3. Python 速览

下面的例子以是否显示提示符（>>> 与 ...）区分输入与输出：输入例子中的代码时，要键入以提示符开头的行中提示符后的所有内容；未以提示符开头的行是解释器的输出。注意，例子中的某行出现的第二个提示符是用来结束多行命令的，此时，要键入一个空白行。

你可以通过在示例方块右上角的 >>> 上点击来切换显示提示符和输出。 如果你隐藏了一个示例的提示符和输出，那么你可以方便地将输入行复制并粘贴到你的解释器中。

本手册中的许多例子，甚至交互式命令都包含注释。Python 注释以 # 开头，直到该物理行结束。注释可以在行开头，或空白符与代码之后，但不能在字符串里面。字符串中的 # 号就是 # 号。注释用于阐明代码，Python 不解释注释，键入例子时，可以不输入注释。

示例如下：

# this is the first comment
spam = 1  # and this is the second comment
          # ... and now a third!
text = "# This is not a comment because it's inside quotes."

3.1. Python 用作计算器

现在，尝试一些简单的 Python 命令。启动解释器，等待主提示符（>>> ）出现。

3.1.1. 数字

解释器像一个简单的计算器：你可以输入一个表达式，它将给出结果值。 表达式语法很直观：运算符 +, -, * 和 / 可被用来执行算术运算；圆括号 (()) 可被用来进行分组。 例如:

>>> 2 + 2
4
>>> 50 - 5*6
20
>>> (50 - 5*6) / 4
5.0
>>> 8 / 5  # division always returns a floating point number
1.6

整数（如，2、4、20 ）的类型是 int，带小数（如，5.0、1.6 ）的类型是 float。本教程后半部分将介绍更多数字类型。

除法运算 (/) 总是返回浮点数。 如果要做 floor division 得到一个整数结果你可以使用 // 运算符；要计算余数你可以使用 %:

>>> 17 / 3  # classic division returns a float
5.666666666666667
>>>
>>> 17 // 3  # floor division discards the fractional part
5
>>> 17 % 3  # the % operator returns the remainder of the division
2
>>> 5 * 3 + 2  # floored quotient * divisor + remainder
17

Python 用 ** 运算符计算乘方 [1]：

>>> 5 ** 2  # 5 squared
25
>>> 2 ** 7  # 2 to the power of 7
128

等号（=）用于给变量赋值。赋值后，下一个交互提示符的位置不显示任何结果：

>>> width = 20
>>> height = 5 * 9
>>> width * height
900

如果变量未定义（即，未赋值），使用该变量会提示错误：

>>> n  # try to access an undefined variable
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'n' is not defined

Python 全面支持浮点数；混合类型运算数的运算会把整数转换为浮点数：

>>> 4 * 3.75 - 1
14.0

交互模式下，上次输出的表达式会赋给变量 _。把 Python 当作计算器时，用该变量实现下一步计算更简单，例如：

>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06

最好把该变量当作只读类型。不要为它显式赋值，否则会创建一个同名独立局部变量，该变量会用它的魔法行为屏蔽内置变量。

除了 int 和 float，Python 还支持其他数字类型，例如 Decimal 或 Fraction。Python 还内置支持 复数，后缀 j 或 J 用于表示虚数（例如 3+5j ）。

3.1.2. 文本

除了数字 Python 还可以操作文本（由 str 类型表示，称为“字符串”）。 这包括字符 "!", 单词 "rabbit", 名称 "Paris", 句子 "Got your back." 等等. "Yay! :)"。 它们可以用成对的单引号 ('...') 或双引号 ("...") 来标示，结果完全相同 [2]。

>>> 'spam eggs'  # single quotes
'spam eggs'
>>> "Paris rabbit got your back :)! Yay!"  # double quotes
'Paris rabbit got your back :)! Yay!'
>>> '1975'  # digits and numerals enclosed in quotes are also strings
'1975'

要标示引号本身，我们需要对它进行“转义”，即在前面加一个 \。 或者，我们也可以使用不同类型的引号:

>>> 'doesn\'t'  # use \' to escape the single quote...
"doesn't"
>>> "doesn't"  # ...or use double quotes instead
"doesn't"
>>> '"Yes," they said.'
'"Yes," they said.'
>>> "\"Yes,\" they said."
'"Yes," they said.'
>>> '"Isn\'t," they said.'
'"Isn\'t," they said.'

在 Python shell 中，字符串定义和输出字符串看起来可能不同。 print() 函数会略去标示用的引号，并打印经过转义的特殊字符，产生更为易读的输出:

>>> s = 'First line.\nSecond line.'  # \n means newline
>>> s  # without print(), special characters are included in the string
'First line.\nSecond line.'
>>> print(s)  # with print(), special characters are interpreted, so \n produces new line
First line.
Second line.

