Python 基础

介绍

欢迎来到 Python 基础知识学习！我们都需要从某个地方开始，而这个 Lab 就是开始的绝佳场所。Python 是一种易于学习、功能强大的编程语言，以其优雅的语法和动态类型而闻名，使其成为脚本编写和快速应用程序开发的理想语言。

在这个 Lab 中，你将学习到 Python 中一些最基本的核心概念。我们将涵盖：

• 数学运算符及其优先级。
• 用于更简洁代码的增强赋值运算符（Augmented assignment operators）。
• 用于在表达式中赋值变量的海象运算符（Walrus Operator）（:=）。
• Python 的核心数据类型。
• 基本的字符串操作，如拼接（concatenation）和复制（replication）。

让我们开始吧！

数学运算符

在这一步，你将学习 Python 的数学运算符及其优先级。运算符优先级决定了表达式中运算的执行顺序。

以下是常见的数学运算符，按优先级从高到低排列：

注意： 如果你不熟悉使用 WebIDE (类似 VS Code)，请先在 这个实验 学习。

让我们练习使用这些运算符。从左侧的文件浏览器中打开 main.py 文件。清除任何现有内容并添加以下代码。我们将使用 print() 函数来查看每个表达式的结果。

## 乘法优先级高于加法
## 所以这被评估为：2 + (3 * 6) = 2 + 18 = 20
print(2 + 3 * 6)

## 括号覆盖运算符优先级
## 这被评估为：5 * 6 = 30
print((2 + 3) * 6)

## 幂运算
print(2 ** 8)

## 整除
print(23 // 7)

## 取模/余数
print(23 % 7)

## 一个更复杂的表达式
print((5 - 1) * ((7 + 1) / (3 - 1)))

现在，通过打开终端并执行以下命令来运行脚本：

python3 main.py

你应该会看到以下输出，每个结果占一行：

20
30
256
3
2
16.0

增强赋值运算符

在这一步，你将探索增强赋值运算符（Augmented assignment operators）。它们提供了一种简洁的方式来对变量执行操作，并将新值重新赋给它。

下表展示了这些运算符及其等效形式：

让我们练习使用它们。清除 main.py 文件，并添加以下代码，以查看它们如何与字符串、数字和列表一起工作。

## 字符串的增强赋值
greeting = 'Hello'
greeting += ' world!'
print(greeting)

## 数字增 1
number = 1
number += 1
print(number)

## 列表元素复制
my_list = ['item']
my_list *= 3
print(my_list)

从终端运行脚本：

python3 main.py

输出将显示增强赋值的结果：

Hello world!
2
['item', 'item', 'item']

海象运算符 (Walrus Operator)

在这一步，你将学习海象运算符（Walrus Operator）（:=），它正式名称是赋值表达式运算符（Assignment Expression Operator）。该运算符在 Python 3.8 中引入，允许你在一个更大的表达式中将值赋给一个变量。

当需要在计算值后立即使用该值时，它能简化代码。

让我们看看它的实际应用。清除 main.py 文件，并添加以下代码：

## 海象运算符将 "Hello World!" 赋值给 my_var
## 并返回该值，然后该值被打印出来。
print(my_var := "Hello World!")

## 变量 my_var 现在可以被使用了
print(my_var)

## 你也可以在表达式中使用它来重新赋值一个变量
print(my_var := "Hello")
print(my_var)

执行脚本：

python3 main.py

你将看到以下输出，证明变量在同一个表达式中被赋值并返回了其值：

Hello World!
Hello World!
Hello
Hello

数据类型

在这一步，我们将概述 Python 的九种核心内置数据类型。理解数据类型至关重要，因为它们定义了变量可以持有的值种类以及可以对其执行的操作。

为了实践这些数据类型，请清除你的 main.py 文件，并添加以下代码。我们将定义不同类型的变量，然后使用内置的 type() 函数打印它们的类型。

## 数字
age = 25                    ## int
price = 19.99               ## float
coordinate = 2 + 3j         ## complex

## 文本
name = "Alice"              ## str

## 布尔值
is_student = True           ## bool

## None
result = None               ## NoneType

## 集合
scores = [85, 92, 78]       ## list
person = {'name': 'Bob', 'age': 30}  ## dict
coordinates = (10, 20)      ## tuple
unique_ids = {1, 2, 3}      ## set

print(type(age))
print(type(price))
print(type(name))
print(type(is_student))
print(type(scores))
print(type(person))
print(type(coordinates))
print(type(unique_ids))

运行脚本以查看每个变量的类型：

python3 main.py

你的输出应该如下所示：

<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'str'>
<class 'bool'>
<class 'list'>
<class 'dict'>
<class 'tuple'>
<class 'set'>

字符串拼接与复制

在最后这一步，你将学习两个基本的字符串操作：拼接（concatenation）和复制（replication）。

字符串拼接是将字符串连接在一起的过程。在 Python 中，相邻的字符串字面量（string literals）会自动拼接。

字符串复制使用 * 运算符，通过将现有字符串重复多次来创建一个新字符串。

让我们尝试这些操作。清除 main.py 文件，并添加以下代码：

## 字符串拼接：相邻的字符串字面量会自动连接。
## 我们使用 print() 来显示结果。
concatenated_string = 'Alice' 'Bob'
print(concatenated_string)

## 字符串复制：使用 * 运算符将字符串重复多次。
replicated_string = 'Alice' * 5
print(replicated_string)

现在，从终端运行脚本：

python3 main.py

你将看到两个操作的结果：

AliceBob
AliceAliceAliceAliceAlice

这展示了在 Python 中操作字符串是多么容易。

总结

恭喜你完成了本次实验（lab）！你已经迈出了 Python 编程世界的第一步。

在本次实验中，你学习了几个基本概念：

• **数学运算符 (Math Operators)**：你练习了使用 +, *, /, 和 ** 等运算符，并理解了它们的优先级。
• **增强赋值运算符 (Augmented Assignment Operators)**：你发现了 += 和 *= 这样的快捷方式，可以编写更简洁的代码。
• **海象运算符 (Walrus Operator)**：你了解了 := 运算符，它可以在表达式中为变量赋值。
• **数据类型 (Data Types)**：你了解了 Python 的核心数据类型，包括数字、字符串、布尔值和集合。
• **字符串拼接和复制 (String Concatenation and Replication)**：你学习了如何连接和重复字符串。

这些概念是编写更复杂、更强大的 Python 程序的基础。请继续练习并探索 Python 提供的功能！