Machine

Learning

with

Python1.1目錄1.21.3Python概述Python變量與簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型Python程序結(jié)構(gòu)1.4案例——人機(jī)對(duì)話猜數(shù)1.5延伸閱讀——開源編程Python概述本節(jié)介紹Python的產(chǎn)生與發(fā)展、Python的特點(diǎn)、Python的應(yīng)用領(lǐng)域和PyCharm1.13

Python的產(chǎn)生Python語言起源于1989年年末。Guido從高級(jí)教學(xué)語言ABC（AllBasicCode）中汲取了大量語法，并從系統(tǒng)編程語言Modula-3借鑒了錯(cuò)誤處理機(jī)制，從而開發(fā)了命名為Python的新腳本解釋程序。Python的發(fā)展Python語言產(chǎn)生后，于1991年年初以開源方式公開發(fā)行第一個(gè)版本Python1.0。2000年10月發(fā)布了Python2.0，增加了許多新的語言特性。2008年12月發(fā)布了Python3.0，該版本在語法上有較大變化。Python3.x的設(shè)計(jì)理念更加合理、高效和人性化，代碼開發(fā)和運(yùn)行效率更高。Python官方于2019年9月宣布，2020年1月1日起停止對(duì)Python2.x的維護(hù)和更新。所以，使用Python2.x系列的用戶應(yīng)盡快轉(zhuǎn)換成3.x并且選擇較高的版本。1.1.1Python簡(jiǎn)介Python的產(chǎn)生與發(fā)展4

1.1.1

Python簡(jiǎn)介1）簡(jiǎn)單易學(xué)。Python語法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，遵循優(yōu)雅、明確、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)理念，易學(xué)、易讀、易維護(hù)。2）解釋型語言。Python解釋器將源代碼轉(zhuǎn)換成Python的字節(jié)碼，由Python虛擬機(jī)逐條執(zhí)行字節(jié)碼指令，即可完成程序的執(zhí)行，用戶不再擔(dān)心如何編譯、鏈接是否正確等，使得Python更加簡(jiǎn)單方便。3）面向?qū)ο蟆ython既支持面向過程的編程又支持面向?qū)ο蟮木幊?，支持靈活的程序設(shè)計(jì)方式。4）免費(fèi)和開源。Python是FLOSS（自由/開放源碼軟件）之一。簡(jiǎn)單地說，用戶可以自由地發(fā)布這個(gè)軟件的副本，閱讀和更改其源代碼，并可將它的一部分用于新的自由軟件中。5）跨平臺(tái)和可移植性。由于Python的開源特性，經(jīng)過改動(dòng)，Python已經(jīng)被移植到Windows、Linux、MacOS、Android等不同的平臺(tái)上工作。6）豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫。除了Python官方提供的非常完善的標(biāo)準(zhǔn)庫外，還具有豐富的第三方庫，有助于處理各種工作，包括輸入/輸出、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)編程、圖形處理、文本處理等，供開發(fā)者直接調(diào)用，省去編寫大量代碼的過程。7）可擴(kuò)展性和可嵌入性。如果用戶需要讓自己的一段關(guān)鍵代碼運(yùn)行更快，或者是編寫一些不愿開放的算法，則可以將那部分程序用C/C++編寫，然后在Python程序中調(diào)用它們。同樣，用戶可以把Python嵌入到C/C++程序中，為程序用戶提供腳本功能。Python的特點(diǎn)5

1.1.1Python簡(jiǎn)介1）操作系統(tǒng)管理與維護(hù)。Python提供API（ApplicationProgrammingInterface應(yīng)用程序編程接口）可以方便地對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)。2）科學(xué)計(jì)算與數(shù)據(jù)可視化。Python提供了很多用于科學(xué)計(jì)算與數(shù)據(jù)可視化的模塊，如NumPy、SciPy、Matplotlib等，可實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)算、二維圖表、三維數(shù)據(jù)可視化、三維動(dòng)畫演示、圖像處理以及界面設(shè)計(jì)等應(yīng)用領(lǐng)域。3）圖形用戶界面（GUI）開發(fā)。Python支持GUI開發(fā)，可以使用Tkinter、wxPython、PyQt庫開發(fā)各種跨平臺(tái)的桌面軟件。4）文本處理。Python提供的re模塊能支持正則表達(dá)式，還提供SGML、XML分析模塊，可以利用Python開發(fā)XML程序。5）網(wǎng)絡(luò)編程及Web開發(fā)。Python提供的Socket模塊對(duì)Socket接口進(jìn)行了二次封裝，支持Socket接口的訪問，以支持網(wǎng)絡(luò)編程。Python還提供了urllib、cookielib、httplib、scrap等大量模塊用于對(duì)網(wǎng)頁內(nèi)容進(jìn)行讀取和處理，并結(jié)合多線程編程以及其他有關(guān)模塊可以快速實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用開發(fā)。Python還支持Web網(wǎng)站開發(fā)，搭建Web框架，目前比較流行的開發(fā)框架有Web2Py、Django等。6）數(shù)據(jù)庫編程。Python提供了支持所有主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的接口DB-API（數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序編程接口）規(guī)范的模塊，用于與SQLite、MySQL、SQLServer、Oracle等數(shù)據(jù)庫通信。另外，Python自帶一個(gè)Gadfly模塊，提供了完整的SQL環(huán)境。7）游戲開發(fā)。Python在網(wǎng)絡(luò)游戲開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。Python提供的Pygame模塊可以在Python程序中創(chuàng)建功能豐富的游戲和多媒體程序。Python的應(yīng)用領(lǐng)域6

1.1.2

Python開發(fā)環(huán)境搭建Python的下載與安裝從Python官網(wǎng)下載Python安裝包。例如，選擇Windows環(huán)境的安裝包，網(wǎng)址為“/downloads/windows/”，運(yùn)行界面如圖1-1a所示，下載最新版Python3.7.4安裝包，如圖1-1b所示，可根據(jù)需要選擇下載32位、64位安裝包。

a）

圖1-1Python安裝包下載b）

7

1.1.2

Python的安裝與配置Python3.7.4安裝包下載后即可開始安裝，以64位系統(tǒng)為例，安裝過程如下：開始安裝Python。雙擊安裝包文件，安裝向?qū)Ы缑嫒鐖D1-2所示，選中“AddPython3.7toPATH”復(fù)

選框，以配置Python運(yùn)行路徑。定制安裝。單擊圖1-2中的“Customizeinstallation”選項(xiàng)，選擇特性界面如圖1-3所示，此時(shí)不需做任何修改，直接單擊“Next”按鈕。設(shè)置高級(jí)選項(xiàng)。根據(jù)需要設(shè)置“AdvancedOptions”，如設(shè)置Python安裝路徑等，如圖1-4所示，單擊“Install”按鈕開始安裝，安裝進(jìn)度如圖1-5所示。安裝完成。安裝成功界面如圖1-6所示，單擊“Close”按鈕結(jié)束安裝。Python3.7.4程序組如圖1-7所示。圖1-2定制安裝Python8

圖1-3Python選定特性設(shè)置圖1-4Python高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置圖1-5Python安裝進(jìn)行中圖1-6Python成功安裝

9

圖1-7Python3.7程序組10

1.1.2

Python的安裝與配置

系統(tǒng)環(huán)境變量的設(shè)置Windows中添加環(huán)境變量有以下方法。

安裝時(shí)直接添加。安裝Python系統(tǒng)時(shí)選中圖1-2中“AddPython3.7toPATH”復(fù)選框，則系統(tǒng)自動(dòng)將安裝路徑添加到環(huán)境變量Path中。安裝后手動(dòng)添加。如果安裝時(shí)未選中圖1-2中“AddPython3.7toPATH”復(fù)選框，則可在安裝完成后手動(dòng)添加。其方法如下（操作過程如圖1-8所示）。圖1-8手動(dòng)添加Python環(huán)境變量11

1.1.2

Python的安裝與配置

Python運(yùn)行Python安裝完成后，可以選擇圖1-7中“Python3.7(64-bit)”啟動(dòng)Python解釋器，也可以選擇圖1-7中“IDLE(Python3.764-bit)”啟動(dòng)Python集成開發(fā)環(huán)境IDLE。Python解釋器啟動(dòng)后，可以直接在其提示符（>>>）后輸入語句。例如，在提示符>>>后輸入一個(gè)輸出語句print("HelloPython!")，下一行直接解釋運(yùn)行輸出“HelloPython!”，不需編譯直接解釋運(yùn)行，如圖1-9所示。與直接運(yùn)行Python解釋器相似，IDLE同樣輸出“HelloPython!”，如圖1-10所示。圖1-9Python3.7.4解釋器運(yùn)行窗口圖1-10Python3.7.4IDLE運(yùn)行窗口12

