Python编程语言有许多语法结构、标准库函数和交互式开发环境功能。好在，你可以忽略大多数内容。你只需要学习部分内容，就能编写一些方便的小程序。
但在动手之前，你必须学习一些基本编程概念。就像魔法师培训，你可能认为这些概念既深奥又啰嗦，但有了一些知识和实践，你就能像魔法师一样指挥你的计算机，完成难以置信的事情。
本章有几个例子，我们鼓励你在交互式环境中输入它们。交互式环境让你每次执行一条Python指令，并立即显示结果。使用交互式环境对于了解基本Python指令的行为是很好的，所以你在阅读时要试一下。做过的事比仅仅读过的内容，更令人印象深刻。
1.1 在交互式环境中输入表达式
启动IDLE就运行了交互式环境，这是和Python一起安装的。在Windows上，打开“开始”菜单，选择“All ProgramsPython 3.3”，然后选择“IDLE（Python GUI）”。在OS X上，选择“ApplicationsMacPython 3.3IDLE”。在Ubuntu上，打开新的终端窗口并输入idle3。
一个窗口会出现，包含>>>提示符，这就是交互式环境。在提示符后输入2 + 2，让Python做一些简单的算术。
>>> 2 + 24 IDLE窗口现在应该显示下面这样的文本：
Python 3.3.2 (v3.3.2:d047928ae3f6, May 16 2013, 00:06:53) [MSC v.1600 64 bit(AMD64)] on win32Type "copyright", "credits" or "license" for more information.>>> 2 + 24>>> 在Python中，2 + 2称为“表达式”，它是语言中最基本的编程结构。表达式包含“值”（例如2）和“操作符”（例如+），并且总是可以求值（也就是归约）为单个值。这意味着在Python代码中，所有使用表达式的地方，也可以使用一个值。
在前面的例子中，2 + 2被求值为单个值4。没有操作符的单个值也被认为是一个表达式，尽管它求值的结果就是它自己，像下面这样：
>>> 22 错误没关系！
如果程序包含计算机不能理解的代码，就会崩溃，这将导致Python显示错误信息。错误信息并不会破坏你的计算机，所以不要害怕犯错误。“崩溃”只是意味着程序意外地停止执行。
如果你希望对一条错误信息了解更多，可以在网上查找这条信息的准确文本，找到关于这个错误的更多内容。也可以查看http://nostarch.com/automatestuff/，这里有常见的Python错误信息和含义的列表。
Python表达式中也可以使用大量其他操作符。例如，表 1-1 列出了Python的所有数学操作符。
表1-1 数学操作符，优先级从高到低
操作符
操作
例子
求值为
**
指数
2 ** 3
8
%
取模/取余数
22 % 8
6
//
整除/商数取整
22 // 8
2
/
除法
22 / 8
2.75
*
乘法
3 * 5
15
-
减法
5 - 2
3
+
加法
2 + 2
4
数学操作符的操作顺序（也称为“优先级”）与数学中类似。**操作符首先求值，接下来是*、/、//和%操作符，从左到右。+和-操作符最后求值，也是从左到右。如果需要，可以用括号来改变通常的优先级。在交互式环境中输入下列表达式：
>>> 2 + 3 * 620>>> (2 + 3) * 630>>> 48565878 * 57845328093077826734>>> 2 ** 8256>>> 23 / 73.2857142857142856>>> 23 // 73>>> 23 % 72>>> 2 + 24>>> (5 - 1) * ((7 + 1) / (3 - 1))16.0 在每个例子中，作为程序员，你必须输入表达式，但Python完成较难的工作，将它求值为单个值。Python将继续求值表达式的各个部分，直到它成为单个值，如图1-1所示。
图1-1 表达式求值将它归约为单个值
将操作符和值放在一起构成表达式的这些规则，是 Python 编程语言的基本部分，就像帮助我们沟通的语法规则一样。下面是例子：
This is a grammatically correct English sentence.
This grammatically is sentence not English correct a.
