Python 語法基礎

前言

這幾天由于實際的工作需求，技術棧急轉彎，要從日常寫得最多的Java轉到Python。

可是Python之前我一直只會一點皮毛，只寫過一點Demo，且太久沒動過了，于是，就要尋找合適的教程快速將語言基礎過一遍，然后馬上投入實戰。

前提

• 由于這是我實際工作過程中遇到的python學習需求，默認讀者有一定的編程語言基礎。
• 開發環境我很早之前就配好了。若要跟練的話，默認讀者本地已經配好python環境。
• 本文基于Python 3.9的基礎語法，不同版本Python可能略有不同（主要是2.x 與 3.x 的差別）。
• 本文一次性記錄了整個基礎語法的學習過程，屬于長文，初學的讀者需要花一點時間閱讀，建議先收藏，后續分片慢慢閱讀。

學習目標

• Python 快速入門
• 了解基礎重點即可，快速入門語法，至于深入，以后再研究

好的，那么接下來，準備一個空Python項目，我們開始！

1. HelloWorld

程序猿的第一句代碼都是HelloWorld。

創建一個 hello_world.py 文件，鍵入：

print("hello world!")

控制臺打印經典的hello world。

pycharm 執行。如示例圖所示：

在這個過程中，我們也熟悉了Pycharm執行Python程序的流程。

恭喜！咱們已經完成了第一句Python！接下來，就是對語法的快速入門學習了。

2. 變量與數據類型

2.1 變量

Python 的 變量定義很簡單：<變量名> = <值>

命名規范：變量名小寫，駝峰改下劃線：

例如：

# 變量
name = 'spider man'
age = 18
money = 100.1
is_single = True
print('name=', name,'age=', age,'is singl:', is_single)
print('money=', money,'')

由這個例子我們也發現：python中一般的數據類型不需要像Java、C一樣顯式聲明數據類型。

經典的控制臺輸入
python 中，控制臺輸入使用input()，類似于 Java.lang 包的東西，屬于是python初始內置的函數。

我們拿個示例演示一下：

name = input('what is your name?')
age = input('what is your age?')
print('your name is '+name, 'and your age is'+age)

經過以上兩個例子，我們已經了解了python中變量的定義，以及控制臺接收輸入的方式。另外，print 方法的兩種打印：逗號以及加號拼接均有演示。

2.2 數據類型

基本的數據類型與其它高級語言類似，需要注意的是boolean類型的值在python中的表示是大寫開頭的True或False。

以下介紹相對重點的String、基本類型轉換、拆包，以及常見包裝類型：元組與字典。

2.2.1 String 字符串類型

定義字符串
首先，Python 中，字符串的定義可以是：單引號、雙引號和三引號。其中不同引號的用法根據實際使用場景及個人習慣而異。

例如：

# 定義 字符串
name1 = " '<NAME>' "
print(name1)name2 = '"<NAME>'
print(name2)name3 = '''<NAME><haha>
'''
print(name3)

截取字符串
Python 中，字符串的下標也是由0開始的。但值得注意的是，下標-1表示倒數第一個元素。而且，Python 提供了內置的截取字符串方法，<變量名>[index_start : index_end]

具體看如下示例：

# String 類型的index
demo_string = "Hello"# 起始坐標：0
demo1 = demo_string[0]
print(demo1)# 倒數第1個坐標
demo2 = demo_string[-1]
print(demo2)# 復制整串
demo_hole = demo_string[:]
print(demo_hole)# 截取字符串
demo_part1 = demo_string[:3]
demo_part2 = demo_string[3:]
print(demo_part1)
print(demo_part2)

格式化字符串

# 格式化字符串
demo_f = "first"
demo_s = "second"demo_formart = f'"{demo_f}" and "[{demo_s}]"'
print(demo_formart)

字符串常用方法
與Java String一樣，String類型提供了一些常用的基本方法。這里我們直接通過例子學習常見方法：

# 演示常用方法
lenght_demo = "123456 ak Vs 789 m4"
print(len(lenght_demo))
up_demo = lenght_demo.upper()
print(up_demo)
title_demo = lenght_demo.title()
print(title_demo)
lower_demo = lenght_demo.lower()
print(lower_demo)
ak_index = lenght_demo.find('ak')
print(ak_index)
is_in = 'S' in lenght_demo
print(is_in)
print(lenght_demo.replace('Vs','and'))

