_）组成，并且可使用中文作为变量名称使用。

以单、双下划线开头的标识符是有特殊意义的，通常用于命名约定或者语言内部使用，例如：

_ : 以单下划线开头 _foo 的代表不能直接访问的类属性，需通过类提供的接口进行访问，不能用 from xxx import * 而导入。
__ : 以双下划线开头的 __foo 代表类的私有成员，以双下划线开头和结尾的 __foo__ , 代表 Python 里特殊方法专用的标识，如 __init__() 代表类的构造函数。

# 在类的定义中用于初始化对象
class MyClass:
    def __init__(self, x):
        self.x = x
 
    # 私有方法，建议不要直接调用
    def _internal_method(self):
        pass  
obj = MyClass(10)

除此之外，特殊的变量还有__name__ 和__doc__：

例如，__name__ 用于表示当前模块的名称。在一个Python脚本中，可以通过它来判断脚本是作为主程序运行还是被导入为模块。

if __name__ == "__main__":
    print("如果这个脚本作为主程序运行，执行以下代码.")
else:
    print("如果这个脚本被导入为模块，执行以下代码.")

例如,__doc__ ，用于存储模块、类或函数的文档字符串（docstring）。

def my_function():
    """我是函数的说明注释!"""
    pass
print(my_function.__doc__)

2.注释符

在Python中可采用 # ''' """ 来注释代码以及函数帮助说明，注意除了#其他都是成对使用，并且在输出函数中也能进行注释输出，例如：

# 我是注释，以下实例我们可以输出函数的帮助注释：
def demo():
    '''这是函数帮助说明注释
       demo 函数式一个测试函数
    '''
    pass

'''
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
这是多行注释，使用单引号。
'''

"""
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
这是多行注释，使用双引号。
"""

# 我是单注释，输出结果为：这是文档字符串
print(demo.__doc__) 

# 我是单注释，还可调用 python 的 help() 函数可以打印输出一个函数的文档字符串：
help(demo)

weiyigeek.top-注释符图

3.解释器与编码

默认情况下，在 Windows 下可以不写第一行注释 #!/usr/bin/python3 ，但是在 Linux 、Unix 系统中建议,在第一行注释中指向 python 的路径，告诉操作系统执行这个脚本的时候，调用 /usr/bin 下的 python 解释器。

默认情况下，Python 3 源码文件以 UTF-8 编码，所有字符串都是 unicode 字符串，此外也可以为源码文件指定不同的编码，只需要在文件开头加入 # -*- coding: gbk-2312 -*- 或者 # coding=gbk-2312（注意等号两边无空格），以及将文件的存储的格式设置为 gbk-2312。

例如，在 Ubuntu 24.04 TLS 中指定解释器路径及其编码格式

# 推荐 先在 env（环境变量）设置里查找 python 的安装路径，再调用对应路径下的解释器程序完成操作。
#!/usr/bin/env python3

# 推荐 指明源码文件的字符编码位为 utf-8
# -*- coding: utf-8 -*-

4.行与缩进

Python 编程语言不再像其他语言一样使用大括号{}来控制类，函数以及其他逻辑判断，而是以缩进的方式；

因此，在 Python 的代码块中必须使用相同数目的行首缩进空格数，可使用 单个制表符（Tab） 或 两个空格（Space） 或 四个空格 进行缩进, 切记不能混用;

def a()
    '''我使用了两个tab键（四个空格）'''
    pass

温馨提示：由于不同的IDE编辑器其Tab键的空格数量可能不一致，作者建议是统一设置一个Tab键等于两个空格。

5.空行分隔

描述：空行与代码缩进不同，空行并不是Python语法的一部分（记住：空行是程序代码的一部分），书写时不插入空行，Python解释器运行也不会出错；但是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构，不过通常大厂都有自己的开发规范，用于提高协同开发效率，及其代码安全;

函数或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。
类和入口函数之间也用一行空行分隔，表示一个函数入口（类初始化）的开始。

6.同行多行

通常是一行写一条语句，但是早某些场景中可能需要在同行有多条语句，此时语句之间可使用分号;分割，除此之外，也可以使用反斜杠\来实现多行语句。

例如，同一行中使用多条语句以及多行语句于示例。

#!/usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
# 多行语句示例
one = 1
two = 2
three = 3
add = one +\
    two +\
    three

