这一章开始学习 Python 的基础语法。本节会讲到 Python 代码的基本结构、标识符与关键字、变量赋值、基础数据类型、输入输出、类型转换和运算符。这些内容需要理解清楚，因为后面的条件判断、循环、函数和类都会直接用到。

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## 一、Python 代码的基本结构

新建一个 `hello.py` 文件，写入下面的代码：

```python
print("Hello, Python")
```

运行结果为：

```python
Hello, Python
```

这行代码调用了 Python 内置的 `print()` 函数，将字符串输出到终端。

### 1. 语句与表达式

Python 程序由一条条语句组成。下面的赋值和输出都是语句：

```python
price = 20
print(price)
```

能够计算出一个值的代码称为表达式：

```python
10 + 5
price * 2
```

表达式可以作为语句的一部分：

```python
total = price * 2
print(total)
```

### 2. 换行与分号

Python 通常一行写一条语句，行尾不需要添加分号：

```python
name = "Ivan"
age = 20
```

虽然也可以使用分号把多条语句写在同一行，但是可读性比较差，一般不这样写：

```python
name = "Ivan"; age = 20
```

一条语句太长时，可以放在圆括号、方括号或者花括号中换行：

```python
total = (
    100
    + 200
    + 300
)
```

也可以使用反斜杠 `\` 续行，不过括号内换行更清楚，也不容易因为反斜杠后面多出空格而报错。

### 3. 缩进与代码块

Python 使用缩进表示代码之间的层级关系，一般使用四个空格作为一级缩进：

```python
score = 85

if score >= 60:
    print("考试通过")
    print("当前成绩：", score)
```

两条 `print()` 语句都有四个空格缩进，所以它们都属于 `if` 代码块。

同一个代码块的缩进必须保持一致。不要在一个文件中混用制表符和空格，否则可能出现 `IndentationError` 或 `TabError`。

### 4. 注释

单行注释以 `#` 开头：

```python
# 计算商品总价
total = price * count
```

也可以把注释放在代码后面：

```python
timeout = 30  # 超时时间，单位为秒
```

三引号包起来的内容属于字符串，并不是真正的注释：

```python
"""
这是一段多行字符串。
它在没有被使用时看起来像注释。
"""
```

函数、类和模块开头的三引号字符串可以作为文档字符串，也就是 Docstring。文档字符串会在函数章节中继续讲。

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## 二、标识符与关键字

变量名、函数名和类名都属于标识符。Python 对标识符有下面几条基本规则：

- 可以由字母、数字和下划线组成。
- 不能以数字开头。
- 不能使用 Python 关键字。
- 区分大小写。

下面这些名称是合法的：

```python
name = "Ivan"
user_name = "Ivan"
score2 = 95
_count = 10
```

下面这些名称不合法：

```python
2score = 95          # 不能以数字开头
user-name = "Ivan"  # 不能包含减号
class = "A"          # class 是关键字
```

Python 的关键字具有固定的语法作用，例如 `if`、`for`、`class`、`True` 和 `None`，不能拿来作为普通变量名。可以通过 `keyword` 模块查看当前 Python 版本包含的全部关键字：

```python
import keyword

print(keyword.kwlist)
```

变量和函数通常使用小写字母，并用下划线分隔多个单词：

```python
user_name = "Ivan"
product_price = 49.9
file_path = "data/test.txt"
```

类名一般使用大驼峰形式，例如 `StudentInfo`。常量通常使用全大写名称，例如：

```python
MAX_RETRY_COUNT = 3
DEFAULT_TIMEOUT = 30
```

Python 不会阻止常量被重新赋值，全大写只是一种约定。

## 三、变量与赋值

Python 中不需要提前声明变量。赋值语句会把右侧的对象绑定到左侧的变量名：

```python
age = 20
name = "Ivan"
price = 19.9
```

