1.2 Python快速入门

从现在开始，我们就要进行Python编程了。在本节，你不需要知道我们编写的代码计算机是怎么执行的，只要关注代码逻辑就可以了。我们通过一个个重要的知识点，如百米冲刺般冲向Python，并拥抱它。

接下来，你将看到Python的基础语法，不需要动手写代码。如果你想跟着笔者编写本节的代码，记得去1.3节看看如何安装Python。

1.2.1 print()

print()是Python的一个内置函数。学习Python，你第一个要学会的就是print()，因为它可以让你输出程序员横空出世的第一声“啼哭”：“hello world!”。

以上代码的执行成功宣示着这个世界上又多了一位程序员。不过，在交互式编程环境下，我们并不需要借助print()来输出信息：

因此，在交互式编程环境下，我们尽量不用或者少用print()，毕竟需要多打那么多字。但无论在脚本执行还是交互式编程环境下，想输出过程数据，还是需要借助print()。比如，在for循环中，如果想看到每次循环处理的数据结果，就要使用print()。

print()可以输出多个内容，我们只要在括号内用英文逗号将它们隔开就行。还可以写一个sep并让它“等于”一个字符，就会用这个字符把它们连接起来：

最后一行代码中的\n是换行的意思。如果两个print()一起执行，数据会显示在两行上，如果让end“等于”一个字符，上一行输出的值与下一行输出的值会用这个字符连接起来：

鉴于我们刚开始学习，不能介绍太多关于print()的用法，如果你已经有一定的Python基础了，可以通过https://www.gairuo.com/p/python-print浏览它的更多功能。

1.2.2 基本数据类型

数据是计算机存储和处理的基本信息单元，它将我们要解决的原始问题素材以一定的结构形式抽象。Python内置定义了一些常见的数据结构形式，再通过这些数据结构衍生出众多的数据结构。

Python内置的不需要借助内部或者外部库的数据类型称为基本数据类型，主要有数字、字符串、布尔、元组、列表、字典和集合等。表1-1给出了这些数据类型的说明与示例。

以上七大基本数据类型构成了Python编程的数据基座，也是执行效率最高的数据类型，它们的特性和支持的操作可以帮助我们解决很多现实问题，今后我们在自己定义的数据类型中会用到它们。

这里需要说明的是常用的布尔类型的True和False以及空类型的唯一值None。布尔类型表示逻辑真假，是数字类型的子类型，仅两个值，即True和False，参与数字计算时分别按1和0处理。None是Python的一个特殊类型，它是一个常量，经常表示数据中的缺失值或者不存在的值。

关于Python完整的数据类型系统以及各个类型支持的操作，我们将在后文详细介绍。

1.2.3 构造基本数据

由于基本数据类型会经常用到，为方便起见，Python可以让我们直接写出这些数据，或者提供了一些内置的函数来帮助我们构造这些类型的数据。接下来，我们在交互式编辑器中尝试定义这些数据。

直接写出数字就能构造相应的数字类型，也可以用内置的函数来构造数字类型：

字符串用引号包裹字符内容，也可以用内置函数str()来构造：

布尔类型直接写True和False，或者用内置函数bool()将其他类型转为布尔类型：

元组用圆括号包裹所有元素，元素之间用英文逗号分隔，如果只有一个元素，逗号不能省略。也可以用内置函数tuple()来构造元组。

列表和元组类似，但它用方括号包裹，可以用list()函数构造：

字典的每个元素是由键值对构成的，键与值用冒号分隔，每个元素用英文逗号分隔，最外层用花括号包裹。还有一种方法是用内置函数dict()中键值组成的“等式”来构造。

集合中的元素不能重复，如果指定的值有重复，它会舍弃重复的值。集合也用花括号包裹，但它与字典不同的是每个元素没有键值结构。内置函数set()是构造集合的方法。

以上是基本数据类型的构造方法，要特别注意它们返回时的样子，熟练掌握基本数据类型对于我们继续学习非常重要。

1.2.4 赋值

有些数据非常大，为了方便操作这些数据，同时也为了引用更多的对象（指Python对象，这是一个面向对象编程中的概念，我们后面会反复提到），Python可以为数据起一个名字，后续在使用数据的时候只要提及这个名字就可以了。给数据（对象）起名字的过程叫作赋值。

我们来看以下操作：

a和b分别是数字1和2的名字，两个等号并不是数学中的等于，而是赋值操作，a=1是一个赋值表达式。在后面的加法操作中直接使用a和b就可以分别引用数字1和2，得到最终的计算结果。

此外，名字引用的数据并不是一成不变的，可以随时为其赋其他的数据，还可以将计算后的结果赋值给它们，甚至可以将名字赋值给其他名字。见以下代码：

这些名字又称为变量，它们自身并不存储数据，只是指向所赋值的数据。命名有一定的要求，一般由非数字开头的英文字母、数字、下划线（_）组成，如果包含几个单词则用下划线连接，因为名字不能包含空格。

