Python基础：多文件项目注释算数运算符程序执行原理和变量的基本使用

Posted 2022-12-03 英雄有梦

一、多文件项目的演练

• 开发 项目 就是开发一个 专门解决一个复杂业务功能的软件
• 通常每 一个项目 就具有一个 独立专属的目录，用于保存 所有和项目相关的文件
  • 一个项目通常会包含 很多源文件

目标

• 在项目中添加多个文件，并且设置文件的执行

多文件项目演练

1. 在 01_Python基础 项目中新建一个 hm_02_第2个Python程序.py
2. 在 hm_02_第2个Python程序.py 文件中添加一句 print("hello")
3. 点击右键执行 hm_02_第2个Python程序.py

提示

• 在 PyCharm 中，要想让哪一个 Python 程序能够执行，必须首先通过 鼠标右键的方式执行 一下
• 对于初学者而言，在一个项目中设置多个程序可以执行，是非常方便的，可以方便对不同知识点的练习和测试
• 对于商业项目而言，通常在一个项目中，只有一个 可以直接执行的 Python 源程序

二、注释

目标

• 注释的作用
• 单行注释（行注释）
• 多行注释（块注释）

01. 注释的作用

使用用自己熟悉的语言，在程序中对某些代码进行标注说明，增强程序的可读性

02. 单行注释(行注释)

• 以 # 开头，# 右边的所有东西都被当做说明文字，而不是真正要执行的程序，只起到辅助说明作用

• 示例代码如下：

# 这是第一个单行注释
print("hello python")

为了保证代码的可读性，# 后面建议先添加一个空格，然后再编写相应的说明文字

在代码后面增加的单行注释

• 在程序开发时，同样可以使用 # 在代码的后面（旁边）增加说明性的文字

• 但是，需要注意的是，为了保证代码的可读性，注释和代码之间 至少要有 两个空格

• 示例代码如下：

print("hello python")  # 输出 `hello python`

03. 多行注释（块注释）

• 如果希望编写的 注释信息很多，一行无法显示，就可以使用多行注释

• 要在 Python 程序中使用多行注释，可以用 一对 连续的 三个 引号(单引号和双引号都可以)

• 示例代码如下：

"""
这是一个多行注释

在多行注释之间，可以写很多很多的内容……
""" 
print("hello python")

什么时候需要使用注释？

1. 注释不是越多越好，对于一目了然的代码，不需要添加注释
2. 对于 复杂的操作，应该在操作开始前写上若干行注释
3. 对于 不是一目了然的代码，应在其行尾添加注释（为了提高可读性，注释应该至少离开代码 2 个空格）
4. 绝不要描述代码，假设阅读代码的人比你更懂 Python，他只是不知道你的代码要做什么

在一些正规的开发团队，通常会有 代码审核 的惯例，就是一个团队中彼此阅读对方的代码

关于代码规范

• Python 官方提供有一系列 PEP（Python Enhancement Proposals） 文档
• 其中第 8 篇文档专门针对 Python 的代码格式 给出了建议，也就是俗称的 PEP 8
• 文档地址：https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/
• 谷歌有对应的中文文档：http://zh-google-styleguide.readthedocs.io/en/latest/google-python-styleguide/python_style_rules/

任何语言的程序员，编写出符合规范的代码，是开始程序生涯的第一步

三、算数运算符

计算机，顾名思义就是负责进行 数学计算 并且 存储计算结果 的电子设备

目标

• 算术运算符的基本使用

01. 算数运算符

• 算数运算符是 运算符的一种
• 是完成基本的算术运算使用的符号，用来处理四则运算

运算符	描述	实例
+	加	10 + 20 = 30
-	减	10 - 20 = -10
*	乘	10 * 20 = 200
/	除	10 / 20 = 0.5
//	取整除	返回除法的整数部分（商） 9 // 2 输出结果 4
%	取余数	返回除法的余数 9 % 2 = 1
**	幂	又称次方、乘方，2 ** 3 = 8

• 在 Python 中 * 运算符还可以用于字符串，计算结果就是字符串重复指定次数的结果

In [1]: "-" * 50
Out[1]: '----------------------------------------' 

02. 算数运算符的优先级

• 和数学中的运算符的优先级一致，在 Python 中进行数学计算时，同样也是：

  • 先乘除后加减
  • 同级运算符是 从左至右 计算
  • 可以使用 () 调整计算的优先级

• 以下表格的算数优先级由高到最低顺序排列

运算符	描述
**	幂 (最高优先级)
* / % //	乘、除、取余数、取整除
+ -	加法、减法

• 例如：
  • 2 + 3 * 5 = 17
  • (2 + 3) * 5 = 25
  • 2 * 3 + 5 = 11
  • 2 * (3 + 5) = 16