如果不希望前置 \ 的字符转义成特殊字符，可以使用 原始字符串，在引号前添加 r 即可：

>>> print('C:\some\name')  # here \n means newline!
C:\some
ame
>>> print(r'C:\some\name')  # note the r before the quote
C:\some\name

原始字符串还有一个微妙的限制：一个原始字符串不能以奇数个 \ 字符结束；请参阅 此 FAQ 条目 了解更多信息及绕过的办法。

字符串字面值可以包含多行。 一种实现方式是使用三重引号："""...""" 或 '''...'''。 字符串中将自动包括行结束符，但也可以在换行的地方添加一个 \ 来避免此情况。 参见以下示例：

print("""\
Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -H hostname               Hostname to connect to
""")

输出如下（请注意开始的换行符没有被包括在内）：

Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -H hostname               Hostname to connect to

字符串可以用 + 合并（粘到一起），也可以用 * 重复：

>>> # 3 times 'un', followed by 'ium'
>>> 3 * 'un' + 'ium'
'unununium'

相邻的两个或多个 字符串字面值 （引号标注的字符）会自动合并：

>>> 'Py' 'thon'
'Python'

拼接分隔开的长字符串时，这个功能特别实用：

>>> text = ('Put several strings within parentheses '
...         'to have them joined together.')
>>> text
'Put several strings within parentheses to have them joined together.'

这项功能只能用于两个字面值，不能用于变量或表达式：

>>> prefix = 'Py'
>>> prefix 'thon'  # can't concatenate a variable and a string literal
  File "<stdin>", line 1
    prefix 'thon'
           ^^^^^^
SyntaxError: invalid syntax
>>> ('un' * 3) 'ium'
  File "<stdin>", line 1
    ('un' * 3) 'ium'
               ^^^^^
SyntaxError: invalid syntax

合并多个变量，或合并变量与字面值，要用 +：

>>> prefix + 'thon'
'Python'

字符串支持 索引 （下标访问），第一个字符的索引是 0。单字符没有专用的类型，就是长度为一的字符串：

>>> word = 'Python'
>>> word[0]  # character in position 0
'P'
>>> word[5]  # character in position 5
'n'

索引还支持负数，用负数索引时，从右边开始计数：

>>> word[-1]  # last character
'n'
>>> word[-2]  # second-last character
'o'
>>> word[-6]
'P'

注意，-0 和 0 一样，因此，负数索引从 -1 开始。

除了索引操作，还支持 切片。 索引用来获取单个字符，而 切片 允许你获取子字符串:

>>> word[0:2]  # characters from position 0 (included) to 2 (excluded)
'Py'
>>> word[2:5]  # characters from position 2 (included) to 5 (excluded)
'tho'

切片索引的默认值很有用；省略开始索引时，默认值为 0，省略结束索引时，默认为到字符串的结尾：

>>> word[:2]   # character from the beginning to position 2 (excluded)
'Py'
>>> word[4:]   # characters from position 4 (included) to the end
'on'
>>> word[-2:]  # characters from the second-last (included) to the end
'on'

注意，输出结果包含切片开始，但不包含切片结束。因此，s[:i] + s[i:] 总是等于 s：

>>> word[:2] + word[2:]
'Python'
>>> word[:4] + word[4:]
'Python'

还可以这样理解切片，索引指向的是字符 之间 ，第一个字符的左侧标为 0，最后一个字符的右侧标为 n ，n 是字符串长度。例如：

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

第一行数字是字符串中索引 0...6 的位置，第二行数字是对应的负数索引位置。i 到 j 的切片由 i 和 j 之间所有对应的字符组成。

对于使用非负索引的切片，如果两个索引都不越界，切片长度就是起止索引之差。例如， word[1:3] 的长度是 2。

索引越界会报错：

>>> word[42]  # the word only has 6 characters
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: string index out of range

但是，切片会自动处理越界索引：

>>> word[4:42]
'on'
>>> word[42:]
''

Python 字符串不能修改，是 immutable 的。因此，为字符串中某个索引位置赋值会报错：

>>> word[0] = 'J'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment
>>> word[2:] = 'py'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

要生成不同的字符串，应新建一个字符串：

>>> 'J' + word[1:]
'Jython'
>>> word[:2] + 'py'
'Pypy'

