Day 1：Python 两大特性和四大基本语法

你好，我是悦创。

Python 语言使用率越来越高，使用 Python 不仅可以做 GUI 开发、Web 开发，还能进行数据预处理、数据探索性分析（EDA），更是进行数据挖掘、机器学习、深度学习等的首选语言。

基于 Python 的包更是枝繁叶茂，遍地开花，“Tiobe 编程语言排行榜”最新统计显示 Python 是增长最快的语言。

这得益于 Python 语言语法简单、开发效率高，集成系统非常方便。

Python 相关的就业机会也是非常多，待遇也很优厚。

因此，不管从易用性，还是工作机会和待遇来说，Python 都是 IT 从业者需要掌握的语言。

接下来，与大家，还有远在美国做 AI 博士后研究的 Alicia，一起开始我们的 60 天 Python 探索之旅吧。

开始前，先了解下这个专栏的基本使用说明，主要包括如下几点：

• 使用的是 Python 3
• 被讨论到的每个知识点都配备有小案例，辅助大家快速理解知识点，同时加深印象
• 为了学习方便，对于小的代码块，尽量使用 IPython 或 Jupyter Notebook 交互工具做演示
• 对于专栏涉及到的实战项目，相应的代码会按照软件工程和设计模式的思想，去拆分和组织
• 书写的语言尽量做到通俗易懂，不搞华丽辞藻

所有的这些考虑，都是为了让大家在短时间内掌握 Python 技术栈，多一个生存的本领。拿到理想的 Offer 后，早日过上自己想要的生活。

让我们开始吧。

首先问大家一个问题，你知道 Python 是一门什么样的语言吗？

# 1. Python 语言两大特性

Python 是一门动态的、强类型语言。

# 1.1 什么是动态语言？

要了解什么是动态语言，要首先了解“类型检查”。

类型检查是验证类型约束的过程，编译器或解释器通常在编译阶段或运行阶段做类型检查。

类型检查就是查看“变量”和它们的”类型”，然后判断表达式是否合理。例如，不能拿一个 string 类型变量除以浮点数变量。

如果类型检查发生在程序运行阶段（run time），那么它便是“动态类型语言”（dynamically typed languages）。常见的动态语言包括：

• Python
• JavaScrpit
• PHP

类型检查发生在“编译阶段”（compile time）的是“静态类型语言”（statically typed languages）。常见的静态类型语言包括：

• C
• C++
• Java
• C#
• Scala

# 1.2 什么是强类型语言？

强类型语言是指：不管是在编译阶段还是运行阶段，一旦某种类型绑定到变量后，此变量便会持有此类型，并且不能同其他类型在计算表达式时，混合使用。

例如，在交互式工具 IPython 中输入如下两行代码：

In [1]: a = 5
In [2]: a = a + 's'

程序会抛出 TypeError 异常：

unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

意思是不支持 int 变量和 str 变量相加。

常见的强类型语言有：

• Python
• Java
• C#
• Scala

与之对应的是弱类型语言，弱类型语言容易与其他类型混合计算。弱类型语言代表 JavaScript。

支持如下操作：

var data = 5
data = data + 'xiaoming' //string 和 int 结合自动转化为 string

常见的弱类型语言有：

• C
• C++
• PHP
• Javascript

如下，按照是否为静态/动态语言，弱类型/强类型两个维度，总结常用的语言分类。

# 2. 四大基本语法

分别从变量命名规则、缩进原则、特殊关键字和特殊运算符四个方面，总结 Python 的基本语法。

# 2.1 命名规则

Python 的变量命名规则主要包括两条：

• 允许包括英文、数字以及下划线（_），不能以数字开头
• 名称区分大小写

特别说明以“下划线”开头的变量是有特殊意义的：

• 类变量若以单下划线（_）开头，代表不能直接被访问，类似于 C# 的受保护型变量（protected），表示不能通过 import module_name 而导入。
• 类变量若以双下划（__）开头，表示为类的私有成员，不能被导入和其他类变量访问。
• 以双下划开头和双下划线结尾的变量是 Python 里的专用标识，有特殊的身份。

如 Python 自定义类中都包括 __init__ 和 __add__ 方法，如果不重写 __add__ 去执行两个类加法操作，程序会抛 TypeError 异常。只有重写后，程序才能正常执行加法操作。

Python 变量命名习惯一般遵守蛇形命名法（snake case）：

• 一般变量命名，book_id、book_store_count；
• 类名首字符为大写，如 Python 内置模块 collections.abc 中的 Iterable 类、我们自定义的 Book 类等；
• 类方法名：get_store_count()；
• 其他特殊变量，会全部大写，M_PI、MAX_VEHICLE_SPEED。

