Python 用作计算器

现在，尝试一些简单的 Python 命令。启动解释器，等待主提示符出现，>>> （很快就好）。

启动解释器

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数字

解释器就像简单的计算器：输入表达式，就会给出答案。表达式的语法很直接：运算符 +、-、*、/ 的用法和其他大部分语言一样（比如，Pascal 或 C）；括号 (()) 用来分组。例如：

  1. >>> 2 + 2
  2. 4
  3. >>> 50 - 5*6
  4. 20
  5. >>> (50 - 5*6) / 4
  6. 5.0
  7. >>> 8 / 5  # 除法总是返回一个浮点数
  8. 1.6

整数（如，2、4、20 ）的类型是 [int](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#int)，带小数（如，5.0、1.6 ）的类型是 [float](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#float)。本教程后半部分将介绍更多数字类型。
除法运算（/）返回浮点数类型。用 // 运算符执行 floor division 的结果是整数（忽略小数部分）；计算余数用 %：

  1. >>> 17 / 3  # 经典除法返回一个浮点数(float)
  2. 5.666666666666667
  3. >>>
  4. >>> 17 // 3  # 向下取整除法,会去掉小数部分
  5. 5
  6. >>> 17 % 3  # % 取余
  7. 2
  8. >>> 5 * 3 + 2  # 可同时使用多个运算符
  9. 17

Python 使用 ** 运算符计算乘方

  1. >>> 5 ** 2  # 5 的平方
  2. 25
  3. >>> 2 ** 7  # 2 的7次方
  4. 128

等号（=）用于给变量赋值。赋值后，不会在下一个交互提示符的位置显示任何结果：

  1. >>> width = 20
  2. >>> height = 5 * 9
  3. >>> width * height
  4. 900

如果变量未定义（即，未赋值），使用该变量时会提示错误：

  1. >>> n
  2. Traceback (most recent call last):
  3.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  4. NameError: name 'n' is not defined

Python 全面支持浮点数；混合类型运算数的运算会把整数转换为浮点数：

  1. >>> 4 * 3.75 - 1
  2. 14.0

交互模式下，上次输出的表达式会赋给变量 _。即，把 Python 当作计算器时，实现下一步计算更简单，例如：

  1. >>> tax = 12.5 / 100
  2. >>> price = 100.50
  3. >>> price * tax
  4. 12.5625
  5. >>> price + _
  6. 113.0625
  7. >>> round(_, 2)
  8. 113.06

除了 [int](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#int) 和 [float](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#float)，Python 还支持其他数字类型，例如 [Decimal](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/decimal.html#decimal.Decimal) 或 [Fraction](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/fractions.html#fractions.Fraction)。Python 还内置支持 复数，后缀 j或 J 用于表示虚数部分（例如 3+5j ）。

字符串

除了数字，Python 还可以操作字符串。字符串有多种表现形式，用单引号（'……'）或双引号（"……"）标注的结果相同 。反斜杠 \ 用于转义：

  1. >>> 'spam eggs'  # 单引号
  2. 'spam eggs'
  3. >>> 'doesn\'t'  # 使用 \' 来转义单引号
  4. "doesn't"
  5. >>> "doesn't"  # ...或者用双引号代替
  6. "doesn't"
  7. >>> '"Yes," they said.'
  8. '"Yes," they said.'
  9. >>> "\"Yes,\" they said."
  10. '"Yes," they said.'
  11. >>> '"Isn\'t," they said.'
  12. '"Isn\'t," they said.'

交互式解释器会为输出的字符串加注引号，特殊字符使用反斜杠转义。虽然，有时输出的字符串看起来与输入的字符串不一样（外加的引号可能会改变），但两个字符串是相同的。如果字符串中有单引号而没有双引号，该字符串外将加注双引号，反之，则加注单引号。[print()](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#print) 函数输出的内容更简洁易读，即，略去两边的引号，并输出经过转义的特殊字符：

  1. >>> '"Isn\'t," they said.'
  2. '"Isn\'t," they said.'
  3. >>> print('"Isn\'t," they said.')
  4. "Isn't," they said.
  5. >>> s = 'First line.\nSecond line.'  # \n 用于换行
  6. >>> s  # 不使用print(), \n 包括在输出中
  7. 'First line.\nSecond line.'
  8. >>> print(s)  #使用print(), \n 产生一个新行
  9. First line.
  10. Second line.