1.1.2

Python的安裝與配置

JupyterNoteBook下載與安裝可以從官網(wǎng)“/distribution/#download-section”（如圖1-11所示）選擇合適系統(tǒng)（如Windows系統(tǒng)）下合適的版本（如Python3.7version）下載，然后運(yùn)行安裝文件“Anaconda3-2019.07-Windows-x86_64.exe”，按提示步驟完成安裝即可，安裝完成后的程序組如圖1-12所示。圖1-11Anaconda下載界面圖1-12Anaconda程序組13

1.1.2Python的安裝與配置

JupyterNoteBook運(yùn)行單擊圖1-10中的JupyterNoteBook項(xiàng)啟動(dòng)JupyterNoteBook。啟動(dòng)JupyterNoteBook會(huì)打開一個(gè)網(wǎng)頁，在該網(wǎng)頁右上角單擊菜單“New”，選擇“Python3”（如圖1-13所示），即打開一個(gè)新窗口，可以在該窗口中編寫和運(yùn)行Python代碼，如圖1-14所示，另外，還可以選擇“File->Downloadas”命令將當(dāng)前代碼及運(yùn)行結(jié)果保存為不同形式的文件，方便以后學(xué)習(xí)和演示，如圖1-15所示。圖1-13JupyterNoteBook運(yùn)行界面

圖1-15JupyterNoteBook代碼和運(yùn)行結(jié)果保存不同形式圖1-14JupyterNoteBook運(yùn)行Python程序14

1.1.2

Python的安裝與配置

Pycharm下載與安裝PyCharm官方下載網(wǎng)址為“/pycharm/download/”，提供Professional（專業(yè)版）和Community（社區(qū)版，免費(fèi)開源版本）兩個(gè)版本的PyCharm供用戶選擇安裝。下面以Windows環(huán)境下安裝PyCharmCommunity版為例。安裝初始界面。運(yùn)行下載的PyCharm安裝包文件“pycharm-community-2019.2.2.exe”，進(jìn)入歡迎界面，如圖1-16所示，單擊“Next”按鈕。設(shè)置安裝路徑。選擇安裝位置，如圖1-17所示。設(shè)置后單擊“Next”按鈕。設(shè)置安裝選項(xiàng)?？芍付ń⒖旖莘绞郊爸付ㄊ欠衽c“.py”文件關(guān)聯(lián)，如圖1-18所示，設(shè)置后單擊“Next”按鈕。設(shè)置開始菜單文件夾。如圖1-19所示，設(shè)置后單擊“Next”按鈕，安裝進(jìn)度如圖1-20所示，完成后單擊“Next”按鈕。PyCharm安裝完成。如圖1-21所示，單擊“Finish”按鈕完成安裝。圖1-16PyCharm安裝歡迎界面

15

圖1-17PyCharm安裝目錄設(shè)置圖1-18PyCharm安裝選項(xiàng)設(shè)置圖1-19PyCharm開始菜單文件夾設(shè)置圖1-20PyCharm安裝進(jìn)度

16

圖1-21PyCharm安裝完成17

1.1.2

Python的安裝與配置

PyCharm運(yùn)行選擇“開始->所有程序->JetBrains->JetBrainsPyCharmCommunityEdition2019.2.2”啟動(dòng)PyCharm，其運(yùn)行窗口如圖1-22所示?？梢孕陆≒ython源程序文件，輸入源程序并調(diào)試運(yùn)行等一系列操作。注意，PyCharm初始運(yùn)行界面為黑色背景，若需要改變背景顏色為其他顏色（如白色，如圖1-22所示），可以單擊“File->Setting...”選項(xiàng)，彈出“Settings”對(duì)話框，選擇“Editor->ColorScheme->ConsoleColors”選項(xiàng)，將“Scheme:”設(shè)置為“Default”選項(xiàng)，背景即變?yōu)榘咨鐖D1-23所示。圖1-22PyCharm運(yùn)行窗口圖1-23設(shè)置PyCharm運(yùn)行窗口的背景顏色18

1.1.3Python程序基本編寫方法

交互式（命令行方式）進(jìn)入Python交互式的方法有以下兩種：從命令行窗口啟動(dòng)Python。選擇Windows開始菜單，在“搜索程序和文件”框中輸入cmd<Enter>（<Enter>表示按Enter鍵，下同），啟動(dòng)命令行窗口，在命令行窗口中輸入Python<Enter>，進(jìn)入Python交互式解釋器，如圖1-9所示。此時(shí)用戶可以在提示符>>>下輸入Python命令或調(diào)用函數(shù)，以命令行方式交互式地使用Python解釋器。從Python程序組啟動(dòng)Python。選擇Windows開始菜單下的Python程序組（如圖1-7所示），單擊其中的“Python3.7(64-bit)”或“IDLE(Python3.764-bit)”菜單項(xiàng)均可啟動(dòng)Python交互式解釋器，如圖1-10所示。19

1.1.3Python程序基本編寫方法

腳本式（源程序文件方式）在交互方式下輸入Python代碼雖然方便，但是這些語句不能保存，無法重復(fù)執(zhí)行或留作將來使用。因此，Python提供源程序文件方式，用戶可以使用記事本、集成開發(fā)工具（IDLE、PyCharm等）編寫源代碼，并將源程序保存成擴(kuò)展名為“.py”的Python腳本“.py”文件，然后在Python的命令行方式下輸入如下語句執(zhí)行該腳本文件，同樣可以得到運(yùn)行結(jié)果。pythonfilename.py其中，filename是源程序文件名。20

1.1.3Python程序基本編寫方法【例1-2】編寫程序并保存為腳本文件，文件名為“example1_2.py”。程序?qū)崿F(xiàn)功能：在屏幕上分兩行輸出“HelloPython!”和“歡迎使用Python!”。1）用記事本等文本編輯器（注意不能使用MSWord等字處理軟件）編寫程序源代碼，內(nèi)容如下。文件以“example1_2.py”命名保存在“d:\python311”文件夾下。

#example1_2.py

#encoding:UTF-8

print("HelloPython!")#在屏墓上輸出“He1lo.Python！”

print("歡迎使用Pyhton!")#在屏幕上輸出“歡迎使用Python！”

啟動(dòng)命令提示符窗口運(yùn)行該源程序文件，輸入如下命令：

pythond:\python311\example1_2.py21

1.1.3Python程序基本編寫方法【例1-3】編寫程序，程序?qū)崿F(xiàn)功能：求兩個(gè)數(shù)之和。

【解】參考程序如下：

a=3 #給變量a賦值3

b=5 #給變量b賦值5

sum=a+b #求a,b之和，保存在sum中

print('a=',a,'b=',b,'sum=',sum) #輸出a,b及sum的值

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

a=3b=5sum=822

1.1.3Python程序基本編寫方法

Python幫助在Python中可以使用help()方法獲取幫助信息。在IDLE的環(huán)境下獲得Python幫助信息分為以下3種情況。獲取內(nèi)置函數(shù)和類型的幫助信息。為獲得某個(gè)內(nèi)置函數(shù)的幫助信息，則可以在提示符>>>后面直接輸入：help(對(duì)象名)。例如，想獲得內(nèi)置函數(shù)sum的幫助信息，則在提示符后面輸入help(sum)，即可獲得內(nèi)置函數(shù)sum的幫助信息，如圖1-28所示。獲取模塊中的成員函數(shù)信息。為獲得某個(gè)模塊中成員函數(shù)的幫助信息，則需先導(dǎo)入該模塊，然后再輸入：help(模塊名.對(duì)象名)。例如，想獲得math模塊中的fabs成員函數(shù)幫助信息，則需先導(dǎo)入math模塊，然后輸入help(math.fabs)，即可獲得該函數(shù)的幫助信息，如圖1-29所示。圖1-28

