2.编程基础概念
编程基础概念
1 Python 程序的构成
- Python 程序由模块组成。一个模块对应一个 Python 源文件，后缀名一般为
.py。 - 模块由语句组成。运行 Python 程序时，会按模块中语句的顺序依次执行。
- 语句是 Python 程序的构造单元，用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制流程等。
2 代码的组织和缩进
很多编程语言用字符（如花括号 {}）或关键字（如 begin/end）来划分代码块，再配合缩进提升可读性。而「龟叔」设计 Python 时，直接用缩进来组织代码块，并让缩进成为 Python 语法的强制规定。
缩进时用几个空格都可以，但同一份代码中数目必须统一，通常采用四个空格表示一个缩进层次。
同时要避免把 tab 制表符与空格混用。目前常用编辑器一般把 tab 制表符设为 4 个空格。
Python 官方推荐的代码风格是 PEP 8，有兴趣可参考：https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/
3 使用注释
为方便阅读，Python 允许在程序中写下说明性文字来提高可读性，这些文字说明就称为注释。
核心作用：
- 解释代码的功能、思路与复杂逻辑
- 临时屏蔽不需要运行的代码（调试用）
- 提升可读性，方便团队协作
- 便于后期维护，快速回忆代码用途
3.1 单行注释（最常用）
-
语法：
# 注释内容 -
作用：注释一行文字，
#后面的所有内容都会被忽略 -
用法：可以写在代码行末尾，也可以单独占一行
# 这是单独一行的单行注释，解释下面代码的作用 print(10) # Python 里的函数，就是底层「打包好、能重复用的代码」：你给它输入，它帮你干活，最后给你结果 -
注释快捷键：
ctrl+/
3.2 多行注释
- 语法：
''' 多行注释内容 '''或""" 多行注释内容 """ - 作用：一次性注释多行文字，适合写长说明、函数功能、文件头部说明
- 开头三引号必须单独占一行，结尾三引号也必须单独占一行
- 单三引号
'''与双三引号"""完全等价，不要混用 - 适合写长注释；较短的单行说明用
#更简洁 - Python 中其实并没有真正的「多行注释」语法，上面这种方式本质是一个字符串字面量。
'''
这是多行注释
可以写很多行文字
用来解释整个文件、函数或复杂逻辑
'''
"""
这也是多行注释
单三引号和双三引号效果完全一样
任选一种，保持统一即可
"""
# 输出内容
print(100) # 输出：100
3.3 文件编码声明注释（特殊的单行注释）
在文件开头加上中文声明注释，用以指定源码文件的编码格式。
- 格式示例：
# coding:utf-8 - 这个注释在 Python 2 时代是必须写的，但在 Python 3 中通常可以省略。
# coding:utf-8
print("你好，Python")
3.4 文档字符串（Docstring）（特殊的多行注释）
这是 Python 的特色注释，专门给函数、类、模块写说明。Docstring 本质虽是字符串，但 Python 给了它「特权」——把它存进对象的 __doc__ 属性。因此它不只写给人看，也写给机器（如 IDE、文档生成工具）看。（可被调用：Python 解释器会将其保存为对象的 __doc__ 属性，可通过代码读取，或用 help() 函数查看。）
- 语法：定义函数/类后，第一行写
""" 文档说明 """ - 作用：标准化地说明函数功能、参数、返回值、异常
def add(x, y):
"""
两个数字相加（文档字符串，必须写在函数第一行）
参数：
x: 第一个数字（int/float）
y: 第二个数字（int/float）
返回：
两个数的和
"""
return x + y
# 查看文档注释（运行代码可输出）
help(add)
4 使用 \ 行连接符
一行程序的长度本身没有限制，但为了可读性更强，通常会把它拆成多行。这时可以用 \（行连接符），把它放在行尾，Python 解释器仍会将其视为同一行。
>>> a = [10,20,30,40,\
50,60,70,\
80,90,100]
>>> a
[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]
>>> a = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> b = 'abcdefg\
hijklmn\
opqrst\
uvwxyz'
>>> a
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> b
