Python 基础语法（一）：常量、变量、输入输出与运算符

文章目录

- [1. 认识 Python](#1. 认识 Python)
- [2. 常量和变量](#2. 常量和变量)
- - [2.1 常量](#2.1 常量)
  - [2.2 变量](#2.2 变量)
  - [2.3 同时给多个变量赋值](#2.3 同时给多个变量赋值)
- [3. 输入与输出](#3. 输入与输出)
- - [3.1 输出：print()](#3.1 输出：print())
  - [3.2 输入：input()](#3.2 输入：input())
- [4. 常见运算符](#4. 常见运算符)
- - [4.1 算术运算符](#4.1 算术运算符)
  - [4.2 比较运算符](#4.2 比较运算符)
  - [4.3 逻辑运算符](#4.3 逻辑运算符)
  - [4.4 赋值运算符](#4.4 赋值运算符)
- [5. 运算符的优先级](#5. 运算符的优先级)
- [6. 综合实例](#6. 综合实例)
- [7. 小结](#7. 小结)

1. 认识 Python

Python 是一门简洁、易读、适合入门的高级编程语言。它由荷兰程序员 Guido van Rossum 在 1989 年圣诞节期间开始设计，1991 年发布第一个公开版本，名字来源于英国喜剧团体「蒙提·派森」，和「蟒蛇」其实没有直接关系。

Python 使用缩进组织代码块，语法接近自然语言，非常适合用来学习编程的基本概念。它主要有以下几个特点：

简单易学：语法干净，几乎没有多余的符号，阅读 Python 代码就像阅读一段描述过程的文字。
开源免费：任何人都可以免费下载、使用和分发 Python。
跨平台：同一份 Python 代码通常可以在 Windows、macOS、Linux 上直接运行。
应用广泛：Python 在 Web 开发、数据分析、人工智能、自动化脚本、网络爬虫等领域都有非常成熟的生态。

需要特别说明的是，Python 曾经有两个不兼容的大版本：Python 2 和 Python 3。Python 2 已于 2020 年停止维护，目前学习都应该选择 Python 3，本文的所有示例也都基于 Python 3。

本篇文章是 Python 基础语法系列的第一篇，我们将从最基础的内容讲起：常量、变量、输入输出与运算符。

2. 常量和变量

2.1 常量

常量是指在程序运行过程中值不会改变的量。例如数学中的圆周率、光速、某系统的最大连接数等，它们在程序逻辑上应该保持固定。

Python 本身并没有提供类似 C 语言中 const 的「真正」常量定义机制。也就是说，没有任何语法层面的约束能阻止你把一个常量重新赋值。因此在 Python 社区，通常约定使用全大写字母加下划线来命名常量，以此提醒自己和他人：这个值不应该被修改。

python 复制代码

PI = 3.1415926
MAX_SIZE = 100
DEFAULT_NAME = "Python"

虽然从语法上说，PI = 3.14 之后依然可以再次给 PI 赋值，但按照社区惯例，全大写变量应当被视为常量，不要轻易修改。这样做的好处是：当其他人阅读你的代码时，一眼就能看出哪些值是「不应改变的约定常量」，哪些是「会变化的普通变量」。

提示：从 Python 3.8 开始，标准库提供了 typing.Final 可以做类型层面的常量标注，配合类型检查工具能在一定程度上提示开发者不要重新赋值，但它同样不阻止真正的运行时修改。初学者了解「全大写命名约定」即可。

2.2 变量

变量是计算机内存中一块命名区域，用于存储数据。在 Python 中创建变量非常简单：直接给变量名赋值即可，不需要事先声明类型。

python 复制代码

name = "小明"
age = 18
score = 95.5
is_student = True

Python 的变量是动态类型的：变量的类型由它现在指向的值决定，同一个变量可以先后保存不同类型的值。例如下面的写法是完全合法的：

python 复制代码

data = 100
print(type(data))  # <class 'int'>

data = "一百"
print(type(data))  # <class 'str'>

这里的 type() 函数可以用来查看一个变量的类型。

变量命名需要遵守以下规则：

只能包含字母、数字和下划线，且不能以数字开头。例如 user1、_count 合法，而 1user 非法。
不能使用 Python 的关键字，例如 if、for、while、class、def、True、False、None 等都不能作为变量名。
区分大小写，Name 和 name 是两个完全不同的变量。

