第2章 PYTHON语言基础

第2章

Python语言基础在使用Python之前，需要了解并掌握Python基础语法，这样有助于代码的学习和运用，并有利于保持良好的编程习惯。本章将介绍Python变量、数据类型、字符串和运算符等，并通过应用案例讲解其使用方法。第2章

Python语言基础掌握Python的代码风格熟练掌握Python变量的常用操作掌握Python输入输出的基本操作掌握Python字符串的常用操作掌握Python常用操作运算符的使用主要内容2.1

代码风格2.2

变量置2.3

数据类型2.4

基本输入输出2.5

字符串2.6

运算符2.7

上机实践2.1代码风格代码风格缩进的重要性在Python编程中，缩进不仅是代码块的视觉标识，更是逻辑结构的体现。每个缩进级别应统一使用4个空格或1个Tab，严禁混用，以保持代码的清晰和一致性。空白行的运用空白行在Python代码中扮演着分隔不同代码块的角色，顶层函数与类之间空两行，类方法间空一行，有助于提高代码的可读性和维护性。PEP8的作用PEP8作为Python的官方编码风格指南，旨在指导开发者编写出既美观又易于维护的代码，遵循PEP8是每位Python程序员的基本素养。2.2变量（1）变量名必须以字母（a-z，A-Z）或下划线（_）开头。（2）变量名只能包含字母、数字和下划线。（3）变量名是大小写敏感的，这意味着my_var和my_Var是两个不同的变量。（4）避免使用Python关键字作为变量名，如for,while,if等。（5）变量名不能是关键字。关键字又称保留字，是Python语言中被赋予特殊含义的单词。Python关键字有33个，具体如下所示。变量命名的规则8FalseNoneTrueandassertasasyncawaitbreakclasscontinuedefelifelseexceptfinallyforfromglobalifimportinislambdanonlocalnotorpassraisetrywhilewithyield

在Python中，不需要先声明变量名及其类型，直接赋值即可创建各种类型的变量。赋值就是定义变量，每个变量都应该先赋值再使用。为变量赋值可以通过等于号“=”来实现。其语法格式如下。变量的赋值91age=30整数变量2pi=3.14159浮点数变量3name="Alice"字符串变量4is_valid=True布尔变量5fruits=["apple","banana","cherry"]列表变量（可变序列）6colors=("red","green","blue")元组变量（不可变序列）2.3数据类型在Python中，有六种基本的数据类型：数值型（Number）、字符串型（String）、列表型（List）、元组型（Tuple）、字典型（Dictionary）和集合型（Set）。Python基础数据类型如图所示。用于表示整数，包括正整数、负整数和0。Python中整型数据的取值范围只与计算机的内存有关。Python中可以使用4种进制方式表示整型数据，分为二进制、八进制、十进制和十六进制，默认采用十进制表示。若要用其他进制表示，需要增加引导符号，其中二进制以“0b”或“0B”开头，八进制以“0o”或“0O”开头，十六进制数以“0x”或“0X”开头。示例：整型121a=0b1010二进制2b=0o12八进制3c=10十进制4d=0xa十六进制用于表示包含小数部分的数据，如1.23、3.14等。Python中浮点型一般以十进制表示，由整数和小数部分组成。浮点型1311.23,10.0,36.5布尔型（bool）有两个值，True和False，通常用于条件判断。常见的布尔值为False的情况如下。

（1）None。

（2）任何为0的数字类型，如0、0.0、0j。

（3）任何空序列，如空字符串""、空元组()、空列表[]。

（4）空字典，如{}。示例

布尔型141print(bool(""))查看""的布尔值2print(bool("thisisatest"))查看"thisisatest"的布尔值3print(bool(42))查看42的布尔值4print(bool(0))查看0的布尔值复数型（complex）用于表示复数，即包含实部和虚部的数字。复数由实部和虚部组成，一般形式为real+imagj，如3+2j、3.1+4.9j，其中real为实,imag为虚部,j为虚部单位。

复数型15

示例：定义一个实部是3、虚部是2的复数，如代码所示。1print(3+2j)2.4基本输入输出2.4.1input()函数17input()函数的应用

先定一个小目标！input()函数用于从标准输入（通常是键盘）获取用户输入的数据。默认情况下，input()函数将输入作为字符串类型返回。input()函数的语法格式如下。input()函数语法格式中的prompt是input()函数的参数，用于设置接收用户输入时的提示信息，可以省略。18input([prompt])示例19结果如下：2.4.2eval()函数20eval()函数的应用