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
5 Python 中的格式化输出
5.1 格式化输出
目前为止，我们的输出都是直接通过 print(变量名称) 打印的。但实际工作中，往往需要对输出做格式化处理（按指定格式输出）。
5.2 百分号格式化输出
基本语法：
# 伪代码：演示三种调用形态
print(变量名称)
print('字符串%格式' % (变量名称))
print('字符串%格式 %格式 %格式' % (变量名称1, 变量名称2, 变量名称3))
% 格式常见形式如下：
| 格式符号 | 转换 |
|---|---|
%s |
字符串 |
%d |
有符号的十进制整数 |
%f |
浮点数，默认保留小数点后 6 位 |
%c |
字符 |
%u |
无符号十进制整数 |
%o |
八进制整数 |
%x |
十六进制整数（小写，前缀用 0x） |
%X |
十六进制整数（大写，前缀用 0X） |
%e |
科学计数法（小写 e） |
%E |
科学计数法（大写 E） |
%g |
%f 和 %e 的简写 |
%G |
%f 和 %E 的简写 |
案例：定义两个变量 name='小龙女'、age=18，按如下格式输出：我的名字是小龙女，今年 18 岁了。
name = '小龙女'
age = 18
# 格式化输出：我的名字是小龙女，今年18岁了
print('我的名字是%s,今年%d岁了' % (name, age))
案例：定义两个变量 title = '大白菜'、price = 3.5，按如下格式输出：今天蔬菜特价了，大白菜只要 3.5 元/斤。
title = '大白菜'
price = 3.5
# 格式化输出:今天蔬菜特价了，大白菜只要3.5元/斤
# %f 默认输出 6 位小数（已修正原文的「5 位」）
print('今天蔬菜特价了，%s只要 %f 元/斤' % (title, price))
print('今天蔬菜特价了，%s只要 %.1f 元/斤' % (title, price))
其实除了 %f 可以设置小数位数以外，%d 也可以填充序号。
案例：定义两个变量 id = 1、name = '小龙女'，按如下格式输出：姓名：小龙女，学号：000001
id = 1
name = '小龙女'
print("姓名：%s，学号：%d" % (name, id))
print("姓名：%s，学号：%06d" % (name, id))
5.3 format 方法格式化输出
基本语法：
print('字符串{}'.format(变量名称1))
# 字符串有几个大括号，format 中就写几个变量，变量按顺序排布
print('{}字符串{}'.format(变量名称1, 变量名称2))
# 设置指定位置
print('{1}字符串{0}'.format(变量名称1, 变量名称2))
案例：定义两个变量 name = '小龙女'、mobile = '18530908789'，按以下格式输出：姓名：小龙女，联系方式：18530908789
name = '小龙女'
mobile = '18530908789'
# 姓名小龙女,电话18530908789
print('姓名{}，电话{}'.format(name, mobile))
name = '小龙女'
mobile = '18530908789'
# 姓名小龙女,电话18530908789
print('姓名{1}，电话{0}'.format(mobile, name))
5.4 format 方法简写形式格式化输出（推荐）
在 Python 3.6 以后版本，为了简化 format 输出操作，引入了一个简写形式：
name = '小龙女'
mobile = '18530908789'
print(f"姓名：{name}，联系方式：{mobile}")
5.5 填充与对齐
填充常与对齐配合使用。
^、<、> 分别表示居中、左对齐、右对齐，其后跟宽度。
: 后面可带填充字符，只能是单个字符；不指定时默认用空格填充。
name = '小龙女'
# 左对齐
print('我叫{:<8}。'.format(name))
print(f'我叫{name:!<8}。')
# 居中对齐
print('我叫{:^8}。'.format(name))
print(f"我叫{name:!^8}。")
# 右对齐
print('我叫{:>8}。'.format(name))
print(f"我叫{name:!>8}。")
5.6 数字格式化
浮点数通过 f，整数通过 d 进行需要的格式化。
name = "小龙女"
price = 3888.234342
age = 18