第二行很难解释，因为它不符合英语的规则。类似地，如果你输入错误的 Python指令，Python也不能理解，就会显示出错误信息，像下面这样：
>>> 5 + File "<stdin>", line 1 5 + ^SyntaxError: invalid syntax>>> 42 + 5 + * 2 File "<stdin>", line 1 42 + 5 + * 2 ^SyntaxError: invalid syntax 你总是可以在交互式环境中输入一条指令，检查它是否能工作。不要担心会弄坏计算机：最坏的情况就是Python显示出错信息。专业的软件开发者在编写代码时，常常会遇到错误信息。
1.2 整型、浮点型和字符串数据类型
记住，表达式是值和操作符的组合，它们可以通过求值成为单个值。“数据类型”是一类值，每个值都只属于一种数据类型。表1-2列出了Python中最常见的数据类型。例如，值-2和30属于“整型”值。整型（或int）数据类型表明值是整数。带有小数点的数，如3.14，称为“浮点型”（或float）。请注意，尽管42是一个整型，但42.0是一个浮点型。
表1-2 常见数据类型
数据类型
例子
整型
-2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5
浮点型
-1.25, -1.0, - -0.5, 0.0, 0.5, 1.0, 1.25
字符串
'a', 'aa', 'aaa', 'Hello!', '11 cats'
Python程序也可以有文本值，称为“字符串”，或strs（发音为“stirs”）。总是用单引号（'）包围住字符串（例如'Hello'或'Goodbye cruel world!'），这样Python就知道字符串的开始和结束。甚至可以有没有字符的字符串，称为“空字符串”。第4章更详细地解释了字符串。
如果你看到错误信息SyntaxError: EOL while scanning string literal，可能是忘记了字符串末尾的单引号，如下面的例子所示：
>>> 'Hello world!SyntaxError: EOL while scanning string literal 1.3 字符串连接和复制
根据操作符之后的值的数据类型，操作符的含义可能会改变。例如，在操作两个整型或浮点型值时，+是相加操作符。但是，在用于两个字符串时，它将字符串连接起来，成为“字符串连接”操作符。在交互式环境中输入以下内容：
>>> 'Alice' + 'Bob''AliceBob' 该表达式求值为一个新字符串，包含了两个字符串的文本。但是，如果你对一个字符串和一个整型值使用加操作符，Python就不知道如何处理，它将显示一条错误信息。
>>> 'Alice' + 42Traceback (most recent call last): File "<pyshell#26>", line 1, in <module> 'Alice' + 42TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly 错误信息Can't convert 'int' object to str implicitly表示Python认为，你试图将一个整数连接到字符串'Alice'。代码必须显式地将整数转换为字符串，因为Python不能自动完成转换。（1.6节“程序剖析”在讨论函数时，将解释数据类型转换。）
在用于两个整型或浮点型值时，*操作符表示乘法。但*操作符用于一个字符串值和一个整型值时，它变成了“字符串复制”操作符。在交互式环境中输入一个字符串乘一个数字，看看效果。
>>> 'Alice' * 5'AliceAliceAliceAliceAlice' 该表达式求值为一个字符串，它将原来的字符串重复若干次，次数就是整型的值。字符串复制是一个有用的技巧，但不像字符串连接那样常用。
*操作符只能用于两个数字（作为乘法），或一个字符串和一个整型（作为字符串复制操作符）。否则，Python将显示错误信息。
>>> 'Alice' * 'Bob'Traceback (most recent call last): File "<pyshell#32>", line 1, in <module> 'Alice' * 'Bob'TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'str'>>> 'Alice' * 5.0Traceback (most recent call last): File "<pyshell#33>", line 1, in <module> 'Alice' * 5.0TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'float' Python不理解这些表达式是有道理的：你不能把两个单词相乘，也很难将一个任意字符串复制小数次。
1.4 在变量中保存值
“变量”就像计算机内存中的一个盒子，其中可以存放一个值。如果你的程序稍后将用到一个已求值的表达式的结果，就可以将它保存在一个变量中。
1.4.1 赋值语句
用“赋值语句”将值保存在变量中。赋值语句包含一个变量名、一个等号（称为赋值操作符），以及要存储的值。如果输入赋值语句spam = 42，那么名为spam的变量将保存一个整型值42。
可以将变量看成一个带标签的盒子，值放在其中，如图1-2所示。
图1-2 spam = 42 就像是告诉程序“变量spam现在有整数42放在里面”
例如，在交互式环境中输入以下内容：