这里的 `=` 是赋值运算符，并不表示数学中的相等关系。

### 1. 动态类型

变量本身没有固定的数据类型，它保存的是对某个对象的引用。同一个变量名可以重新绑定到其他类型的对象：

```python
value = 10
print(type(value))

value = "Python"
print(type(value))
```

运行结果为：

```python
<class 'int'>
<class 'str'>
```

这就是 Python 的动态类型。不过在一段代码中频繁改变变量保存的数据类型，会让代码变得难以理解，所以一般会让同一个变量保持相对稳定的含义。

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### 2. 多重赋值

可以在一行中给多个变量赋值：

```python
name, age, score = "Ivan", 20, 95.5
```

左右两边的数量必须一致，否则会出现解包错误。

多个变量也可以绑定到同一个值：

```python
x = y = z = 0
```

交换两个变量时，不需要借助临时变量：

```python
a = 10
b = 20

a, b = b, a

print(a, b)
```

输出结果为：

```python
20 10
```

### 3. 删除变量名

`del` 可以删除一个变量名：

```python
name = "Ivan"
del name
```

删除以后再访问 `name`，会出现 `NameError`。`del` 删除的是当前名称与对象之间的绑定，并不等于立即从内存中强制删除对象。

## 四、基础数据类型

Python 内置了多种数据类型。本章先讲数值、布尔值、字符串和空值，列表、元组、字典和集合会放到后面的章节中。

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### 1. 整数 `int`

整数可以是正数、负数或者零：

```python
age = 20
temperature = -5
count = 0
```

Python 整数没有固定的 32 位或 64 位上限，只要内存允许，就可以保存很大的整数：

```python
number = 123456789012345678901234567890
```

除了十进制，还可以使用二进制、八进制和十六进制字面量：

```python
binary_number = 0b1010
octal_number = 0o12
hex_number = 0x0A

print(binary_number, octal_number, hex_number)
```

三者输出的十进制结果都是 `10`。

较长的数字可以使用下划线分隔，下划线不会影响实际数值：

```python
population = 1_400_000_000
```

### 2. 浮点数 `float`

带小数的数字通常是浮点数：

```python
price = 19.9
score = 95.5
temperature = -3.2
```

浮点数也可以使用科学计数法：

```python
large_number = 1.5e6
small_number = 2.5e-3

print(large_number)
print(small_number)
```

输出结果为：

```python
1500000.0
0.0025
```

浮点数采用二进制近似表示，所以某些十进制小数不能被精确保存：

```python
print(0.1 + 0.2)
```

结果为：

```python
0.30000000000000004
```

这属于浮点数本身的表示问题。需要精确处理十进制金额时，可以使用标准库中的 `Decimal`。

### 3. 复数 `complex`

Python 直接支持复数，使用 `j` 表示虚部：

```python
number = 3 + 4j

print(number.real)
print(number.imag)
```

输出结果为：

```python
3.0
4.0
```

复数在普通代码中不算常见，但是它属于 Python 的基础数值类型。

### 4. 布尔值 `bool`

布尔类型只有 `True` 和 `False` 两个值，首字母必须大写：

```python
is_login = True
is_finished = False
```

比较运算和逻辑运算通常都会得到布尔值：

```python
print(10 > 5)
print(10 == 5)
```

输出结果为：

```python
True
False
```

### 5. 字符串 `str`

字符串用来表示文本，可以使用单引号、双引号或者三引号：

```python
name = "Ivan"
language = 'Python'
message = """这是
一段多行字符串"""
```

单引号和双引号没有类型上的区别。字符串的索引、切片和常用方法会在下一章详细讲。

### 6. 空值 `None`

`None` 表示没有值，它的类型是 `NoneType`：

```python
result = None

print(type(result))
```

输出结果为：

```python
<class 'NoneType'>
```

`None`、空字符串 `""`、数字 `0` 和布尔值 `False` 是不同的对象，不能把它们当成同一个值。

判断一个变量是否为 `None` 时，通常使用 `is`：

```python
result = None
print(result is None)
```

## 五、查看和判断数据类型

`type()` 可以返回对象的类型：

```python
print(type(20))
print(type(19.9))
print(type("Python"))
print(type(True))
print(type(None))
```

