有一本學Python的書，也許你還沒有關注到，它在bookauthority的Python類目中排名第三，要勝過太多太多的Python書。那就是《Python編程快速上手 讓繁瑣工作自動化》。

就它本身來說，這本書不會讓你變成一個職業軟件開發者，就像幾節吉他課程不會讓你變成一名搖滾巨星。但如果你是辦公室職員、管理者、學術研究者，或使用計算機來工作或娛樂的任何人，你將學到編程的基本知識，這樣就能將下面這樣一些簡單的任務自動化：

• 移動并重命名幾千個文件，將它們分類，放入文件夾；
• 填寫在線表單，不需要打字；
• 在網站更新時，從網站下載文件或復制文本；
• 讓計算機向客戶發出短信通知；
• 更新或格式化Excel電子表格；
• 檢查電子郵件并發出預先寫好的回復。

對人來說，這些任務簡單，但很花時間。它們通常很瑣碎、很特殊，沒有現成的軟件可以完成。有一點編程知識，就可以讓計算機為你完成這些任務。

本書沒有設計成參考手冊，它是初學者指南。編碼風格有時候違反最佳實踐（例如，有些程序使用全局變量），但這是一種折中，讓代碼更簡單，以便學習。

下面分享一下第一章節，希望你的Python編程語言可以從這里開始。

Python基礎

Python編程語言有許多語法結構、標準庫函數和交互式開發環境功能。好在，你可以忽略大多數內容。你只需要學習部分內容，就能編寫一些方便的小程序。

但在動手之前，你必須學習一些基本編程概念。就像魔法師培訓，你可能認為這些概念既深奧又啰嗦，但有了一些知識和實踐，你就能像魔法師一樣指揮你的計算機，完成難以置信的事情。

本章有幾個例子，我們鼓勵你在交互式環境中輸入它們。交互式環境讓你每次執行一條Python指令，并立即顯示結果。使用交互式環境對于了解基本Python指令的行為是很好的，所以你在閱讀時要試一下。做過的事比僅僅讀過的內容，更令人印象深刻。

1.1 在交互式環境中輸入表達式

啟動IDLE就運行了交互式環境，這是和Python一起安裝的。在Windows上，打開“開始”菜單，選擇“All ProgramsPython 3.3”，然后選擇“IDLE（Python GUI）”。在OS X上，選擇“ApplicationsMacPython 3.3IDLE”。在Ubuntu上，打開新的終端窗口并輸入idle3。

一個窗口會出現，包含>>>提示符，這就是交互式環境。在提示符后輸入2 + 2，讓Python做一些簡單的算術。

>>> 2 + 2 4

IDLE窗口現在應該顯示下面這樣的文本：

Python 3.3.2 (v3.3.2:d047928ae3f6, May 16 2013, 00:06:53) [MSC v.1600 64 bit (AMD64)] on win32 Type "copyright", "credits" or "license()" for more information. >>> 2 + 2 4 >>>

在Python中，2 + 2稱為“表達式”，它是語言中最基本的編程結構。表達式包含“值”（例如2）和“操作符”（例如+），并且總是可以求值（也就是歸約）為單個值。這意味著在Python代碼中，所有使用表達式的地方，也可以使用一個值。

在前面的例子中，2 + 2被求值為單個值4。沒有操作符的單個值也被認為是一個表達式，盡管它求值的結果就是它自己，像下面這樣：

>>> 2 2

錯誤沒關系！

如果程序包含計算機不能理解的代碼，就會崩潰，這將導致Python顯示錯誤信息。錯誤信息并不會破壞你的計算機，所以不要害怕犯錯誤。“崩潰”只是意味著程序意外地停止執行。
如果你希望對一條錯誤信息了解更多，可以在網上查找這條信息的準確文本，找到關于這個錯誤的更多內容。也可以查看http://nostarch.com/automatestuff/，這里有常見的Python錯誤信息和含義的列表。

Python表達式中也可以使用大量其他操作符。例如，表 1-1 列出了Python的所有數學操作符。

表1-1 數學操作符

數學操作符的操作順序（也稱為“優先級”）與數學中類似。**操作符首先求值，接下來是-*、/、//和%操作符，從左到右計算。+和-操作符最后求值，也是從左到右計算。如果需要，可以用括號來改變通常的優先級。在交互式環境中輸入下列表達式：

>>> 2 + 3 * 6 20 >>> (2 + 3) * 6 30 >>> 48565878 * 578453 28093077826734 >>> 2 ** 8 256 >>> 23 / 7 3.2857142857142856 >>> 23 // 7 3 >>> 23 % 7 2 >>> 2 + 2 4 >>> (5 - 1) * ((7 + 1) / (3 - 1)) 16.0

在每個例子中，作為程序員，你必須輸入表達式，但Python完成較難的工作，將它求值為單個值。Python將繼續求值表達式的各個部分，直到它成為單個值，如圖1-1所示。

圖1-1 表達式求值將它歸約為單個值

將操作符和值放在一起構成表達式的這些規則，是 Python 編程語言的基本部分，就像幫助我們溝通的語法規則一樣。下面是例子：

This is a grammatically correct English sentence.