2.2.2 基本類型轉換

基本類型轉換可以使用<類型名>(變量名)的方式進行轉換；
查看類型可以使用 type()函數，示例如下：

# 輸入年份，接收到的默認為str類型
year = input('Enter a year: ')
now_year = 2024
# 查看類型
print(type(year))
print(type(now_year))
# 轉換
diff = now_year - int(year)
print(diff)

2.2.2 元組

元組是一種特殊的數據類型。元組的知識點在考試考得比較多，也是一個重點

元組有以下特點：

• 不可修改，類似于Java 的 final list
• 只有一個元素時，括號結尾要加上逗號，避免歧義
• 任意無符號的對象，以逗號隔開，默認為元組

示例

# 創建元組的方式 ()
list01 = (0, 1, 2)
list03 = [0, 1, 2]
list02 = tuple(list03)# 默認為元組
item1, item2, item3 = 'a', 'b', 5# 遍歷元組的方式
for item in list01:print(item)# 倒序遍歷
for i in range(len(list02) - 1, -1, -1):print(list02[i])# 正序遍歷
for i in range(0, len(list02), 1):print(list02[i])

元組常見操作

• len(tuple)：計算元組元素個數。
• max(tuple)：返回元組中元素最大值。
• min(tuple)：返回元組中元素最小值。
• tuple(seq)：將列表轉換為元組。
• del <tup_name>: 刪除整個元組。
• 組合元組：鏈接組合，直接使用+號鏈接若干個元組。

舉例：

# 定義元組
t1 = (1, 2, '3')
t2 = (1, 2, '3')
t3 = t1 + t2
t4 = (1, 2, 3)list5 = ['a', 'b', 'c']print(t3)print(len(t3))
# 元組中類型統一才能使用max函數
print(max(t4))t5 = tuple(list5)
print(t5[-1])
print(min(t5))del t3# 已經刪除，以下執行會報錯
# print(t3)

遍歷元組
在上面的例子中，我們已經演示了如何遍歷元組。元組雖然不可變，但遍歷元組的方式與遍歷列表的方式是非常類似的。

2.2.3 字典

字典在Python中類似于一個特殊的HashMap，這個HashMap中的元素以鍵值對的形式表示。其中，鍵一般都是不可變類型，可哈希。一般我們用str類型居多。特別地，字典中的key必須唯一。

以下是代碼示例：

# 創建字典
user = {"username": 'Jack',"password": 123456,"is_admin": False
}print(user)# 設置字典 key-value 值
user["score"] = 98
print(user.get("score"))
# 沒有設置,拿不到 none
print(user.get("code"))
# 拿的時候給默認值
print(user.get("money", "very much"))
# pop 字典某key
user.pop("username")
print(user)
# 更新字典某key的值
user["password"] = "<PASSWORD>"
print(user["password"])

2.2.4 拆包

拆包是Python中的一個重要特性，可用于元組、列表等快速取值，并將其值使用。

# 定義元組、列表
t1 = (1, 2, '6')
list1 = [1, 5, 7]# 拆包
x, y, z = t1
l, m, n = list1print(f'l = {x}, m = {y}, type(z) = {type(z)}, n = {z}'
)print(f'l = {l}, m = {m}, n = {n}'
)# 其過程等同于
x = t1[0]
y = t1[1]

2.3 運算

現在的高級語言，基本運算幾乎都大差不差，這里只提一些python中不太一樣的地方。

2.3.1 雙除號/雙乘號

雙除號截斷除法
雙除號除法表示截斷除法，返回一個整數。

# 雙除法返回整數
print(4//3)

雙乘號次方
雙乘號表示次方

# 雙乘號表示次方
print(10**3)

注意，次方的運算在運算表達式中，優先級是最高的，例如：

# 先計算次方，這個例子的結果應該為49.
print(1+2 * 3 * 2**3)

2.3.2 常見運算函數舉例

python中也有很多內置的數學函數，我們直接舉例學習：

import math# 內置函數四舍五入
print(round(2.9))# 內置函數絕對值
print(abs(-96))# math包下的函數向下取整
print(math.floor(2.6))

