【Python 基础学习 / 1】变量、数据类型与流程控制

文章目录

一、变量、数据类型与类型交换
二、运算符和表达式
三、流程控制

一、变量、数据类型与类型交换

1. 变量

1.1 变量定义

在 Python 中，变量用来存储数据。与其他编程语言不同，Python 是动态类型语言，即在定义变量时不需要显式声明其类型。Python 会根据赋给变量的值来自动推断变量的类型。

定义变量的语法如下：

variable_name = value

例如：

x = 10
name = "Alice"
is_active = True

在上述示例中：

x 存储一个整数 10。
name 存储一个字符串 "Alice"。
is_active 存储一个布尔值 True。

1.2 关键字

关键字是 Python 语言中预定义的保留字，具有特殊意义，不能用作变量名。关键字在 Python 中有明确的语法用途，例如 if、for、while 等。

我们可以通过以下代码查看 Python 中所有的关键字：

import keyword
print(keyword.kwlist)

常见的 Python 关键字包括：

def：定义函数
if、else：条件语句
for、while：循环语句
try、except：异常处理

1.3 命名规则

在 Python 中，变量名必须遵循一定的规则和规范：

变量名只能包含字母、数字和下划线（_）。
变量名不能以数字开头。
变量名不能是 Python 的关键字。
变量名对大小写敏感，即 myVar 和 myvar 是两个不同的变量。

Python 提倡使用 蛇形命名法（snake_case），即单词之间用下划线分隔，所有字母小写。例如：my_variable。

2. 基本数据类型

Python 中的基本数据类型包括整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、布尔值（bool）等。

2.1 整数（int）

整数是没有小数部分的数字。Python 中可以直接使用整数类型定义一个变量：

age = 25

2.2 浮点数（float）

浮点数表示带有小数点的数字。可以直接定义浮点数：

height = 1.75

2.3 字符串（str）

字符串用于存储文本数据。字符串可以用单引号（'）或双引号（"）括起来：

name = "Alice"
greeting = 'Hello, World!'

2.4 布尔值（bool）

布尔值只有两个取值：True 或 False。它通常用于条件判断：

is_valid = True
has_permission = False

2.5 列表（list）

列表是有序的可变集合，可以包含多种类型的元素，使用方括号（[]）表示：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]

2.6 元组（tuple）

元组与列表类似，但它是不可变的。使用圆括号（()）表示：

coordinates = (10, 20)

3. 类型转换

在 Python 中，有时需要将一种数据类型转换为另一种数据类型。Python 提供了几种内建函数来进行类型转换。

3.1 显式类型转换

可以使用以下内建函数将数据转换为指定的类型：

int()：将数据转换为整数类型。
float()：将数据转换为浮点数类型。
str()：将数据转换为字符串类型。
bool()：将数据转换为布尔值类型。

例如：

x = "10"
y = int(x)  # 将字符串 '10' 转换为整数 10

z = 3.14
w = int(z)  # 将浮点数 3.14 转换为整数 3

3.2 隐式类型转换（自动转换）

在某些情况下，Python 会自动进行类型转换。例如，在数学运算中，整数和浮点数进行运算时，Python 会自动将整数转换为浮点数：

x = 5
y = 2.0
result = x + y  # 自动将 5 转换为 5.0，然后进行浮点数加法
print(result)  # 输出 7.0

二、运算符和表达式

1. 运算符概述

运算符是执行特定操作的符号，可以操作数据类型并返回结果。Python 提供了多种不同类型的运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符等。

1.1 算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算。Python 支持常见的加、减、乘、除等操作。

运算符	描述	示例
`+`	加法	`5 + 3`
`-`	减法	`5 - 3`
`*`	乘法	`5 * 3`
`/`	除法	`5 / 3`
`//`	整除	`5 // 3`
`%`	取余	`5 % 3`
`**`	幂运算	`5 ** 3`

示例：

a = 5
b = 3

print(a + b)  # 输出 8
print(a - b)  # 输出 2
print(a * b)  # 输出 15
print(a / b)  # 输出 1.6666666666666667
print(a // b) # 输出 1
print(a % b)  # 输出 2
print(a ** b) # 输出 125

1.2 比较运算符

比较运算符用于比较两个值，并返回布尔值 True 或 False。它们在条件判断中非常常用。

运算符	描述	示例
`==`	等于	`5 == 3`
`!=`	不等于	`5 != 3`
`>`	大于	`5 > 3`
`<`	小于	`5 < 3`
`>=`	大于等于	`5 >= 3`
`<=`	小于等于	`5 <= 3`

