[搬运+翻译][从零学编程]Python3Ⅰ：基本概念

本帖最后由 45gfg9 于 2020-3-16 16:07 编辑

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1 什么是Python

1.1 欢迎来到Python！（一）

Python是一种高级编程语言，被广泛应用于各种领域，包括网页编程，脚本，科学计算，和人工智能。
Python很受欢迎，并且被用于各种组织，例如Google（谷歌），NASA（美国国家航空航天局），CIA（美国中央情报局），和Disney（迪士尼）。

Python在运行时由解释器处理。Python不需要在程序执行前先编译。

Part题：
Python是一个：
A. 一套编辑工具
B. 开发环境
C. 编程语言

1.2 欢迎来到Python！（二）

Python现在主要的三大版本分别是1.x，2.x和3.x。这些大版本又被分割成一些小版本，像2.7和3.3。
在Python 3.x写下的代码可以在未来所有的版本中正常运行。
Python 2.x和3.x两个版本都是现在人们普遍使用的版本。
我们的课程使用Python 3.x，但从一个版本切换到另一版本并不难。

Python又有几个不同的解释器，以不同的语言编写。
我们的课程中使用的版本，CPython是目前为止最常用的。

解释器是运行用解释语言编写的脚本的程序，例如，Python。

Part题：
下面哪个句子是正确的？
A. Pythin 1.7是最常用的版本
B. Python代码必须先编译
C. CPython是Python的一种解释器

2 你的第一个程序

2.1 你的第一个程序

让我们开始一个输出"Hello world!"的小程序。
在Python中，我们使用print语句来输出文字。

>>> print('Hello world!')

Hello world!

恭喜你！你已经创建了你的第一个程序。

在电脑上，你需要去www.python.org下载和安装Python。
注意，上面代码中的">>>"是Python控制台的提示符。
Python是一种解释语言，输入一行，执行一行。
Python也包括IDLE，集成开发环境，包含了可以编写和调试整个程序的工具。

Part题：
填空以输出"Hi"。

>>> _____("Hi")

2.2 输出文字

print语句也可以用来输出多行文字。
举个例子：

>>> print('Hello world!')

Hello world!

>>> print('你好世界！')

你好世界！

>>> print('Spam and eggs...')

Spam and eggs...

Python代码经常包含对喜剧团体巨蟒 (Monty Python)的引用。这也是为什么词语"spam（垃圾邮件）"和"eggs（鸡蛋）"经常作为占位符变量被用在Python中，就像其他编程语言中的"foo"和"bar"一样。

Part题：
填空以输出"ni ni ni"。

>>> _____('ni ni ni'_

3 简单计算

3.1 简单计算（一）

Python可以进行计算。
直接将算式输入Python控制台，它会输出答案。

>>> 2 + 2

4

>>> 5 + 4 - 3

6

加号和减号周围的空格是可选的（没了它们代码也能正常运行），但它们使代码更易读。

Part题：
这行代码的输出是？

>>> 1 + 2 + 3

3.2 简单计算（二）

Python也可以计算乘法和除法，用星号 ( * ) 表示乘法，以及正斜杠 ( / ) 表示除法。
用圆括号决定哪个运算优先计算。

>>> 2 * (3 + 4)

14

>>> 10 / 2

5.0

用一个斜杠执行除法，会产生一个小数（编程中称为[ruby=float]浮点数[/ruby]）。在后面的课程中会有更多关于浮点数的内容。

Part题：
这行代码的输出是？

>>> (4 + 8) / 2

A. 8
B. 6.0
C. 6

3.3 简单计算（三）

负号表示一个负数。
用负数进行的计算和正数一样。

>>> -7

-7

>>> (-7 + 2) * (-4)

20

正号也可以放在数字前面，但没有实际作用，只是用来强调一个数是正数，以增强代码的可读性。

Part题：
填空使代码正确。

>>> (_5 - 1) * 3

-18

3.4 简单计算（四）

Python中除以0会产生一个[ruby=error]错误[/ruby]，因为答案无法被计算出来。

>>> 11 / 0

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in <module>

ZeroDivisionError: division by zero

在Python中，一个错误信息的最后一行表明了这个错误的类型。
仔细看看错误信息，因为它常常告诉你如何解决这个问题！

Part题：
用选项填空，使其产生一个ZeroDivisionError（除以0错误）

>>> (17 + 94) / (-5 + _)