输出结果为：

```python
<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'str'>
<class 'bool'>
<class 'NoneType'>
```

`isinstance()` 用来判断一个对象是否属于指定类型：

```python
age = 20

print(isinstance(age, int))
print(isinstance(age, str))
```

输出结果为：

```python
True
False
```

还可以同时判断多个类型：

```python
value = 19.9

print(isinstance(value, (int, float)))
```

`type()` 适合直接查看对象的确切类型。`isinstance()` 还会考虑继承关系，因此在类型判断中更常用。继承关系会在面向对象章节中解释。

## 六、数据类型转换

Python 提供了与类型同名的转换函数，例如 `int()`、`float()`、`str()`、`bool()` 和 `complex()`。

### 1. 转换为整数

```python
number = int("20")
print(number)
print(type(number))
```

输出结果为：

```python
20
<class 'int'>
```

浮点数转换成整数时会直接舍去小数部分，并不是四舍五入：

```python
print(int(3.9))
print(int(-3.9))
```

输出结果为：

```python
3
-3
```

无效的字符串不能转换成整数：

```python
int("20.5")
int("Python")
```

这两行代码都会引发 `ValueError`。

### 2. 转换为浮点数

```python
price = float("19.9")
number = float(10)

print(price)
print(number)
```

输出结果为：

```python
19.9
10.0
```

### 3. 转换为字符串

```python
age = 20
age_text = str(age)

print(age_text)
print(type(age_text))
```

### 4. 转换为布尔值

下面这些值转换成布尔值时为 `False`：

```python
print(bool(0))
print(bool(0.0))
print(bool(""))
print(bool(None))
```

非零数字和非空字符串通常会转换为 `True`：

```python
print(bool(1))
print(bool(-1))
print(bool("Python"))
print(bool("False"))
```

字符串 `"False"` 仍然会得到 `True`，因为它是一个非空字符串，Python 不会根据字符串的字面内容自动理解真假。

## 七、输入与输出

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### 1. 使用 `print()` 输出内容

`print()` 可以接收多个参数：

```python
name = "Ivan"
age = 20

print("姓名：", name, "年龄：", age)
```

多个参数默认使用空格分隔。可以通过 `sep` 修改分隔符：

```python
print("2026", "08", "21", sep="-")
```

输出结果为：

```
2026-08-21
```

`print()` 默认在结尾换行，可以通过 `end` 修改：

```python
print("Hello", end=" ")
print("Python")
```

输出结果为：

```
Hello Python
```

使用 f-string 可以把变量或表达式插入字符串：

```python
name = "Ivan"
score = 95.5

print(f"{name} 的成绩是 {score} 分")
print(f"保留一位小数：{score:.1f}")
```

### 2. 使用 `input()` 接收输入

`input()` 会暂停程序，等待用户在终端中输入内容：

```python
name = input("请输入姓名：")
print(f"你好，{name}")
```

`input()` 的返回值始终是字符串。输入数字时，需要根据用途进行类型转换：

```python
age = int(input("请输入年龄："))
height = float(input("请输入身高："))

print(type(age))
print(type(height))
```

如果用户输入的内容不能完成转换，程序会引发 `ValueError`。异常处理会在后面的章节中单独讲。

## 八、运算符

运算符用来完成计算、比较、赋值和逻辑判断。Python 的运算符可以分为算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符、成员运算符、身份运算符和位运算符。

