Python 基础入门：从变量到函数

在编程中，变量是一种数据存储的基本形式。Python 作为一种高级编程语言，提供了多种数据类型，包括整型（int）、浮点型（float）、字符串（str）、布尔型（bool）等。

变量的定义和使用

变量在 Python 中通过赋值语句来定义。变量名可以是任意合法的标识符，如 x 或 my_variable。变量类型是由其被赋值的数据决定的。

示例代码

# 定义一个整型变量
x = 10

# 定义一个浮点型变量
y = 3.14

# 定义一个字符串变量
name = "Alice"

# 定义一个布尔型变量
is_active = True

# 输出变量的值
print(x)
print(y)
print(name)
print(is_active)

Python 提供了多种内置的数据类型。理解这些数据类型是编写有效代码的基础。以下是几种常见的数据类型：

• 整型（int）：表示整数值。
• 浮点型（float）：表示浮点数。
• 字符串（str）：表示文本数据。
• 列表（list）：表示一组有序的数据。
• 元组（tuple）：表示一组不可变的数据。
• 字典（dict）：表示键值对数据。
• 布尔型（bool）：表示真或假。

示例代码

# 整型和浮点型
x = 10
y = 3.14

# 字符串
name = "Alice"

# 列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 元组
coordinates = (10, 20)

# 字典
person = {"name": "Alice", "age": 25}

# 布尔型
is_active = True

# 输出
print(x, type(x))
print(y, type(y))
print(name, type(name))
print(numbers, type(numbers))
print(coordinates, type(coordinates))
print(person, type(person))
print(is_active, type(is_active))