5 0 -5

4 浮点数

4.1 浮点数（一）

[ruby=Floats]浮点数[/ruby]在Python中用来表示非整数。
一些浮点数的例子有0.5和-7.8237591。
可以直接通过输入小数点创建一个浮点数，或也可以通过运算，例如整数的除法。浮点数后额外的0会被忽略。

>>> 3/4

0.75

>>> 9.8765000

9.8765

电脑不总能完整精确地存储浮点数，就像我们不能完全写出1/3的小数形式(0.3333333333333333...)。记住这点，因为有时它会产生气人的bug！

Part题：
下面哪个数不会被存储为浮点数？
A. 7.0
B. 7
C. 2/4

4.2 浮点数（二）

如你之前所见，将两个整数相除产生一个浮点数。
两个浮点数的计算，或是一个整数和一个浮点数的计算，都会产生浮点数。

>>> 8 / 2

4.0

>>> 6 * 7.0

42.0

>>> 4 + 1.65

5.65

浮点数可以与整数相加，因为Python将整数隐式转换为了一个浮点数。然而，这种隐式转换是Python规则中的一个例外——你通常需要手动转换数值，如果你想要操作它们。

Part题：
写出这行代码的输出。

>>> 1 + 2 + 3 + 4.0 + 5

5 其他的数学操作

5.1 指数运算

除了加减乘除，Python同样支持指数运算，也就是计算一个数字的幂。这样的计算用两个星号执行。

>>> 2**5

32

>>> 9 ** (1/2)

3.0

Part题：
填空使代码正确。

>>> (1 + _) ** 2

16

5.2 商和余数

为了得出一次除法操作中的商和余数，分别用[ruby=floor division]地板除法[/ruby]和[ruby=modulo]取模[/ruby]运算符。
地板除法通过使用两个正斜杠完成。
取模运算通过百分号 ( % ) 完成。
这些运算符都可以用在整数和浮点数上。

这份代码展示了20里有3个6，以及1.25除以0.5的余数是0.25。

>>> 20 // 6

3

>>> 1.25 % 0.5

0.25

上面的例子中，20 % 6 = 2，因为3 * 6 + 2 = 20。

Part题：
这行代码的结果是？

>>> 7%(5 // 2)

A. 1
B. 7
C. 0

6 字符串

6.1 字符串（一）

如果你要在Python中使用文本，你需要使用字符串。
[ruby=string]字符串[/ruby]可以通过在两个单引号或双引号中间输入文本来创建。

当Python控制台显示一个字符串时，它通常使用单引号。字符串的分隔符与字符串如何运行没有任何关系。

>>> "Python很有趣！"

'Python很有趣！'

>>> '永远看向生活的明亮面'

'永远看向生活的明亮面'

Part题：
补全代码以创建一个包含"Hello world"的字符串。

>>> "Hello _____"

'Hello world'

6.2 字符串（二）

有些字符并不能直接包含在一个字符串中。例如，双引号不能被直接包含在一个双引号字符串；这会导致字符串不完整。

像这样的字符必须通过在其前加一个反斜杠 ( \ ) 来转义。
其他必须被转义的字符有换行符和反斜杠。
双引号只需要在双引号字符串中被转义，单引号在单引号字符串中也一样。

>>> 'Brian\'s mother: He\'s not the Messiah. He\'s a very naughty boy!'

'Brian's mother: He's not the Messiah. He's a very naughty boy!'

（另一个中文例子：）

>>> "他说\"天气预报什么的都是胡扯\""

'他说"天气预报什么的都是胡扯"'

\n代表一个新行。

反斜杠也可以用来转义制表符、随机的万国码，和其他很多不能直接输出的字符。这些字符都被称作转义字符。

Part题：
补全代码以创建一个包含单个双引号的字符串。

>>> "__"

6.3 新行

Python提供了一种简单的方法让你不用手写"\n"以在字符串中换行。用三组引号创建字符串，按下回车，换行的地方会帮你自动转义。

>>> """Customer: Good morning.

Owner: Good morning, Sir. Welcome to the National Cheese Emporium."""



'Customer: Good morning.\nOwner: Good morning, Sir. Welcome to the National Cheese Emporium.'

>>> '''顾客：早上好。

店主：早上好，先生。欢迎来到国家奶酪商城。'''



'顾客：早上好。\n店主：早上好，先生。欢迎来到国家奶酪商城。'

如你所见，在我们回车的地方，\n自动出现在输出。

Part题：
补全输出。

>>> """第一行

第二行"""

'第一行__第二行'

7 简单输入输出

7.1 输出

通常地，一个程序接受并处理[ruby=input]输入[/ruby]，然后产生[ruby=output]输出[/ruby]。
在Python中，你可以使用print函数产生输出。它将一段文本显示在屏幕上。

>>> print(1 + 1)

2

>>> print("Hello\nWorld!")