先定一个小目标！eval()函数用来执行一个字符串表达式，并返回表达式的值。eval()函数的基本语法如下。21input([prompt])示例22运行结果如下：2.4.3print()函数23print()函数的应用

先定一个小目标！print()函数用于向控制台输出数据，它可以输出任何类型的数据，该函数的语法格式如下，常用的参数及说明如表所示。24print(*objects,sep='',end='\n',file=sys.stdout)示例251info='第二十四届冬季奥运会举办城市:中国北京'2mascot='2022年北京冬季奥运会的吉祥物:冰墩墩、雪容融'3#输出变量info和mascot的值,并设置分隔符为换行符4print(info,mascot,sep='\n')结果如下：2.4.4转义字符26转义字符的应用

先定一个小目标！print()函数的参数end的默认值为“\n”，该参数值表示转义字符中的换行符。转义字符由反斜杠与ASCII字符组合而成，使组合后的字符产生新的含义。转义字符通常用于表示一些无法显示的字符，如换行符、回车符等。常用的转义字符如表所示。27示例28结果如下：1#在文字中添加换行符\n2info='北京举办第二十四届冬委奥运会\n冬奥吉祥物：冰墩墩、雪容融'3print(info)应用案例：创建个人健康管理系统现代社会中，个人健康管理是一个十分重要且具有探讨性的话题。合理饮食、适量运动和良好的生活习惯是维持健康的关键。编程创建一个简单的个人健康管理系统，可帮助个人时刻关注自己的身体健康状况，有助于促进个人健康管理持续规范有益化。29

【分析】（1）变量定义：程序需要两个简单输入，定义变量diet_input用来接收input()函数所获取到的用户饮食情况信息，再定义变量exercise_input用来接收input()函数所获取到的用户运动情况信息。（2）基本输入输出函数：input()函数可以用于获取用户输入的字符串，通常被用来给出用户所必备的输入信息。print()函数是Python中的一个用于输出结果信息的内置函数。这2个函数常常搭配使用，程序使用input()函数和print()函数提供了一个简单的个人健康管理建议。（3）转义字符：为美化代码运行界面，增强界面简洁性或与用户交互的舒适性，程序使用转义字符\n进行输出换行。（4）变量输出：程序需要定义变量health_advice来给出固定健康建议，并使用print()函数把变量health_advice输出到控制台。应用案例：创建个人健康管理系统30【实现】定义一个变量diet_print，使用输入函数input()获取用户所输入的饮食情况信息，并使用转义字符“\n”进行换行输出以保证程序的简洁性和易读性。

具体实现如代码所示。应用案例：创建个人健康管理系统3112#定义变量diet_input获取用户的饮食情况信息diet_input=input("请输入您的饮食情况:\n")【实现】再次定义一个变量exercise_input用于接收input()函数所获取到的用户运动情况信息，并辅以转义字符“\n”实现换行输出。定义变量health_advice来给出固定的健康提示信息，并使用print()函数将变量health_advice的值进行打印输出，详细实现如代码所示。应用案例：创建个人健康管理系统32123456#定义变量exercise_input获取用户的运动情况信息exercise_input=input(“请输入您的运动情况:\n”)#定义变量health_advicehealth_advice="我们根据您的饮食情况和运动情况，时刻关注您的个人健康"#输出变量health_adviceprint(health_advice)2.5字符串在Python中，字符串是用于表示文本的数据类型。字符串是一系列字符（如字母、数字、标点符号等）的集合，这些字符被包含在一对单引号（'）、双引号（"）或三引号（'''或"""）中。1str1='Python'使用单引号包裹2str2="Python"使用双引号包裹3str3='''Python'''使用三单引号包裹2.5.1字符串的格式化输出35字符串的格式化输出

先定一个小目标！格式化字符串是指将指定的字符串转换为想要的格式。字符串具有一种特殊的内置操作，可以使用“%”进行格式化，其使用格式如下。其中，format需要被格式化的字符串，该字符串中包含单个或多个真实数据占位的格式符。values表示单个或多个真实数据，多个真实数据以元祖的形式进行存储。“%”代表执行格式化操作，即将format中的格式符替换为values。Python中常见的格式符如表所示。使用%操作符36format%values示例