❶ >>> spam = 40 >>> spam 40 >>> eggs = 2❷ >>> spam + eggs 42 >>> spam + eggs + spam 82❸ >>> spam = spam + 2 >>> spam 42 第一次存入一个值，变量就被“初始化”（或创建）❶。此后，可以在表达式中使用它，以及其他变量和值❷。如果变量被赋了一个新值，老值就被忘记了❸。这就是为什么在例子结束时，spam求值为42，而不是40。这称为“覆写”该变量。在交互式环境中输入以下代码，尝试覆写一个字符串：
>>> spam = 'Hello'>>> spam'Hello'>>> spam = 'Goodbye'>>> spam'Goodbye' 就像图1-3中的盒子，这个例子中的spam变量保存了'Hello'，直到你用'Goodbye'替代它。
图1-3 如果一个新值赋给变量，老值就被遗忘了
1.4.2 变量名
表1-3中有一些合法变量名的例子。你可以给变量取任何名字，只要它遵守以下3条规则：
1．只能是一个词。
2．只能包含字母、数字和下划线。
3．不能以数字开头。
表1-3 有效和无效的变量名
有效的变量名
无效的变量名
balance
current-balance（不允许中划线）
currentBalance
current balanc（不允许空格）
current_balance
4account（不允许数字开头）
_spam
42（不允许数字开头）
SPAM
total_$um（不允许$这样的特殊字符）
account4
'hello'（不允许'这样的特殊字符）
变量名是区分大小写的。这意味着，spam、 SPAM、Spam和sPaM是4个不同的变量。变量用小写字母开头是Python的惯例。
本书的变量名使用了驼峰形式，没有用下划线。也就是说，变量名用lookLikeThis，而不是looking_like_this。一些有经验的程序员可能会指出，官方的Python代码风格PEP 8，即应该使用下划线。我喜欢驼峰式，这没有错，并认为PEP 8本身“愚蠢的一致性是头脑狭隘人士的心魔”：
“一致地满足风格指南是重要的。但最重要的是，知道何时要不一致，因为有时候风格指南就是不适用。如果有怀疑，请相信自己的最佳判断。”
好的变量名描述了它包含的数据。设想你搬到一间新屋子，搬家纸箱上标的都是“东西”。你永远找不到任何东西！本书的例子和许多Python的文档，使用spam、eggs和bacon等变量名作为一般名称（受到Monty Python的“Spam”短剧的影响），但在你的程序中，具有描述性的名字有助于提高代码可读性。
1.5 第一个程序
虽然交互式环境对于一次运行一条 Python指令很好，但要编写完整的Python程序，就需要在文件编辑器中输入指令。“文件编辑器”类似于Notepad或TextMate这样的文本编辑器，它有一些针对输入源代码的特殊功能。要在IDLE中打开文件编辑器，请选择FileNew ▶Window。
出现的窗口中应该包含一个光标，等待你输入，但它与交互式环境不同。在交互式环境中，按下回车，就会执行Python指令。文件编辑器允许输入许多指令，保存为文件，并运行该程序。下面是区别这两者的方法：
- 交互式环境窗口总是有>>>提示符。
- 文件编辑器窗口没有>>>提示符。
现在是创建第一个程序的时候了！在文件编辑器窗口打开后，输入以下内容：
❶ # This program says hello and asks for my name.❷ print('Hello world!') print('What is your name?') # ask for their name❸ myName = input❹ print('It is good to meet you, ' + myName)❺ print('The length of your name is:') print(len(myName))❻ print('What is your age?') # ask for their age myAge = input print('You will be ' + str(int(myAge) + 1) + ' in a year.') 在输入完源代码后保存它，这样就不必在每次启动IDLE时重新输入。从文件编辑器窗口顶部的菜单，选择File▶Save As。在“Save As”窗口中，在输入框输入hello.py，然后点击“Save”。
在输入程序时，应该过一段时间就保存你的程序。这样，如果计算机崩溃，或者不小心退出了IDLE，也不会丢失代码。作为快捷键，可以在Windows和Linux上按Ctrl-S，在OS X上按⌘-S，来保存文件。
在保存文件后，让我们来运行程序。选择Run▶Run Module，或按下F5键。程序将在交互式环境窗口中运行，该窗口是首次启动IDLE时出现的。记住，必须在文件编辑器窗口中按F5，而不是在交互式环境窗口中。在程序要求输入时，输入你的名字。在交互式环境中，程序输出应该看起来像这样：
Python 3.3.2 (v3.3.2:d047928ae3f6, May 16 2013, 00:06:53) [MSC v.1600 64 bit(AMD64)] on win32Type "copyright", "credits" or "license" for more information.>>> ================================ RESTART ================================>>>Hello world!What is your name?AlIt is good to meet you, AlThe length of your name is:2What is your age?4You will be 5 in a year.>>> 如果没有更多代码行要执行，Python程序就会“中止”。也就是说，它停止运行。（也可以说Python程序“退出”了。）