Hello

World!

当一个字符串被print()输出，其周围的引号不被显示。

Part题：
这行代码的输出是？

>>> print('print("print")')

A. 一个错误信息
B. print("print")
C. 'print("print")'

7.2 输入

在Python中，为了从用户获得输入，你可以直观地运用函数input。
这个函数图书提示用户去输入，并将他们的输入返回为一个字符串（内容都被自动转义）。

>>> input("输入些东西：")

输入些东西：这些就是\n用户输入的！



'这些就是\\n用户输入的！'

print和input函数在Python控制台中并不是很有用，因为控制台会帮你做输入和输出。然而，它们在实际应用中非常有用。

Part题：
填空使其提醒用户去输入。

>>> _____("输入一个数：")

8 字符串操作

8.1 拼接（一）

就像整数和浮点数，Python中的字符串也可以相加，这个过程叫做[ruby=concatenation]拼接[/ruby]，可以在任意两个字符串上进行。
当拼接字符串时，它们是单引号字符串还是双引号字符串并不重要。

>>> "Spam" + 'eggs'

'Spameggs'



>>> print("第一个字符串" + "，" + "第二个字符串")

第一个字符串，第二个字符串

字符串与数字无法拼接。接下来我们会看到原因。

Part题：
填上空缺的字符串。

>>> "Hello" + ' ______

'Hello world'

8.2 拼接（二）

即使你的字符串中包含数字，它们也被算作字符串而不是整数。字符串与整数相加会产生一个错误，即使它们看起来很相近，但它们仍然是两种不同的东西。

>>> "2" + "2"

'22'

>>> 1 + '2' + 3 + '4'

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

之后的课程中，我们只显示错误信息的最后一行，因为只有它才给出了产生的错误的细节。

Part题：
下面哪行代码会产生错误？
A. "7" + 'eight'
B. "one" + "2"
C. 3 + 4
D. '5' + 6

8.3 字符串操作

字符串也可以与整数相乘。这样会产生原本字符串的重复版本。字符串和整数的顺序并不影响结果，但通常我们把字符串放在前。

字符串不能与其他字符串相乘。字符串也不能乘以浮点数，就算浮点数只包含整数。

>>> print("spam" * 3)

spamspamspam



>>> 4 * '2'

'2222'



>>> '17' * '87'

TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'str'



>>> 'pythonisfun' * 7.0

TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'float'

试试将一个字符串乘0，康康会发生什么。

Part题：
这行代码的输出是？

>>> print(3 * '7')

'___'

9 类型转换

9.1 类型转换（一）

在Python中，如果不使用指定类型的数据，有些操作是不可能完成的。比如说，你不能将两个分别包含数字2和3的字符串加起来产生整数5，这样的计算会以字符串的形式进行，产生结果'23'。
解决的办法就是[ruby=type conversion]类型转换[/ruby]。
在上面那个例子中，你要用到int函数。

>>> "2" + "3"

'23'

>>> int("2") + int("3")

5

在Python中，目前为止我们用到的类型有整数、浮点数、字符串。用来转换到这些类型的函数分别是int，float，str。

Part题：
这行代码的输出是？

>>> int("3" + "4")

A. "34"
B. "7"
C. 34

9.2 类型转换（二）

另一个类型转换的例子是将用户输入（一个字符串）转换为数字（整数或浮点数），以进行之后的计算操作。

>>> float(input("输个数字：")) + float(input("再输个数字："))

输个数字：40

再输个数字：2

42.0

传递非整数或浮点数会产生错误。

Part题：
这行代码的输出是？

float("210" * int(input("输个数字：")))

输个数字：2

A. 210210.0
B. "210210"
C. "420.0"
D. 420

10 变量

10.1 变量（一）

[ruby=Variables]变量[/ruby]在很多中编程语言中都有非常重要的地位，在Python中也不例外。一个变量允许你赋给它一个名字，并给它存储一个值，这样一来你可以用这个名字引用这个值。

使用一个等号给变量赋值。不像我们之前看到的大多数代码，它在Python控制台中并不产生任何输出。

>>> x = 7

>>> print(x)

7

>>> print(x + 3)

10

>>> print(x)

7

你可以用变量执行对应的运算，就像你之前用数值和字符串做的一样。如你所见，变量在整个程序中都存储着它的值。

Part题：
这些代码的输出是？

>>> spam = "eggs"

