第2章语法基础与变量¶

本章目标：理解 Python 程序的基本结构，掌握变量与数据类型的概念、输入输出方法、运算符与表达式。

一、初识变量与程序概念¶

对于编程新手，首先需要了解两个问题：

什么是程序？ —— 程序是数据和指令的有序集合。
编程能做什么？ —— 通过程序控制计算机执行特定任务。

Python 之所以受欢迎，是因为它简单、优雅、功能强大。相比 C、C++、Java来说，Python 对初学者更友好，能够用更少的代码表达复杂逻辑。

二、计算机基础知识¶

计算机的硬件系统由五大部件构成：

运算器、控制器（合称 CPU）：执行运算与控制指令。
存储器：包括内存与外部存储设备。
输入设备：键盘、鼠标、麦克风。
输出设备：显示器、打印机、扬声器。

现代计算机遵循“冯·诺依曼体系结构”，其关键在于：

将存储器与处理器分离。
所有数据均以 二进制形式 存储。

Python 程序中的一切数据（文字、数字、图片等）在底层都以二进制形式存在。

三、变量与数据类型¶

1. 变量的概念¶

变量是数据的载体，本质上是一块命名的内存空间。
它可以存储、修改和读取数据，是所有程序逻辑的基础。

a = 45
b = 12
print(a + b)  # 输出57

2. Python 常用数据类型¶

类型	说明	示例
int	整数	`a = 10`
float	浮点数	`b = 3.14`
str	字符串	`name = "Tom"`
bool	布尔值	`is_ok = True`
NoneType	空值	`value = None`

（1）整型（int）¶

Python 支持多种进制：

print(0b100)  # 二进制 → 4
print(0o100)  # 八进制 → 64
print(0x100)  # 十六进制 → 256

（2）浮点型（float）¶

支持科学计数法：

print(123.456)
print(1.23456e2)  # 1.23456 × 10² = 123.456

（3）字符串（str）¶

用单引号或双引号包裹：

msg = "Hello, Python!"
print(msg)

（4）布尔型（bool）¶

flag = True
print(not flag)  # False

（5）None¶

表示“没有值”或“空对象”：

result = None
print(result is None)  # True

3. 变量命名规则¶

规则：

只能使用字母、数字、下划线，不能以数字开头。
区分大小写。
不能与关键字或内置函数重名（如 list, str, sum）。

命名惯例（PEP 8）：

普通变量：user_name
常量：PI = 3.14
受保护变量：_name
私有变量：__password

4. 检查类型与类型转换¶

a = 100
b = 123.45
c = '123'
print(type(a))  # <class 'int'>
print(float(a))  # 100.0
print(int(b))    # 123
print(int(c, 16))  # 十六进制 '123' → 291
print(chr(100))  # 'd'
print(ord('d'))  # 100

💡 str 转 int 可指定进制；bool 转 int 时，True 为 1，False 为 0。

四、运算符与表达式¶

Python 运算符优先级如下（从高到低）：

运算符	描述
[]、[:]	索引、切片
**	幂
*、/、%、//	乘、除、取模、整除
+、-	加、减
==、!=、>、<、>=、<=	比较运算
and、or、not	逻辑运算
=、+=、-=、*=、/= 等	赋值运算
is、is not	身份运算符
in、not in	成员运算符

1. 算术运算符¶

print(321 + 12)
print(321 - 12)
print(321 * 12)
print(321 / 12)
print(321 // 12)
print(321 % 12)
print(2 ** 3)

优先级示例：

print(2 + 3 * 5)       # 17
print((2 + 3) * 5)     # 25
print((2 + 3) * 5 ** 2)# 125

2. 赋值运算符¶

a = 10
b = 3
a += b        # 等价于 a = a + b
a *= a + 2    # 等价于 a = a * (a + 2)
print(a)

Python 3.8 引入“海象运算符”:=：

print(a := 10)  # 同时赋值并返回 10

3. 比较与逻辑运算¶

flag0 = 1 == 1
flag1 = 3 > 2
flag2 = 2 < 1
flag3 = flag1 and flag2
flag4 = flag1 or flag2
flag5 = not flag0
print(flag0, flag1, flag2, flag3, flag4, flag5)

输出：

True True False False True False

4. 身份运算符（Identity Operators）¶

身份运算符用于判断两个变量是否引用自同一个对象（内存地址是否相同）。

a = [1, 2, 3]
b = a         # b 和 a 指向同一个对象
c = [1, 2, 3] # c 内容相同，但不是同一个对象

print(a is b)      # True，因为它们指向同一个列表对象
print(a is c)      # False，虽然内容相同，但内存地址不同
print(a == c)      # True，因为 == 比较的是内容是否相同
print(a is not c)  # True，因为 a 和 c 不是同一对象

is 比较的是身份（内存地址）。

== 比较的是值（内容）。

4. 成员运算符（Membership Operators）¶

成员运算符用于判断某个元素是否在序列（如字符串、列表、元组、字典、集合等）中。

# 字符串
print('a' in 'apple')      # True
print('x' not in 'apple')  # True

# 列表
nums = [1, 2, 3, 4]
print(3 in nums)            # True
print(5 not in nums)        # True

# 字典（只检查 key）
d = {'name': 'Tom', 'age': 18}
print('name' in d)          # True
print('Tom' in d)           # False，因为只判断键，不判断值

五、输入与输出¶

1. 输入 input()¶

name = input("请输入你的名字：")
age = int(input("请输入你的年龄："))
print(f"你好 {name}, 你今年 {age} 岁。")

2. 输出 print()¶

print("A", "B", "C", sep="-")  # A-B-C
print("Hello", end="!")        # 不换行

六、运算符实践案例¶

例1：华氏温度转摄氏温度¶

例2：计算圆的周长和面积¶

例3：判断闰年¶

判断规则

非4的倍数 → 平年

能被4整除但不能被100整除 → 闰年

能被400整除 → 闰年

七、小结¶

变量是数据的容器，可保存多种类型数据；
Python 提供丰富的运算符与表达式；
掌握类型转换与输入输出是编程的基础；
运算符优先级可用小括号改变执行顺序。

第2章 语法基础与变量¶