Python编程：初入Python魔法世界

一、常量表达式

在编程中，常量指的是在程序执行期间其值不会改变的数据项。虽然 Python 并没有专门的语法来定义常量（不像某些其他语言如 Java 中有 final 关键字），但在实践中，我们通常通过约定俗成的方式来表示一个变量是一个"常量"：

示例：

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# 算术表达式
a = 5 + 3 * 2  # 结果为 11，注意乘法优先于加法

# 关系表达式
b = 10 > 5     # b 的值为 True

# 逻辑表达式
c = (10 > 5) and (2 < 3)  # c 的值为 True

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print(1 + 2 - 3)
print(1 + 2 * 3)
print(1 + 2 / 3)

代码里的print() 是 Python 中的一个内置函数 ，用于将内容输出到终端（屏幕）上。

它是我们最常用的调试工具之一，可以让我们看到程序运行时的中间结果、变量值、提示信息等。这个我们后续详谈

可以使用+-*/（）等运算符进行算术运算，先算乘除后算加减

运算符和数字之间，可以没有空格，但是一般习惯上写一个空格（比较美观）

例如 1 + 2 - 3 这样是算式，在编程语言中被称为表达式，而运行后的结果，就是这个表达式的返回值
其中1，2，3 这种被称为字面值常量，+-*/ 这种被称为运算符 或者操作符

表达式的类型：

算术表达式 ：涉及数值及其运算符（如 +, -, *, /）。

关系表达式 ：比较两个值（如 ==, !=, >, <）。

逻辑表达式 ：结合多个条件（如 and, or, not）。

这里注意一下，我们发现第三个表达式计算出来后是 1.66666666665，而不是1。而我们熟悉了c或者java的兄弟可能觉得很奇怪，其实在Python中得到的结果则是一个小数，更符合日常使用的直觉

例如：给定四个分数，65.5 ， 89.0 ， 12.9 ， 32.2 ，编写代码，求这四个分数的平均数

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print((65.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2) / 4)

二、变量和类型

2.1 变量是啥？

有的时候，我们需要进行的计算可能会复杂一点，计算过程中需要把一些中间结果保存起来，那么这个时候就是通过变量这个东西

就例如我们现在要计算一个方差

给四个数， 67.5 ， 89.0 ， 12.9 ， 32.2，编写代码，求这四个数的方差

方差计算过程：取每一项，减去平均值，计算平方，再求和，最后除以(项数 - 1)

计算这四个数的平均值

取每一项，减去平均值，计算平方，再求和把最后的值给total

把total除以(项数 - 1)

将结果打印出来

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avg = (67.5 + 89.0 + 12.9 + 32.2)/4
total = (67.5 - avg) ** 2 + (89.0 - avg) ** 2 + (12.9 - avg) ** 2 + (32.2 - avg) ** 2
result = total / 3
print(result)

注意：avg，total，result都是变量

**在python里面表示乘方运算。 **2就是平方

而变量可以视为是一块可以存放数据的一个空间，而这个空间是开辟在内存中过地方的

想象内存是一个大仓库，有许多小格子，每个格子有唯一编号（地址）。当我们声明一个变量 int avg = 30;，计算机在仓库中找到一个空闲格子，放进去30，并记下标签"age"指向那个格子编号。（图上一个存放50.400000000000006）

2.2 变量的语法

2.2.1 变量的定义

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a = 10
//a是变量名。
// 10是值。   
//变量名+赋值运算符+值

创建变量非常简单：

a是变量名。当我们创建很多个变量的时候，大家的变量名要取一个有意义，例如你创建的变量是用来计数的，就可以取为count
= 为赋值运算符，表示把 = 右侧的数据放到 = 左侧空间中，注意，是由右向左