1.2.5 注释

注释是以井号（#）开头的内容，可以在行首，也可以在行中，井号后面至行末尾的所有内容就是注释的内容。Python不会执行注释里的内容。

注释的目的是告诉别人和自己（没错，因为人会遗忘）代码是干什么的，在上述构造数据类型的代码中，我们使用了大量的注释，包括交互模式中返回的内容我们也用井号标为注释。

注释还有个应用就是将暂时不用的代码注释掉以备后面使用，这在我们编写代码时非常有用。

以下代码显示了以上这几种场景：

要注意的是，Python只有单行注释，没有多行注释。以上代码开头用三引号包裹的代码介绍文字并不是注释，而是一个多行字符串，Python会执行，只是我们没有给它起名字，后续不容易引用它。

1.2.6 流程控制

如果只有数据，那么程序就是一潭死水，无法实现我们要实现的逻辑。各种程序算法都需要按一定的流程对数据进行操作。Python提供了多种流程控制机制，让我们能够对数据方便地进行操控。表1-2列出了常用的流程控制操作。

灵活使用Python中的流程处理方法，能够让我们随心所欲地处理各种数据，完成复杂的操作。接下来我们快速感受一下这些操作。

if else是基础的流程控制语句，它的功能是如果满足一定的条件则进行对应的操作，例如：

for循环对多个元素的内容一一进行处理，直到全部处理完。例如以下的range()函数是Python内置的从0开始的一个等差数列，for循环对其值一一处理，丢弃大于5的内容：

while建立一个循环，在满足条件的情况下会无休止地执行循环，直到不满足条件时才停止。以下程序在每一次循环中会对年龄增加1，当年龄不满足条件“小于12岁”时停止执行，跳出循环。

break可以跳出循环。我们将上述代码写成一个死循环，然后设置条件跳出这个死循环，代码如下：

当age大于11的时候，程序跳出了这个死循环，停止执行。

continue可以跳过本次循环，进入下一次循环：

break和continue除了在while循环中使用外还可以应用在其他类型的循环中。pass表示不做任何事情，也可以在编写代码时用于占位，后期再编写对应位置的代码。

while很容易编写出死循环，因此对于有限长度的数据尽量用for循环来进行迭代。当然，很多应用程序其实是死循环，比如在电脑或者手机上运行的界面程序，除非你点击关闭按钮或者让它退到后台，否则它会永远执行下去，这时候还是需要用while来编写。

match case模式匹配是一个较新的功能，在后文中我们将详细介绍。

1.2.7 函数

函数是真正的工具，它能够帮助我们重复处理数据，就像计算器一样，无论什么时候，只要我们输入数字和符号，它总是能计算出结果。函数和数据一样，也有一个名称，有输入的数据格式，即参数，还有按逻辑返回的结果，名称、参数和返回结果是函数的三个重要元素。

Python内部提供了很多函数，前面讲过的print()和range()以及构造数据类型的list()、str()、dict()等都可以认为是函数。调用函数时写上函数的名称然后写一个括号，在括号里传入参数，执行，就得到了函数的返回结果。

Python是用def关键字来定义函数的，比如我们定义一个加法计算器并调用：

用return关键字来引导函数返回的内容，如果不写return语句，则返回的是None。

Python还允许定义匿名函数，也就是没有名字的函数，这在一些简单计算逻辑中很有用，可以让我们快速给出计算规则。匿名函数由lambda关键字来定义，示例代码如下：

上述代码定义了一个函数，其中参数func是一个函数，用来定义参数a和b的计算方法，在调用这个函数时，由于我们的计算方法比较简单，就使用匿名函数来定义计算方法。

1.2.8 类

Python中一切都是对象。这个说法你可能之前听过，也可能这是第一次听，但希望你时刻牢记这句话。对象（object）是一个非常抽象的概念，可以是一个数据结构、一个函数，甚至一段代码。关于对象的概念我们将在后文中详细介绍。

类（class）是产生对象的工具，或者可以称作模板，就像我们做幻灯片时，最好有个幻灯片模板，这样我们就能做出标准化的幻灯片，能够保证制作幻灯片的效率。

Python使用关键字class来创建类，比如我们创建一个学生类，将来用这个类生成一个个具体的学生实例。

我们定义的学生类有一个姓名属性，有say()和add()两个方法，一个用来说话，一个用来做加法运算。接下来我们生成一个具体的学生实例，也就是所谓的实例化。

类还可以继承（小学生继承学生）、重写方法（将加法重写为10以内的加法）等，在今后的学习的我们会一一介绍。

1.2.9 模块和包

Python自身提供了很多内置的模块来增强其功能，而且众多开发者还开发了数以百万计的库来解决各个领域的问题。

比如，要求一个弧度正弦值，Python内置的数学模块math可以帮助我们，只要用import语句导入即可使用：

还可以在终端中通过pip命令安装第三方库，如通过pip install numpy命令安装知名的矩阵运算库来解决向量的计算问题。以下代码用NumPy来完成向量的乘法：

在文件目录下增加名为__init__.py的空文件，可作为包被导入使用。

1.2.10 小结

在本节，我们了解了Python的基础能力，对Python的核心操作有了初步的认知。程序是由数据和算法组成的，Python为我们提供了7种基本数据类型，利用好这些基本数据类型，对于我们创建新的数据类型非常有帮助。

流程控制语句是程序的逻辑骨架，它可以串联起数据，产生新的数据和操作，满足我们对程序的控制。类是实现面向对象的特性的工具，它可以让我们自己定义数据结构和功能，完成对现实问题的抽象。

本节中有些内容并不是很容易理解，但不用在意，这只是开始。有了初步的印象，我们就可以学习更深层次的Python内容。