翻譯：《實用的Python編程》01_02_Hello_world

時間  2021-02-15
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1.2 第一個程序

本節討論有關如何建立一個程序、運行解釋器和調試的基礎知識。git

運行 Python

Python 程序始終在解釋器中運行。程序員

解釋器是一個「基於控制檯」的應用程序，一般從命令行 shell 啓動。github

python3
Python 3.6.1 (v3.6.1:69c0db5050, Mar 21 2017, 01:21:04)
[GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

老練的程序員以這種方式使用解釋器時一般都沒有問題，但對於初學者來講，這種方式並非那麼友好。您可能會使用一個爲 Python 提供不一樣接口的環境，可是學習學會如何運行 Python 終端仍然是一項有必要了解的技能。shell

交互模式

當啓動 Python 時，能夠進入一種交互的模式，在這種模式下，能夠進行編程實驗。編程

若是輸入代碼完畢，這些代碼將會立刻運行。沒有 edit/compile/run/debug 等流程。bash

>>> print('hello world')
hello world
>>> 37*42
1554
>>> for i in range(5):
...     print(i)
...
0
1
2
3
4
>>>

這就是所謂的「讀取-求值-輸出-循環」（譯者注：簡寫爲 REPL，也有人譯爲 「交互式解釋器」，正像 Python 這個詞同樣，爲了更好地理解，這裏不翻譯。），對於代碼調試和探索很是有用。編輯器

暫停：若是您不知道如何與 Python 進行交互，先中止您正在作的事情，而後弄清楚如何與 Python 進行交互。若是您正在使用的是集成開發環境（IDE）,它可能隱藏在一個菜單選項或者其它窗口後面。本課程的許多部分都假定您能與解釋器進行交互。函數

讓咱們仔細看看 REPL 的元素：學習

  • >>> 提示符用於開始一個新的語句。
  • ... 提示符用於繼續一個語句，輸入一個空行表示所有輸入結束，並運行所輸入的代碼。

... 提示符可能會顯示，也可能不會顯示，這取決於使用的環境。對於本課程，將 ... 提示符顯示爲空白，以便於剪切、粘貼示例代碼。

下劃線 _ 保存最後的結果。

>>> 37 * 42
1554
>>> _ * 2
3108
>>> _ + 50
3158
>>>

僅在交互模式下如此（指下劃線 _ 保存最後的結果)，永遠不要在程序中使用這種方式。

建立程序

程序寫在 .py 文件中。

# hello.py
print('hello world')

你可使用你最喜歡的文本編輯器來建立這些 .py 文件。

運行程序

要執行程序，請在終端中使用 python 命令執行它。示例，在 Unix 系統的命令行中是這樣執行一個 Python 程序的：

示例，在 Unix 系統的命令行中執行程序：

bash % python hello.py
hello world
bash %

或者，從 Windows shell 中執行一個 Python 程序：

C:\SomeFolder>hello.py
hello world

C:\SomeFolder>c:\python36\python hello.py
hello world

注意：在 Windows 系統上，可能須要指定 Python 解釋器的完整路徑，例如 c:\python36\python。可是，若是 Python 是以一般的方式安裝的，可能只須要輸入程序文件名便可，例如 hello.py。

示例程序

讓咱們解決如下的問題：

一天早上，您走出去，在芝加哥的西爾斯大廈旁的人行道上放 1 美圓鈔票。從那之後的每一天，您放的鈔票都是前一天的兩倍。這疊鈔票須要多長時間才能超過塔的高度。

這是答案:

# sears.py
bill_thickness = 0.11 * 0.001 # Meters (0.11 mm)
sears_height = 442 # Height (meters)
num_bills = 1
day = 1

while num_bills * bill_thickness < sears_height:
    print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness)
    day = day + 1
    num_bills = num_bills * 2

print('Number of days', day)
print('Number of bills', num_bills)
print('Final height', num_bills * bill_thickness)

當執行 sears.py 程序的時候，會獲得下面的輸出：

bash % python3 sears.py
1 1 0.00011
2 2 0.00022
3 4 0.00044
4 8 0.00088
5 16 0.00176
6 32 0.00352
...
21 1048576 115.34336
22 2097152 230.68672
Number of days 23 
Number of bills 4194304 
Final height 461.37344

使用此程序做爲指南，您能夠學到許多重要的關於 Python 的核心概念。

語句

一個 Python 程序是由一系列的語句組成。

a = 3 + 4
b = a * 2
print(b)

每一個語句以換行符終止。語句會一個接一個地執行，直到控制流達到文件的末尾。

註釋

註釋是不會被解釋器執行的文本。

a = 3 + 4
# This is a comment
b = a * 2
print(b)

註釋由 # 號表示，並延伸到行的末尾。

變量

變量是一個值的名稱。可使用從 a 到 z 的字母（小寫和大寫均可以）表示，也可使用下劃線 _ 符號表示。數字也能夠做爲變量名的一部分，但第一個字符除外。

height = 442 # valid
_height = 442 # valid
height2 = 442 # valid
2height = 442 # invalid

類型

變量不須要使用值的類型進行聲明。類型與右側的值關聯，而不是變量名。

height = 442           # An integer
height = 442.0         # Floating point
height = 'Really tall' # A string

Python 是動態語言。當程序執行時，變量的感知「類型」可能會發生改變，這取決於賦給變量的當前值。

大小寫敏感

Python 語言是大小寫敏感的（即區分大小寫），大寫字母和小寫字母被認爲是不一樣的字母。下面這些都是不一樣的變量：

name = 'Jake'
Name = 'Elwood'
NAME = 'Guido'