内置函数 len() 返回字符串的长度：

>>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious'
>>> len(s)
34

参见

文本序列类型 --- str

字符串是 序列类型 ，支持序列类型的各种操作。

字符串的方法

字符串支持很多变形与查找方法。

格式字符串字面值

内嵌表达式的字符串字面值。

格式字符串语法

使用 str.format() 格式化字符串。

printf 风格的字符串格式化

这里详述了用 % 运算符格式化字符串的操作。

3.1.3. 列表

Python 支持多种 复合 数据类型，可将不同值组合在一起。最常用的 列表 ，是用方括号标注，逗号分隔的一组值。列表 可以包含不同类型的元素，但一般情况下，各个元素的类型相同：

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]

和字符串（及其他内置 sequence 类型）一样，列表也支持索引和切片：

>>> squares[0]  # indexing returns the item
1
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # slicing returns a new list
[9, 16, 25]

切片操作返回包含请求元素的新列表。以下切片操作会返回列表的 浅拷贝：

>>> squares[:]
[1, 4, 9, 16, 25]

列表还支持合并操作：

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

与 immutable 字符串不同, 列表是 mutable 类型，其内容可以改变：

>>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # something's wrong here
>>> 4 ** 3  # the cube of 4 is 64, not 65!
64
>>> cubes[3] = 64  # replace the wrong value
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125]

你也可以在通过使用 list.append() 方法，在列表末尾添加新条目（我们将在后面介绍更多相关的方法）:

>>> cubes.append(216)  # add the cube of 6
>>> cubes.append(7 ** 3)  # and the cube of 7
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

为切片赋值可以改变列表大小，甚至清空整个列表：

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> letters
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> # replace some values
>>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
>>> letters
['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
>>> # now remove them
>>> letters[2:5] = []
>>> letters
['a', 'b', 'f', 'g']
>>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list
>>> letters[:] = []
>>> letters
[]

内置函数 len() 也支持列表：

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
>>> len(letters)
4

还可以嵌套列表（创建包含其他列表的列表），例如：

>>> a = ['a', 'b', 'c']
>>> n = [1, 2, 3]
>>> x = [a, n]
>>> x
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> x[0]
['a', 'b', 'c']
>>> x[0][1]
'b'

3.2. 走向编程的第一步

当然，我们还能用 Python 完成比二加二更复杂的任务。 例如，我们可以像下面这样写出 斐波那契数列 初始部分的子序列:

>>> # Fibonacci series:
... # the sum of two elements defines the next
... a, b = 0, 1
>>> while a < 10:
...     print(a)
...     a, b = b, a+b
...
0
1
1
2
3
5
8

本例引入了几个新功能。

• 第一行中的 多重赋值 ：变量 a 和 b 同时获得新值 0 和 1 。最后一行又用了一次多重赋值，体现了，等号右边的所有表达式的值，都是在这一语句对任何变量赋新值之前求出来的——求值顺序为从左到右。

• while 循环只要条件（这里是 a < 10）为真就会一直执行。Python 和 C 一样，任何非零整数都为真，零为假。这个条件也可以是字符串或列表类型的值，事实上，任何序列都可以：长度非零就为真，空序列则为假。示例中的判断只是最简单的比较。比较操作符的写法和 C 语言一样： < （小于）、 > （大于）、 == （等于）、 <= （小于等于)、 >= （大于等于）及 != （不等于）。

• 循环体 是 缩进的 ：缩进是 Python 组织语句的方式。在交互式命令行里，得为每个缩进的行输入空格（或制表符）。使用文本编辑器可以实现更复杂的输入方式；所有像样的文本编辑器都支持自动缩进。交互式输入复合语句时，要在最后输入空白行表示完成（因为解析器不知道哪一行代码是代码块的最后一行）。注意，同一块语句的每一行的缩进相同。

• print() 函数输出给定参数的值。除了可以以单一的表达式作为参数（比如，前面的计算器的例子），它还能处理多个参数，包括浮点数与字符串。它输出的字符串不带引号，且各参数项之间会插入一个空格，这样可以实现更好的格式化操作：

  >>> i = 256*256
  >>> print('The value of i is', i)
  The value of i is 65536
  

  关键字参数 end 可以取消输出后面的换行, 或用另一个字符串结尾：

  >>> a, b = 0, 1
  >>> while a < 1000:
  ...     print(a, end=',')
  ...     a, b = b, a+b
  ...
  0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,
  

备注

[1]

** 比 - 的优先级更高, 所以 -3**2 会被解释成 -(3**2) ，因此，结果是 -9。要避免这个问题，并且得到 9, 可以用 (-3)**2。

[2]

与其他语言不同，特殊字符如 \n 在单引号（'...' ）和双引号（"..." ）里的意义一样。这两种引号唯一的区别是，不需要在单引号里转义双引号 " （但此时必须把单引号转义成 \' ），反之亦然。