Python 基础语法与变量

目录

1. Python 的语法基石
   • 1.1 缩进与代码块
   • 1.2 注释的艺术
   • 1.3 语句、换行与分号
2. 标识符与关键字
   • 2.1 命名规则与约定
   • 2.2 保留关键字一览
3. 变量与动态类型
   • 3.1 变量的本质：名称绑定
   • 3.2 动态类型与类型查询
   • 3.3 多重赋值与变量交换
4. 基本输入与输出
   • 4.1 print() 函数详解
   • 4.2 input() 交互式输入
5. 数字类型入门
   • 5.1 整数 int
   • 5.2 浮点数 float
   • 5.3 复数 complex
   • 5.4 算术运算符与优先级
   • 5.5 类型转换与进制表示
6. 字符串基础
   • 6.1 创建字符串
   • 6.2 转义字符与原始字符串
   • 6.3 字符串格式化
7. 实战练习与常见错误
8. 总结

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1. Python 的语法基石

1.1 缩进与代码块

Python 最独特的语法特征就是使用缩进来表示代码块的归属，而不像 C/Java 那样使用花括号 {}。同一代码块内的语句必须拥有相同的缩进空白数量，通常使用 4个空格（PEP 8 强烈建议）。

if True:
    print("缩进正确")
    print("我属于 if 块")
print("我已在 if 块之外")

错误的缩进会引发 IndentationError：

if True:
print("缩进缺失")   # IndentationError: expected an indented block

缩进的严格性迫使程序员写出结构清晰的代码，这正是“可读性很重要”的体现。保持整个文件中缩进风格一致（空格 vs 制表符）至关重要。推荐使用空格，并配置编辑器将 Tab 键自动转为 4 个空格。

1.2 注释的艺术

注释是写给人类阅读的说明，解释器会完全忽略它们。

• 单行注释：以 # 开头，直到行尾。

  # 计算圆的面积
  area = 3.14 * r ** 2
  

• 多行注释：通常使用三个连续引号（''' 或 """）包裹长文本。虽然 Python 没有真正的多行注释语法，但这样的字符串未被赋值给变量，解释器会将其视为文档字符串（docstring），通常用在模块、函数、类定义的首行。

  """
  这是一个多行注释（文档字符串）
  常用于描述代码用途
  """
  

好的注释解释为什么而不是做了什么（代码本身已经说明了做了什么）。避免冗余的注释，如 x = x + 1 # 将 x 加 1。

1.3 语句、换行与分号

• Python 中一般一行就是一条语句，语句结束不需要分号。
• 如果想在一行包含多条语句，可以用分号分隔，但极不推荐，这牺牲了可读性。

  a = 1; b = 2  # 可行但丑陋
  

• 过长的语句可以使用反斜杠 \ 换行，但更优雅的是利用 Python 的隐式换行：在圆括号 ()、方括号 []、花括号 {} 内部，可以自由换行。

  total = (first_variable
           + second_variable
           + third_variable)
  

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2. 标识符与关键字

2.1 命名规则与约定

标识符（变量名、函数名、类名等）必须符合以下规则：

• 由字母（A-Z, a-z）、数字（0-9）或下划线 _ 组成，不能以数字开头。
• 区分大小写（name 与 Name 不同）。
• 不能与 Python 关键字重名。

PEP 8 推荐的命名风格：

• 变量、函数、模块：小写字母，词之间用下划线 snake_case（如 my_variable, calculate_area()）。
• 常量：全大写，下划线分隔 MAX_OVERFLOW。
• 类：大驼峰 CamelCase（如 MyClass）。
• 避免使用单字符 l（易与数字 1 混淆）、O（易与 0 混淆）。
• 以 _ 开头的名称表示“私有”或内部使用（是一种约定）。

2.2 保留关键字一览

Python 内置了一些单词作为关键字，它们有特殊含义，不能用作标识符。可以通过 keyword 模块查看：

import keyword
print(keyword.kwlist)
# ['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 'break',
#  'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally',
#  'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal',
#  'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

记住常用关键字，特别是流程控制相关的，会帮助你更快理解代码结构。

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3. 变量与动态类型

3.1 变量的本质：名称绑定

在 Python 中，变量不是一个存储数据的“盒子”，而只是附加到对象上的一个名称（标签）。赋值语句 x = 10 的意思是把名称 x 绑定到整数对象 10 上。当我们再执行 x = "hello"，名称 x 就重新绑定到了一个字符串对象，原来指向的整数对象可能会被垃圾回收。

这个观念很重要，它解释了为什么 Python 没有声明类型，以及为什么以下情况发生：

a = [1, 2, 3]
b = a          # b 和 a 指向同一个列表对象
b.append(4)
print(a)       # [1, 2, 3, 4] —— a 也变了！

这里 b = a 并没有复制列表，只是给同一个对象增加了一个别名。

3.2 动态类型与类型查询

Python 是动态类型语言，变量可以随时改变所引用对象的类型，不需要提前声明。

• 使用 type() 函数查看对象的类型：

  x = 42
  print(type(x))  # <class 'int'>
  x = "forty-two"
  print(type(x))  # <class 'str'>
  

• 使用 isinstance() 检查对象是否属于某种类型，支持继承关系：

  print(isinstance(42, int))      # True
  print(isinstance(42, object))   # True（所有类都继承自 object）
  