Python 語言自帶的語句老是小寫：

while x < 0:   # OK
WHILE x < 0:   # ERROR

循環

while 語句執行一個循環：

while num_bills * bill_thickness < sears_height:
    print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness)
    day = day + 1
    num_bills = num_bills * 2

print('Number of days', day)

只要 while 以後的表達式的值是 true ，while 下面縮進的語句就會被執行。

縮進

縮進用於表示放在一塊兒的語句組。考慮前面的示例：

while num_bills * bill_thickness < sears_height:
    print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness)
    day = day + 1
    num_bills = num_bills * 2

print('Number of days', day)

縮進將下面的語句分組爲一個重複的操做：

print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness)
    day = day + 1
    num_bills = num_bills * 2

由於在末尾的 print() 語句（即 print('Number of days', day)）沒有縮進，因此不屬於循環。空行只是爲了可讀性，並不影響程序的執行。

縮進的最佳實踐

  • 使用空格（spaces）而不是製表符（tabs）。
  • 每級使用四個空格。
  • 使用支持 Python 的編輯器。

Python 惟一的要求就是同一代碼塊內的縮進必須一致。例如，下面的縮進是錯誤的：

while num_bills * bill_thickness < sears_height:
    print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness)
        day = day + 1 # ERROR
    num_bills = num_bills * 2

條件語句

if 語句用來執行一個條件：

if a > b:
    print('Computer says no')
else:
    print('Computer says yes')

爲了檢查多個條件，可使用 elif來添加額外的檢查。

if a > b:
    print('Computer says no')
elif a == b:
    print('Computer says yes')
else:
    print('Computer says maybe')

輸出

print 函數將傳入的參數值輸出成一行文本。

print('Hello world!') # Prints the text 'Hello world!'

也能夠將變量進行輸出。輸出的文本將是變量的值，而不是變量的名字。

x = 100
print(x) # Prints the text '100'

若是將兩個以上的值傳遞給 print 函數，它們在輸出的時候被空格分開。

name = 'Jake'
print('My name is', name) # Print the text 'My name is Jake'

print() 函數老是將換行符放在最後。

print('Hello')
print('My name is', 'Jake')

上面的代碼會輸出以下的內容:

Hello
My name is Jake

額外的換行符能夠被抑制:

print('Hello', end=' ')
print('My name is', 'Jake')

上面的代碼將會輸出以下內容:

Hello My name is Jake

用戶輸入

要讀取一行類型化的用戶輸入，可使用 input() 函數：

name = input('Enter your name:')
print('Your name is', name)

input()函數向用戶輸出一句提示，而且返回他們的響應。

這對於一個簡短的程序、學習練習或者簡單的調試是很是有用的。

但這並未普遍應用於實際的程序中。

pass 語句

有時候須要指定一個空的代碼塊，那麼可使用 pass 關鍵字。

if a > b:
    pass
else:
    print('Computer says false')

pass 語句也稱爲 「無操做」 語句，它什麼也不作。它用做語句的佔位符，可能之後會被添加。

習題

這是須要建立 Python 文件而且運行這個文件的第一組練習。從如今開始，假定你正在編輯的文件位於practical-python/Work/ 目錄。爲了幫您找到合適的 位置，已經建立了許多具備合適的文件名的空的啓動文件。請找到在第一個練習中使用的Work/bounce.py文件。

習題 1.5: 彈跳球

一個橡膠球從 100 米高的地方落下來，球每次撞到地面時彈到原來高度的 3/5 。編寫一個程序 bounce.py ，輸出一張表格，顯示前 10 次反彈的高度。

程序生成的表格大概像下面這樣：

1 60.0
2 36.0
3 21.599999999999998
4 12.959999999999999
5 7.775999999999999
6 4.6655999999999995
7 2.7993599999999996
8 1.6796159999999998
9 1.0077695999999998
10 0.6046617599999998

注意：若是使用 round() 函數，可使輸出稍微簡潔一些。請嘗試使用 round() 函數將輸出四捨五入到 小數點後 4 位。

1 60.0
2 36.0
3 21.6
4 12.96
5 7.776
6 4.6656
7 2.7994
8 1.6796
9 1.0078
10 0.6047

習題 1.6: 調試

下面的代碼片斷包含來自於西爾斯大廈問題 的代碼，它還有一個 bug：

# sears.py

bill_thickness = 0.11 * 0.001    # Meters (0.11 mm)
sears_height   = 442             # Height (meters)
num_bills      = 1
day            = 1

while num_bills * bill_thickness < sears_height:
    print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness)
    day = days + 1
    num_bills = num_bills * 2

print('Number of days', day)
print('Number of bills', num_bills)
print('Final height', num_bills * bill_thickness)

將上面顯示的代碼複製並粘貼到一個名爲 sears.py的新程序中。當執行 sears.py 裏的代碼時，將會收到一條致使程序奔潰的錯誤信息。錯誤信息以下所示：

Traceback (most recent call last):
  File "sears.py", line 10, in <module>
    day = days + 1
NameError: name 'days' is not defined

讀取錯誤信息是 Python 代碼的重要組成部分。若是程序奔潰，則回溯消息的最後一行是程序爲何奔潰的實際緣由。在此（NameError: name 'days' is not defined）之上，你應該能夠看到源代碼片斷（ day = days + 1）、可識別的文件名（ sears.py）和錯誤代碼的行號（ line 10）。

  • 哪行是錯誤的？
  • 錯誤是什麼？
  • 解決錯誤。
  • 成功運行程序。Run the program successfully

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