Python內(nèi)置函數(shù)sum幫助信息圖1-29

math模塊中fabs函數(shù)的幫助信息23

1.1.3Python程序基本編寫方法

Python幫助獲取整個(gè)模塊的幫助信息。為獲得整個(gè)模塊的幫助信息，則需先導(dǎo)入該模塊，然后輸入：help(模塊名)。例如，想獲得math模塊中所有的幫助信息，則需先導(dǎo)入math模塊，然后輸入help(math)，即可獲取整個(gè)模塊的幫助信息，如圖1-30所示。另外，Python提供了非常完善的Python幫助文檔，在Python安裝目錄的doc文件夾下，文件名為“python374.chm”，雙擊即可打開，如圖1-31所示。圖1-30整個(gè)math模塊中的幫助信息圖1-31Python的幫助文檔24

1.1.3Python程序基本編寫方法

Python錯(cuò)誤語法錯(cuò)誤。語法錯(cuò)誤是指不符合Python程序的語法規(guī)則，比如語句格式錯(cuò)、函數(shù)引用格式錯(cuò)等。Python解釋器在程序執(zhí)行過程會(huì)檢測(cè)出程序存在的語法錯(cuò)誤，并指出出錯(cuò)的一行，在最先找到的錯(cuò)誤位置做出標(biāo)記。邏輯錯(cuò)誤。邏輯錯(cuò)誤是指用戶編寫的程序已經(jīng)沒有語法錯(cuò)誤，可以運(yùn)行，但運(yùn)行卻得不到所期望的結(jié)果（或正確的結(jié)果）或者運(yùn)行期間發(fā)生錯(cuò)誤。Python錯(cuò)誤與調(diào)試25

1.1.3Python程序基本編寫方法

Python調(diào)試

Python調(diào)試方法主要有：可以通過Python解釋器查找、定位語法錯(cuò)誤?？梢栽赑ython程序的某些關(guān)鍵位置增加print語句顯示直接出變量的值，從而確定程序執(zhí)行到此處是否出錯(cuò)。這種方法簡(jiǎn)單、直接，但比較麻煩，因?yàn)殚_發(fā)人員必須在所有可疑的地方都插入輸出語句，程序調(diào)試完成后，必須將這些輸出語句全部清除。可以利用調(diào)試器（Debugger）調(diào)試程序以幫助程序員查找程序的邏輯錯(cuò)誤。調(diào)試器的功能主要包括暫停程序執(zhí)行、檢查和修改變量、調(diào)用方法等，但調(diào)試器并不更改程序代碼。程序員可以利用調(diào)試器分析被調(diào)試程序的數(shù)據(jù)，并監(jiān)視程序的執(zhí)行流程。IDLE、PyCharm等集成開發(fā)環(huán)境均提供了調(diào)試器幫助開發(fā)人員查找邏輯錯(cuò)誤。DebugControl調(diào)試工具可以完成各種調(diào)試跟蹤功能，其主要功能如表1-1所示。Python錯(cuò)誤與調(diào)試26

1.1.3Python程序基本編寫方法

DebugControl調(diào)試工具可以完成各種調(diào)試跟蹤功能，其主要功能如表1-1所示。表1-1DebugControl調(diào)試工具主要功能功能名稱功能使用說明執(zhí)行說明Go直接運(yùn)行代碼到指定的斷點(diǎn)處在源文件編程窗口中的指定代碼行處，按鼠標(biāo)右鍵設(shè)置SetBreakpoint，可以用ClearBreakpoint取消Step一次讓程序執(zhí)行一行代碼，如果當(dāng)前行是一個(gè)函數(shù)調(diào)用，則Debugger會(huì)跳進(jìn)這個(gè)函數(shù)里面在DebugControl窗口上直接單擊Step按鈕Over讓程序一次執(zhí)行一行代碼，如果當(dāng)前行是一個(gè)函數(shù)調(diào)用，則Debugger不會(huì)跳進(jìn)這個(gè)函數(shù)，而是直接得到其運(yùn)行結(jié)果，并移動(dòng)到下一行在DebugControl窗口上直接單擊Over按鈕Out當(dāng)Debugger已進(jìn)入某一個(gè)函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，可以直接跳出這個(gè)函數(shù)；當(dāng)未進(jìn)入函數(shù)調(diào)用的時(shí)候（即在主程序中），則與Go作用相同在DebugControl窗口上直接單擊Out按鈕Quit退出調(diào)試過程在DebugControl窗口上直接單擊Quit按鈕Stack堆棧調(diào)用層次在DebugControl窗口上直接單擊Stack復(fù)選框Locals查看局部變量在DebugControl窗口上直接單擊Locals復(fù)選框Source跟進(jìn)源代碼在DebugControl窗口上直接單擊Source復(fù)選框Globals查看全局變量在DebugControl窗口上直接單擊Globals復(fù)選框27

1.1.3Python程序基本編寫方法1）代碼縮進(jìn)。代碼縮進(jìn)是Python語法中的強(qiáng)制要求。Python源程序的代碼之間的邏輯關(guān)系依賴于代碼塊的縮進(jìn)。對(duì)于類定義、函數(shù)定義、選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)以及異常處理結(jié)構(gòu)，行尾的冒號(hào)以及下一行的縮進(jìn)表示一個(gè)代碼塊的開始，縮進(jìn)結(jié)束則表示一個(gè)代碼塊結(jié)束。同一個(gè)級(jí)別的代碼塊的縮進(jìn)量必須相同。在IDLE開發(fā)環(huán)境中，基本縮進(jìn)單位默認(rèn)為4個(gè)空格，也可以自定義基本縮進(jìn)量，選擇“Options->ConfigureIDLE”選項(xiàng)，在彈出的Settings對(duì)話框的“Fonts/Tabs”選項(xiàng)卡中設(shè)置基本縮進(jìn)量2）適當(dāng)?shù)淖⑨?。注釋是為增?qiáng)代碼可讀性而添加的描述文字，對(duì)程序的執(zhí)行沒有任何影響。主要分為以下兩類注釋。單行注釋：程序中的單行注釋采用“#”開頭，可以從任意位置開始，既可以在語句行末尾、也可以獨(dú)立成行。多行注釋：可以使用多個(gè)“#”開頭進(jìn)行多行注釋，也可采用一對(duì)三引號(hào)將多行注釋字符串括起來。3）清晰的模塊導(dǎo)入。導(dǎo)入模塊時(shí)每個(gè)import語句導(dǎo)入一個(gè)模塊，盡量避免一次導(dǎo)入多個(gè)模塊。4）代碼過長折行處理。如果一行語句過長，可以考慮拆分成多個(gè)短一些的語句，以保證代碼具有較好的可讀性。也可以在行尾使用續(xù)行符“\”來表示下面緊接的一行仍屬于當(dāng)前語句，但一般建議使用圓括號(hào)來包含多行內(nèi)容。5）必要的空格和空行。最好在每個(gè)類、函數(shù)定義和一段完整的功能代碼之后增加一個(gè)空行，在運(yùn)算符兩側(cè)各增加一個(gè)空格，逗號(hào)后面增加一個(gè)空格等，以增強(qiáng)程序的可讀性。6）常量名中所有字母大寫，由下劃線連接各個(gè)單詞，類名中首字母大寫。變量和簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型本節(jié)介紹Python的標(biāo)識(shí)符變量，基本數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)運(yùn)算符及表達(dá)式1.229

1.2.1

標(biāo)識(shí)符和變量標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符在不同的應(yīng)用環(huán)境下有不同的含義，一般是用于標(biāo)識(shí)某個(gè)實(shí)體的符號(hào)。在計(jì)算機(jī)編程語言中，標(biāo)識(shí)符是命名變量、函數(shù)等名字的有效字符集合。在Python語言中，包、模塊、類、函數(shù)、變量等的名稱必須為合法有效的標(biāo)識(shí)符。合法的標(biāo)識(shí)符

在Python中，標(biāo)識(shí)符可以包括英文字母、數(shù)字及下劃線，但要符合以下規(guī)則。標(biāo)識(shí)符必須以字母或下劃線開始，不能以數(shù)字開始。標(biāo)識(shí)符區(qū)分英文字母的大小寫。標(biāo)識(shí)符中不能出現(xiàn)分隔符、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)或運(yùn)算符。標(biāo)識(shí)符不能使用關(guān)鍵字。最好不要使用內(nèi)置模塊名、類型名、函數(shù)名、已經(jīng)導(dǎo)入的模塊名及其成員名作為標(biāo)識(shí)符。例如，a_int、c_float、_strname為正確的標(biāo)識(shí)符；而100int、yes=no、or為錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符。30