四、程序执行原理（科普）

目标

• 计算机中的 三大件
• 程序执行的原理
• 程序的作用

01. 计算机中的三大件

计算机中包含有较多的硬件，但是一个程序要运行，有 三个 核心的硬件，分别是：

1. CPU
   • 中央处理器，是一块超大规模的集成电路
   • 负责 处理数据／计算
2. 内存
   • 临时 存储数据（断电之后，数据会消失）
   • 速度快
   • 空间小（单位价格高）
3. 硬盘
   • 永久 存储数据
   • 速度慢
   • 空间大（单位价格低）

CPU	内存	硬盘

思考题

1. 计算机中哪一个硬件设备负责执行程序？
   • CPU
2. 内存 的速度快还是 硬盘 的速度快？
   • 内存
3. 我们的程序是安装在内存中的，还是安装在硬盘中的？
   • 硬盘
4. 我买了一个内存条，有 500G 的空间！！！，这句话对吗？
   • 不对，内存条通常只有 4G / 8G / 16G / 32G
5. 计算机关机之后，内存中的数据都会消失，这句话对吗？
   • 正确

02. 程序执行的原理

1. 程序 运行之前，程序是 保存在硬盘 中的
2. 当要运行一个程序时
   • 操作系统会首先让 CPU 把程序复制到 内存 中
   • CPU 执行 内存 中的 程序代码

程序要执行，首先要被加载到内存

2.1 Python 程序执行原理

1. 操作系统会首先让 CPU 把 Python 解释器 的程序复制到 内存 中
2. Python 解释器 根据语法规则，从上向下 让 CPU 翻译 Python 程序中的代码
3. CPU 负责执行翻译完成的代码

Python 的解释器有多大？

• 执行以下终端命令可以查看 Python 解释器的大小

# 1. 确认解释器所在位置
$ which python

# 2. 查看 python 文件大小(只是一个软链接)
$ ls -lh /usr/bin/python

# 3. 查看具体文件大小
$ ls -lh /usr/bin/python2.7

提示：建立 软链接 的目的，是为了方便使用者不用记住使用的解释器是 哪一个具体版本

03. 程序的作用

程序就是 用来处理数据 的！

• 新闻软件 提供的 新闻内容、评论…… 是数据
• 电商软件 提供的 商品信息、配送信息…… 是数据
• 运动类软件 提供的 运动数据…… 是数据
• 地图类软件 提供的 地图信息、定位信息、车辆信息…… 是数据
• 即时通讯软件 提供的 聊天信息、好友信息…… 是数据
• ……

3.1 思考 QQ 程序的启动过程

1. QQ 在运行之前，是保存在 硬盘 中的
2. 运行之后，QQ 程序就会被加载到 内存 中了

3.2 思考 QQ 程序的 登录 过程

1. 读取用户输入的 QQ 号码
2. 读取用户输入的 QQ 密码
3. 将 QQ 号码 和 QQ 密码 发送给腾讯的服务器，等待服务器确认用户信息

思考 1

在 QQ 这个程序将 QQ 号码 和 QQ 密码 发送给服务器之前，是否需要先存储一下 QQ 号码 和 密码?

答案

肯定需要！—— 否则 QQ 这个程序就不知道把什么内容发送给服务器了！

思考 2

QQ 这个程序把 QQ 号码 和 QQ 密码 保存在哪里？

答案

保存在 内存 中，因为 QQ 程序自己就在内存中

思考 3

QQ 这个程序是怎么保存用户的 QQ 号码 和 QQ 密码 的？

答案

1. 在内存中为 QQ 号码 和 QQ 密码 各自分配一块空间
   • 在 QQ 程序结束之前，这两块空间是由 QQ 程序负责管理的，其他任何程序都不允许使用
   • 在 QQ 自己使用完成之前，这两块空间始终都只负责保存 QQ 号码 和 QQ 密码
2. 使用一个 别名 标记 QQ 号码 和 QQ 密码 在内存中的位置

• 在程序内部，为 QQ 号码 和 QQ 密码 在内存中分配的空间就叫做 变量
• 程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的

五、变量的基本使用

程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的

目标

• 变量定义
• 变量的类型
• 变量的命名

01. 变量定义

• 在 Python 中，每个变量 在使用前都必须赋值，变量 赋值以后 该变量 才会被创建
• 等号（=）用来给变量赋值
  • = 左边是一个变量名
  • = 右边是存储在变量中的值