运行代码结果如下：381age=102format_str='我今年％d岁。'3print(format_str%age)1name='小明'2age=103format_str='我叫％s,今年%d岁。'通过两个格式符%s和%d为真实数据占位运行代码结果如下：虽然使用“%”可以对字符串进行格式化操作，但是这种方式并不是很直观，一旦开发人员遗漏了替换数据或选择了不匹配的格式符，就会导致字符串格式化失败。为了能更直观、便捷地格式化字符串，Python为字符串提供了一个格式化方法format()。format()方法的语法格式如下。format()方法中，str表示需要被格式化的字符串，字符串中包含单个或多个为真实数据占位的符号“{}”。values表示单个或多个待替换的真实数据，多个数据之间以逗号分隔。

使用str.format()方法39str.format(values)示例

运行代码结果如下：401age=102format_str='我今年％d岁。'3print(format_str%age)f-string是Python3.6及以后版本中引入的一种新特性，允许在字符串字面量中嵌入表达式，这些表达式在运行时会被求值，并且其结果会被插入到字符串中相应的位置。f-string提供了最简洁且易读的字符串格式化方式。f-string提供了一种更为简洁的格式化字符串的方式，在形式上以修饰符f或F引领字符串，在字符串的指定位置使用（变量名）标明被替换的真实数据。f-string的语法格式如下。

使用f-string41f{变量名}或F{变量名}下。示例

运行代码结果如下：422.5.2字符串的常见操作43字符串的分割与拼接

先定一个小目标！字符串的split()方法可以使用分隔符把字符串分割成一个序列。split()方法的语法格式如下。split()方法中各参数的含义如表所示。字符串的分割44str.split(sep=None,maxsplit=-1)示例

运行代码结果如下：45Python中有两种拼接字符串的方式，分别是join(）方法和运算符“+”，其中join()方法用于将可迭代对象中的每个元素分别与指定的字符拼接，并生成一个新的字符串。join()方法的语法格式如下。参数iterabe表示可迭代对象，例如字符串、列表、元组、字典等都是可迭代对象。使用“*”拼接字符串“Python”中的各个字符。字符串的拼接46str.join(iterable)示例

运行代码结果如下：47运行代码结果如下：2.5.3字符串的索引与切片48字符串的索引和切片是操作字符串时常用的方法

先定一个小目标！字符串索引分为正索引和负索引，通常说的索引是指正索引。在Python中，索引是从0开始的，也就是第一个字母的索引是0，第二个字母的索引是1，以此类推，如图23所示。很明显，正索引是从左到右去标记字母的；负索引从右到左去标记字母，然后加上十个负号（-)。负索引的第一个值是﹣1，而不是﹣0。字符串的索引49通过索引可以获取字符串中指定位置的字符，语法格式如下：假设变量str_python的值为“建设航天强国”，使用正向索引和反向索引获取该变量中的字符“强”。需要注意的是，当通过索引访问字符串中的字符时，索引的范围不能越界，否则程序会提示索引越界异常。示例50字符串[索引]字符串切片就是裁取字符串的片段，形成子字符串。切片用于截取字符串中一部分子串，其语法格式如下。其中，中括号里面从左到右依次是起始索引、结束索引和步长3项，这3项之间以冒号进行分隔，且可以省略，介绍如表所示。字符串的切片51字符串[起始索引:结束索引:步长]示例

运行代码结果如下：52应用案例：文本进度条在编程实践中，进度条是一种常见的用户界面元素，常用来指示一个长时间运行任务的完成进度。本案例将创建一个能够根据用户输入的具体数值来进行更新的文本进度条，从而可以呈现出实际编程任务完成情况。程序运行效果如图所示。53