如果不希望前置 \ 的字符转义成特殊字符，可以使用 原始字符串，在引号前添加 r 即可：

  1. >>> print('C:\some\name')  # 此处 \n 表示换行
  2. C:\some
  3. ame
  4. >>> print(r'C:\some\name')  # 注意这个引号前的r 
  5. C:\some\name

字符串字面值可以跨行连续输入。
实现方式是用三引号："""...""" 或 '''...'''，字符串行尾会自动加上回车换行，如果不需要回车换行，在行尾添加 \ 即可。示例如下：

  1. print("""\
  2. Usage: thingy [OPTIONS]
  3.      -h                        Display this usage message
  4.      -H hostname               Hostname to connect to
  5. """)

输出如下（注意，第一行没有换行）：

  1. Usage: thingy [OPTIONS]
  2.      -h                        Display this usage message
  3.      -H hostname               Hostname to connect to

字符串可以用 + 连接（粘到一起），也可以用 * 重复：

  1. >>> # 3次'un', followed by 'ium'
  2. >>> 3 * 'un' + 'ium'
  3. 'unununium'

相邻的两个或多个 字符串字面值 （引号标注的字符）会自动合并：

  1. >>> 'Py' 'thon'
  2. 'Python'

字符串支持 索引 （下标访问），第一个字符的索引是 0。单字符没有专用的类型，就是长度为一的字符串：

  1. >>> word = 'Python'
  2. >>> word[0]  # 位置0处的字符
  3. 'P'
  4. >>> word[5]  # 位置5处的字符
  5. 'n'

索引还支持负数，用负数索引时，从右边开始计数：

  1. >>> word[-1]  # last character
  2. 'n'
  3. >>> word[-2]  # second-last character
  4. 'o'
  5. >>> word[-6]
  6. 'P'

注意，-0 和 0 一样，因此，负数索引从 -1 开始。
除了索引，字符串还支持 切片。索引可以提取单个字符，切片 则提取子字符串：

  1. >>> word[0:2]  # 位置0(包括) 到 2(不包括)的字符
  2. 'Py'
  3. >>> word[2:5]  # 位置2(包括) 到 5(不包括)的字符
  4. 'tho'

注意，输出结果包含切片开始，但不包含切片结束。因此，s[:i] + s[i:] 总是等于 s：

  1. >>> word[:2] + word[2:]
  2. 'Python'
  3. >>> word[:4] + word[4:]
  4. 'Python'

切片索引的默认值很有用；省略开始索引时，默认值为 0，省略结束索引时，默认为到字符串的结尾：

  1. >>> word[:2]   # 从开始至位置2(不包括)的字符
  2. 'Py'
  3. >>> word[4:]   # 从位置4(包括)到最后的字符
  4. 'on'
  5. >>> word[-2:]  # 从倒数第二(包括)到最后的字符
  6. 'on'

还可以这样理解切片，索引指向的是字符 之间 ，第一个字符的左侧标为 0，最后一个字符的右侧标为 n ，n 是字符串长度。例如：

  1.  +---+---+---+---+---+---+
  2.  | P | y | t | h | o | n |
  3.  +---+---+---+---+---+---+
  4.  0   1   2   3   4   5   6
  5. -6  -5  -4  -3  -2  -1

第一行数字标注的是字符串中非负索引的位置，第二行数字给出了对应负索引的位置。从 i 到 j 的切片由 i 和 j 之间的所有字符组成。
对于使用非负索引的切片，如果两个索引都不越界，切片长度就是起止索引之差。例如， word[1:3] 的长度是 2。
索引越界会报错：