注意事项（规则）：

变量名由数字、字母、下划线构成

数字不能开头

变量名不能和"关键字重复"。例如：print

变量名大小写敏感。num和Num是两个不同的变量名
变量取名建议：

变量名最好用有意义的单词来表示，就是我刚刚说的

驼峰命名法（CamelCase）：首个单词小写，后续单词首字母大写，如 $userName$ （常用于Java、JavaScript）。

蛇形命名法（snake_case）：单词间用下划线连接，如 $user_name$ （常用于Python、Ruby）。

常量命名：全大写加下划线，如 $MAX_VALUE$ 。

2.2.2 变量的使用

读取变量的值：

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a = 10
print(a)

修改变量的值

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a = 10
pritn(a)
#修改a
a = 20
print(a)

当然，我们也可以使用其他的变量来修改需要修改的值

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a = 10
b = 20
a = b
print(a)
print(b)

一开始对变量a和b进行初始化，随后 a = b，将b的值赋给a，这样就把a的值给改变了！！！

2.2.3 变量的类型

变量里面存储的不仅仅是数字，还可以存储其他种类的数据，未来区分不同种类的数据，我们引入了"类型"这一概念。

注意：Python和C++/java等语言不同，Python的变量类型是不需要显示指定的，而是在赋值的时候确定的

例如c++和java

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//在 C++ 和 Java 中，变量类型必须在定义时明确写出，否则编译器会报错

int age = 20;         // 必须显式指定类型
string name = "Tom";

而Python：

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x = 10          # x 是整数
x = "Hello"     # x 变成字符串
x = [1, 2, 3]   # x 变成列表

2.2.3.1 整数

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a = 10
print(type(a))

PS：pyte和print类似，也是Python内置的函数，pyte可以来查看一个变量的类型

这里注意一个点：Python的int类型变量，所表示的不是四个字节，而是 没有上限 的，只要内存足够大，理论上就可以表示无限大小的数组

2.2.3.2 浮点数

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a = 0.5
print(type(a))

**字符串需要用 ' (单引号)或者 " (双引号) ，被这两个符号所包围起来的就被称为字符串。**可以用来表示文本

注意'hello'和"hello"是等价的

可以使用 len 函数来计算一个字符串的长度

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a = 'hello'
print(len(a))

可以使用+针对两个字符串的拼接

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a = "hello"
b = " world"
print(a+b)

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a = "hello"
b = 1
print(a+b)

此处只是字符串相加，不能拿字符串和其他类型相加

2.2.3.4 布尔

布尔类型是一个特殊的类型（用于逻辑判断），取值只有两种：True（真）和False（假）

PS：这里True（真）和False（假）必须是首字母大写的

而真假是什么？

例如：

女生每月会有生理期（真）

男士每月会有生理期（假）

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a = True
print(type(a))
b = False
print(type(b))

三、变量类型的意义

类型决定了数据在内存中占据多大内存空间

float类型在内存中占据8个字节

int 动态扩容

bool为一个字节
类型约定了能对这个变量做了什么样的工作

例如int / float 类型的变量，可以进行+ - * / 等操作

而str类型的变量，只能进行+(并且行为是字符串拼接)，不能进行 - * / ，但是还能使用len等其他操作

四、动态类型特性

在Python中，一个变量是什么类型，是可以在"程序运行"过程中发生变化的**(也就是变量类型是可以改变的)。**这个特性称为"动态类型"

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a = 10
print(type(a))
a = 'hello'
print(type(a))

大家注意，程序执行过程中，a的类型从int变为str了，而这是在c++/Java中是不行的

静态类型

程序运行时，变量的类型始终不变

动态类型

程序运行时，变量的类型是可以改变的

一个编程语言，是否为动态类型，只取决于运行时，类型是否发生改变，不取决于变量定义的时候是否声明类型

当然了，动态类型是一把双刃剑

对于中小型程序，他能大大节约代码量

对于大型程序，则提高了模块之间交互的成本（A提供的代码很难被B看懂）

其实这就是为什么很多公司一开始使用Python语言来完成项目，而后期又要针对原来的代码用其他语言重构

五、注释

在编程中，注释就是写在代码中、给程序员看的"说明文字"。它不会被 Python 解释器执行，也就是说，计算机不会运行注释里的内容 ，但它是写给人看的。

5.1 注释的作用

注释的作用

解释代码：让别人（或未来的你）更容易理解代码的意图。

调试代码：暂时屏蔽某段代码，方便调试。

文档说明：在大型项目中，注释可以作为文档的一部分，说明函数、类或模块的功能。

协作沟通：多人协作时，注释可以说明你为什么这样写代码。

5.2 注释的方式

5.2.1.单行注释

使用 # 符号，从 # 开始到这一行的末尾都会被当作注释。

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# 这是一个打印语句，输出"你好，Python！"
print("你好，Python！")