下面是一些错误示例：

python 复制代码

2name = "错误"     # 不能以数字开头
if = 10            # 不能使用关键字
my-name = 3        # 不能包含连字符 -

推荐使用小写字母加下划线的命名风格，让变量名见名知意：

python 复制代码

user_name = "Alice"
total_count = 100
student_age = 20

2.3 同时给多个变量赋值

Python 允许在一行中同时为多个变量赋值，让代码更加简洁。这种写法本质上是「解包赋值」：右边的值会按顺序依次赋给左边的变量。

python 复制代码

x, y, z = 1, 2, 3
print(x, y, z)  # 输出：1 2 3

利用这个特性，我们可以非常优雅地实现两个变量值的交换，这在不少语言里通常需要借助临时变量才能完成：

python 复制代码

a = 10
b = 20

a, b = b, a
print(a, b)  # 输出：20 10

还可以使用同一个值同时初始化多个变量。需要注意的是，此时 a、b、c 指向的是同一个值：

python 复制代码

a = b = c = 0
print(a, b, c)  # 输出：0 0 0

同时赋值时，左右两侧的变量个数必须一致，否则会抛出 ValueError：

python 复制代码

x, y = 1, 2, 3  # 报错：too many values to unpack

3. 输入与输出

3.1 输出：print()

print() 是 Python 中最常用的输出函数，用于把内容打印到控制台。它可以输出字符串、数字、布尔值以及各种对象。

python 复制代码

print("Hello, World!")
print(2026)
print(3.14)
print(True)

print() 可以同时输出多个内容，默认使用空格分隔：

python 复制代码

name = "小红"
age = 20
print("名字：", name, "年龄：", age)
# 输出：名字： 小红 年龄： 20

我们可以使用 sep 参数自定义分隔符：

python 复制代码

print("Python", "Java", "C++", sep=" | ")
# 输出：Python | Java | C++

使用 end 参数可以控制输出结尾字符，默认是换行符 \n：

python 复制代码

print("第一步", end=" -> ")
print("第二步")
# 输出：第一步 -> 第二步

除此之外，print() 还支持一种更现代、更灵活的格式化方式：f-string。在字符串前面加上字母 f，就可以用 {变量} 的形式把变量值嵌入字符串中：

python 复制代码

name = "小明"
age = 18
print(f"我叫{name}，今年{age}岁")
# 输出：我叫小明，今年18岁

f-string 还可以在花括号里书写表达式：

python 复制代码

a = 10
b = 20
print(f"{a} + {b} = {a + b}")
# 输出：10 + 20 = 30

3.2 输入：input()

input() 函数用于接收用户在键盘上输入的内容。程序执行到 input() 时会暂停，等待用户输入并按下回车，然后把输入的内容作为字符串返回。

需要特别注意的是，input() 的返回值始终是字符串类型，即使用户输入的是数字。

python 复制代码

name = input("请输入你的名字：")
print("你好，" + name)

如果希望把输入内容当作数字参与运算，需要使用类型转换函数进行转换：

python 复制代码

age = int(input("请输入你的年龄："))
print("明年你将是", age + 1, "岁")

也可以使用 float() 将输入转换为浮点数：

python 复制代码

height = float(input("请输入你的身高（米）："))
print("你的身高是", height, "米")

使用 input() 时有两个非常容易犯的错误：

第一，忘记把字符串转换成数字就直接做加法，结果变成了字符串拼接：

python 复制代码

a = input("请输入一个数字：")  # 假设输入 10
b = input("请再输入一个数字：")  # 假设输入 20
print(a + b)
# 输出：1020，而不是 30