变量名 = 值

变量定义之后，后续就可以直接使用了

1) 变量演练1 —— iPython

# 定义 qq_number 的变量用来保存 qq 号码
In [1]: qq_number = "1234567"

# 输出 qq_number 中保存的内容
In [2]: qq_number
Out[2]: '1234567'

# 定义 qq_password 的变量用来保存 qq 密码
In [3]: qq_password = "123"

# 输出 qq_password 中保存的内容
In [4]: qq_password
Out[4]: '123'

使用交互式方式，如果要查看变量内容，直接输入变量名即可，不需要使用 print 函数

2) 变量演练 2 —— PyCharm

# 定义 qq 号码变量
qq_number = "1234567"

# 定义 qq 密码变量
qq_password = "123"

# 在程序中，如果要输出变量的内容，需要使用 print 函数
print(qq_number)
print(qq_password)

使用解释器执行，如果要输出变量的内容，必须要要使用 print 函数

3) 变量演练 3 —— 超市买苹果

• 可以用 其他变量的计算结果 来定义变量
• 变量定义之后，后续就可以直接使用了

需求

• 苹果的价格是 8.5 元/斤
• 买了 7.5 斤 苹果
• 计算付款金额

# 定义苹果价格变量
price = 8.5

# 定义购买重量
weight = 7.5

# 计算金额
money = price * weight

print(money)

思考题

• 如果 只要买苹果，就返 5 块钱
• 请重新计算购买金额

# 定义苹果价格变量
price = 8.5

# 定义购买重量
weight = 7.5

# 计算金额
money = price * weight

# 只要买苹果就返 5 元
money = money - 5
print(money)

提问

• 上述代码中，一共定义有几个变量？
  • 三个：price／weight／money
• money = money - 5 是在定义新的变量还是在使用变量？
  • 直接使用之前已经定义的变量
  • 变量名 只有在 第一次出现 才是 定义变量
  • 变量名 再次出现，不是定义变量，而是直接使用之前定义过的变量
• 在程序开发中，可以修改之前定义变量中保存的值吗？
  • 可以
  • 变量中存储的值，就是可以 变 的

02. 变量的类型

• 在内存中创建一个变量，会包括：
  1. 变量的名称
  2. 变量保存的数据
  3. 变量存储数据的类型
  4. 变量的地址（标示）

2.1 变量类型的演练 —— 个人信息

需求

• 定义变量保存小明的个人信息
• 姓名：小明
• 年龄：18 岁
• 性别：是男生
• 身高：1.75 米
• 体重：75.0 公斤

利用 单步调试 确认变量中保存数据的类型

提问

1. 在演练中，一共有几种数据类型？
   • 4 种
   • str —— 字符串
   • bool —— 布尔（真假）
   • int —— 整数
   • float —— 浮点数（小数）
2. 在 Python 中定义变量时需要指定类型吗？
   • 不需要
   • Python 可以根据 = 等号右侧的值，自动推导出变量中存储数据的类型

2.2 变量的类型

• 在 Python 中定义变量是 不需要指定类型（在其他很多高级语言中都需要）
• 数据类型可以分为 数字型 和 非数字型
• 数字型
  • 整型 (int)
  • 浮点型（float）
  • 布尔型（bool）
    • 真 True 非 0 数 —— 非零即真
    • 假 False 0
  • 复数型 (complex)
    • 主要用于科学计算，例如：平面场问题、波动问题、电感电容等问题
• 非数字型
  • 字符串
  • 列表
  • 元组
  • 字典

提示：在 Python 2.x 中，整数 根据保存数值的长度还分为：

• int（整数）
• long（长整数）

• 使用 type 函数可以查看一个变量的类型

In [1]: type(name)

2.3 不同类型变量之间的计算

1) 数字型变量 之间可以直接计算

• 在 Python 中，两个数字型变量是可以直接进行 算数运算的
• 如果变量是 bool 型，在计算时
  • True 对应的数字是 1
  • False 对应的数字是 0

演练步骤

1. 定义整数 i = 10
2. 定义浮点数 f = 10.5
3. 定义布尔型 b = True

• 在 iPython 中，使用上述三个变量相互进行算术运算

2) 字符串变量 之间使用 + 拼接字符串

• 在 Python 中，字符串之间可以使用 + 拼接生成新的字符串

In [1]: first_name = "三"

In [2]: last_name = "张"

In [3]: first_name + last_name
Out[3]: '三张'

3) 字符串变量 可以和 整数 使用 * 重复拼接相同的字符串

In [1]: "-" * 50
Out[1]: '--------------------------------------------------'

4) 数字型变量 和 字符串 之间 不能进行其他计算

In [1]: first_name = "zhang"