示例：

x = 5
y = 3

print(x == y)  # 输出 False
print(x != y)  # 输出 True
print(x > y)   # 输出 True
print(x < y)   # 输出 False
print(x >= y)  # 输出 True
print(x <= y)  # 输出 False

1.3 逻辑运算符

逻辑运算符用于进行布尔值的操作，常用于控制流语句（如 if）中。

运算符	描述	示例
`and`	逻辑与	`True and False`
`or`	逻辑或	`True or False`
`not`	逻辑非	`not True`

示例：

a = True
b = False

print(a and b)  # 输出 False
print(a or b)   # 输出 True
print(not a)    # 输出 False

1.4 赋值运算符

赋值运算符用于将值赋给变量。Python 还支持多种增强型赋值运算符，可以简化代码的书写。

运算符	描述	示例
`=`	赋值	`a = 10`
`+=`	加法赋值	`a += 5`
`-=`	减法赋值	`a -= 5`
`*=`	乘法赋值	`a *= 5`
`/=`	除法赋值	`a /= 5`
`//=`	整除赋值	`a //= 5`
`%=`	取余赋值	`a %= 5`
`**=`	幂运算赋值	`a **= 5`

示例：

x = 5
x += 3  # 相当于 x = x + 3
print(x)  # 输出 8

x *= 2  # 相当于 x = x * 2
print(x)  # 输出 16

1.5 成员运算符

成员运算符用于检查一个值是否存在于序列（如列表、元组、字符串等）中。

运算符	描述	示例
`in`	存在于	`3 in [1, 2, 3]`
`not in`	不存在于	`4 not in [1, 2, 3]`

示例：

numbers = [1, 2, 3, 4]

print(3 in numbers)     # 输出 True
print(5 not in numbers) # 输出 True

1.6 身份运算符

身份运算符用于比较两个对象的内存地址是否相同。

运算符	描述	示例
`is`	是（对象相同）	`x is y`
`is not`	不是（对象不同）	`x is not y`

示例：

a = [1, 2, 3]
b = a
c = [1, 2, 3]

print(a is b)    # 输出 True
print(a is c)    # 输出 False
print(a == c)    # 输出 True

1.7 位运算符

位运算符用于对整数进行位级操作。

运算符	描述	示例
`&`	位与	`5 & 3`
`	`	位或
`^`	位异或	`5 ^ 3`
`~`	位非	`~5`
`<<`	左移	`5 << 1`
`>>`	右移	`5 >> 1`

示例：

x = 5  # 0101
y = 3  # 0011

print(x & y)  # 输出 1 (0001)
print(x | y)  # 输出 7 (0111)
print(x ^ y)  # 输出 6 (0110)
print(~x)     # 输出 -6 (补码表示)
print(x << 1) # 输出 10 (1010)
print(x >> 1) # 输出 2  (0010)

2. 表达式

表达式是由运算符和操作数组合而成的，用于计算并返回一个结果。表达式可以是简单的算术运算，也可以是复杂的函数调用或变量操作。

2.1 简单表达式

简单表达式由一个或多个常量、变量以及运算符构成。例如：

a = 5
b = 10
result = a + b * 2  # 结果是 25，因为乘法优先级高

2.2 复杂表达式

复杂表达式可以包含多个运算符和括号，用来控制运算顺序。括号中的内容会优先计算。

a = 5
b = 10
c = 3
result = (a + b) * c  # 结果是 45，括号中的加法先计算

2.3 条件表达式

条件表达式使用 if 语句和逻辑运算符来根据条件选择结果。例如：

x = 20
result = "Even" if x % 2 == 0 else "Odd"
print(result)  # 输出 "Even"

三、流程控制

1. 条件分支

条件分支允许我们根据不同的条件执行不同的代码块。在 Python 中，条件分支是通过 if、elif 和 else 语句来实现的。

1.1 if 语句

if 语句用于测试一个条件，如果条件为真（True），则执行相应的代码块。

语法：

if condition:
    # 执行代码

示例：

x = 10

if x > 5:
    print("x 大于 5")

输出：

x 大于 5

1.2 if…else 语句

if...else 语句用来处理两种情况：如果条件为真执行 if 后的代码块，否则执行 else 后的代码块。

语法：

if condition:
    # 条件为真时执行的代码
else:
    # 条件为假时执行的代码

示例：

x = 3

if x > 5:
    print("x 大于 5")
else:
    print("x 小于或等于 5")