關(guān)鍵字

關(guān)鍵字是預(yù)定義的保留標(biāo)識(shí)符。關(guān)鍵字有特殊的固定語法含義，不能在程序中被用戶定義為普通標(biāo)識(shí)符，否則將會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。Python3的關(guān)鍵字如表2-1所示。下劃線標(biāo)識(shí)符通常以下劃線起始的標(biāo)識(shí)符具有特殊意義。以單下劃線起始（_xxx）的標(biāo)識(shí)符代表不能直接訪問的類屬性，需要通過類提供的接口進(jìn)行訪問，不能用“fromxxximport*”導(dǎo)入。以雙下劃線起始（__xxx）的標(biāo)識(shí)符代表類的私有成員。以雙下劃線起始和結(jié)尾（__xxx__）的標(biāo)識(shí)符代表Python中特殊方法專用的標(biāo)識(shí)，如__init__代表類的構(gòu)造函數(shù)。表2-1Python3關(guān)鍵字FalseNoneTrueandasassertasyncawaitbreakclasscontinuedefdelelifelseexceptfinallyforfromglobalifimportinislambdanonlocalnotorpassraisereturntrywhilewithyield31

變量和常量

Python3的對(duì)象可分為不可變對(duì)象（immutable）和可變對(duì)象（mutable）。不可變對(duì)象一旦創(chuàng)建，其值在運(yùn)行中不能被修改，可變對(duì)象的值在運(yùn)行中可以被修改。Python程序中表示數(shù)據(jù)的量可以分為兩種：常量（不可變對(duì)象）和變量（可變對(duì)象）。常量常量是指在程序執(zhí)行過程中，其值不能發(fā)生改變的量，如3、-6、35.8、"xyz"等。但Python語言不支持常量，即沒有語法規(guī)則限制改變一個(gè)常量的值，Python語言只是使用約定，聲明在程序運(yùn)行中不會(huì)改變的變量即為常量，通常使用全部大寫字母（也可使用下劃線增加可讀性）表示常量名。例如，定義PI為常量的語句：>>>PI=3.14。變量變量指在程序執(zhí)行過程中，其值可以發(fā)生改變的量。變量用變量名標(biāo)識(shí)，如x、a1、n等為合法的變量名。在Python中，不需要事先聲明變量名及其類型，直接賦值使用即可根據(jù)變量的值自動(dòng)創(chuàng)建各種類型的變量。例如，語句“n=5”的功能：Python根據(jù)整數(shù)對(duì)象5自動(dòng)創(chuàng)建了整型變量n，n指向整型對(duì)象5，即n賦值為5。32

1.2.2

基本數(shù)據(jù)類型Python語言中提供了幾種數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)字（Number）、字符串（String）、列表（List）、元組（Tuple）、集合（Set）、字典（Dictionary）和序列（Sequence）等，下面分別進(jìn)行介紹。數(shù)字類型數(shù)字屬于Python不可變對(duì)象，即修改變量值的時(shí)候并不是真的修改變量的值，而是先把值存放到內(nèi)存單元中，然后修改變量使其指向了新的內(nèi)存單元地址。Python中有4種不同的數(shù)字類型，分別是int（整型）、float（浮點(diǎn)型）、bool（布爾型）和complex（復(fù)數(shù)型）。整型整型數(shù)字就是沒有小數(shù)部分的數(shù)值，包括正整數(shù)、0和負(fù)整數(shù)，且無大小限制。整數(shù)可以使用不同的進(jìn)制來表示。十進(jìn)制整數(shù)。沒有前綴，其數(shù)碼為0~9，如12、9810、-167。八進(jìn)制整數(shù)。以0o作前綴，其數(shù)碼為0~7，八進(jìn)制整數(shù)通常為無符號(hào)數(shù)，如0o13、0o100、0o2019，其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)分別為11、64和1031。十六進(jìn)制整數(shù)。以0X或0x作前綴，其數(shù)碼為0~9，A-F或a-f（代表10-15），如0XB4、0xF0、0x34D，其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)分別為180、240和845。33

浮點(diǎn)型浮點(diǎn)型數(shù)字就是包含小數(shù)點(diǎn)的實(shí)數(shù)，如123.04、0.6789、-9.0909、56.3-e2、3.141e+18、-133.4e78等。布爾型布爾型是用來表示邏輯“是”、“非”的一種類型，只有兩個(gè)值，True和False。關(guān)于布爾值，Python中規(guī)定：任何對(duì)象都可以用來判斷其真假而用于條件、循環(huán)語句或邏輯運(yùn)算中。對(duì)象判斷中None、False、0值（0、0.0、0j）、空的序列值（''、［］、（））、空的映射值｛｝都為False；其他對(duì)象值都為True。復(fù)數(shù)型復(fù)數(shù)由兩部分組成：實(shí)部和虛部。復(fù)數(shù)的基本形式為：a+bj、a+bJ或complex（a,b）。其中，a是實(shí)部，b是虛部。如3.33j、-23-1.12j、-812.j、.156j、（9.19+3e-27j）、-3.12+0J、1.9+e-1j等。字符類型字符串是Python中最常用的數(shù)據(jù)類型，可以使用單引號(hào)、雙引號(hào)或三引號(hào)來創(chuàng)建字符串。如'HelloWorld'、"Python"、'''Yes123'''等。34

序列、列表、元組、集合、字典序列序列是Python中一種最基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，序列中每個(gè)元素都有一個(gè)與位置相關(guān)的序號(hào)，稱為索引。通過索引可以訪問序列元素，從而進(jìn)行各種處理。列表列表是一種序列類型。用一對(duì)方括號(hào)“[]”將元素括起來，以逗號(hào)進(jìn)行分隔。列表中元素的類型可以不相同。如[3,5,7.9]、['gkh','yuv',4]、[True,5,7,'cde']等。元組元組也是一種序列類型。用一對(duì)圓括號(hào)“()”將元素括起來，以逗號(hào)隔開，元素類型可相同也可不同。如(2,4,6)、(False,'abc',2)、('gkh','yuv',3.7)等。集合集合是無序但不重復(fù)元素的序列。用一對(duì)花括號(hào)“{}”將元素括起來，以逗號(hào)隔開，如{'Tom','Jim','Jack','Luse'}。字典字典是Python中唯一內(nèi)建的映射類型，是一個(gè)無序的“鍵:值”對(duì)集合，可用來實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)查找關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的功能。字典用大括號(hào)“{}”來表示，鍵和值之間用冒號(hào)隔開。如{'Jack':1134,'Tom':2310,'Luse':6617}。35

1.2.3運(yùn)算符和表達(dá)式在計(jì)算機(jī)程序中，運(yùn)算符是表示實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)算的符號(hào)。表達(dá)式是由運(yùn)算符（操作符）和運(yùn)算數(shù)（操作數(shù)）組成的式子，即操作數(shù)、運(yùn)算符和圓括號(hào)按照一定規(guī)則連接起來組成表達(dá)式。運(yùn)算符表示對(duì)操作數(shù)進(jìn)行何種運(yùn)算的符號(hào)，如+、-、*、/等運(yùn)算。操作數(shù)包含常量、變量和函數(shù)等。表達(dá)式通過運(yùn)算后產(chǎn)生運(yùn)算結(jié)果，返回結(jié)果對(duì)象，運(yùn)算結(jié)果對(duì)象的類型由操作數(shù)和運(yùn)算符共同決定。下面分別介紹運(yùn)算符、表達(dá)式及其相關(guān)知識(shí)。運(yùn)算符Python語言支持以下類型的運(yùn)算符：算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系（比較）運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、位運(yùn)算符、成員運(yùn)算符、身份運(yùn)算符。算術(shù)運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，其運(yùn)算對(duì)象通常是數(shù)值型數(shù)據(jù)。Python中的算術(shù)運(yùn)算符如表2-2所示，假設(shè)變量x為10，變量y為3。36

