2.3 Python 语法

Cooking time: 30 mins active / 45 mins passive
Learning by Doing:
建议切换到英文输入法编程，可以避免一些用错符号的错误。
Tasks for Learners: 请学员创建第二个 Python 文件 python_syntax_practice.py, 对下列 Python 语法进行练习。
Tasks for Coaches: 请教练对学员的练习提供一定的辅助，请控制好时间。

魔法注释

惯例：把这一行写在 Python 文件的头一行，表达这个文件的非字符的编码为，不然遇到中文会出现编码错误。

# encoding: utf-8

注释

注释是写给阅读代码的人看的，计算机会忽略注释。一行中以 # 开始直到行末的部分都属于注释。

# 可以在代码中穿插写一些笔记，不影响程序的执行。

基本数据类型

整数，类型为 int

1234
-1234

小数（浮点数），类型为 float，例如

3.1415926

字符串，类型为 str

"双引号字符串" # 注意要用半角英文引号包起来
'单引号字符串'

字符串中，空格也是字符：

" " # 这也是一个字符串

有一些字符也是没有对应的字形（Glyph），但是可以用 转义字符 表达:

"\n" # 换行
"\r" # 回车
"\t" # tab

以上的字符串写法有个限制：只能写在一行内。Python 支持三个引号的多行字符串语法，方便书写多行的内容：

"""
床前明月光
疑是地上霜
举头望明月
低头思故乡
"""

特殊量 -- 代表什么都没有

None

查看数据的类型

type(3) # int

运算

在 IPython 中输入下面的表达式试试：

1 + 1
2.5 * 3
4 / 2

% 返回除法的余数：

5 % 3

除以 0 会得到 NaN（Not a Number）

1 / 0 # NaN

字符串也可以进行连接运算（使用 + 运算符）

"hello" + " world"

注意：全角符号和半角符号的区别。

变量

用一个名称代表一个值（= 叫做赋值运算符）

a = 3
some_variable_1 = "一个值" # 变量名可以包含字母、数字和下划线，但不能以数字打头

这个符号代表的值可以重新赋值，所以这个量称为变量 -- variable。

运算的结果可以赋予变量，变量也可以参加运算，例如下面计算平均值的代码：

sum = 1 + 2 + 3 + 4 + 5
average = sum / 5.0
print(average)

条件

在 Python 中表达逻辑：“如果” 满足某种条件 “那么” 你就给我做这件事情。

布尔类型（注意大小写）

True
False

条件语法

if True:
    print("真")
if False:
    print("假")

注意：

「如果」部分以关键字 if 开始，接着是条件表达式，后面必须再加上冒号 :

上面两个条件内容互斥，我们可以用双路条件 if……else：

t = True
if t:
    print(“真”)
else:
    print("假")

布尔类型上可以用布尔运算:

而且 and
或者 or
否定 not

练习：思考下面几个表达式的值并在 IPython 验证：

True and True
not False
False or True

比较运算符可以判断两个值是否相等或者孰大孰小：

== 等于（两个等号，注意和赋值运算的不同）
> 大于
< 小于
!= 不等于
>= 大于或者等于
<= 小于或者等于

练习：思考下面几个表达式的值并在 IPython 验证：

1 <= 3
5 > 4 and 4 > 3

综合运用条件语句和比较运算符：「如果天气晴朗并且低于 30 度就出去玩」

weather = "rainy"
temperature = 20

if weather == "sunny" and temperature < 30:
    print("lets go out!")

循环

计算机是处理数据的机器。循环（迴圈）告诉机器重复做相同的工作。

while 循环打印 0 到 100

a = 0
while a <= 100:
    print(a)
    a = a + 1

同样注意别忘了 : 和缩进

循环一般由循环条件和循环体组成。

练习：使用 Spyder 观察程序的执行：

在 temp.py 中输入代码
点击 Debug file 工具
多次点击 Run current line 工具，观察 Variable explorer 的变化
最后点击 Stop debugging 结束 debug

死循环 的意思是：不会结束的循环。

import time
while True:
    print("I am stuck")
    time.sleep(1)

要结束程序，可以按 Ctrl + C 退出。(一个手指按住 Ctrl 键，然后另一个手指按 C 键，退出时解释器会报告一段错误，意思是收到了中断信号)。

循环控制：

continue 进入下一个轮回
break 结束循环

例：下面的代码打印 1 到 10，通过判断 i 是否增加到 10 决定结束循环：

i = 1
while True:
    print(i)
    if i == 10:
        break
    i = i + 1

例：下面的代码打印 1 到 10 之间的偶数，当 i 是奇数时通过 continue 跳过循环体中的其余代码。

i = 1
while i <= 10:
    if i % 2 == 1:
        i = i + 1
        continue
    print(i)
    i = i + 1