可以通过点击窗口上部的X，关闭文件编辑器。要重新加载一个保存了的程序，就在菜单中选择File▶Open。现在请这样做，在出现的窗口中选择hello.py，并点击“Open”按钮。前面保存的程序hello.py应该在文件编辑器窗口中打开。
1.6 程序剖析
新程序在文件编辑器中打开后，让我们快速看一看它用到的Python指令，逐一查看每行代码。
1.6.1 注释
下面这行称为“注释”。
❶ # This program says hello and asks for my name. Python会忽略注释，你可以用它们来写程序注解，或提醒自己代码试图完成的事。这一行中，#标志之后的所有文本都是注释。
有时候，程序员在测试代码时，会在一行代码前面加上#，临时删除它。这称为“注释掉”代码。在你想搞清楚为什么程序不工作时，这样做可能有用。稍后，如果你准备还原这一行代码，可以去掉#。
Python也会忽略注释之后的空行。在程序中，想加入空行时就可以加入。这会让你的代码更容易阅读，就像书中的段落一样。
1.6.2 print函数
print函数将括号内的字符串显示在屏幕上。
❷ print('Hello world!') print('What is your name?') # ask for their name 代码行print('Hello world!')表示“打印出字符串'Hello world!'的文本”。Python执行到这行时，你告诉Python调用print函数，并将字符串“传递”给函数。传递给函数的值称为“参数”。请注意，引号没有打印在屏幕上。它们只是表示字符串的起止，不是字符串的一部分。
也可以用这个函数在屏幕上打印出空行，只要调用print就可以了，括号内没有任何东西。
在写函数名时，末尾的左右括号表明它是一个函数的名字。这就是为什么在本书中你会看到print，而不是print。第2章更详细地探讨了函数。
1.6.3 input函数
函数等待用户在键盘上输入一些文本，并按下回车键。
❸ myName = input 这个函数求值为一个字符串，即用户输入的文本。前面的代码行将这个字符串赋给变量myName。
你可以认为input函数调用是一个表达式，它求值为用户输入的任何字符串。如果用户输入'Al'，那么该表达式就求值为myName = 'Al'。
1.6.4 打印用户的名字
接下来的print调用，在括号间包含表达式'It is good to meet you, ' + myName。
❹ print('It is good to meet you, ' + myName) 要记住，表达式总是可以求值为一个值。如果'Al'是上一行代码保存在myName中的值，那么这个表达式就求值为'It is good to meet you, Al'。这个字符串传给print，它将输出到屏幕上。
1.6.5 len函数
你可以向len函数传递一个字符串（或包含字符串的变量），然后该函数求值为一个整型值，即字符串中字符的个数。
❺ print('The length of your name is:') print(len(myName)) 在交互式环境中输入以下内容试一试：
>>> len('hello')5>>> len('My very energetic monster just scarfed nachos.')46>>> len('')0 就像这些例子，len(myName)求值为一个整数。然后它被传递给print，在屏幕上显示。请注意，print允许传入一个整型值或字符串。但如果在交互式环境中输入以下内容，就会报错：
>>> print('I am ' + 29 + ' years old.')Traceback (most recent call last): File "<pyshell#6>", line 1, in <module> print('I am ' + 29 + ' years old.')TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly 导致错误的原因不是print函数，而是你试图传递给print的表达式。如果在交互式环境中单独输入这个表达式，也会得到同样的错误。
>>> 'I am ' + 29 + ' years old.'Traceback (most recent call last): File "<pyshell#7>", line 1, in <module> 'I am ' + 29 + ' years old.'TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly 报错是因为，只能用+操作符加两个整数，或连接两个字符串。不能让一个整数和一个字符串相加，因为这不符合Python的语法。可以使用字符串版本的整数，修复这个错误。这在下一节中解释。
1.6.6 str、int和float函数
如果想要连接一个整数（如29）和一个字符串，再传递给print，就需要获得值'29'。它是29的字符串形式。str函数可以传入一个整型值，并求值为它的字符串形式，像下面这样：
>>> str(29)'29'>>> print('I am ' + str(29) + ' years old.')I am 29 years old. 因为str(29)求值为’29’，所以表达式'I am ' + str(29) + ' years old.'求值为'I am ' + '29' + ' years old.'，它又求值为'I am 29 years old.'。这就是传递给print函数的值。
str、int和float函数将分别求值为传入值的字符串、整数和浮点数形式。请尝试用这些函数在交互式环境中转换一些值，看看会发生什么。