算術(shù)運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，其運(yùn)算對(duì)象通常是數(shù)值型數(shù)據(jù)。Python中的算術(shù)運(yùn)算符如表1-2所示，假設(shè)變量x為10，變量y為3。表1-2算術(shù)運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述運(yùn)行結(jié)果+（加）x+yx與y相加13-（減）x-yx與y相減7*（乘）x*yx與y相乘30/（除）x/yx除以y3.3333333333333335//（整除）x//yx整除y，返回x/y的整數(shù)部分3%（模）x%yx整除y的余數(shù)，即x-(x//y)*y的值1-（負(fù)號(hào)）-xx的負(fù)數(shù)-10+（正號(hào)）+xx的正數(shù)10**（乘方）x**yx的y次冪100037

關(guān)系運(yùn)算符

關(guān)系運(yùn)算符用于對(duì)兩個(gè)值進(jìn)行比較，即對(duì)兩個(gè)操作數(shù)對(duì)象的大小關(guān)系進(jìn)行判斷，運(yùn)算結(jié)果為True（真）或False（假）。Python中的關(guān)系運(yùn)算符如表1-3所示，假設(shè)變量x為10，變量y為20。表1-3比較運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述運(yùn)行結(jié)果==（等于）x==y比較兩個(gè)對(duì)象是否相等False！=（不等于）x!=y比較兩個(gè)對(duì)象是否不相等True>（大于）x>y返回x是否大于yFalse<（小于）x<y返回x是否小于yTrue>=（大于等于）x>=y返回x是否大于或等于yFalse<=（小于等于）x<=y返回x是否小于或等于yTrue38

賦值運(yùn)算符賦值運(yùn)算要求左操作數(shù)對(duì)象必須是值可以修改的變量。Python中的賦值運(yùn)算符如表1-4所示。表1-4賦值運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述=y=x將x的值賦給變量y+=y+=x等價(jià)于y=y+x-=y-=x等價(jià)于y=y-x*=y*=x等價(jià)于y=y*x/=y/=x等價(jià)于y=y/x//=y//=x等價(jià)于y=y//x%=y%=x等價(jià)于y=y%x**=y**=x等價(jià)于y=y**x39

邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符可以將多個(gè)關(guān)系運(yùn)算連接起來，形成更復(fù)雜的條件判斷。邏輯運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果為True（真）或False（假）。Python中的邏輯運(yùn)算符如表1-5所示。如變量值為數(shù)值型，則0被認(rèn)為False，其余值均被認(rèn)為True。表1-5邏輯運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述運(yùn)行結(jié)果and（邏輯與）xandy如果x和y都為True，則返回True；否則，返回FalseTrueor（邏輯或）xory如果x和y都為False，則返回False；否則，返回TrueTruenot（邏輯非）notx如果x為True，則返回False；如果x為False，則返回TrueFalse40

位運(yùn)算符位運(yùn)算符只適用于整數(shù)，運(yùn)算規(guī)則是將整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式（注意采用補(bǔ)碼表示），按最低位對(duì)齊，缺少的高位補(bǔ)0，然后對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行逐位運(yùn)算，最后將得到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。Python中的位運(yùn)算符如表1-6所示。假設(shè)變量x為00000001，變量y為00111101。表1-6位運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述十進(jìn)制結(jié)果二進(jìn)制結(jié)果&（按位與）y&x如果y和x對(duì)應(yīng)位都為1，則結(jié)果中該位為1；否則，該位為0100000001|（按位或）y|x如果y和x對(duì)應(yīng)位都為0，則結(jié)果中該位為0；否則，該位為16100111101^（按位異或）y^x如果y和x對(duì)應(yīng)位不同，則結(jié)果中該位為1；否則，該位為06000111100<<（左移位）y<<x將y左移x位（右側(cè)空出的低位補(bǔ)0）1220111

1010>>（右移位）y>>x將y右移x位（左側(cè)空出的高位補(bǔ)符號(hào)位）3000011110~（按位取反）~x如果x的某位為1，則結(jié)果中該位為0；否則，該位為1-21111111041

注意：按位取反時(shí)最高位（通常為符號(hào)位）也一起變反，因此，正數(shù)按位取反后變成了負(fù)數(shù)（符號(hào)位0變?yōu)?），而負(fù)數(shù)按位取反后變成了正數(shù)（符號(hào)位1變?yōu)?）。因此，按位取反的運(yùn)算規(guī)則是：~0=1，~1=0，對(duì)于一個(gè)整數(shù)x來說，~x=-(x+1)。例如：以8位二進(jìn)制位為例計(jì)算~5。其計(jì)算過程如下：變換為二進(jìn)制數(shù)：(5)10=(00000101)2。按位取反：~5=~(00000101)2=(11111010)2，最高位為1，因此它是一個(gè)負(fù)數(shù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式。轉(zhuǎn)換為十進(jìn)數(shù)：(11111010)2其對(duì)應(yīng)的原碼是(00000110)2（轉(zhuǎn)換原則：除符號(hào)位外其余各位變反，然后整體加1，得到該整數(shù)的原碼），其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制整數(shù)為-6。成員運(yùn)算符成員運(yùn)算符用于判斷一個(gè)可迭代對(duì)象（序列、集合或字典）中是否包含某個(gè)元素(成員)。Python中的成員運(yùn)算符如表1-7所示。表1-7成員運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述inxiny如果x是可迭代對(duì)象y的一個(gè)元素，則返回True；否則，返回Falsenotinxnotiny如果x不是可迭代對(duì)象y的一個(gè)元素，則返回True；否則，返回False42

身份運(yùn)算符身份運(yùn)算符用于比較兩個(gè)對(duì)象的存儲(chǔ)單元是否相同。Python中的身份運(yùn)算符如表1-8所示。表達(dá)式表達(dá)式是將不同類型的數(shù)據(jù)（常量、變量、函數(shù)）用運(yùn)算符按照一定的規(guī)則連接起來的式子。因此，表達(dá)式由值、變量和運(yùn)算符等組成。在一個(gè)表達(dá)式中，Python會(huì)根據(jù)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性進(jìn)行運(yùn)算。對(duì)于具有不同優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符，會(huì)先完成高優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算，再完成低優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算；對(duì)于具有相同優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符，其運(yùn)算順序由結(jié)合性來決定。結(jié)合性包括左結(jié)合和右結(jié)合兩種，左結(jié)合是按照從左向右的順序完成計(jì)算，如1+2+5被計(jì)算成（1+2）+5；而右結(jié)合是按照從右向左的順序完成計(jì)算，如賦值運(yùn)算符，即x=y=z被處理為x=（y=z）。前面所介紹的各運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)如表2-9所示。優(yōu)先級(jí)值越小，表示優(yōu)先級(jí)越高。表1-8身份運(yùn)算符運(yùn)算符示例功能描述isxisy如果x和y對(duì)應(yīng)同樣的存儲(chǔ)單元，則返回True；否則，返回Falseisnotxisnoty如果x和y不對(duì)應(yīng)同樣的存儲(chǔ)單元，則返回True；否則，返回False43

表1-9運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符描述1**乘方2~、+、-按位取反、正號(hào)、負(fù)號(hào)3*、/、//、%乘、除、整除、模4+、-加、減5>>、<<右位移、左位移6&按位與7^按位異或8|按位或9>、<、>=、<=、==、！=、is、isnot、in、notin比較運(yùn)算符、身份運(yùn)算符、成員運(yùn)算符10=、+=、-=、*=、/=、//=、%=、**=賦值運(yùn)算符11not邏輯非12and邏輯與13or邏輯或前面所介紹的各運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)如表2-9所示。優(yōu)先級(jí)值越小，表示優(yōu)先級(jí)越高。程序結(jié)構(gòu)本節(jié)主要介紹Python的順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)1.345

1.3.1順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)中一種最簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)，它只需按照問題的處理順序，依次寫出相應(yīng)的語句，按照語句出現(xiàn)的位置先后次序執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示，依次順序執(zhí)行語句塊1、語句塊2、……、語句塊n等不同的程序塊。其中各語句塊分別代表某些操作。

語句塊1語句塊2……語句塊n圖1-1順序結(jié)構(gòu)示意圖46

1.3.1順序結(jié)構(gòu)