>>> print(spam * 3)

A. spamspamspam
B. eggseggseggs
C. "spamspamspam"

10.2 变量（二）

你可以改变一个变量的值很多次。在Python中，变量没有特定的类型，所以你可以将字符串赋给一个变量，然后再把数值赋给同一个变量

>>> x = 123.456

>>> print(x)

123.456

>>> x = "这是个字符串"

>>> print(x + "！")

这是个字符串！

Part题：
用选项填空，使代码正确。

>>> x = 5

>>> y = _

>>> print(x + y)

12

7 "7" =7

10.3 变量名称

Python的变量名称有几个小的限制。你只可以使用字母、数字、下划线为变量命名。而且名称不能以数字开头。
违反这些限制会导致错误。

>>> this_is_a_normal_name = 7



>>> 123abc = 7

SyntaxError: invalid syntax



>>> spaces are not allowed

SyntaxError: invalid syntax

（Ps. 实测可以用汉字字符作为变量名，但不能使用标点符号，会产生SyntaxError: invalid character in identifier）

Python是一个大小写敏感的编程语言。也就是说Lastname和lastname是两个不同的变量名

Part题：
下面哪个是Python中有效的变量名？
A. a-variable-name
B. A_VARIABLE_NAME
C. a variable name

10.4 变量（三）

尝试引用一个你没有定义过的变量会导致错误。
你可以用del语句移除一个变量，也就是说名字对值的引用被删除了，再尝试使用这个变量会导致错误。被删除的变量后面可以被正常地重新赋值。

>>> foo = "一个字符串"

>>> foo

'一个字符串'

>>> bar

NameError: name 'bar' is not defined

>>> del foo

>>> foo

NameError: name 'foo' is not defined

你也可以从用户输入给变量赋值。

>>> foo = input("输个数：")

输个数：7

>>> print(foo)

7

变量foo和bar被叫做[ruby=metasyntactic variable]伪变量[/ruby]，代表它们只是在样例代码中作为占位符名称，作演示之用。

Part题：
这些代码的输出是？

>>> spam = 2

>>> eggs = 3

>>> del spam

>>> eggs = 4

>>> spam = 5

>>> print(spam * eggs)

11 原位运算符

11.1 原位运算符（一）

原位运算符让你可以更简洁地写像'x = x + 3'这样的代码，写为'x += 3'。
同样的方式对其他运算符，像-、*、/、%都适用。

>>> x = 2

>>> print(x)

2

>>> x += 3

>>> print(x)

5

Part题：
这些代码的输出是？

>>> x = 4

>>> x *= 3

>>> print(x)

11.2 原位运算符（二）

这些运算符也可以在不是数值的其他类型上，例如字符串。

>>> x = "spam"

>>> print(x)

spam



>>> x += "eggs"

>>> print(x)

spameggs

其他很多编程语言还有其他的运算符，例如 '++' 作为 'x += 1' 的缩写。Python没有这种写法。

Part题：
这些代码的输出是？

>>> x = "a"

>>> x *= 3

>>> print(x)

12 使用编辑器

12.1 使用编辑器

到现在，我们只用了Python的控制台，每次输入并执行一行代码。实际的应用是用不同的方式创建的：很多行代码写在一个文件中，然后用Python解释器执行。

在IDLE中，可以创建一个新文件，输入些代码，保存文件，并运行它。这些既可以用菜单栏完成也可以用键盘快捷键Ctrl+N，Ctrl+S和F5。

文件中的每行代码都被解释器解释，就像你每次在控制台输入一行一样。

x = 7

x = x + 2

print(x)

结果：

Python的源文件后缀名是.py。

Part题：
当一个Python文件运行时，哪些行被执行了？
A. 每行
B. 前100行
C. 只有第一行

章末检测

1. 下列代码的输出是？

>>> spam = "7"

>>> spam = spam + "0"

>>> eggs = int(spam) + 3

>>> print(float(eggs))

A. 10.0
B. 73.0
C. 703

2. 下列代码的输出是？

>>> word = input("输个词：")

输个词：cheese

>>> print(word + ' shop')

A. "cheeseshop"
B. 'cheeseshop'
C. cheese shop

3. 下列代码的输出是？

>>> x = 5

>>> y = x + 3

>>> y = int(str(y) + "2")

>>> print(y)

4. 填空以声明一个变量，给它加5并输出它的值。

>>> x = 4

>>> x _= 5

>>> print___

5. 下列代码的输出是？

>>> x = 3

>>> num = 17

>>> print(num % x)

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