【分析】（1）定义进度值控制变量：程序需要一个输入，定义变量input_progress用于接收input()函数所获取到的用户输入的进度值，并运用强制类型转换int()函数将其转换为整数类型以便后续运算，该值所属区间应在数字0至数字100范围内。（2）构建进度条字符串：根据变量input_progress的不同值，程序需构建不同状态下的进度条字符串。这里使用字符串重复运算符“*”来重复生成某一字符，再使用字符串拼接运算符“+”将字符“[”、字符“#”、字符“-”和字符“]”进行统一组合拼接。（3）变量输出：程序定义变量progress_bar用于接收所构建的进度条字符串，并使用基本输出函数print()进行打印输出。应用案例：文本进度条54【实现】首先，定义一个变量input_progress，用于获取用户输入的进度值信息，并使用强制类型转换函数int()将其值转换为整数值，其具体实现如代码所示。应用案例：文本进度条55【实现】然后，使用字符串拼接运算符“+”将字符“[”、字符“#”*input_progress、字符“-”*（100-input_progress）和字符“]”进行拼接组装。上述字符串运算符“*”可用于重复字符串，当用此运算符乘一个整数时，该操作会将字符串的内容重复指定的次数，这是字符串操作中的一个常见技巧。根据用户所输入的不同值，所生成的文本进度条字符串也在不断变化。定义变量progress_bar用于接收此字符串，并使用print()函数将其输出到控制台上，详细实现过程如代码所示。应用案例：文本进度条562.6运算符Python中提供了各种各样的运算符来解决各种实际问题。Python中的运算符主要包括算术运算符、比较运算符、位运算符、逻辑运算符和赋值运算符。2.6.1算术运算符59了解算术运算符

先定一个小目标！算术运算符能够完成各种各样的算术运算，如加减乘除等。Python提供的算术运算符如表所示。602.6.2比较运算符61了解比较运算符

先定一个小目标！比较运算符一般用于两个数值或表达式的比较，返回一个布尔值。Python提供的常用比较运算符如表所示。622.6.3赋值运算符63了解赋值运算符

先定一个小目标！Python常用赋值运算符如表所示。64示例

65运行代码结果如下：2.6.4逻辑运算符66了解逻辑运算符

先定一个小目标！逻辑运算符包含and、or和not，具体用法如表所示，示例中a为9，b为11。67示例

68运行代码结果如下：2.6.5位运算符69了解位运算符

先定一个小目标！位运算符允许对整形数中指定的位进行置位。Python提供的常用位运算符如表所示。70示例

71运行代码结果如下：2.6.6运算符优先级72了解运算符的优先级

先定一个小目标！Python支持的运算符有优先级之分，其优先级如表所示，运算符按优先级从上到下逐渐降低的顺序排列。73应用案例：汇率转换汇率转换是将一种货币的金额转换为另一种货币的金额的过程，在国际贸易和金融交易中，汇率转换是一种十分常见的需求。用户可在特定提供的金融交易平台上通过输入金额和目标货币的汇率来进行汇率转换，并得到转换后的金额，这将有助于国际贸易与外汇市场的蓬勃发展。本案例将通过编程实现一个简易的汇率转换工具，以此为用户提供汇率转换的功能选择。程序运行效果如图所示。74

【分析】（1）定义输入金额、转换汇率变量：程序需要两个输入，分别定义变量amount和变量rate用于接收input()函数所获取到的用户输入金额与转换汇率值，使用赋值运算符将他们连接起来。为保证运算精度，需使用float()函数将其强制转换为浮点数类型变量。（2）汇率转换：程序使用算术运算符“*”对输入金额和汇率做乘法运算，得到转换后的目标金额。（3）转换金额输出：需运用str()函数将转换后的目标金额转换为字符串类型，再利用字符串拼接运算符“+”进行字符串拼接，最后利用print()函数进行结果金额的输出。应用案例：汇率转换75【实现】首先，定义变量amount、rate，辅以input()函数用来接收用户的输入金额与转换汇率值，并使用强制类型转换函数float()将其值转换为单精度浮点数值，具体实现如代码所示。应用案例：汇率转换76【实现】然后，使用算术乘法运算符“*”将变量amount与变量rate相乘，从而可达到基本汇率转换的目的。再次定义一个新的变量converted_amount，使用赋值运算符“=”将相乘后的结果赋值给变量converted_amount。因其是两个单精度浮点类型变量的乘积值，故其变量类型也为单精度浮点型，使用强制类型转换函数str()将其转换为字符串变量辅以字符串拼接运算符“+”、print()函数进行打印输出，详细汇率转换处理如代码所示。应用案例：汇率转换77上机实践：过滤停用词实验目的（1）熟练掌握变量的定义方法及赋值操作。（2）熟练掌握基本输入输出函数的使用方法。（3）熟练掌握字符串中分割split()方法和连接join()方法的使用操作。（4）理解列表推导式的使用。实验要求人工智能在发展新质生产力的道路上起很重要的作用，而作为人工智能三大子领域之一的自然语言处理也迎来了其全新发展纪元。