賦值語句賦值語句是任何程序設(shè)計(jì)語言中最基本的語句。賦值語句的作用就是將值賦給變量，或者說將值傳送到變量所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元中。Python中的賦值與一般程序設(shè)計(jì)語言的賦值含義不太一樣，并不是將數(shù)據(jù)賦值給變量，而是變量指向某個(gè)數(shù)據(jù)值對(duì)象。一個(gè)變量通過賦值可以指向不同類型的對(duì)象。在Python中，通常將“=”稱為賦值號(hào)。賦值語句的一般格式為：變量=表達(dá)式賦值號(hào)左邊必須是變量，右邊是表達(dá)式。賦值的意義是先計(jì)算右邊表達(dá)式的值，然后使該變量指向該數(shù)據(jù)對(duì)象。例如：>>>a=2 #變量a賦值為2，即變量a指向數(shù)據(jù)對(duì)象2>>>b=5 #變量b賦值為5，即變量b指向數(shù)據(jù)對(duì)象5>>>a=b #變量a賦值為b的值（5），即變量a也同時(shí)指向數(shù)據(jù)對(duì)象547

Python是一種動(dòng)態(tài)語言，不需要預(yù)先定義變量類型，變量類型在賦值時(shí)被初始化。例如：>>>a=3 #變量a賦值為整數(shù)3，同時(shí)指明變量a為整型變量>>>a='HELLO' #變量a賦值為字符串'HELLO'，同時(shí)指明變量a為字符型變量Python中的賦值不是直接將值賦給變量，而是將數(shù)據(jù)對(duì)象的地址賦值給變量，并且賦值語句不存在返回值，“b=(a=6)+1”是錯(cuò)誤的寫法，應(yīng)該寫成>>>a=6>>>b=a+1鏈?zhǔn)劫x值語句鏈?zhǔn)劫x值語句的一般表達(dá)形式為：變量1=變量2=......=變量n=表達(dá)式等價(jià)于：變量n=表達(dá)式......變量1=變量248

例如：>>>a=b=c=d=8 #鏈?zhǔn)劫x值>>>a,b,c,d #顯示a,b,c,d的值(8,8,8,8) #a,b,c,d的值均為8同步賦值語句同步賦值語句的一般表達(dá)形式為：變量1，變量2，......，變量n=表達(dá)式1，表達(dá)式2，......，表達(dá)式n其中，賦值號(hào)左邊變量的個(gè)數(shù)與右邊表達(dá)式的個(gè)數(shù)要一致。先計(jì)算右邊表達(dá)式的值，然后將各表達(dá)式的值賦值按位置給左邊的變量。例如：>>>a,b=2,3 #變量a,b分別指向數(shù)據(jù)2,3>>>a,b #顯示a,b的值(2,3)>>>a,a=2,3 #變量a先指向數(shù)據(jù)2，其后變量a又指向了數(shù)據(jù)3>>>a #顯示a的值49

賦值表達(dá)式Python3.8中在賦值中引入了一個(gè)新的概念——賦值表達(dá)式，采用符號(hào)“:=”（稱為海象運(yùn)算符）進(jìn)行賦值。賦值表達(dá)式可以在統(tǒng)一表達(dá)式中賦值并返回值，可以簡(jiǎn)化和優(yōu)化程序代碼。例如：>>>print(a:=2) #對(duì)變量a賦值2，同時(shí)輸出2。功能等價(jià)于a=2,print(a)兩條語句21.3.1順序結(jié)構(gòu)50

1.3.1順序結(jié)構(gòu)

程序可以通過鍵盤讀取數(shù)據(jù)，也可以通過文件讀取數(shù)據(jù)；程序的結(jié)果可以輸出在屏幕上，也可以保存在文件中。而標(biāo)準(zhǔn)的輸入是指通過鍵盤讀取數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)的輸出是指將結(jié)果顯示在屏幕上。標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出51

標(biāo)準(zhǔn)輸入

Python的標(biāo)準(zhǔn)輸入函數(shù)是input()函數(shù)，用于讀取用戶在鍵盤上輸入的數(shù)據(jù)，并返回一個(gè)字符串。其調(diào)用格式為：input([字符串])其中，括號(hào)里面的“字符串”是可選項(xiàng)，等待用戶輸入數(shù)據(jù)時(shí)原樣顯示在屏幕上，一般用于提示用戶輸入數(shù)據(jù)，否則屏幕無任何提示信息顯示，只等待用戶輸入數(shù)據(jù)。例如：

>>>a=input('請(qǐng)輸入數(shù)據(jù)：')請(qǐng)輸入數(shù)據(jù)：31 #屏幕提示：“請(qǐng)輸入數(shù)據(jù)：”，并等待用戶輸入數(shù)據(jù)31

>>>a'31'#用戶輸入的數(shù)據(jù)自動(dòng)默認(rèn)為字符串input()函數(shù)會(huì)自動(dòng)將輸入的數(shù)據(jù)視為字符串，如果想要輸入數(shù)值數(shù)據(jù)，則需使用類型轉(zhuǎn)換函數(shù)將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)值。例如：>>>b=int(input()) #將輸入的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整型66>>>b6652

標(biāo)準(zhǔn)輸出

Python語言的輸出方式有兩種，一種是直接使用表達(dá)式輸出該表達(dá)式的值，另一種是使用表達(dá)式語句輸出。直接使用表達(dá)式輸出表達(dá)式的值。例如：>>>a,b=1,2>>>a+36 #輸出表達(dá)式a+36的值37>>>b+1 #輸出表達(dá)式b+1的值3a，b分別賦值為1，2，直接輸出表達(dá)式“a+36”的結(jié)果為37，表達(dá)式“b+1”的結(jié)果為3。使用表達(dá)式語句輸出。使用表達(dá)式語句輸出，常用的輸出方法是用print()函數(shù)，其調(diào)用格式為：print([輸出項(xiàng)1，輸出項(xiàng)2，......，輸出項(xiàng)n][，sep=分隔符][，end=結(jié)束符])其中，輸出項(xiàng)之間以逗號(hào)分隔，沒有輸出項(xiàng)時(shí)輸出一個(gè)空行。sep表示輸出時(shí)每個(gè)輸出項(xiàng)之間的分隔符（默認(rèn)空格），end表示結(jié)束符（默認(rèn)回車換行結(jié)束）。print()函數(shù)從左到右求的每一個(gè)輸出項(xiàng)的值，都依次顯示在同一行。>>>print(1,2)12>>>print(1,2,sep='、')1、2>>>print(1,2,sep='、'，end='；')1、2；53

在第三次調(diào)用print()函數(shù)時(shí)不換行，以“；”作為結(jié)束符。例如：print(1,2,end=';')print(2)運(yùn)行結(jié)果如下：12;2標(biāo)準(zhǔn)輸出54

Python程序不需要變量定義，可以直接描述程序的功能。程序的功能一般包括以下3個(gè)方面。輸入原始數(shù)據(jù)。根據(jù)問題要求對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。輸出處理結(jié)果。其中，第二步對(duì)數(shù)據(jù)的處理是關(guān)鍵。對(duì)順序結(jié)構(gòu)程序而言，程序的執(zhí)行是根據(jù)語句出現(xiàn)的順序依次執(zhí)行的。順序結(jié)構(gòu)舉例55

順序結(jié)構(gòu)舉例56

1.3.2

分支結(jié)構(gòu)單分支if語句if語句由4部分組成：關(guān)鍵字if、條件表達(dá)式、冒號(hào)、表達(dá)式結(jié)果為真（非零、非空）時(shí)要執(zhí)行的語句體。if語句的語法格式如下：if條件表達(dá)式：語句塊單分支if語句的流程圖如圖1-2所示。單分支if語句先判斷條件表達(dá)式的值是真還是假。如果判斷的結(jié)果為真（非零、非空），則執(zhí)行語句體中的操作；如果條件表達(dá)式的值為假（零、空），則不執(zhí)行語句體中的操作。語句體既可以包含多條語句，也可以只由一條語句組成。圖1-2單分支if語句流程圖語句塊TrueFalse條件表達(dá)式57

雙分支if-else語句

雙分支if-else語句的語法格式如下：if條件表達(dá)式：語句塊1else：語句塊2雙分支if-else語句的流程圖如圖2-3所示。雙分支if-else語句先判斷條件表達(dá)式值的真假。如果條件表達(dá)式的結(jié)果為真，則執(zhí)行語句體1中的操作；如果條件表達(dá)式為假，則執(zhí)行語句體2中的操作。語句體1和語句體2既可以包含多條語句，也可以只由一條語句組成。圖1-3雙分支if-else語句流程圖語句塊1TrueFalse語句塊2條件表達(dá)式58