类型转换

在 Python 中，可以使用 int(), float(), str(), bool() 等内置函数将一种类型转换为另一种类型。

示例代码

# 整型转换为浮点型
x = 10
y = float(x)
print(y, type(y))

# 浮点型转换为整型
z = 3.14
w = int(z)
print(w, type(w))

# 字符串转换为整型
text = "100"
number = int(text)
print(number, type(number))

# 字符串转换为浮点型
text_float = "10.5"
number_float = float(text_float)
print(number_float, type(number_float))

# 字符串转换为布尔型
text_bool = "True"
bool_value = bool(text_bool)
print(bool_value, type(bool_value))

Python 中的操作符用于执行基本的数学或逻辑操作。常见的操作符包括算术操作符、比较操作符、逻辑操作符等。

算术操作符

• +：加法
• -：减法
• *：乘法
• /：除法
• %：取余
• **：幂

示例代码

# 加法
x = 10
y = 5
print(x + y)

# 减法
print(x - y)

# 乘法
print(x * y)

# 除法
print(x / y)

# 取余
print(x % y)

# 幂
print(x ** y)

比较操作符

• ==：等于
• !=：不等于
• >：大于
• <：小于
• >=：大于等于
• <=：小于等于

示例代码

# 等于
x = 10
y = 10
print(x == y)

# 不等于
print(x != y)

# 大于
print(x > y)

# 小于
print(x < y)

# 大于等于
print(x >= y)

# 小于等于
print(x <= y)

逻辑操作符

• and：逻辑与
• or：逻辑或
• not：逻辑非

示例代码

# 逻辑与
x = 10
y = 20
print(x > 5 and y > 15)

# 逻辑或
print(x > 5 or y > 25)

# 逻辑非
print(not (x > 5))

按位操作符

• &：按位与
• |：按位或
• ^：按位异或
• ~：按位取反
• <<：左移
• >>：右移

示例代码

# 按位与
x = 5  # 二进制：0101
y = 3  # 二进制：0011
print(x & y)  # 结果：0001 (1)

# 按位或
print(x | y)  # 结果：0111 (7)

# 按位异或
print(x ^ y)  # 结果：0110 (6)

# 按位取反
print(~x)  # 结果：1010 (10)

# 左移
print(x << 1)  # 结果：01010 (10)

# 右移
print(x >> 1)  # 结果：0010 (2)

Python 中的控制结构用于控制程序的执行流程。常见的控制结构包括条件语句（if-elif-else）、循环语句（for 和 while）等。

条件语句

条件语句允许程序根据条件执行不同的代码块。

# 基本的 if 语句
x = 10
if x > 5:
    print("x 大于 5")

# if-else 语句
if x > 15:
    print("x 大于 15")
else:
    print("x 不大于 15")

# if-elif-else 语句
if x < 5:
    print("x 小于 5")
elif x < 10:
    print("x 大于等于 5 且小于 10")
else:
    print("x 大于等于 10")

循环语句

循环用于重复执行一段代码，直到满足某个条件。Python 支持 for 循环和 while 循环。

for 循环

for 循环通常用于遍历序列（如列表、元组、字符串等）。

# 遍历列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for number in numbers:
    print(number)

# 遍历字符串
word = "Python"
for char in word:
    print(char)

while 循环

while 循环在条件为真时重复执行代码块。

# 计数器循环
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1

break 和 continue 语句

break 语句用于终止循环，而 continue 语句跳过当前循环的剩余部分，并立即开始下一次循环。

# 使用 break 终止循环
for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)

# 使用 continue 跳过当前循环
for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

函数是一种组织代码、提高代码可读性和可维护性的有效方法。Python 中的函数使用 def 关键字定义。

基本函数定义

函数定义的基本语法如下：

def function_name(parameters):
    # 函数体
    return value

示例代码

# 定义一个简单的函数
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

# 调用函数
print(greet("Alice"))

# 带有默认参数的函数
def greet_with_default(name="World"):
    return f"Hello, {name}!"

print(greet_with_default())
print(greet_with_default("Alice"))

可变参数

Python 支持可变参数，包括位置参数和关键字参数。

*args

*args 允许函数接受任意数量的位置参数。

def sum_numbers(*args):
    total = 0
    for number in args:
        total += number
    return total

print(sum_numbers(1, 2, 3))
print(sum_numbers(10, 20, 30, 40))

**kwargs

**kwargs 允许函数接受任意数量的关键字参数。

def print_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_info(name="Alice", age=25)
print_info(city="Beijing", country="China")

匿名函数（lambda 函数）

匿名函数是一种简单的函数定义，没有名字，通常用于单行操作。

# 定义一个简单的 lambda 函数
double = lambda x: x * 2

print(double(5))

# 使用 lambda 函数作为函数参数
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared = map(lambda x: x ** 2, numbers)
print(list(squared))

Python 的模块和包是组织代码的重要方式。模块是一组相关函数和变量的集合，而包则是一组模块的集合。

模块的定义和使用

模块可以包含函数、类、变量等。模块通过 import 语句导入使用。

# 定义一个简单的模块
# my_module.py
def add(x, y):
    return x + y

def subtract(x, y):
    return x - y

# 使用模块
import my_module

print(my_module.add(10, 5))
print(my_module.subtract(10, 5))

包的定义和使用

包是一个包含多个模块和子包的目录，通常包含一个 __init__.py 文件。

# 创建一个简单的包结构
# my_package/
# ├── __init__.py
# ├── module1.py
# └── module2.py

module1.py

def add(x, y):
    return x + y

module2.py

def subtract(x, y):
    return x - y

使用包

import my_package.module1
import my_package.module2

print(my_package.module1.add(10, 5))
print(my_package.module2.subtract(10, 5))

使用 from ... import ... 导入

可以使用 from ... import ... 导入特定的函数或变量。

# 使用特定的函数
from my_package.module1 import add
from my_package.module2 import subtract

print(add(10, 5))
print(subtract(10, 5))

本章详细介绍了 Python 中的基础概念和常用语法，包括变量、数据类型、操作符、控制结构、函数、模块和包。通过这些基础知识的学习，你可以开始编写简单的 Python 程序，并逐步提升自己的编程技能。如果需要更深入的学习，可以参考慕课网上的 Python 课程。