# 同一行中使用多条语句示例
print("add = ",end="");print(add);

输出结果:

add = 6

但是在[], {}, 或 ()中的多行语句直接使用,来分割例如：

# 列表（链表数组）
programming_capabilities = ['Python', 'Java', 'Go', 'C++', 'C']

7.变量定义

在 Python 中的变量不需要声明，但每个变量在使用前都必须赋值，赋值以后该变量才会被创建；

Python 是弱类型语言（类型属于对象），变量是没有类型的，变量仅仅是一个对象的引用（一个指针）,且一个变量可以通过赋值指向不同类型的对象，比如：

# [1,2,3] 是 List 类型，
a=[1,2,3]

# "全栈工程师修炼指南" 是 String 类型
a="全栈工程师修炼指南"

#变量 a 是没有类型，是一个对象的引用（一个指针），可以是指向 List 类型对象，也可以是指向 String 类型对象。

在 python 中，numbers strings, tuples（元组） 是 不可更改的对象，而 list（列表）, dict（字典） , set（集合）则是 可以修改的对象(后面会进行解释，大致了解即可)。

不可变类型：变量赋值 immutable=5 后再赋值 immutable=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 immutable 指向它，而 5 被丢弃，不是改变此变量的值，相当于新生成了immutable。
可变类型：变量赋值 changeable=[1,2,3,4] 后再赋值 changeable[2]=5 则是将 list changeable 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了。

示例，

#!/usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
# 功能：不可变类型变量的定义
int1 = 23
float1 = 100.0
string = "WeiyiGeek" 
print("姓名：",string,"年龄：",int1, "分数：", float1,end="\n") 

a = b = c = 1   # 创建一个整型对象，值为 1，从后向前赋值，三个变量被赋予相同的数值
print(a,b,c,end="\n") 

# 两个整型对象 1 和 2 的分配给变量 a 和 b，字符串对象 "runoob" 分配给变量 c。
a,b,c = 1, 2, "WeiyiGeek" 
print(a,b,c,end=" ")

# 这里会说 a ,b not define （未定义）
del a,b
print(a,b,c,end=" ")

weiyigeek.Python变量赋值

8.模块导入

在 python 用 import 或者 from...import 来导入相应的模块,或者使用import....as..aliasName将模块换个别名。

例如，以 time 模块为例：

将模块导入: import time ，在引用时格式为：time.sleep(1)
从模块中导入某个函数: from time import sleep ，在引用时格式为：sleep(1)
从模块中导入多个函数: from modulename import fun1, fun2 ，在引用时格式为：fun1(1)、fun2(1)
将模块中的全部函数导入: from time import * ，在引用时格式为：sleep(1)
将模块换个别名：import time as abc，在引用时格式为：abc.sleep(1)

例如，导入 sys 模块，输出命令行参数及其命令行路径。

#!/usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
import sys
print('================Python import mode==========================')
print ('命令行参数为:')
for i in sys.argv:
    print (i)
print ('\n python 路径为',sys.path)

9.关键字、内置标识符

在Python的标准库提供了一个 keyword 模块，可以输出当前版本的所有关键字（保留字），以及使用dir(__builtins__)查看内置标识符，在编程中我们不能把它们用作任何自定义标识符名称。

示例，打印关键字及其内置函数。

#!/usr/bin/python3
# -*- coding:UTF-8 -*-
# 关键字
import keyword
key=keyword.kwlist
print("保留关键字: ",key)
print("保留关键字数量:",len(key))
# 保留关键字:  ['False', 'None', 'True', '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']
# 保留关键字数量: 35

# 内置标识符
func=dir(__builtins__)
print("内置标识符: ",func)
print("内置标识符数量:",len(func))
内置标识符:  ['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BaseExceptionGroup', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning', 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EncodingWarning', 'EnvironmentError', 'Exception', 'ExceptionGroup', 'False', 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError', 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'ModuleNotFoundError', 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 'ProcessLookupError', 'RecursionError', 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StopAsyncIteration', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', '__IPYTHON__', '__build_class__', '__debug__', '__doc__', '__import__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'abs', 'aiter', 'all', 'anext', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'breakpoint', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'display', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'exec', 'execfile', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'get_ipython', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'runfile', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars', 'zip']
内置标识符数量: 160

weiyigeek.top-关键字、内置标识符图

10.输入输出

描述：在 Python 编程中除了字符串处理外，最常用的就是输入(input 函数)、输出（print 函数）、格式化（format 函数）或者sys.stdout.write了, 下面我们大致学习实践一下。

在 Python 中使用 print() 函数实现格式化输出类似于 C/C++ 的 printf 函数，方法是使用 % 操作符，它会将左边的字符串当做格式字符串，将右边的参数代入格式字符串：print("100 + 200 = %d" % 300), 若带入多个参数，则需要用() 包裹代入的多个参数，参数之间用逗号隔开，参数的顺序应该对应格式字符串中的顺序：print("%s %s" % ("world","hello"))，print 函数格式字符串中，不同占位符的含义如下：
%s：作为字符串
%d：作为有符号十进制整数
%u：作为无符号十进制整数
%o：作为无符号八进制整数
%x：作为无符号十六进制整数，a～f采用小写形式
%X：作为无符号十六进制整数，A～F采用大写形式
%f：作为浮点数
%e，%E：作为浮点数，使用科学计数法
%g，%G：作为浮点数，使用最低有效数位