5.2.2 多行注释（块注释）

虽然 Python 没有专门的多行注释语法，但我们可以使用三引号 ''' 或 """ 来实现多行注释：

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'''
这是一个多行注释的例子。
你可以在这里写很多行说明。
这些内容不会被执行。
'''
print("多行注释演示")

注意：严格来说，三引号是字符串，如果它没有被赋值给变量，也不会被运行，因此可以当作注释使用。但在某些上下文中，它可能作为文档字符串（docstring）使用，我们后面会专门讲解。

5.2.3 注释的使用规范

注释的使用规范（建议）：

类型	写法	示例
单行注释	`# 注释内容`	`# 计算两个数的和`
行末注释	`代码 # 注释`	`x = 5 # 设置初始值`
多行注释	`''' 注释内容 '''` 或 `""" 注释内容 """`

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"""
这是一个函数说明：
输入两个参数，返回它们的和。
"""

5.2.4 优秀注释的例子

注释写得好，代码更清晰！

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# 定义两个变量
a = 3
b = 4

# 计算平方和
c = a**2 + b**2

# 输出结果
print(c)

对比没有注释的版本：

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a = 3
b = 4
c = a**2 + b**2
print(c)

你觉得哪种更容易理解呢？没错，加上注释之后，即使是一个新接触这段代码的人，也能迅速理解每一行代码的目的。

六、输入输出

6.1 和用户交用

用户把消息传递给程序的过程，称为"输入"
用户把结果展示给用户的过程，称为"输出"

**输入输出的最基本方法就是控制台：**用户通过控制台输入一些字符串，程序再通过控制台打印一些字符串

vs code运行程序的时候，下方弹出的窗口就是控制台

Mac OS自带的终端，也可以视为控制台

输入输出的最常见方法是图形化界面。我们平常对于电脑的操作基本都是图形化界面

6.2 通过控制台输出

Python使用print函数输出到控制台

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print('hello')

不仅可以输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量

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a = 10
print(a)
b = True
print(b)

更多的时候，我们希望能够输出的内容是混合了字符串的变量

例如：输出num = 10

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num = 10
print(f'num = {num}')

注意：这里的**f'num = {num}'**是一种格式化字符串，使用{}来嵌入变量或表达式

例如：
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#格式化字符串
a = 10
#希望数字和字符串混在一起
print(f'a = {a + 10}')

6.3 通过控制台输入

Python使用input函数输入，从控制台读取用户的输入

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# 通过控制台输入
num = 0
num = input('请输入一个整数：')
print(f'你输入的整数是{num}')

当我们在控制台输入10，再按回车，就运行完成

注意：

input的参数相当于一个"提示信息"，也可以没有

input的返回值就是用户输入的内容，是字符串类型

下面这个代码大家想想会输出什么？两数相加吗？

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a = input('请输入一个整数：')
b = input('请输入二个整数：')

print(f'a + b = {a + b}')

答案显而易见：此处的结果是字符串的连接而不是算术运算

那我们该怎么进行算术运算呢：转换类型

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a = input('请输入一个整数：')
b = input('请输入二个整数：')

a = int(a)
b = int(b)

print(f'a + b = {a + b}')

小练习：输入5个小数，求5个小数的平均值

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a = input('请输入一个整数：')
b = input('请输入二个整数：')
c = input('请输入三个整数：')
d = input('请输入四个整数：')
e = input('请输入五个整数：')

a = int(a)
b = int(b)
c = int(c)
d = int(d)
e = int(e)

avg = (a + b + c + d + e)/5
print(f'平均值: {avg}')