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### 1. 算术运算符

| **运算符** | **含义** | **示例** | **结果** |
| --- | --- | --- | --- |
| `+` | 加法 | `10 + 3` | `13` |
| `-` | 减法 | `10 - 3` | `7` |
| `*` | 乘法 | `10 * 3` | `30` |
| `/` | 除法 | `10 / 3` | `3.333...` |
| `//` | 向下整除 | `10 // 3` | `3` |
| `%` | 取余 | `10 % 3` | `1` |
| `**` | 幂运算 | `10 ** 3` | `1000` |

`/` 的结果通常是浮点数：

```python
print(10 / 2)
```

输出结果为 `5.0`。

`//` 表示向下取整，不是简单删除小数部分：

```python
print(10 // 3)
print(-10 // 3)
```

输出结果为：

```
3
-4
```

### 2. 比较运算符

| **运算符** | **含义** |
| --- | --- |
| `==` | 等于 |
| `!=` | 不等于 |
| `>` | 大于 |
| `<` | 小于 |
| `>=` | 大于等于 |
| `<=` | 小于等于 |

比较运算的结果是布尔值：

```python
age = 20

print(age == 20)
print(age != 20)
print(age >= 18)
```

Python 支持连续比较：

```python
score = 85
print(60 <= score <= 100)
```

这相当于同时判断 `score >= 60` 和 `score <= 100`。

### 3. 逻辑运算符

| **运算符** | **含义** |
| --- | --- |
| `and` | 两边都为真时结果为真 |
| `or` | 至少一边为真时结果为真 |
| `not` | 对真假结果取反 |

```python
age = 20
has_ticket = True

print(age >= 18 and has_ticket)
print(age < 18 or has_ticket)
print(not has_ticket)
```

`and` 和 `or` 具有短路特性。`and` 左侧已经为假时，不再计算右侧；`or` 左侧已经为真时，也不再计算右侧。

```python
number = 0

result = number != 0 and 10 / number > 1
print(result)
```

因为 `number != 0` 为 `False`，后面的 `10 / number` 不会执行，所以不会出现除零错误。

### 4. 赋值运算符

基础赋值使用 `=`：

```python
count = 10
```

复合赋值会把运算和赋值写在一起：

```python
count += 2   # count = count + 2
count -= 1   # count = count - 1
count *= 3   # count = count * 3
count /= 2   # count = count / 2
count //= 2  # count = count // 2
count %= 3   # count = count % 3
count **= 2  # count = count ** 2
```

### 5. 成员运算符

`in` 用来判断一个值是否包含在另一个对象中，`not in` 表示不包含：

```python
text = "Python"

print("Py" in text)
print("Java" not in text)
```

输出结果为：

```
True
True
```

列表、元组、字典和集合也支持成员判断，后面讲这些数据结构时会继续使用。

### 6. 身份运算符

`is` 和 `is not` 判断两个变量是否指向同一个对象。它们与 `==` 的含义不同：

```python
a = [1, 2]
b = [1, 2]

print(a == b)
print(a is b)
```

输出结果为：

```
True
False
```

`a == b` 比较的是内容，`a is b` 比较的是对象身份。判断 `None` 时一般使用 `is None` 或 `is not None`，不要用 `is` 比较普通数字和字符串的值。

!python-07-equality-identity.svg

### 7. 位运算符

位运算直接对整数的二进制位进行操作：

| **运算符** | **含义** |
| --- | --- |
| `&` | 按位与 |
| `\|` | 按位或 |
| `^` | 按位异或 |
| `~` | 按位取反 |
| `<<` | 左移 |
| `>>` | 右移 |

```python
a = 0b1010
b = 0b1100

print(a & b)
print(a | b)
print(a ^ b)
print(a << 1)
print(a >> 1)
```