salary = 18.5
print(f"我是{name}，我的存款有{price:.2f}元。")
print(f'我是{name}, 年龄是{age}, 工资是{salary:!>8.2f}k。')
其他格式供参考（下表已逐行实跑验证）：
| 数字 | 格式 | 输出 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 3.1415926 | {:.2f} |
3.14 |
保留小数点后两位 |
| 3.1415926 | {:+.2f} |
+3.14 |
带符号保留小数点后两位 |
| 2.71828 | {:.0f} |
3 |
不带小数 |
| 5 | {:0>2d} |
05 |
数字补零（填充左边，宽度为 2） |
| 5 | {:x<4d} |
5xxx |
数字补 x（填充右边，宽度为 4） |
| 10 | {:x<4d} |
10xx |
数字补 x（填充右边，宽度为 4） |
| 1000000 | {:,} |
1,000,000 |
以逗号分隔的数字格式 |
| 0.25 | {:.2%} |
25.00% |
百分比格式 |
| 1000000000 | {:.2e} |
1.00e+09 |
指数记法 |
| 13 | {:!>5d} |
!!!13 |
右对齐（宽度为 5） |
| 13 | {:!<5d} |
13!!! |
左对齐（宽度为 5） |
| 13 | {:!^5d} |
!13!! |
中间对齐（宽度为 5） |
5.7 格式化输出中的转义符号
可以用 \ + 特殊字符 实现某些难以直接表示的效果，例如换行。
常见转义字符如下：
| 转义字符 | 描述 |
|---|---|
\（在行尾时） |
续行符 |
\\ |
反斜杠符号 |
\' |
单引号 |
\" |
双引号 |
\b |
退格 (Backspace) |
\n |
换行 |
\t |
横向制表符 |
\r |
回车 |
在字符串中，若出现 \t 和 \n，它们分别代表对应的转义字符。
案例：
print('*\t*\t*')
print('hello\nworld')
案例：
# 不带 end 参数默认输出换行
print('*')
print('*')
# 带 end 参数输出 end 参数中的内容
print('*', end='')
print('*', end='我是第二个print的结尾')
6 Python 中的标准输入
6.1 为什么需要输入
到目前为止，我们的程序都只能把数据输出给用户。但实际工作中，经常需要获取用户的输入信息，例如银行系统中的密码输入、淘宝中的用户登录验证。
6.2 input() 输入方法
在 Python 中，若想让 Python 程序接受用户的输入信息，可以使用 input() 方法。
基本语法：
input()
但单独一个 input() 意义不大，通常还要用一个变量临时接收用户输入，以便后续操作。
变量名称 = input('提示信息：')
案例：银行系统中输入密码的过程：
passwd = input("请输入您的银行卡密码：")
print(f'您输入的银行卡密码为：{passwd}')
6.3 input() 方法重要事项
记住：所有由 input() 方法获取的数据都是字符串类型。
name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
print(f"姓名：{name}，类型：{type(name)}") # <class 'str'>
print(f"年龄：{age}，类型：{type(age)}") # <class 'str'>
7 对象
Python 中，一切皆对象。
每个对象由三部分组成：标识（identity）、类型（type）、值（value）。
- 标识用于唯一标识对象，通常对应对象在计算机内存中的地址。用内置函数
id(obj)可返回对象obj的标识。 - 类型表示对象所存「数据」的类型，它限制了对象的取值范围以及可执行的操作。可用
type(obj)获得对象的类型。 - 值表示对象中所存储的数据信息，用
print(obj)可直接打印出值。
对象本质上是：一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的相关操作。
>>> a = 3
>>> a
3
>>> id(3)
1531372336
>>> type(3)
<class 'int'>
>>> b = "我爱你"
>>> id(a)
1531372336
>>> type(a)
<class 'int'>
>>> print(a)
3
>>> id(b)
46806816
>>> type(b)