This grammatically is sentence not English correct a.

第二行很難解釋，因為它不符合英語的規則。類似地，如果你輸入錯誤的 Python指令，Python也不能理解，就會顯示出錯誤信息，像下面這樣：

>>> 5 +File "<stdin>", line 15 +^ SyntaxError: invalid syntax >>> 42 + 5 + * 2File "<stdin>", line 142 + 5 + * 2^ SyntaxError: invalid syntax

你總是可以在交互式環境中輸入一條指令，檢查它是否能工作。不要擔心會弄壞計算機：最壞的情況就是Python顯示出錯信息。專業的軟件開發者在編寫代碼時，常常會遇到錯誤信息。

1.2 整型、浮點型和字符串數據類型

記住，表達式是值和操作符的組合，它們可以通過求值成為單個值。“數據類型”是一類值，每個值都只屬于一種數據類型。表1-2列出了Python中最常見的數據類型。例如，值-2和30屬于“整型”值。整型（或int）數據類型表明值是整數。帶有小數點的數，如3.14，稱為“浮點型”（或float）。請注意，盡管42是一個整型，但42.0是一個浮點型。

表1-2 常見數據類型

Python程序也可以有文本值，稱為“字符串”，或strs（發音為“stirs”）。總是用單引號（'）包圍住字符串（例如'Hello'或'Goodbye cruel world!'），這樣Python就知道字符串的開始和結束。甚至可以有沒有字符的字符串，稱為“空字符串”。第4章更詳細地解釋了字符串。

如果你看到錯誤信息SyntaxError: EOL while scanning string literal，可能是忘記了字符串末尾的單引號，如下面的例子所示：

>>> 'Hello world! SyntaxError: EOL while scanning string literal

1.3 字符串連接和復制

根據操作符之后的值的數據類型，操作符的含義可能會改變。例如，在操作兩個整型或浮點型值時，+是相加操作符。但是，在用于兩個字符串時，它將字符串連接起來，成為“字符串連接”操作符。在交互式環境中輸入以下內容：

>>> 'Alice' + 'Bob' 'AliceBob'

該表達式求值為一個新字符串，包含了兩個字符串的文本。但是，如果你對一個字符串和一個整型值使用加操作符，Python就不知道如何處理，它將顯示一條錯誤信息。

>>> 'Alice' + 42 Traceback (most recent call last):File "<pyshell#26>", line 1, in <module>'Alice' + 42 TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

錯誤信息Can't convert 'int' object to str implicitly表示Python認為，你試圖將一個整數連接到字符串'Alice'。代碼必須顯式地將整數轉換為字符串，因為Python不能自動完成轉換。（1.6節“程序剖析”在討論函數時，將解釋數據類型轉換。）

在用于兩個整型或浮點型值時，-*-操作符表示乘法。但-*-操作符用于一個字符串值和一個整型值時，它變成了“字符串復制”操作符。在交互式環境中輸入一個字符串乘一個數字，看看效果。

>>> 'Alice' * 5 'AliceAliceAliceAliceAlice'

該表達式求值為一個字符串，它將原來的字符串重復若干次，次數就是整型的值。字符串復制是一個有用的技巧，但不像字符串連接那樣常用。

*操作符只能用于兩個數字（作為乘法），或一個字符串和一個整型（作為字符串復制操作符）。否則，Python將顯示錯誤信息。

>>> 'Alice' * 'Bob' Traceback (most recent call last):File "<pyshell#32>", line 1, in <module>'Alice' * 'Bob' TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'str' >>> 'Alice' * 5.0 Traceback (most recent call last):File "<pyshell#33>", line 1, in <module>'Alice' * 5.0 TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'float'

Python不理解這些表達式是有道理的：你不能把兩個單詞相乘，也很難將一個任意字符串復制小數次。

1.4 在變量中保存值

“變量”就像計算機內存中的一個盒子，其中可以存放一個值。如果你的程序稍后將用到一個已求值的表達式的結果，就可以將它保存在一個變量中。

1.4.1 賦值語句

用“賦值語句”將值保存在變量中。賦值語句包含一個變量名、一個等號（稱為賦值操作符），以及要存儲的值。如果輸入賦值語句spam = 42，那么名為spam的變量將保存一個整型值42。