3.3 多重赋值与变量交换

Python 支持同时为多个变量赋值，大大简化了代码。

x, y, z = 10, 20, 30   # 多重赋值
# 变量交换，无需临时变量
x, y = y, x
print(x, y)  # 20 10

这种机制本质上是“元组打包和解包”：右侧的 y, x 先被构筑成一个元组，然后依次解包赋值给左侧的变量。

还可以用 * 收集多余的值：

a, *b, c = [1, 2, 3, 4, 5]
print(a)  # 1
print(b)  # [2, 3, 4]  中间部分会变成一个列表
print(c)  # 5

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4. 基本输入与输出

4.1 print() 函数详解

print() 是最常用的输出函数，它将参数打印到标准输出（屏幕）。

• 打印多个值，默认用空格分隔：

  print("你好", "世界", 2025)   # 你好 世界 2025
  

• sep 参数自定义分隔符：

  print("妈妈", "爸爸", "我", sep=", ")  # 妈妈, 爸爸, 我
  

• end 参数指定结尾字符，默认是换行符 \n：

  print("Loading", end="...")
  print("Done")    # Loading...Done
  

4.2 input() 交互式输入

input() 等待用户输入，返回一个字符串（即使用户输入的是数字）。

name = input("请输入你的名字：")
print(f"你好，{name}")

注意 input() 总是返回 str，如果需要数字，务必进行类型转换：

age = int(input("请输入年龄："))
print(f"明年你就 {age + 1} 岁了")

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5. 数字类型入门

5.1 整数 int

Python 的整数是任意精度的，不会像 C 语言那样溢出。你可以计算非常大的数：

print(2 ** 1000)   # 一个巨大的整数，无压力

整数可以直接用十进制表示，也支持二进制（0b 或 0B）、八进制（0o）、十六进制（0x）形式：

print(0b1010)  # 10
print(0o12)    # 10
print(0xA)     # 10

5.2 浮点数 float

浮点数基于 IEEE 754 双精度标准，可能存在精度误差，这是所有编程语言都面临的问题。

print(0.1 + 0.2)   # 0.30000000000000004

需要高精度十进制时，可使用 decimal 模块。

5.3 复数 complex

Python 内置复数支持，虚部用 j 或 J 表示：

c = 3 + 4j
print(c.real)  # 3.0
print(c.imag)  # 4.0
print(c.conjugate())  # (3-4j)

5.4 算术运算符与优先级

运算符	描述	示例
+	加法	2 + 3 → 5
-	减法	5 - 2 → 3
*	乘法	2 * 3 → 6
/	除法（浮点）	7 / 2 → 3.5
//	整除（地板除）	7 // 2 → 3
%	取余	7 % 2 → 1
**	幂运算	2 ** 3 → 8

优先级从高到低：** > 正负号 +x -x > * / // % > + -。不清晰时使用括号。

5.5 类型转换与进制表示

• int() 可将字符串或浮点数转为整数（直接截断小数部分）。

  int("42")      # 42
  int(3.9)       # 3
  int("1010", 2) # 10 (二进制字符串转整数)
  

• float() 将整数或字符串转为浮点数。
• bin(), oct(), hex() 将整数转为对应进制的字符串表示：

  bin(10)  # '0b1010'
  hex(255) # '0xff'
  

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6. 字符串基础

6.1 创建字符串

字符串可以使用成对的单引号 '...' 或双引号 "..."。两者的功能完全等价，选择哪种往往取决于内容中是否包含引号：

s1 = "I'm fine"
s2 = 'He said, "Hello"'

多行字符串用三个连续引号：

long_text = """第一行
第二行
第三行"""

6.2 转义字符与原始字符串

反斜杠 \ 用来引入特殊字符，如 \n 换行、\t 制表符、\\ 反斜杠本身、\' 引号等。

print("第一行\n第二行")

如果不希望转义发生，使用原始字符串，在字符串前加 r：

path = r"C:\Users\new"   # 不会把 \n 当换行
print(path)  # C:\Users\new

6.3 字符串格式化

Python 提供了多种格式化方式，f-string（formatted string literals）是最现代且推荐的方法。

name = "Alice"
age = 25
# f-string
print(f"{name} is {age} years old.")
# 可以内嵌表达式
print(f"Next year {name} will be {age + 1}")

# format 方法
print("{} is {} years old.".format(name, age))

# 旧式 % 格式化（不推荐）
print("%s is %d years old." % (name, age))

f-string 从 Python 3.6 开始可用，它速度快、可读性高。建议在新代码中优先使用。

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7. 实战练习与常见错误

下面是一个综合运用变量、数字、字符串和输入输出的小例子：

# 计算 BMI
height_cm = float(input("请输入你的身高(cm)："))
weight_kg = float(input("请输入你的体重(kg)："))
height_m = height_cm / 100
bmi = weight_kg / (height_m ** 2)
print(f"你的 BMI 是 {bmi:.1f}")  # .1f 保留一位小数

常见错误：

1. 忘记类型转换：age = input("年龄:") 后直接 age + 1 报错，因为 age 是字符串。
2. 缩进不一致：混用空格和 Tab。
3. 变量未定义：使用了未赋值的变量。
4. 整数除法误解：/ 总是得到浮点数，即使整除结果也是浮点；// 才是整除。

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8. 总结

本节你学习了 Python 最基础的语法规则和变量系统：缩进决定代码块、严格的命名规则、变量只是对象的标签、以及数字和字符串的基本操作。这些知识是构建所有 Python 程序的基石。在下一节，我们将进入核心数据类型的深入世界——列表、字典等内置容器，让数据组织变得灵活而强大。掌握这些基础后，你将能够阅读和编写许多实用的小脚本。

动手试一试：写一个程序，从用户那里读取两个数字，输出它们的加、减、乘、除结果，并保持适当的格式。这是对所学内容的最好巩固。