多分支if-elif-else語句多分支if-elif-else語句的語法格式如圖1-4所示：if條件表達(dá)式1：語句塊1elif條件表達(dá)式2：語句塊2......elif條件表達(dá)式n：語句塊nelse：語句塊n+1條件表達(dá)式1條件表達(dá)式2條件表達(dá)式nTrueFalse語句塊nTrueFalse……語句塊n+1語句塊1語句塊2……FalseTrue圖1-4多分支if-elif-else語句流程圖【例1-6】編寫程序，實(shí)現(xiàn)從鍵盤輸入兩個(gè)整數(shù)a和b，按從大到小順序輸出?！窘狻糠治觯狠斎隺，b，如果a<b，則交換a和b，否則不交換，最后輸出a和b。參考程序如下：a,b=eval(input('請(qǐng)輸入a,b:'))ifa<b:a,b=b,a#a和b交換print('{0},{1}'.format(a,b))程序運(yùn)行結(jié)果如下：請(qǐng)輸入a,b:123,456456,12359

1.3.1順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)程序舉例【例1-7】編寫程序，實(shí)現(xiàn)從鍵盤輸入年份year，判斷該年份是否為閏年，若是閏年，則輸出“year年是閏年”，否則輸出“year年不是閏年”，其中，year用輸入的年份代替。判斷閏年的方法：如果年份year能被400整除，或者能被4整除但不能被100整除，則該年份為閏年

【解】分析：根據(jù)閏年判斷條件，若滿足：year%400==0或者year%4==0andyear%100!=0則為閏年，否則不是閏年。參考程序如下：importmathyear=input('請(qǐng)輸入年份:')year=int(year)ifyear%400==0or(year%4==0andyear%100!=0):print(year,'年是閏年')else:print(year,'年不是閏年')60

1.3.1順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)程序舉例【例1-8】編寫程序，從鍵盤輸入學(xué)生成績(jī)score，按輸入成績(jī)輸出其對(duì)應(yīng)的等級(jí)：score≥90為優(yōu)，80≤score<90為良，70≤score<80為中等，60≤score<70為及格，score<60為不及格。參考程序如下：score=int(input('請(qǐng)輸入成績(jī)'))#int()轉(zhuǎn)換字符串為整型ifscore>=90:print('優(yōu)')elifscore>=80:print('良')elifscore>=70:print('中')elifscore>=60:print('及格')else：print('不及格')61

1.3.1順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)程序舉例運(yùn)行3次程序，分別輸入年份2000、2013和2020，程序運(yùn)行結(jié)果如下。程序第一次運(yùn)行結(jié)果：請(qǐng)輸入年份：20002000年是閏年程序第二次運(yùn)行結(jié)果：請(qǐng)輸入年份：20132013年不是閏年程序第三次運(yùn)行結(jié)果：請(qǐng)輸入年份：20202020年是閏年62

1.3.1順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)程序舉例63

1.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)可迭代對(duì)象（iterable）是指執(zhí)行一次可返回一個(gè)元素的對(duì)象，它適用于循環(huán)。Python中包含的可迭代對(duì)象主要有：序列對(duì)象（sequence），例如字符串（str）、列表（list）、元組（tuple），字典（dict），文件對(duì)象（file），迭代器對(duì)象（iterator），生成器函數(shù)（generator）等。迭代器是一個(gè)對(duì)象，表示可迭代的數(shù)據(jù)集合，包括方法__iter__()和__next__()，可以實(shí)現(xiàn)迭代功能。生成器是一個(gè)函數(shù)，使用yield語句，每次產(chǎn)生一個(gè)值，也可以用于循環(huán)迭代。Python3.7中的內(nèi)置對(duì)象range是一個(gè)迭代器對(duì)象，在迭代時(shí)產(chǎn)生指定范圍的數(shù)字序列。range的格式如下：range(start,stop[,step])range對(duì)象返回的數(shù)字序列范圍是[start,stop)，從start開始，stop結(jié)束（不包含stop），默認(rèn)每次迭代步長值為1，如果指定了可選的步長值step，則序列按步長step值增長。例如：foriinrange(1,10):print(i,end='')#range(1,10)產(chǎn)生數(shù)字序列1~9，輸出123456789foriinrange(1,10,3):print(i,end='')#range(1,10,3)產(chǎn)生數(shù)字序列1,4,7，輸出147運(yùn)行結(jié)果如下：123456789147可迭代對(duì)象64

>>>print(1,2)12>>>print(1,2,sep='、')1、2>>>print(1,2,sep='、'，end='；')1、2；在第三次調(diào)用print()函數(shù)時(shí)不換行，以“；”作為結(jié)束符。例如：print(1,2,end=';')print(2)運(yùn)行結(jié)果如下：12;2又例如：print(1,2)print(1)運(yùn)行結(jié)果如下：12165

循環(huán)語句while循環(huán)語句while語句用于循環(huán)執(zhí)行某段程序，即在某條件成立（為真）下，循環(huán)執(zhí)行某段程序，以重復(fù)處理相同的任務(wù)。while循環(huán)語句的語法格式如下：while判斷條件:循環(huán)體或：while(判斷條件):循環(huán)體while循環(huán)語句的執(zhí)行過程如下。①執(zhí)行到while語句，計(jì)算其后跟著的判斷條件；②如果判斷條件結(jié)果為True，則進(jìn)入循環(huán)體執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行到循環(huán)體語句序列結(jié)束點(diǎn)時(shí)返回①繼續(xù)執(zhí)行；③如果判斷條件結(jié)果為False，則結(jié)束while循環(huán)的執(zhí)行，轉(zhuǎn)到while語句的后繼語句執(zhí)行。圖1-5while語句的流程圖循環(huán)體TrueFalsewhile語句的后繼語句條件表達(dá)式66

循環(huán)語句

for語句for語句用于遍歷可迭代對(duì)象集合中的元素，并對(duì)集合中的每個(gè)元素執(zhí)行一次相關(guān)的操作。當(dāng)集合中的所有元素完成迭代后，for循環(huán)將程序控制傳遞給for循環(huán)之后的下一條語句。for循環(huán)語句的語法格式如下：for變量in序列或可迭代對(duì)象循環(huán)體for循環(huán)語句的流程圖如圖1-6所示。for循環(huán)語句的執(zhí)行過程如下。①執(zhí)行到for語句，判斷循環(huán)索引值是否在序列中；②如果該值在序列中，則取出該值，進(jìn)入循環(huán)體執(zhí)行，循環(huán)體執(zhí)行結(jié)束時(shí)返回①繼續(xù)執(zhí)行；③如果該值不在序列中，則結(jié)束for循環(huán)的執(zhí)行，轉(zhuǎn)到for循環(huán)后面的語句執(zhí)行。圖1-6for循環(huán)語句的流程圖循環(huán)體TrueFalsefor語句的后繼語句序列（可迭代對(duì)象）中還有未訪問元素？【例1-9】編寫程序，利用while循環(huán)求1~100的和、1~100中所有奇數(shù)的和、1~100中所有的偶數(shù)和，并輸出?！窘狻繀⒖汲绦蛉缦拢簊um_all=0 #存放1~100的和sum_odd=0 #存放1~100的奇數(shù)和sum_even=0 #存放1~100的偶數(shù)和i=1whilei<=100:sum_all=sum_all+i #計(jì)算所有數(shù)的和if(i%2==0):sum_even+=i #計(jì)算1~100的偶數(shù)和else:sum_odd+=i #計(jì)算1~100的奇數(shù)和i=i+1print('1~100的和=%d奇數(shù)和=%d偶數(shù)和=%d'%(sum_all,sum_odd,sum_even))程序運(yùn)行結(jié)果如下：1~100的和=5050奇數(shù)和=2500偶數(shù)和=255067

1.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)語句【例1-10】編寫程序，利用for循環(huán)求1~100的和、1~100中所有奇數(shù)的和、1~100中所有偶數(shù)的和，并輸出?！窘狻繀⒖汲绦蛉缦拢簊um_all=0sum_odd=0sum_even=0foriinrange(1,101):sum_all=sum_all+iif(i%2==0):sum_even+=ielse:sum_odd+=iprint('1~100所有數(shù)之和=%d',sum_all)print('1~100的奇數(shù)之和=%d',sum_odd)print('1~100的偶數(shù)之和=%d',sum_even)程序運(yùn)行結(jié)果如下：1~100所有數(shù)之和50501~100的奇數(shù)之和25001~100的偶數(shù)之和255068

