Python基础知识

Python 是一种高级的、动态的、解释型的编程语言，具有简单易学、开发效率高、可读性强等特点，广泛应用于数据科学、Web 开发、人工智能等领域。

尽管Python是一种面向对象的语言，但Python的代码编写比较自由，并不像Java语言那样需要定义一个main方法作为入口点。Python程序的代码可以像批处理文件一样从上到下按顺序编写，这也是Python适合做运维的原因。

尽管Python语言的代码自由度更大，但这并不等于Python语言的代码可以随便编写，仍然需要一定的结构。学习Python需要了解它的语法特点，比如注释规则、代码缩进、编码规范等。

Python的基本要素

Python程序包括以下一些基本要素。

模块

Python 程序可以分为多个模块，每个模块是一个独立的文件，包含一些可执行的 Python 代码。使用 import 语句可以将一个模块导入到当前程序中。

要进行数学计算，我们需要导入math模块。

import math

# 获取圆周率
print(math.pi)
# 开平方
print(math.sqrt(4))
# 计算对数值
print(math.log(9, 3))

要进行数据分析，我们需要导入numpy模块。

import numpy as np

# 创建1维数组
ary1 = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
print(ary1)
# 创建1维数组
ary2 = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
print(ary2)
print(ary2.shape)

语句

Python 程序中的语句是一系列指令，用于控制程序的执行流程。Python 中的语句包括赋值语句、条件语句、循环语句、函数定义语句等。

• 赋值语句

Python 中的赋值语句用于给变量赋值，格式为：

变量名 = 表达式

在上面的案例中：

ary1 = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

就是将一个1维数据赋值给变量ary1。

• 条件语句

Python 中的条件语句用于根据条件来选择执行的代码块，格式为：

if 条件语句:
    代码块1
else:
    代码块2

比如比较两个数的大小：

# 条件语句
a = 10
b = 20
if a > b:
    print("a 大于 b")
else:
    print("a 小于等于 b")

表达式

Python 程序中的表达式是一组由运算符和操作数组成的式子，用于计算某个值。Python 中的表达式包括算术表达式、比较表达式、逻辑表达式等。

• 算术表达式

根据两个变量的值，计算第三个变量：

# 算术表达式
a = 10
b = 3
c = a + b * 2 / 5

• 比较表达式

# 比较表达式
a = 10
b = 3
c = a > b
d = a < b
print(c, d)

注释

注释，就是对代码的解释、说明、备注等，通常用于对代码中的复杂逻辑、语句含义及作用等做出说明，方便人们阅读理解代码。

在添加注释时，一定要有意义，要能充分体现代码的作用。

在Python中，通常包括3种类型的注释，分别是单行注释、多行注释和Python 2中常用的中文注释。

• 单行注释

在Python中，使用“#”作为单行注释发符号。从符号“#”开始直到行尾的所有内容都是注释内容，会被Python编译器忽略。

单行注释可以放在要注释的代码的前一行，也可以放在要注释的代码的行尾。

在前面的案例中，所有注释都是单行注释，并且都是在要注释的代码的前一行，比如：

# 获取圆周率
print(math.pi)
# 开平方
print(math.sqrt(4))
# 计算对数值
print(math.log(9, 3))

当然，也可以将注释放到行尾，比如：

# 获取圆周率
print(math.pi) # 这也是正确的注释，获取圆周率，行尾注释
# 开平方
print(math.sqrt(4)) # 这也是正确的注释，开平方
# 计算对数值
print(math.log(9, 3)) # 这也是正确的注释

• 多行注释

在Python中，没有一个单独的多行注释标记，而是用一对三引号的内容来表示多行注释。比如：

"""
下面的三行代码的作用分别是：
第1行：获取圆周率
第2行：开平方
第3行：计算对数值
"""
print(math.pi)
print(math.sqrt(4))
print(math.log(9, 3))

或者：

'''
下面的三行代码的作用分别是：
第1行：获取圆周率
第2行：开平方
第3行：计算对数值
'''
print(math.pi)
print(math.sqrt(4))
print(math.log(9, 3))

但是，这其实并不是真正的注释，而是一个匿名的多行字符串。

你会发现，它在Python代码中的语法高亮跟字符串的一样，而不是跟单行注释的一样，而在其他语言，比如Java中，单行注释和多行注释的高亮颜色是一样的。

# 注释的颜色是灰色的
# 你看，字符串的颜色是绿色的

a = "楼上说得对，我是绿色的"

"""
他们说我是多行字符串
但是我的颜色跟注释的颜色不一样
我的颜色跟字符串的颜色一样
我觉得我是个假注释
"""

既然它是字符串，那就是可以赋值的。

"""
他们说我是注释
我觉得我是个假注释
"""
a = """
我真的是注释吗？
不，其实我是一个字符串！
我有自己的类型、我在内存中占用了空间、有内存地址
"""
print(a, type(a), id(a))
print(
    "print 的内容其实可以换行写，我是字符串，没商量，1"
)
print(
    "print 的内容其实可以换行写，我是字符串，没商量，2"
    # 我确实是注释，虽然我在print里面，但是打印的结果看不到我
    """
    我真的是注释吗？
    如果我真的是注释，那么现在编译器应该忽略我，print不应该把我打印出来，只会打印我前面的那行。
    但你看我打印出来了，我楼上的那行注释就没打印出来，所以我真的只是一个匿名的多行字符串。
    """
)

执行之后，输出内容如下：

• 中文注释

在Python 2中需要用到，但在Python 3中并不需要了，用于指定当前脚本中包含中文，需要用utf-8编码。

# coding=utf-8

Python的代码格式

Python的代码格式非常重要，因为它可以影响到代码的可读性和可维护性。在Python社区中，通常会遵循一些通用的代码格式约定，例如PEP 8（Python Enhancement Proposal 8）。

一些Python代码格式的基本要点：

• 缩进：Python使用缩进来表示代码块，一般使用4个空格作为缩进距离。
• 行长：每行代码不应超过80个字符，可以使用反斜杠（\）来拆分长行。
• 空格：在逗号、冒号、分号后应加上空格；在二元运算符两侧应加上空格；函数定义和调用时，函数名和左括号之间不应有空格。
• 命名规范：变量名、函数名和类名应该使用小写字母，用下划线来分隔单词。常量名应该全部大写，用下划线来分隔单词。私有变量应该以一个下划线开头。类名应该以大写字母开头，采用驼峰命名法。
• 模块导入：在文件开头应该先导入标准库模块，然后是第三方库模块，最后是本地应用程序模块。每个导入应该单独一行。
• 函数：函数定义时应该有文档字符串，用于说明函数的用途和参数的含义。函数应该尽量短小，每个函数都应该完成一个特定的任务。函数应该采用动词或动词短语命名，用于描述函数的行为。