输出：

x 小于或等于 5

1.3 if…elif…else 语句

当有多个条件需要判断时，可以使用 elif（即“else if”）语句。在 if 和 elif 条件不成立时，执行 else 语句。

语法：

if condition1:
    # 条件1为真时执行的代码
elif condition2:
    # 条件2为真时执行的代码
else:
    # 条件1和条件2都不成立时执行的代码

示例：

x = 7

if x > 10:
    print("x 大于 10")
elif x > 5:
    print("x 大于 5 但小于或等于 10")
else:
    print("x 小于或等于 5")

输出：

x 大于 5 但小于或等于 10

1.4 嵌套条件语句

在某些情况下，条件语句可能需要嵌套使用，即在 if 或 else 块中再写一个条件语句。

不需要通过括号表示子语句，通过tab键即可。

语法：

if condition1:
    if condition2:
        # 条件1和条件2都为真时执行的代码
    else:
        # 条件1为真，条件2为假时执行的代码
else:
    # 条件1为假时执行的代码

示例：

x = 10
y = 5

if x > 0:
    if y > 0:
        print("x 和 y 都大于 0")
    else:
        print("x 大于 0，y 小于或等于 0")
else:
    print("x 小于或等于 0")

输出：

x 和 y 都大于 0

2. 循环

循环结构用于重复执行某段代码，直到满足特定条件。Python 提供了两种常用的循环结构：for 循环和 while 循环。

2.1 for 循环

for 循环通常用于遍历序列（如列表、字符串、元组等）中的元素。

语法：

for item in iterable:
    # 遍历过程中的操作

示例：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]

for fruit in fruits:
    print(fruit)

输出：

apple
banana
cherry

2.2 range() 函数

range() 函数通常与 for 循环一起使用，用于生成一个整数序列。

语法：

# 如果 range 仅填一个参数，为stop
range(start, stop, step)

start: 起始值，默认为 0。
stop: 结束值（不包括该值）。
step: 步长，默认为 1。

示例：

for i in range(5):
    print(i)

输出：

range(5) 会生成一个从 0 到 4 的整数序列。如果要指定起始值或步长，可以使用 range(start, stop, step)。

示例：

for i in range(2, 10, 2):
    print(i)

输出：

2.3 while 循环

while 循环在条件为真时重复执行代码块。通常需要使用 break 或者修改条件，避免出现死循环。

语法：

while condition:
    # 条件为真时执行的代码

示例：

x = 0

while x < 5:
    print(x)
    x += 1

输出：

2.4 循环控制语句

在循环中，我们还可以使用 break、continue 和 pass 来控制循环的行为。

2.4.1 break

break 语句用于提前终止循环。无论条件是否满足，break 都会终止循环并跳出。

语法：

break

示例：

for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)

输出：

2.4.2 continue

continue 语句跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次循环。

语法：

continue

示例：

for i in range(5):
    if i == 3:
        continue
    print(i)

输出：

2.4.3 pass

pass 语句什么也不做，通常用于占位符，表示“此处需要代码，但暂时不做任何操作”。

语法：

pass

示例：

for i in range(5):
    if i == 3:
        pass  # 暂时不做任何操作
    else:
        print(i)

输出：

文章目录

一、变量、数据类型 与 类型交换

1. 变量

1.1 变量定义

1.2 关键字

1.3 命名规则

2. 基本数据类型

2.1 整数（int）

2.2 浮点数（float）

2.3 字符串（str）

2.4 布尔值（bool）

2.5 列表（list）

2.6 元组（tuple）

3. 类型转换

3.1 显式类型转换

3.2 隐式类型转换（自动转换）

二、运算符和表达式

1. 运算符概述

1.1 算术运算符

1.2 比较运算符

1.3 逻辑运算符

1.4 赋值运算符

1.5 成员运算符

1.6 身份运算符

1.7 位运算符

2. 表达式

2.1 简单表达式

2.2 复杂表达式

2.3 条件表达式

三、流程控制

1. 条件分支

1.1 if 语句

1.2 if…else 语句

1.3 if…elif…else 语句

1.4 嵌套条件语句

2. 循环

2.1 for 循环

2.2 range() 函数

2.3 while 循环

2.4 循环控制语句

2.4.1 break

2.4.2 continue

2.4.3 pass

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