可以將變量看成一個帶標簽的盒子，值放在其中，如圖1-2所示。

圖1-2 spam = 42 就像是告訴程序“變量spam現在有整數42放在里面”

例如，在交互式環境中輸入以下內容：

? >>> spam = 40>>> spam40>>> eggs = 2 ? >>> spam + eggs42>>> spam + eggs + spam82 ? >>> spam = spam + 2>>> spam42

第一次存入一個值，變量就被“初始化”（或創建）?。此后，可以在表達式中使用它，以及其他變量和值?。如果變量被賦了一個新值，老值就被忘記了?。這就是為什么在例子結束時，spam求值為42，而不是40。這稱為“覆寫”該變量。在交互式環境中輸入以下代碼，嘗試覆寫一個字符串：

>>> spam = 'Hello' >>> spam 'Hello' >>> spam = 'Goodbye' >>> spam 'Goodbye'

就像圖1-3中的盒子，這個例子中的spam變量保存了'Hello'，直到你用'Goodbye'替代它。

圖1-3 如果一個新值賦給變量，老值就被遺忘了

1.4.2 變量名

表1-3中有一些合法變量名的例子。你可以給變量取任何名字，只要它遵守以下3條規則：

1．只能是一個詞。

2．只能包含字母、數字和下劃線。

3．不能以數字開頭。

表1-3 有效和無效的變量名

變量名是區分大小寫的。這意味著，spam、 SPAM、Spam和sPaM是4個不同的變量。變量用小寫字母開頭是Python的慣例。

本書的變量名使用了駝峰形式，沒有用下劃線。也就是說，變量名用lookLikeThis，而不是looking_like_this。一些有經驗的程序員可能會指出，官方的Python代碼風格PEP 8，即應該使用下劃線。我喜歡駝峰式，這沒有錯，并認為PEP 8本身“愚蠢的一致性是頭腦狹隘人士的心魔”：

“一致地滿足風格指南是重要的。但最重要的是，知道何時要不一致，因為有時候風格指南就是不適用。如果有懷疑，請相信自己的最佳判斷。”

好的變量名描述了它包含的數據。設想你搬到一間新屋子，搬家紙箱上標的都是“東西”。你永遠找不到任何東西！本書的例子和許多Python的文檔，使用spam、eggs和bacon等變量名作為一般名稱（受到Monty Python的“Spam”短劇的影響），但在你的程序中，具有描述性的名字有助于提高代碼可讀性。

1.5 第一個程序

雖然交互式環境對于一次運行一條 Python指令很好，但要編寫完整的Python程序，就需要在文件編輯器中輸入指令。“文件編輯器”類似于Notepad或TextMate這樣的文本編輯器，它有一些針對輸入源代碼的特殊功能。要在IDLE中打開文件編輯器，請選擇FileNew ?File。

出現的窗口中應該包含一個光標，等待你輸入，但它與交互式環境不同。在交互式環境中，按下回車，就會執行Python指令。文件編輯器允許輸入許多指令，保存為文件，并運行該程序。下面是區別這兩者的方法：

• 交互式環境窗口總是有>>>提示符。
• 文件編輯器窗口沒有>>>提示符。

現在是創建第一個程序的時候了！在文件編輯器窗口打開后，輸入以下內容：

? # This program says hello and asks for my name. ? print('Hello world!')print('What is your name?') # ask for their name ? myName = input() ? print('It is good to meet you, ' + myName) ? print('The length of your name is:')print(len(myName)) ? print('What is your age?') # ask for their agemyAge = input()print('You will be ' + str(int(myAge) + 1) + ' in a year.')

在輸入完源代碼后保存它，這樣就不必在每次啟動IDLE時重新輸入。從文件編輯器窗口頂部的菜單，選擇File?Save As。在“Save As”窗口中，在輸入框輸入hello.py，然后點擊“Save”。

在輸入程序時，應該過一段時間就保存你的程序。這樣，如果計算機崩潰，或者不小心退出了IDLE，也不會丟失代碼。作為快捷鍵，可以在Windows和Linux上按Ctrl-S，在OS X上按?-S，來保存文件。

在保存文件后，讓我們來運行程序。選擇Run?Run Module，或按下F5鍵。程序將在交互式環境窗口中運行，該窗口是首次啟動IDLE時出現的。記住，必須在文件編輯器窗口中按F5，而不是在交互式環境窗口中。在程序要求輸入時，輸入你的名字。在交互式環境中，程序輸出應該看起來像這樣：