这与 Java 命名方法不同，Java 最典型的命名方法——驼峰命名法（camel case）。

# 2.2 缩进原则

Python 最具特色的地方就是用缩进代替 Java、C++ 中的 {}，缩进的层级结构表示代码的逻辑层次。

比如，自定义一个 Book 类，重写 __add__ 方法计算两类书的库存量和。

Python 的缩进方法，一般为 4 个字符。

• 代码行 class Book(object) 与代码行 # 定义类的参数 的缩进，此处为 4 个字符；
• 代码行 def __add__(self, book): 与 return 所在行缩进也是 4 个字符。

通过这种层级结构，展现代码的逻辑层次。

下面代码，创建一个 Book 类：

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2023/2/25 20:17
# @Author  : AI悦创
# @FileName: Book.py
# @Software: PyCharm
# @Blog    ：https://bornforthis.cn/
class Book(object):
    # 定义类的参数
    def __init__(self, book_id, book_name, book_store_count):
        self.book_id = book_id
        self.book_name = book_name
        self.book_store_count = book_store_count

    # 重写加法操作
    def __add__(self, book):
        return self.book_store_count + book.book_store_count


# 创建两个 Book 类的实例：
python_intro_book = Book(1, 'python入门书', 100)
ml_intro_book = Book(2, '机器学习入门书', 200)
# 求两本书的总销量
sales_cnt = python_intro_book + ml_intro_book
print(sales_cnt)  # 300

如下是代码执行结果的演示图，打印总销量 300。结合图形，辅助大家快速理解代码。

为了帮助新手更容易理解代码整个执行过程，专栏会配备相应的演示动画：

缩进格式、行间空行数、变量和等号空格等 Python 编码规范参考PEP8。

autopep8 包遵循 PEP8 的所有规范，安装此包，做好相关配置，便可自动实现 PEP8 制定的编码规范。

# 2.3 特殊关键字

使用：

help("keywords")

Python 有 35 个关键字：

Here is a list of the Python keywords.  Enter any keyword to get more help.
False               class               from                or
None                continue            global              pass
True                def                 if                  raise
and                 del                 import              return
as                  elif                in                  try
assert              else                is                  while
async               except              lambda              with
await               finally             nonlocal            yield
break               for                 not    

自定义变量名不能与它们重复。

常用且不同于其他常用语言 C++ 和 Java 的关键字，如：

• True 和 False 用于表示值的真假，在 Java 中是 true 和 false；
• 逻辑反操作 Python 使用 not，Java 是 !；
• None 表示空值，Java 使用 null；
• Python 两个条件同时满足使用 and，Java 是 &&；
• 两者满足其一，Python 使用 or，Java 使用 ||；
• Python 使用 elif， Java 是 else if。

其他比较特殊的关键字，如：

• del 用于删除可迭代对象中某个元素；
• def 用于定义函数；
• 带 yield 用于定义生成器（generator）函数；
• global 和 nonlocal 一种应用是 Python 函数式编程的闭包场景；
• pass 一种应用是定义接口，也是 Python 语言特有的一个关键字。

这些关键字的用法，会在后续文章，更为详细的介绍。在此，先构建一个整体上的认识即可。

# 2.4 特殊运算符

Python 的运算符包括：

+       -       *       **      /       //      %      @
<<      >>      &       |       ^       ~       :=
<       >       <=      >=      ==      !=

大部分运算符应该被熟知，重点介绍 3 个比较特殊的：//、**、:=。

• // 用于两个数值相除且向下取整，与 Python 的 math 模块中 floor 功能相似：

In [1]: 5//2
Out[1]: 2
In [2]: 5//4.5
Out[2]: 1.0

• ** 用于幂运算：

In [1]: 2**3
Out[1]: 8

• := 是在 2019 年，Python 3.8 版本里，刚刚才被支持的运算符，被形象地称为“海象运算符”。

n = len(a)
if n > 10:
    print(f"{n}大于10")

如果使用“海象运算符”，写法上更为精简：

if (n := len(a)) > 10:
    print(f"{n}大于10")

Python 比较运算符还支持链式比较，应用起来更加方便，比如：

i = 3
print(1 < i < 3)  # False
print(1 < i <= 3)  # True

另外，运算符 @ 用于装饰器功能，本专栏会深入解释它的本质，同时配备的几个相关案例，一定会帮助你学会使用装饰器。

# 3. 小结

Python 学习第一天，首先认识 Python 两大特征：

• 动态语言：动态指代码运行时才被编译器一行一行翻译执行；
• 强类型：强类型指被绑定一个类型后便不能修改，不能与其他类型混用。

四大基本语法，总结了 Python 的命名规则、缩进原则、特殊关键字、特殊运算符，为后面的学习打下基础。

欢迎关注我公众号：AI悦创，有更多更好玩的等你发现！

公众号：AI悦创【二维码】