<class 'str'>
8 引用
在 Python 中，变量也叫对象的引用——因为变量存储的是对象的地址，通过地址「引用」了对象。
- 变量位于：栈内存（压栈、出栈等细节后续再讲）。
- 对象位于：堆内存。
Python 是动态类型语言
变量不需要显式声明类型。根据变量引用的对象，Python 解释器自动确定数据类型。
Python 是强类型语言
每个对象都有数据类型，只支持该类型支持的操作。
9 变量
9.1 什么是变量
什么是「量」：量是程序中的最小单元。
那什么是变量呢？
变量用来记录程序中的数据。它本质上代表一个「可操作的存储空间」——空间位置是确定的，但里面放什么值并不确定。我们通过变量名访问「对应的存储空间」，从而操纵其中存储的值。
- 变量是存储数据的容器
- 变量是在程序运行过程中可以发生改变的量
- 变量存储的数据是临时的
9.2 标识符
什么是标识符
标识符是程序员编写 Python 代码时自定义的名称，专门用于给变量、函数、类、模块、常量、包等程序元素命名，以唯一标识一个程序对象，方便调用和区分。
简单说：你自己起的所有名字（变量名、函数名、类名等）都是标识符。
标识符：用于变量、函数、类、模块等的名称。
标识符定义规则
标识符有如下特定规则：
- 组成部分：数字、字母、下划线
_ - 不可以：以数字开头；使用 Python 关键字；包含空格
- 见名知意：提升可读性
- 大小写敏感：
a与A不同 - 命名方式：蛇形命名（下划线命名）
- 变量名、函数名、方法名推荐：小写 + 下划线，如
user_name、get_student_info() - 类名推荐：大驼峰（每个单词首字母大写），如
class Student - 常量推荐：全大写 + 下划线，如
MAX_COUNT = 100 - 长度无限制，但不建议太长：名字过长会严重影响代码阅读与维护，行业惯例一般控制在 2~3 个单词、不超过 30 字符。
注意：以双下划线开头和结尾的名称通常有特殊含义，应尽量避免这种写法。例如 __init__ 是类的构造函数。
可以用的标识符（合法）：
name
age1
user_name
my_var
Student
_private
MAX_COUNT
不可以用的标识符（非法）：
1name # 数字开头
user-name # 有减号
if # 关键字
class # 关键字
user name # 有空格
a@b # 有特殊符号
$money # Python 不允许 $
关键字
关键字：被 Python 语言赋予特殊含义、用于专门用途的单词。
用 Python 帮助系统查看关键字：
help('keywords')
推荐命名规则
这些规则不做语法强制，但推荐在编程中遵守。开发中通常约定俗成地遵循如下规则：
| 类型 | 规则 | 例子 |
|---|---|---|
| 模块和包名 | 全小写字母，尽量简单；多个单词之间用下划线。 | math，os，sys |
| 函数名 | 全小写字母，多个单词之间用下划线隔开。 | phone，my_name |
| 类名 | 首字母大写，采用大驼峰原则；多个单词时，每个单词首字母大写、其余小写。 | MyPhone、MyClass、Phone |
| 常量名 | 全大写字母，多个单词用下划线隔开。 | SPEED、MAX_SPEED |
9.3 变量的定义
变量的声明和赋值，用于将一个变量绑定到一个对象上，格式：变量名 = 表达式。
最简单的表达式就是声明变量，例如 a = 123。运行时，解释器先运行右边的表达式，生成一个代表运算结果的对象，再把这个对象的地址赋值给左边的变量。
变量在使用前必须先初始化（先赋值）
my_name
变量 my_name 使用前未赋值，因此报错：'my_name' is not defined。
9.4 删除变量和垃圾回收机制
可以用 del 关键字删除不再使用的变量。
a = 123
del a
a
若一个对象没有任何变量引用（引用数为 0），就会被垃圾回收器回收，以释放内存空间。
9.5 链式赋值
链式赋值用于把同一个对象赋给多个变量。
x = y = 123
等价于：
x = 123
y = 123
9.6 系列解包赋值
把系列数据赋给数量相同的变量（个数必须一致）。
a, b, c = 4, 5, 6
等价于：
a = 4
b = 5
c = 6
用系列解包赋值实现变量交换：
a, b = 1, 2
a, b = b, a
print(a, b)
9.7 变量的内存示意图
变量 vs 宾馆：
9.8 变量的内存分析
变量由三部分组成：
- 标识：表示对象所存储的内存地址，用内置函数
id(obj)获取 - 类型：表示对象的数据类型，用内置函数
type(obj)获取 - 值：表示对象所存储的具体数据，用