函数

我们学习了用一个词代表值（变量），在 Python 中我们也能用一个词代表一段代码。

定义函数用 def 关键字，接上函数名称，参数列表和冒号。试理解下面的代码：

def double(x):
    return x * 2

在缩进的代码块中编写函数体，使用 return 返回需要的内容。

之前我们学习的 print, len 都是函数，而且是是 Python 自带的函数 (built-in functions)。

调用函数：

double(4)

由于函数返回的是一个值，这个值也可以赋予给变量：

twice = double(4)
four_times = double(twice)

函数返回的值也可以传递给下一个函数：

print(double(4))

小提示：Python 的运算符 +，-，*，/ 等等其实都是函数。

输入和输出简介

IO 是输入/输出（input / output）的缩写。

IO 是程序能从真实世界获取信息 (输入)，对真实世界产生影响（输出）的基础。

典型的输入包括：用户键盘输入，鼠标点击，读取文件，读取网络数据，获取传感器的读数，……

典型的输出包括：在屏幕显示文字，在屏幕绘制图像，输出到打印机，发出声音，发送数据到网络端口，……

读写文件

读写文件是 Python 里最基本的 IO 操作之一。

open 函数打开一个文件，"r" 模式是读取，"w" 模式是写入。

以读取模式打开一个文件 "foo.csv"，并返回对应的文件对象：

f = open("foo.csv", "r")

关闭一个文件对象：

f.close()

下面的代码打开文件，读取文件的内容，然后关闭文件。

f = open("foo.csv", "r")
data = f.read()
f.close()

print(data)

但是，在对文件操作的时候有可能发生异常！例如文件编码不正确，或者出现了没考虑到的某种状况，就会出错。

没处理各种异常情况的一段程序，不能成为一个产品

Python 提供了 with .. as 语法，不用处理异常和写 close，就能保证处理文件后能自动关闭它。

读取一个文件

with open("foo.csv", "r") as f:
    data = f.read()

写入一个文件

with open("foo.csv", "w") as f:
    f.write(data)

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建议切换到英文输入法编程，可以避免一些用错符号的错误。
Tasks for Learners: 请学员创建第二个 Python 文件 python_syntax_practice.py, 对下列 Python 语法进行练习。
Tasks for Coaches: 请教练对学员的练习提供一定的辅助，请控制好时间。

魔法注释

惯例：把这一行写在 Python 文件的头一行，表达这个文件的非字符的编码为，不然遇到中文会出现编码错误。

# encoding: utf-8

注释

注释是写给阅读代码的人看的，计算机会忽略注释。一行中以 # 开始直到行末的部分都属于注释。

# 可以在代码中穿插写一些笔记，不影响程序的执行。

基本数据类型

整数，类型为 int

1234
-1234

小数（浮点数），类型为 float，例如

3.1415926

字符串，类型为 str

"双引号字符串" # 注意要用半角英文引号包起来
'单引号字符串'

字符串中，空格也是字符：

" " # 这也是一个字符串

有一些字符也是没有对应的字形（Glyph），但是可以用 转义字符 表达:

"\n" # 换行
"\r" # 回车
"\t" # tab

以上的字符串写法有个限制：只能写在一行内。Python 支持三个引号的多行字符串语法，方便书写多行的内容：

"""
床前明月光
疑是地上霜
举头望明月
低头思故乡
"""

特殊量 -- 代表什么都没有

None

查看数据的类型

type(3) # int

运算

在 IPython 中输入下面的表达式试试：

1 + 1
2.5 * 3
4 / 2

% 返回除法的余数：

5 % 3

除以 0 会得到 NaN（Not a Number）

1 / 0 # NaN

字符串也可以进行连接运算（使用 + 运算符）

"hello" + " world"

注意：全角符号和半角符号的区别。

变量

用一个名称代表一个值（= 叫做赋值运算符）

a = 3
some_variable_1 = "一个值" # 变量名可以包含字母、数字和下划线，但不能以数字打头

这个符号代表的值可以重新赋值，所以这个量称为变量 -- variable。

运算的结果可以赋予变量，变量也可以参加运算，例如下面计算平均值的代码：

sum = 1 + 2 + 3 + 4 + 5
average = sum / 5.0
print(average)