位运算在权限标记、协议处理和底层数据处理中比较常见。基础阶段需要知道它的写法，具体使用时再结合二进制理解。

## 九、运算符优先级

一个表达式中出现多个运算符时，Python 会按照优先级计算。常见运算符大致按照下面的顺序执行：

1. 圆括号 `()`
2. 幂运算 `**`
3. 正负号和按位取反 `+x`、`-x`、`~x`
4. 乘除、整除和取余 `*`、`/`、`//`、`%`
5. 加减 `+`、`-`
6. 比较、成员和身份运算
7. `not`
8. `and`
9. `or`

例如：

```python
result = 2 + 3 * 4
print(result)
```

乘法优先于加法，所以结果为 `14`。使用括号可以改变计算顺序：

```python
result = (2 + 3) * 4
print(result)
```

结果为 `20`。

即使已经知道优先级，复杂表达式也建议使用括号明确计算顺序，这样更容易检查。

## 十、综合示例

下面的代码使用了变量、输入、类型转换、算术运算和格式化输出：

```python
name = input("请输入姓名：")
chinese = float(input("请输入语文成绩："))
math = float(input("请输入数学成绩："))
english = float(input("请输入英语成绩："))

total = chinese + math + english
average = total / 3

print(f"姓名：{name}")
print(f"总分：{total:.1f}")
print(f"平均分：{average:.2f}")
print(f"平均分是否达到60分：{average >= 60}")
```

如果输入：

```
请输入姓名：Ivan
请输入语文成绩：88
请输入数学成绩：92
请输入英语成绩：85
```

程序会输出：

```
姓名：Ivan
总分：265.0
平均分：88.33
平均分是否达到60分：True
```

## 十一、常见错误

### 1. 把赋值和比较写混

```python
age = 20   # 赋值
age == 20  # 比较
```

### 2. 忘记转换 `input()` 的结果

```python
age = input("请输入年龄：")
print(age + 1)
```

`age` 是字符串，不能直接与整数相加。应该写成：

```python
age = int(input("请输入年龄："))
print(age + 1)
```

### 3. 字符串与数字直接拼接

```python
age = 20
print("年龄：" + age)
```

字符串不能直接和整数使用 `+` 拼接，可以转换类型或者使用 f-string：

```python
print("年龄：" + str(age))
print(f"年龄：{age}")
```

### 4. 使用 `is` 比较值

```python
value = 1000
print(value is 1000)
```

`is` 判断对象身份，普通数值比较应该使用 `==`：

```python
print(value == 1000)
```

## 十二、练习

### 练习一：计算长方形面积和周长

接收用户输入的长度和宽度，输出长方形的面积和周长。

### 练习二：温度转换

输入摄氏温度，按照下面的公式计算华氏温度：

```
华氏温度 = 摄氏温度 × 1.8 + 32
```

### 练习三：时间转换

输入一个总秒数，将它转换为几小时、几分钟、几秒。这个练习需要使用整除和取余运算。

### 练习四：交换变量

创建两个变量，分别保存不同的值，不使用第三个临时变量完成交换，并输出交换前后的结果。

这一章讲完了 Python 代码的基本结构，以及变量、基础数据类型和运算符。下一章继续讲字符串，包括索引、切片、转义字符、格式化和常用字符串方法。


这一章开始学习 Python 的基础语法。本节会讲到 Python 代码的基本结构、标识符与关键字、变量赋值、基础数据类型、输入输出、类型转换和运算符。这些内容需要理解清楚，因为后面的条件判断、循环、函数和类都会直接用到。

Python 基础语法（一）：变量、数据类型与运算符

从变量和命名规则开始，依次介绍 Python 中常用的数据类型、类型判断与转换、输入输出，以及算术、比较、逻辑、赋值等运算符，配合代码示例讲清楚这些基础语法的写法和使用方式。

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本章系统讲解Python基础语法，涵盖代码结构、标识符、变量赋值、数据类型、输入输出、类型转换及运算符等核心内容，适合初学者快速入门。通过实例演示print()、input()、f-string及算术、比较、逻辑运算等操作，并指出常见错误与练习方向，帮助读者夯实Python编程基础。

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