2.3.3 布爾運算

布爾運算的一些基本與或非，和我們的java也不盡相同，python中與或非用and、or、not關鍵字表示。當然也很簡單，直接舉例：

# boolean 運算
is_ok = True
is_not_ok = Falseprint(is_ok and is_not_ok)
print(not is_ok)
print(is_ok or is_not_ok)
print(is_ok or not is_not_ok)

3. 控制流程

3.1 if-else 語句

Python 的 if-else 語句語法與 Java等類C語言大有不同。當然也不難學，我們直接拿例子舉例，大家看看就懂了：

# if else 語句學習
user_input = input('please inter 1 or 2 to continue')
input_value = int(user_input)# 單 if
if input_value == 1:print('hello world!')# if-else
if input_value == 1:print('hello world!')
else:print('hello python!')
print('this is a demo')if input_value == 1:print('hello world!')
elif input_value == 2:print('hello jemmy')
else:print('have a good time!')

3.2 while 循環

有了以上 python if-else 語句的基礎，我們就進一步熟悉了python的語法風格，因此 while 循環也更易于理解。我們直接上例子：

# while 循環 demo
i = 0while i <= 5:print("*" * i)i += 1print("done.")

但值得注意的是，在python中，while 也可以接上 else 來進行兜底操作，如：

# while demoinit_times = 0
times = 3
target = 5while init_times < times:init_times += 1guss = int(input('Please enter your guss, tips : less than 10'))if guss == target:print('You win!')break
else:print('You lose!')

另外需要注意的是，python中，由于少了類C語言的括號{}包裹代碼塊，實際編寫時，要十分注意縮進！例如，此處 if 的break，若是少了縮進，就會被解釋器認為這個break是在while循環體一級的，這樣就會導致執行一次就break了！

3.3 for 循環

Python中的for循環，有點類似Java的增強for循環。有趣的是，Python中的for還能直接遍歷字符串：

# for 遍歷字符串
for item in 'Python':print(item)# for 遍歷范圍函數
for item in range(10):print(item)for item in range(3, 6):print(item)for item in range(2, 5, 2):print(item)# for 遍歷數組
for item in ['Tom', 'John', 'Smith']:print(item)

Python 中的for，可以遍歷相當大的帶范圍的對象。

嵌套for循環
直接舉例：

# 嵌套遍歷
array_demo = [5, 2, 5, 2, 2]
for i in array_demo:temp = ''for j in range(i):temp += str('x')print(temp)

4. 方法/函數

在前面的小節中，我們已經了解過Python的語法風格，與Java、C等不同的是，結尾不需要帶分號，代碼塊用縮進代替大括號。

因此，在Python中，方法的定義也是這種風格的語法，如以下示例：

# 定義方法
def my_method():print('Hello World!')my_method()

注意，在這個簡單的方法練習中，我們需要注意的是python代碼規范，例如：方法下，要空2行。結束行后要回車加一行空行。否則會被pycharm告警。

除此之外，Python中的方法還有和Java等語言不同的地方，例如在調用方法的同時可以打亂參數順序，加上參數名來指定對應的參數，從而提高可讀性，并且不需要過多關心各參數順序。

# 多個參數方法
def multiple_parameters(a, b):print(f'a = {a}, b = {b}')return a + bprint(multiple_parameters(1, 2))
# 指定參數
print(multiple_parameters(b=9, a=1))

5. 異常處理

Python中的異常處理也和Java等不同。使用的是try - except關鍵字。

舉例：

# 創造異常 ：ZeroDivisionError
# print(1/0)# 創造異常 TypeError
# a = input("Enter a number: ")
# print(a / 2)# try-except 語句
b = int(input("Enter a number: "))
try:print(2 / b)
except ZeroDivisionError:print("ZeroDivisionError, division by zero")# 多個 exception
c = input("Enter a number: ")
try:print(2 / c)
except ZeroDivisionError:print("ZeroDivisionError, division by zero")
except TypeError:print("TypeError, invalid number")

6. 面向對象

Python 也支持面向對像。若讀者也有一定的面向對象基礎，那么Python中的類定義、繼承等方法，均與其它面向對象編程語言類似，僅記住語法區別即可。

6.1 類與對象

我們直接創建一個User類，來進行示例：

# 類定義
class User:# 構造函數，self類似于 Java的 thisdef __init__(self, first_name, last_name):self.first_name = first_nameself.last_name = last_name# 類方法def full_name(self):return f"{self.first_name} {self.last_name}"# 創建對象
user = User("Sharry","Xian")
print(user.full_name())
print(user)