print(obj)打印输出
name = '马丽亚'
print(name)
print('标识，',id(name)) # 变量 name 所指向的对象在内存中的唯一地址编号（内存地址）
print('类型，',type(name))
print('值，',name)
当多次赋值之后，变量名会指向新的空间。
10 常量
10.1 常量
Python 不支持常量，即没有语法规则限制改变常量的值。我们只能约定常量的命名规则，并在逻辑上不对其值作修改。
常量命名规则：全字母大写，多个单词之间用下划线连接。
MAX_SPEED = 120
print(MAX_SPEED)
MAX_SPEED = 140 # 实际是可以改的。只能逻辑上不做修改。
print(MAX_SPEED)
11 术语表（重要英文单词）
11.1 语法与结构
| 术语 | 全拼 / 说明 | 释义 |
|---|---|---|
| module | — | 模块，一个 .py 源文件即一个模块 |
| statement | — | 语句，Python 程序的最小构造单元 |
| indentation | — | 缩进，Python 用它划分代码块，属语法强制 |
| PEP | Python Enhancement Proposal | Python 增强提案；PEP 8 是官方代码风格规范 |
| identifier | — | 标识符，程序员自定义的变量/函数/类/模块等名称 |
| keyword | — | 关键字，被语言赋予特殊含义、不可作标识符的单词 |
| soft keyword | — | 软关键字，仅在特定语法上下文中保留（match/case/type/_） |
| docstring | Document String | 文档字符串，模块/函数/类首行的三引号字符串，存于 __doc__ |
| Snake Case | — | 蛇形命名，小写 + 下划线，如 user_name |
| Camel Case | — | 驼峰命名，类名用大驼峰，如 MyClass |
| escape character | — | 转义字符，以 \ 开头表示特殊字符，如 \n、\t |
11.2 对象与变量
| 术语 | 全拼 / 说明 | 释义 |
|---|---|---|
| identity | — | 标识，对象的唯一身份，用 id(obj) 获取（通常即内存地址） |
| type | — | 类型，决定对象的取值范围与可执行操作，用 type(obj) 获取 |
| value | — | 值，对象中存储的数据 |
| reference | — | 引用，Python 变量本质是对象的引用（存地址） |
| stack / heap | — | 栈 / 堆；简化模型中变量在栈、对象在堆 |
| dynamic typing | — | 动态类型，变量类型由运行时绑定的对象决定 |
| strong typing | — | 强类型，类型间不随意隐式转换 |
| garbage collection | — | 垃圾回收，引用计数归零后自动回收对象内存 |
| chained assignment | — | 链式赋值，x = y = 123 |
| unpacking | — | 解包赋值，a, b, c = 4, 5, 6 |
| NameError | — | 使用未定义名字时抛出的异常 |
11.3 格式化
| 术语 | 全拼 / 说明 | 释义 |
|---|---|---|
| f-string | Formatted String Literal | 格式化字符串字面量，Python 3.6+，前缀 f，首选格式化方式 |
| format spec | Format Specification | 格式规范迷你语言，如 :.2f、:>8、:,，在 {} 内用 : 引出 |
%-formatting |
— | 百分号格式化，最老的格式化方式 |
| stdin / stdout | Standard Input / Output | 标准输入 / 输出；input() 读 stdin，print() 写 stdout |
12 系列导航
13 参考链接
- Python 3 官方文档（中文）
- PEP 8 — Python 代码风格指南
- PEP 3120 — 默认源码编码改为 UTF-8
- Python 输入与输出 — 官方教程
- 格式化字符串语法 — 官方库参考
- f-string 详解（PEP 498）
keyword模块 — 官方文档
分类：Python
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