  1. >>> word[42]  # the word only has 6 characters
  2. Traceback (most recent call last):
  3.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  4. IndexError: string index out of range

但是，切片会自动处理越界索引：

  1. >>> word[4:42]
  2. 'on'
  3. >>> word[42:]
  4. ''

Python 字符串不能修改，是 immutable(不可变) 的。因此，为字符串中某个索引位置赋值会报错：

  1. >>> word[0] = 'J'
  2. Traceback (most recent call last):
  3.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  4. TypeError: 'str' object does not support item assignment
  5. >>> word[2:] = 'py'
  6. Traceback (most recent call last):
  7.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  8. TypeError: 'str' object does not support item assignment
  1. >>> 'J' + word[1:]
  2. 'Jython'
  3. >>> word[:2] + 'py'
  4. 'Pypy'

内置函数 [len()](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#len) 返回字符串的长度：

  1. >>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious'
  2. >>> len(s)
  3. 34

列表

Python 支持多种 复合 数据类型，可将不同值组合在一起。最常用的 列表 ，是用方括号标注，逗号分隔的一组值。列表 可以包含不同类型的元素，但一般情况下，各个元素的类型相同：

  1. >>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
  2. >>> squares
  3. [1, 4, 9, 16, 25]

和字符串（及其他内置 sequence (序列) 类型）一样，列表也支持索引和切片：
和字符串（及其他内置 sequence 类型）一样，列表也支持索引和切片：

  1. >>> squares[0]  # 索引返回项目
  2. 1
  3. >>> squares[-1]
  4. 25
  5. >>> squares[-3:]  # 切片返回一个新列表
  6. [9, 16, 25]

切片操作返回包含请求元素的新列表。以下切片操作会返回列表的 浅拷贝：

  1. >>> squares[:]
  2. [1, 4, 9, 16, 25]

列表还支持合并操作：

  1. >>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
  2. [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

与 immutable (不可变)字符串不同, 列表是 mutable (可变) 类型，其内容可以改变：

  1. >>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # something's wrong here
  2. >>> 4 ** 3  # the cube of 4 is 64, not 65!
  3. 64
  4. >>> cubes[3] = 64  # replace the wrong value
  5. >>> cubes
  6. [1, 8, 27, 64, 125]

append() 方法 可以在列表结尾添加新元素（详见后文）:

  1. >>> cubes.append(216)  # add the cube of 6
  2. >>> cubes.append(7 ** 3)  # and the cube of 7
  3. >>> cubes
  4. [1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

为切片赋值可以改变列表大小，甚至清空整个列表：

  1. >>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
  2. >>> letters
  3. ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
  4. >>> # 替换一些值
  5. >>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
  6. >>> letters
  7. ['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
  8. >>> # 现在删除他们
  9. >>> letters[2:5] = []
  10. >>> letters
  11. ['a', 'b', 'f', 'g']
  12. >>> # 通过将所有元素替换为一个空列表来清除列表
  13. >>> letters[:] = []
  14. >>> letters
  15. []

内置函数 [len()](https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/functions.html#len) 也支持列表：

  1. >>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
  2. >>> len(letters)
  3. 4

还可以嵌套列表（创建包含其他列表的列表），例如：

  1. >>> a = ['a', 'b', 'c']
  2. >>> n = [1, 2, 3]
  3. >>> x = [a, n]
  4. >>> x
  5. [['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
  6. >>> x[0]
  7. ['a', 'b', 'c']
  8. >>> x[0][1]
  9. 'b'

走向编程的第一步

当然，Python 还可以完成比二加二更复杂的任务。 例如，可以编写 斐波那契数列 的初始子序列，如下所示：

  1. >>> # 斐波那契数列:
  2. ... # 定义两个元素的和
  3. ... a, b = 0, 1
  4. >>> while a < 10:
  5. ...     print(a)
  6. ...     a, b = b, a+b
  7. ...
  8. 0
  9. 1
  10. 1
  11. 2
  12. 3
  13. 5
  14. 8