第二，把无法转换成数字的字符串交给 int() 或 float() 转换，会触发 ValueError：

python 复制代码

age = int(input("请输入年龄："))  # 如果输入 abc，程序会报错

因此，在需要数字的场景中，务必使用 int() 或 float() 进行转换；如果担心用户输入非法内容，后续学习了异常处理后还可以加上 try/except 来做容错。

4. 常见运算符

4.1 算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算：

运算符	说明	示例	结果
`+`	加法	`5 + 2`	`7`
`-`	减法	`5 - 2`	`3`
`*`	乘法	`5 * 2`	`10`
`/`	除法	`5 / 2`	`2.5`
`//`	整除	`5 // 2`	`2`
`%`	取余	`5 % 2`	`1`
`**`	幂运算	`5 ** 2`	`25`

下面通过代码演示常用运算：

python 复制代码

print(10 + 3)   # 13
print(10 - 3)   # 7
print(10 * 3)   # 30
print(10 / 3)   # 3.3333333333333335
print(10 // 3)  # 3
print(10 % 3)   # 1
print(2 ** 10)  # 1024

这里有几个容易混淆的点需要特别说明：

第一，/ 是真除法 ，无论参与运算的是否为整数，它总会返回浮点数 。例如 10 / 2 的结果是 5.0，而不是 5。

第二，// 是整除，它向下取整。比如 10 // 3 的结果是 3，因为它等于 3.333... 向下取整。当操作数出现负数时尤其要注意：

python 复制代码

print(-10 // 3)  # -4，因为 -3.333... 向下取整为 -4
print(10 // -3)  # -4

第三，% 是取余运算，经常被用来判断一个数是奇数还是偶数：

python 复制代码

num = 7
if num % 2 == 0:
    print("偶数")
else:
    print("奇数")
# 输出：奇数

第四，** 表示幂运算，2 ** 10 就是 2 的 10 次方。

4.2 比较运算符

比较运算符用于比较两个值的大小关系，结果是布尔值 True 或 False。

运算符	说明
`==`	等于
`!=`	不等于
`>`	大于
`<`	小于
`>=`	大于等于
`<=`	小于等于

python 复制代码

a = 10
b = 20

print(a == b)  # False
print(a != b)  # True
print(a < b)   # True
print(a >= b)  # False

请务必区分 = 和 ==：= 是赋值，== 是比较是否相等。这是初学者犯错最多的地方之一。

比较运算符不仅能比较数字，也能比较字符串。字符串按字典序逐个字符比较其编码大小：

python 复制代码

print("apple" < "banana")  # True

Python 还支持链式比较，让代码更贴近数学写法：

python 复制代码

x = 15
print(10 < x < 20)  # True，等价于 10 < x and x < 20

4.3 逻辑运算符

逻辑运算符用于组合多个条件判断，主要有三种：and、or、not。

运算符	说明	示例
`and`	两者都为 True 才为 True	`a and b`
`or`	两者有一个为 True 即为 True	`a or b`
`not`	取反	`not a`

python 复制代码

age = 22
has_ticket = True

# 两个条件都满足才为 True
print(age >= 18 and has_ticket)  # True

# 两个条件满足其一即为 True
print(age < 18 or has_ticket)    # True

# 取反
print(not has_ticket)            # False

逻辑运算符有一个重要特性：短路求值 。对于 and，如果左侧已经为 False，右侧不会再执行；对于 or，如果左侧已经为 True，右侧也不会再执行。这个特性在编写条件判断时非常有用。