上述例子列舉了user類的創建。與Java等語言一樣，首先是類名大寫，然后需要有構造方法，不寫這個構造方法會默認使用默認的隱藏的構造方法。方法里的self參數類似于this，創建對象及調用類的方法時不需要顯式傳入self。

6.2 繼承

Python 中的繼承通過括號進行。特別地，Python支持多繼承。
先上例子：

# 演示繼承以及方法的重寫
class Animal:def eat(self):print("Eating...")# pass 表示不做操作，直接通過。甚至說，從語法上，空的類也可以pass掉
class Dog(Animal):passclass Cat(Animal):# 直接定義同名方法重寫def eat(self):print("hello ")def bark(self):print("bark ")# python 支持多繼承
class Monkey(Dog, Cat):passdog1 = Dog()
dog1.eat()cat1 = Cat()
cat1.eat()monkey1 = Monkey()
# 執行的是繼承樹最近的一個重寫方法，繼承樹同級時，調用先繼承的方法
monkey1.eat()
monkey1.bark()

從上述例子中，我們了解了Python中的繼承機制。主要是語法不同，用小括號加類名進行繼承，其次是可以多繼承。

Python 3.9 中，重寫父類的方法只需要直接將同名方法重新寫一遍，不需要像Java中一樣添加注解標識重寫。但有一個需要補充的，若需要在子類調用父類的方法，使用super()方法。

7. 補充與總結

7.1 列表常用方法

Python 中，列表常用的方法與Java等語言提供的一些list方法一樣，都有插入、清除、取出等操作。直接上示例：

name = ['Jack', 'John', 'Smith', 'Sharry']# 數組常用方法
name.remove('Jack')
print(name)name.reverse()
print(name)name.append('Rebecca')
print(name)name.insert(3,'Jim')
print(name)name.clear()
print(name)

不僅僅是數組，python中許多內置API的使用，均可翻閱官方文檔：
python-官方文檔

7.2 元組與列表

• 元組與列表都可以存儲一系列變量，由于列表會預留內存空間，所以可以增加元素。
• 元組會按需分配內存，所以如果變量數量固定，建議使用元組，因為占用空間更小。
• 應用： 變量交換的本質就是創建元組：x, y = （y, x ）

7.3 import

import 類似于 Java 的導包。Python 中的 import 有如下幾種方式:

從特定的包/模塊的py文件中 import 特定的方法

# 從一個模塊的某py中，import特定的方法，多個方法用逗號隔開from import_demo.method_demo import method_demo_hello, say# 這種方式import的方法可以直接調用
method_demo_hello()say()

import 文件夾對應的模塊

import import_demo.method_demoimport_demo.method_demo.say()

import 模塊

import randomfor i in range(3):print(random.randint(10, 20))

7.4 魔術方法

以雙下劃線開頭、結尾命名的方法在Python中被稱為魔術方法。
在本文的一些例子中，我們已經使用過魔術方法，例如__init__()

魔術方法在python中也有很廣泛的用途，具體常用的魔術方法，篇幅有限，請參閱其它參考文章。

7.5 總結

通過本文，我們一文學習了Python基本語法。此處總結與Java等語言的語法上的不同之處：

• 主要語法區別：python用縮進代表代碼塊，并省略了結束的;
• import 方式：支持多種 import 方式，主要是import 和 from xxx import xxx，靈活
• else-if 關鍵字，python有縮寫 elif；try-catch 關鍵字在python中為except
• 元組、字典，兩個特殊數據類型，拆包特性
• 方法定義語法格式不同
• 面向對象支持多繼承，語法格式有所不同

但總的來說，python 語法相對簡潔，庫很多，也支持跨平臺。飛速發展的信息時代，多學點總有好處。希望通過本文，讀者能掌握Python語法基礎，為日后多語言項目異構、同一場景多種技術解決方案打下基礎。

Respect！

參考資料

• bilibili-油管Python高分教程
• python-官方文檔
• 博客園-元組優秀參考博文