Python 3.3.2 (v3.3.2:d047928ae3f6, May 16 2013, 00:06:53) [MSC v.1600 64 bit (AMD64)] on win32 Type "copyright", "credits" or "license()" for more information. >>> ================================ RESTART ================================ >>> Hello world! What is your name? Al It is good to meet you, Al The length of your name is: 2 What is your age? 4 You will be 5 in a year. >>>

如果沒有更多代碼行要執行，Python程序就會“中止”。也就是說，它停止運行。（也可以說Python程序“退出”了。）

可以通過點擊窗口上部的X，關閉文件編輯器。要重新加載一個保存了的程序，就在菜單中選擇File?Open。現在請這樣做，在出現的窗口中選擇hello.py，并點擊“Open”按鈕。前面保存的程序hello.py應該在文件編輯器窗口中打開。

1.6 程序剖析

新程序在文件編輯器中打開后，讓我們快速看一看它用到的Python指令，逐一查看每行代碼。

1.6.1 注釋

下面這行稱為“注釋”。

? # This program says hello and asks for my name.

Python會忽略注釋，你可以用它們來寫程序注解，或提醒自己代碼試圖完成的事。這一行中，#標志之后的所有文本都是注釋。

有時候，程序員在測試代碼時，會在一行代碼前面加上#，臨時刪除它。這稱為“注釋掉”代碼。在你想搞清楚為什么程序不工作時，這樣做可能有用。稍后，如果你準備還原這一行代碼，可以去掉#。

Python也會忽略注釋之后的空行。在程序中，想加入空行時就可以加入。這會讓你的代碼更容易閱讀，就像書中的段落一樣。

1.6.2 print()函數

print()函數將括號內的字符串顯示在屏幕上。

? print('Hello world!')print('What is your name?') # ask for their name

代碼行print('Hello world!')表示“打印出字符串'Hello world!'的文本”。Python執行到這行時，你告訴Python調用print()函數，并將字符串“傳遞”給函數。傳遞給函數的值稱為“參數”。請注意，引號沒有打印在屏幕上。它們只是表示字符串的起止，不是字符串的一部分。

也可以用這個函數在屏幕上打印出空行，只要調用print()就可以了，括號內沒有任何東西。

在寫函數名時，末尾的左右括號表明它是一個函數的名字。這就是為什么在本書中你會看到print()，而不是print。第2章更詳細地探討了函數。

1.6.3 input()函數

函數等待用戶在鍵盤上輸入一些文本，并按下回車鍵。

? myName = input()

這個函數求值為一個字符串，即用戶輸入的文本。前面的代碼行將這個字符串賦給變量myName。

你可以認為input()函數調用是一個表達式，它求值為用戶輸入的任何字符串。如果用戶輸入'Al'，那么該表達式就求值為myName = 'Al'。

1.6.4 打印用戶的名字

接下來的print()調用，在括號間包含表達式'It is good to meet you, ' + myName。

? print('It is good to meet you, ' + myName)

要記住，表達式總是可以求值為一個值。如果'Al'是上一行代碼保存在myName中的值，那么這個表達式就求值為'It is good to meet you, Al'。這個字符串傳給print()，它將輸出到屏幕上。

1.6.5 len()函數

你可以向len()函數傳遞一個字符串（或包含字符串的變量），然后該函數求值為一個整型值，即字符串中字符的個數。

? print('The length of your name is:')print(len(myName))

在交互式環境中輸入以下內容試一試：

>>> len('hello') 5 >>> len('My very energetic monster just scarfed nachos.') 46 >>> len('') 0

就像這些例子，len(myName)求值為一個整數。然后它被傳遞給print()，在屏幕上顯示。請注意，print()允許傳入一個整型值或字符串。但如果在交互式環境中輸入以下內容，就會報錯：

>>> print('I am ' + 29 + ' years old.') Traceback (most recent call last):File "<pyshell#6>", line 1, in <module>print('I am ' + 29 + ' years old.') TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

導致錯誤的原因不是print()函數，而是你試圖傳遞給print()的表達式。如果在交互式環境中單獨輸入這個表達式，也會得到同樣的錯誤。

>>> 'I am ' + 29 + ' years old.' Traceback (most recent call last):File "<pyshell#7>", line 1, in <module>'I am ' + 29 + ' years old.' TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

報錯是因為，只能用+操作符加兩個整數，或連接兩個字符串。不能讓一個整數和一個字符串相加，因為這不符合Python的語法。可以使用字符串版本的整數，修復這個錯誤。這在下一節中解釋。

1.6.6 str()、int()和float()函數

如果想要連接一個整數（如29）和一個字符串，再傳遞給print()，就需要獲得值'29'。它是29的字符串形式。str()函數可以傳入一個整型值，并求值為它的字符串形式，像下面這樣：

>>> str(29) '29' >>> print('I am ' + str(29) + ' years old.') I am 29 years old.