此外，Python 中很多值都可以参与真值判断。0、0.0、空字符串 ""、空列表 []、None 等都被视为 False，非零数字和非空容器则视为 True。

4.4 赋值运算符

赋值运算符用于给变量赋值，其中复合赋值运算符可以让代码更简洁。

运算符	等价写法
`=`	`x = 5`
`+=`	`x = x + 5`
`-=`	`x = x - 5`
`*=`	`x = x * 5`
`/=`	`x = x / 5`
`//=`	`x = x // 5`
`%=`	`x = x % 5`
`**=`	`x = x ** 5`

python 复制代码

num = 10
num += 5    # 相当于 num = num + 5
print(num)  # 15

num *= 2    # 相当于 num = num * 2
print(num)  # 30

num -= 8    # 相当于 num = num - 8
print(num)  # 22

num //= 4   # 相当于 num = num // 4
print(num)  # 5

num **= 2   # 相当于 num = num ** 2
print(num)  # 25

复合赋值运算符只是普通赋值运算的简写，两者含义完全等价。注意 /= 同样遵守真除法的规则，运算结果会是浮点数：

python 复制代码

x = 7
x /= 2
print(x)  # 3.5

5. 运算符的优先级

当多个运算符同时出现在一个表达式中时，Python 会按照一定的优先级进行计算。优先级从高到低大致如下：

幂运算：**
正负号：+x、-x
乘除取余整除：*、/、//、%
加减运算：+、-
比较运算：>、<、>=、<=、==、!=
逻辑非：not
逻辑与：and
逻辑或：or

例如下面的表达式：

python 复制代码

result = 2 + 3 * 4
print(result)  # 14，因为先算乘法再算加法

需要特别注意的是，幂运算 ** 是右结合的，连续书写时从右向左计算：

python 复制代码

print(2 ** 3 ** 2)
# 等价于 2 ** (3 ** 2) = 2 ** 9 = 512
# 而不是 (2 ** 3) ** 2 = 64

如果优先级难以记忆，最推荐的做法是使用括号明确运算顺序。括号既能让代码更容易理解，也能避免很多隐藏的错误：

python 复制代码

result = (3 + 4) * 5
print(result)  # 35

# 括号让逻辑更清晰
a = 10
b = 3
flag = (a > 5) or (b < 5)
print(flag)  # True

团队协作时，即使有些括号从语法上说并不必要，多写一个括号往往也能显著提高代码的可读性。

6. 综合实例

下面通过一个综合示例，把本文学习到的知识串联起来：计算圆的面积和周长。

python 复制代码

# 定义常量
PI = 3.14159

# 接收输入
radius = float(input("请输入圆的半径："))

# 进行计算
area = PI * radius ** 2
perimeter = 2 * PI * radius

# 输出结果
print("圆的面积是：", round(area, 2))
print("圆的周长是：", round(perimeter, 2))

运行后，如果输入 5，输出结果如下：

text 复制代码

请输入圆的半径：5
圆的面积是： 78.54
圆的周长是： 31.42

这个例子完整地涵盖了常量定义、变量赋值、input() 输入与类型转换、算术运算、幂运算以及 print() 输出。

我们再用一个例子巩固「输入 + 类型转换 + 复合赋值」的配合使用，实现一个简易的记账程序：

python 复制代码

# 每月零花钱
monthly_money = float(input("请输入每月零花钱："))

# 记录本月支出
spent = float(input("请输入本月已花费金额："))

# 使用复合赋值计算剩余金额
monthly_money -= spent
print(f"本月剩余零花钱：{monthly_money} 元")

7. 小结

本文介绍了 Python 最基础的语法知识：

常量通常使用全大写字母命名，用于表示程序中不应被修改的值；
变量通过赋值直接创建，无需声明类型，并且可以随时重新赋值为不同类型的值；
变量命名遵循「字母、数字、下划线组成且不以数字开头」的规则，推荐使用小写加下划线的命名风格；
print() 负责输出，可通过 sep、end 参数控制格式，结合 f-string 可以方便地格式化内容；
input() 负责输入，其返回值始终是字符串，参与运算前需用 int()、float() 等进行类型转换；
常用的运算符包括算术、比较、逻辑和赋值运算符，比较运算会返回布尔值，逻辑运算支持短路求值；
当表达式较为复杂时，使用括号可以让运算顺序更加清晰。

掌握这些基础内容后，下一篇我们将继续学习 Python 的流程控制，包括条件判断和循环语句。