>>> str(0)'0'>>> str(-3.14)'-3.14'>>> int('42')42>>> int('-99')-99>>> int(1.25)1>>> int(1.99)1>>> float('3.14')3.14>>> float(10)10.0 前面的例子调用了str、int和float函数，向它们传入其他数据类型的值，得到了字符串、整型或浮点型的值。
如果想要将一个整数或浮点数与一个字符串连接，str函数就很方便。如果你有一些字符串值，希望将它们用于数学运算，int函数也很有用。例如，input函数总是返回一个字符串，即便用户输入的是一个数字。在交互式环境中输入spam = input，在它等待文本时输入101。
>>> spam = input101>>> spam'101' 保存在spam中的值不是整数101，而是字符串'101'。如果想要用spam中的值进行数学运算，那就用int函数取得spam的整数形式，然后将这个新值存在spam中。
>>> spam = int(spam)>>> spam101 现在你应该能将spam变量作为整数，而不是字符串使用。
>>> spam * 10 / 5202.0 请注意，如果你将一个不能求值为整数的值传递给int，Python将显示出错信息。
>>> int('99.99')Traceback (most recent call last): File "<pyshell#18>", line 1, in <module> int('99.99')ValueError: invalid literal for int with base 10: '99.99'>>> int('twelve')Traceback (most recent call last): File "<pyshell#19>", line 1, in <module> int('twelve')ValueError: invalid literal for int with base 10: 'twelve' 如果需要对浮点数进行取整运算，也可以用int函数。
>>> int(7.7)7>>> int(7.7) + 18 在你的程序中，最后3行使用了函数int和str，取得适当数据类型的值。
❻ print('What is your age?') # ask for their age myAge = input print('You will be ' + str(int(myAge) + 1) + ' in a year.') myAge变量包含了input函数返回的值。因为input函数总是返回一个字符串（即使用户输入的是数字），所以你可以使用int(myAge)返回字符串的整型值。这个整型值随后在表达式int(myAge) + 1中与1相加。
相加的结果传递给str函数：str(int(myAge) + 1)。然后，返回的字符串与字符串'You will be '和' in a year.'连接，求值为一个更长的字符串。这个更长的字符串最终传递给print，在屏幕上显示。
假定用户输入字符串'4'，保存在myAge中。字符串'4'被转换为一个整型，所以你可以对它加1。结果是5。str函数将这个结果转化为字符串，这样你就可以将它与第二个字符串'in a year.'连接，创建最终的消息。这些求值步骤如图1-4所示。
文本和数字相等判断
虽然数字的字符串值被认为与整型值和浮点型值完全不同，但整型值可以与浮点值相等。
>>> 42 == '42'False>>> 42 == 42.0True>>> 42.0 == 0042.000TruePython进行这种区分，因为字符串是文本，而整型值和浮点型都是数字。
图1-4 如果4保存在myAge中，求值的步骤
1.7 小结
你可以用一个计算器来计算表达式，或在文本处理器中输入字符串连接。甚至可以通过复制粘贴文本，很容易地实现字符串复制。但是表达式以及组成它们的值（操作符、变量和函数调用），才是构成程序的基本构建块。一旦你知道如何处理这些元素，就能够用Python操作大量的数据。
最好是记住本章中介绍的不同类型的操作符（+、-、*、/、//、%和**是数学操作符，+和*是字符串操作符），以及3种数据类型（整型、浮点型和字符串）。
我们还介绍了几个不同的函数。print和input函数处理简单的文本输出（到屏幕）和输入（通过键盘）。len函数接受一个字符串，并求值为该字符串中字符的数目。
在下一章中，你将学习如何告诉Python根据它拥有的值，明智地决定什么代码要运行，什么代码要跳过，什么代码要重复。这称为“控制流”，它让你编写程序来做出明智的决定。
1.8 习题
1．下面哪些是操作符，哪些是值？
*'hello'-88.8-/+5 2．下面哪个是变量，哪个是字符串？
spam'spam' 3．说出3种数据类型。
4．表达式由什么构成？所有表达式都做什么事？
5．本章介绍了赋值语句，如spam = 10。表达式和语句有什么区别？
6．下列语句运行后，变量bacon的值是什么？
bacon = 20bacon + 1 7．下面两个表达式求值的结果是什么？
'spam' + 'spamspam''spam' * 3 8．为什么eggs是有效的变量名，而100是无效的？
9．哪3个函数能分别取得一个值的整型、浮点型或字符串版本？
10．为什么这个表达式会导致错误？如何修复？
'I have eaten ' + 99 + ' burritos.' 附加题：在线查找len函数的Python文档。它在一个标题为“Built-in Functions”的网页上。扫一眼Python的其他函数的列表，查看round函数的功能，在交互式环境中使用它。