条件

在 Python 中表达逻辑：“如果” 满足某种条件 “那么” 你就给我做这件事情。

布尔类型（注意大小写）

True
False

条件语法

if True:
    print("真")
if False:
    print("假")

注意：

「如果」部分以关键字 if 开始，接着是条件表达式，后面必须再加上冒号 :
「那么」部分的缩进要比 if 行深，推荐用 4 个空格缩进（参考）

上面两个条件内容互斥，我们可以用双路条件 if……else：

t = True
if t:
    print(“真”)
else:
    print("假")

布尔类型上可以用布尔运算:

而且 and
或者 or
否定 not

练习：思考下面几个表达式的值并在 IPython 验证：

True and True
not False
False or True

比较运算符可以判断两个值是否相等或者孰大孰小：

== 等于（两个等号，注意和赋值运算的不同）
> 大于
< 小于
!= 不等于
>= 大于或者等于
<= 小于或者等于

练习：思考下面几个表达式的值并在 IPython 验证：

1 <= 3
5 > 4 and 4 > 3

综合运用条件语句和比较运算符：「如果天气晴朗并且低于 30 度就出去玩」

weather = "rainy"
temperature = 20

if weather == "sunny" and temperature < 30:
    print("lets go out!")

循环

计算机是处理数据的机器。循环（迴圈）告诉机器重复做相同的工作。

while 循环打印 0 到 100

a = 0
while a <= 100:
    print(a)
    a = a + 1

同样注意别忘了 : 和缩进

循环一般由循环条件和循环体组成。

练习：使用 Spyder 观察程序的执行：

在 temp.py 中输入代码
点击 Debug file 工具
多次点击 Run current line 工具，观察 Variable explorer 的变化
最后点击 Stop debugging 结束 debug

死循环 的意思是：不会结束的循环。

import time
while True:
    print("I am stuck")
    time.sleep(1)

要结束程序，可以按 Ctrl + C 退出。(一个手指按住 Ctrl 键，然后另一个手指按 C 键，退出时解释器会报告一段错误，意思是收到了中断信号)。

循环控制：

continue 进入下一个轮回
break 结束循环

例：下面的代码打印 1 到 10，通过判断 i 是否增加到 10 决定结束循环：

i = 1
while True:
    print(i)
    if i == 10:
        break
    i = i + 1

例：下面的代码打印 1 到 10 之间的偶数，当 i 是奇数时通过 continue 跳过循环体中的其余代码。

i = 1
while i <= 10:
    if i % 2 == 1:
        i = i + 1
        continue
    print(i)
    i = i + 1

函数

我们学习了用一个词代表值（变量），在 Python 中我们也能用一个词代表一段代码。

定义函数用 def 关键字，接上函数名称，参数列表和冒号。试理解下面的代码：

def double(x):
    return x * 2

在缩进的代码块中编写函数体，使用 return 返回需要的内容。

之前我们学习的 print, len 都是函数，而且是是 Python 自带的函数 (built-in functions)。

调用函数：

double(4)

由于函数返回的是一个值，这个值也可以赋予给变量：

twice = double(4)
four_times = double(twice)

函数返回的值也可以传递给下一个函数：

print(double(4))

小提示：Python 的运算符 +，-，*，/ 等等其实都是函数。

输入和输出简介

IO 是输入/输出（input / output）的缩写。

IO 是程序能从真实世界获取信息 (输入)，对真实世界产生影响（输出）的基础。

典型的输入包括：用户键盘输入，鼠标点击，读取文件，读取网络数据，获取传感器的读数，……

典型的输出包括：在屏幕显示文字，在屏幕绘制图像，输出到打印机，发出声音，发送数据到网络端口，……

读写文件

读写文件是 Python 里最基本的 IO 操作之一。

open 函数打开一个文件，"r" 模式是读取，"w" 模式是写入。

以读取模式打开一个文件 "foo.csv"，并返回对应的文件对象：

f = open("foo.csv", "r")

关闭一个文件对象：

f.close()

下面的代码打开文件，读取文件的内容，然后关闭文件。

f = open("foo.csv", "r")
data = f.read()
f.close()

print(data)

但是，在对文件操作的时候有可能发生异常！例如文件编码不正确，或者出现了没考虑到的某种状况，就会出错。

没处理各种异常情况的一段程序，不能成为一个产品

Python 提供了 with .. as 语法，不用处理异常和写 close，就能保证处理文件后能自动关闭它。

读取一个文件

with open("foo.csv", "r") as f:
    data = f.read()

写入一个文件

with open("foo.csv", "w") as f:
    f.write(data)