因為str(29)求值為’29’，所以表達式'I am ' + str(29) + ' years old.'求值為'I am ' + '29' + ' years old.'，它又求值為'I am 29 years old.'。這就是傳遞給print()函數的值。

str()、int()和float()函數將分別求值為傳入值的字符串、整數和浮點數形式。請嘗試用這些函數在交互式環境中轉換一些值，看看會發生什么。

>>> str(0) '0' >>> str(-3.14) '-3.14' >>> int('42') 42 >>> int('-99') -99 >>> int(1.25) 1 >>> int(1.99) 1 >>> float('3.14') 3.14 >>> float(10) 10.0

前面的例子調用了str()、int()和float()函數，向它們傳入其他數據類型的值，得到了字符串、整型或浮點型的值。

如果想要將一個整數或浮點數與一個字符串連接，str()函數就很方便。如果你有一些字符串值，希望將它們用于數學運算，int()函數也很有用。例如，input()函數總是返回一個字符串，即便用戶輸入的是一個數字。在交互式環境中輸入spam = input()，在它等待文本時輸入101。

>>> spam = input() 101 >>> spam '101'

保存在spam中的值不是整數101，而是字符串'101'。如果想要用spam中的值進行數學運算，那就用int()函數取得spam的整數形式，然后將這個新值存在spam中。

>>> spam = int(spam) >>> spam 101

現在你應該能將spam變量作為整數，而不是字符串使用。

>>> spam * 10 / 5 202.0

請注意，如果你將一個不能求值為整數的值傳遞給int()，Python將顯示出錯信息。

>>> int('99.99') Traceback (most recent call last):File "<pyshell#18>", line 1, in <module>int('99.99') ValueError: invalid literal for int() with base 10: '99.99' >>> int('twelve') Traceback (most recent call last):File "<pyshell#19>", line 1, in <module>int('twelve') ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'twelve'

如果需要對浮點數進行取整運算，也可以用int()函數。

>>> int(7.7) 7 >>> int(7.7) + 1 8

在你的程序中，最后3行使用了函數int()和str()，取得適當數據類型的值。

? print('What is your age?') # ask for their agemyAge = input()print('You will be ' + str(int(myAge) + 1) + ' in a year.')

myAge變量包含了input()函數返回的值。因為input()函數總是返回一個字符串（即使用戶輸入的是數字），所以你可以使用int(myAge)返回字符串的整型值。這個整型值隨后在表達式int(myAge) + 1中與1相加。

相加的結果傳遞給str()函數：str(int(myAge) + 1)。然后，返回的字符串與字符串'You will be '和' in a year.'連接，求值為一個更長的字符串。這個更長的字符串最終傳遞給print()，在屏幕上顯示。

假定用戶輸入字符串'4'，保存在myAge中。字符串'4'被轉換為一個整型，所以你可以對它加1。結果是5。str()函數將這個結果轉化為字符串，這樣你就可以將它與第二個字符串'in a year.'連接，創建最終的消息。這些求值步驟如圖1-4所示。

文本和數字相等判斷

雖然數字的字符串值被認為與整型值和浮點型值完全不同，但整型值可以與浮點值相等。>>> 42 == '42' False >>> 42 == 42.0 True >>> 42.0 == 0042.000 TruePython進行這種區分，因為字符串是文本，而整型值和浮點型都是數字。

圖1-4 如果4保存在myAge中，求值的步驟

1.7 小結

你可以用一個計算器來計算表達式，或在文本處理器中輸入字符串連接。甚至可以通過復制粘貼文本，很容易地實現字符串復制。但是表達式以及組成它們的值（操作符、變量和函數調用），才是構成程序的基本構建塊。一旦你知道如何處理這些元素，就能夠用Python操作大量的數據。

最好是記住本章中介紹的不同類型的操作符（+、-、-*-、/、//、%和-**-是數學操作符，+和-*-是字符串操作符），以及3種數據類型（整型、浮點型和字符串）。

我們還介紹了幾個不同的函數。print()和input()函數處理簡單的文本輸出（到屏幕）和輸入（通過鍵盤）。len()函數接受一個字符串，并求值為該字符串中字符的數目。

在下一章中，你將學習如何告訴Python根據它擁有的值，明智地決定什么代碼要運行，什么代碼要跳過，什么代碼要重復。這稱為“控制流”，它讓你編寫程序來做出明智的決定。

總結

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