1.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)語句69

1.4.3循環(huán)控制語句循環(huán)控制語句可以改變語句執(zhí)行的順序。Python支持break和continue循環(huán)控制語句。break語句break語句的格式如下：breakbreak語句可以用在while和for循環(huán)中，用于提前結(jié)束break語句所在的循環(huán)，即退出所在循環(huán)的執(zhí)行。例如，在執(zhí)行循環(huán)的過程中，如果某個(gè)條件得到了滿足，則可以通過break語句立即終止所在循環(huán)的執(zhí)行。當(dāng)多個(gè)for或while循環(huán)彼此嵌套時(shí)，break語句只結(jié)束所在層次的循環(huán)，例如，如果break在兩層循環(huán)嵌套的內(nèi)層循環(huán)中，則只終止內(nèi)層循環(huán)，進(jìn)入到外層循環(huán)的下一條語句繼續(xù)執(zhí)行。continue語句continue語句的格式如下：continuecontinue語句與break語句類似，也用于while和for循環(huán)中。在循環(huán)執(zhí)行體執(zhí)行過程中，如果遇到continue語句，則程序結(jié)束本次循環(huán)，即程序會(huì)跳出本次循環(huán)的循環(huán)體剩余語句，回到循環(huán)開始的地方重新判斷是否進(jìn)入下一次循環(huán)?！纠?-11】編寫程序，利用break語句實(shí)現(xiàn)從鍵盤輸入若干整數(shù)，輸入0結(jié)束，統(tǒng)計(jì)其中正數(shù)、負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)，并輸出?！窘狻繀⒖汲绦蛉缦拢篶ount_pos=0count_neg=0print('請(qǐng)輸入整數(shù)（輸入0結(jié)束）：')whileTrue:n=int(input())ifn==0:breakifn>0:count_pos+=1else:count_neg+=1print('正數(shù)的個(gè)數(shù)：',count_pos)print('負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)：',count_neg)程序運(yùn)行結(jié)果如下：請(qǐng)輸入整數(shù)（輸入0結(jié)束）：1-434正數(shù)的個(gè)數(shù)：2負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)：170

1.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)控制語句【例1-12】編寫程序，利用continue語句實(shí)現(xiàn)輸出1~100之間所有不能被3整除的數(shù)，每行輸出10個(gè)?！窘狻繀⒖汲绦蛉缦拢簄=0print('1~100之間不能被3整除的數(shù)為：')foriinrange(1,101):ifi%3==0:continue #不能被3整除的數(shù)跳過print(str.format("{0:<5}",i),end='') #輸出時(shí)每個(gè)數(shù)占5個(gè)位置，左對(duì)齊n=n+1if(n%10==0):print() #輸出10個(gè)數(shù)后換行程序運(yùn)行結(jié)果如下（只展示前3行）：1~100之間不能被3整除的數(shù)為：12457810111314161719202223252628293132343537384041434471

1.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)程序舉例案例——人機(jī)對(duì)話猜數(shù)字本節(jié)介紹Python的案例——人機(jī)對(duì)話猜數(shù)字1.473

人機(jī)對(duì)話猜數(shù)字游戲，該游戲主要實(shí)現(xiàn)以下功能：1）由程序隨機(jī)取數(shù)。2）用戶輸入數(shù)字猜數(shù)。3）程序根據(jù)輸入判斷大小，給出相應(yīng)提示。4）用戶不斷嘗試，直到猜中或者猜錯(cuò)的次數(shù)大于預(yù)設(shè)值的次數(shù)。5）如果猜中，玩家獲勝；如果猜錯(cuò)，則重來，最多只能猜7次。分析：該題主要是將隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生、if條件語句、循環(huán)語句等綜合應(yīng)用。參考程序如下：importrandomsecret=random.randint(1,100)time=6 #猜數(shù)字的次數(shù)guess=0 #輸入的數(shù)字minNum=0 #最小隨機(jī)數(shù)maxNum=100 #最大隨機(jī)數(shù)74

print('******歡迎來到猜數(shù)字游戲，請(qǐng)開始******')print('數(shù)字區(qū)間是',minNum,'-',maxNum)whileguess!=secretandtime>=0:guess=int(input('請(qǐng)輸入你猜的數(shù)字：'))print('你輸入的數(shù)字是：',guess)ifguess==secret:print('猜對(duì)了！真厲害')else: #若未猜對(duì)時(shí)，需提示用戶數(shù)據(jù)所在的區(qū)間print('很遺憾，你猜錯(cuò)了，你還有',time,'次機(jī)會(huì)')ifguess<secret:minNum=guessprint('你猜的數(shù)字小于正確答案')print('現(xiàn)在的數(shù)字區(qū)間是：',minNum,'-',maxNum)

else:maxNum=guess

75

print('你猜的數(shù)字大于正確答案')print('現(xiàn)在的數(shù)字區(qū)間是：',minNum,'-',maxNum)time-=1print('游戲結(jié)束')程序運(yùn)行結(jié)果如下：******歡迎來到猜數(shù)字游戲，請(qǐng)開始******數(shù)字區(qū)間是0-100請(qǐng)輸入你猜的數(shù)字：50你輸入的數(shù)字是：50很遺憾，你猜錯(cuò)了，你還有6次機(jī)會(huì)你猜的數(shù)字大于正確答案現(xiàn)在的數(shù)字區(qū)間是：13-25請(qǐng)輸入你猜的數(shù)字：19你輸入的數(shù)字是：19猜對(duì)了！真厲害游戲結(jié)束延伸閱讀-開源編程1.5開源編程語言是指其設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和分發(fā)遵循開放源代碼協(xié)議的語言。這意味著任何人可以自由地訪問該語言的源代碼，學(xué)習(xí)其內(nèi)部工作原理，對(duì)其進(jìn)行修改以適應(yīng)特定需求，并且可以在遵守相應(yīng)許可條款的前提下分發(fā)修改后的版本。開源不僅僅是一種軟件分發(fā)模式，它更代表了一種社區(qū)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)哲學(xué)，強(qiáng)調(diào)透明度、協(xié)作和共享。開源編程語言降低了學(xué)習(xí)和使用的門檻，使得更多的學(xué)生、教師和自學(xué)者能夠接觸并掌握最新的技術(shù)。豐富的在線資源、教程和支持社區(qū)為新手提供了成長的空間。通過全球開發(fā)者社區(qū)的協(xié)作，開源項(xiàng)目能夠快速迭代更新，解決發(fā)現(xiàn)的問題，引入新功能。這種集體智慧的匯聚推動(dòng)了技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了跨學(xué)科的合作與創(chuàng)新。Python作為一種廣受歡迎的開源編程語言，其廣泛應(yīng)用覆蓋了Web開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、人工智能、自動(dòng)化腳本等多個(gè)領(lǐng)域，極大地促進(jìn)了各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。77

1.5延伸閱讀Machine

Learning

with

Python2.1目錄2.22.42.3列表元組字典案例——約瑟夫環(huán)2.5延伸閱讀列表本節(jié)介紹列表的基本操作、列表的相關(guān)函數(shù)和列表選取2.181

2.1.1

列表基本操作創(chuàng)建列表用一對(duì)方括號(hào)將列表中包含的元素括起來就構(gòu)成一個(gè)列表對(duì)象，并可以使用“=”將該列表對(duì)象賦值給變量。例如：ls1=[1,'one','一'] #創(chuàng)建一個(gè)包含3個(gè)元素的列表對(duì)象并將其賦給變量ls1ls2=[] #創(chuàng)建一個(gè)不包含任何元素的列表對(duì)象（稱為空列表）并將其賦給變量ls2ls3=[[1,2],[3,4,5]] #創(chuàng)建一個(gè)二維（多維）列表ls3print('ls1的值為',ls1) #輸出列表ls1的所有元素print('ls2的值為',ls2) #輸出列表ls2的所有元素（空列表）print('ls3的值為',ls3) #輸出列表ls3的所有元素運(yùn)行結(jié)果如下：ls1的值為[1,'one','一']ls2的值為[]ls3的值為[[1,2],[3,4,5]]82

2.1.1

列表基本操作增加列表元素在列表中增加元素可以使用以下4種方法1）使用del語句刪除列表中某個(gè)特定位置的元素。例如： ls1=[1] #創(chuàng)建列表ls1 ls1=ls1+['a',2] #將列表對(duì)象['a',2]添