格式化操作符辅助指令如下:

Python格式化操作符辅助指令

在 Python 中，format() 函数是用于格式化字符串的强大工具。它允许您将各种值（如整数、浮点数、字符串等）插入到一个格式化的字符串中，从而生成最终的输出，而除了基本的插值之外，format() 方法还支持多种格式选项，如指定字段宽度、精度、对齐方式等。

但是从 Python 3.6 开始，引入了更简洁和直观的 f-string 语法 (推荐)，即在字符串前加上 f 或 F，并使用 {} 将表达式嵌入到字符串中，这使得字符串格式化更为直观和易读。

示例1，格式化字符串输出

#!/usr/bin/python3
# coding=utf-8

# 格式化字符串
print("我叫 %s 今年 %d 岁 %#X  数值：%5.3f" % ('小明',10,255,12.85455))
print("\u6211\u662f\u6700\u559c\u7231\u0050\u0079\u0074\u0068\u006f\u006e") # unicode 输出

# 进制的转换
"%o" % 10    #'12'    || "%#o" % 10  #'0o12'
"%X" % 10    #'A'     || "%#X" % 10  #'0XA'
"%x" % 10    #'a'     ||  "%#x" % 10   #'0xa'

# 格式化浮点数
"%5.2f" %27.658     # '27.66'
"%5.2f" %27         # '27.00'
"%f" %27            # float类型,小数点后保留6位数 '27.000000'
"%e" % 10000000     # '1.000000e+07'
"%.2e" % 27.658     # '2.77e+01

"%g" % 28.444455     #智能选择 '28.4445'
"%g" % 28261465     #'2.82615e+07'

"%5d" %5       #'    5'
"%-5d" %5      #'5    ' - 用于左对其
"%+d" % 5      #'+5'  + 用于取正数和负数
"%+d" % -5    #'-5'

"%010d" % 5   #'0000000005'
"%-010d" % 5   #加个负号来个left对其,而这时0不会填充'5    
print('%s' % "I love you")           #格式化字符串 'I love you' (常规方式)

# 格式化定点数(%f),M.N(M表示最小长度,N表示小数点后的位数?) 推荐方法
'{0:1f}{1}'.format(27.586,"Gb")    # '27.586000Gb'
'{0:.1f}{1}'.format(27.586,"Gb")   # '27.6Gb'  保留小数点后一位数值
"%c %c %c"  %  (97,98,99)         #格式化字符Ascll码转换 'a b c'
'%d + %d = %d' % (4 ,5 ,4+5)   #格式化整数 '4 + 5 = 9'

示例2，使用 format 函数进行格式化字符串

>>> "{:+.2f} {:+.2f}".format(3.1415926,-1)  #带符号保留小数点后两位
'+3.14 -1.00'
>>> "{:.0f} {:.0f}".format(3.1415926,-1)  #不带小数提取
'3 -1'
>>> "{:0>2d}".format(3)  #补充左边以零补充
'03'
>>> "{:0<2d}".format(3)  #补充右边以零补充
'30'
>>> "{:,}".format(30000000)  #以逗号分割的数字格式
'30,000,000'
>>> "{:.2%}".format(0.2657)  #百分比格式
'26.57%'
>>> "{:.2e}".format(10000000000000)  #指数记发
'1.00e+13'
>>> "{:10d}".format(100)  #右对齐 10个单位的宽度
'       100'
>>> "{:<10d}".format(100) #左对齐
'100       '
>>> "{:^10d}".format(100) #中间对齐
'   100

示例3，Python 3.6 及以上使用 f-string 进行格式化字符串更为直观和易读

#!/usr/bin/python3
# coding=utf-8
name = "WeiyiGeek"
age = 28
formatted_str = f"姓名：{name}，年龄：{age}"
print(formatted_str)

执行结果: 姓名：WeiyiGeek，年龄：28

示例4，Python 中的常规输入输出函数。

#!/usr/bin/python3
# coding=utf-8

name=input("请输入你的姓名:")
age=input("请输入你的年龄:")
hobby=input("请输入你的爱好:")

print(f"你好，{name}！欢迎使用我们的程序。")
print("年龄：%d" % int(age))
print("爱好: %s" % hobby, end="__END__")  # 指定输出字符串的后缀。

# 使用 sys 模块
import sys; sys.stdout.write(name + '\n' + age +  '\n' + hobby)