In [2]: x = 10

In [3]: x + first_name
---------------------------------------------------------------------------
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
类型错误：`+` 不支持的操作类型：`int` 和 `str`

2.4 变量的输入

• 所谓 输入，就是 用代码 获取 用户通过 键盘 输入的信息
• 例如：去银行取钱，在 ATM 上输入密码
• 在 Python 中，如果要获取用户在 键盘 上的输入信息，需要使用到 input 函数

1) 关于函数

• 一个 提前准备好的功能(别人或者自己写的代码)，可以直接使用，而 不用关心内部的细节
• 目前已经学习过的函数

函数	说明
print(x)	将 x 输出到控制台
type(x)	查看 x 的变量类型

2) input 函数实现键盘输入

• 在 Python 中可以使用 input 函数从键盘等待用户的输入
• 用户输入的 任何内容 Python 都认为是一个 字符串
• 语法如下：

字符串变量 = input("提示信息：")

3) 类型转换函数

函数	说明
int(x)	将 x 转换为一个整数
float(x)	将 x 转换到一个浮点数

4) 变量输入演练 —— 超市买苹果增强版

需求

• 收银员输入 苹果的价格，单位：元／斤
• 收银员输入 用户购买苹果的重量，单位：斤
• 计算并且 输出 付款金额

演练方式 1

# 1. 输入苹果单价
price_str = input("请输入苹果价格：")

# 2. 要求苹果重量
weight_str = input("请输入苹果重量：")

# 3. 计算金额
# 1> 将苹果单价转换成小数
price = float(price_str)

# 2> 将苹果重量转换成小数
weight = float(weight_str)

# 3> 计算付款金额
money = price * weight

print(money)

提问

1. 演练中，针对 价格 定义了几个变量？
   • 两个
   • price_str 记录用户输入的价格字符串
   • price 记录转换后的价格数值
2. 思考 —— 如果开发中，需要用户通过控制台 输入 很多个 数字，针对每一个数字都要定义两个变量，方便吗？

演练方式 2 —— 买苹果改进版

1. 定义 一个 浮点变量 接收用户输入的同时，就使用 float 函数进行转换

price = float(input("请输入价格:"))

• 改进后的好处：

1. 节约空间，只需要为一个变量分配空间
2. 起名字方便，不需要为中间变量起名字

• 改进后的“缺点”：

1. 初学者需要知道，两个函数能够嵌套使用，稍微有一些难度

提示

• 如果输入的不是一个数字，程序执行时会出错，有关数据转换的高级话题，后续会讲！

2.5 变量的格式化输出

苹果单价 9.00 元／斤，购买了 5.00 斤，需要支付 45.00 元

• 在 Python 中可以使用 print 函数将信息输出到控制台
• 如果希望输出文字信息的同时，一起输出 数据，就需要使用到 格式化操作符
• % 被称为 格式化操作符，专门用于处理字符串中的格式
  • 包含 % 的字符串，被称为 格式化字符串
  • % 和不同的 字符 连用，不同类型的数据 需要使用 不同的格式化字符

格式化字符	含义
%s	字符串
%d	有符号十进制整数，%06d 表示输出的整数显示位数，不足的地方使用 0 补全
%f	浮点数，%.2f 表示小数点后只显示两位
%%	输出 %

• 语法格式如下：

print("格式化字符串" % 变量1)

print("格式化字符串" % (变量1, 变量2...))

格式化输出演练 —— 基本练习

需求

1. 定义字符串变量 name，输出 我的名字叫 小明，请多多关照！
2. 定义整数变量 student_no，输出 我的学号是 000001
3. 定义小数 price、weight、money，输出 苹果单价 9.00 元／斤，购买了 5.00 斤，需要支付 45.00 元
4. 定义一个小数 scale，输出 数据比例是 10.00%

print("我的名字叫 %s，请多多关照！" % name)
print("我的学号是 %06d" % student_no)
print("苹果单价 %.02f 元／斤，购买 %.02f 斤，需要支付 %.02f 元" % (price, weight, money))
print("数据比例是 %.02f%%" % (scale * 100))

课后练习 —— 个人名片

需求

• 在控制台依次提示用户输入：姓名、公司、职位、电话、邮箱
• 按照以下格式输出：

**************************************************
公司名称

姓名 (职位)

电话：电话
邮箱：邮箱
**************************************************

实现代码如下：

"""
在控制台依次提示用户输入：姓名、公司、职位、电话、电子邮箱
"""
name = input("请输入姓名：")
company = input("请输入公司：")
title = input("请输入职位：")
phone = input("请输入电话：")
email = input("请输入邮箱：")

print("*" * 50)
print(company)
print()
print("%s (%s)" % (name, title))
print()
print("电话：%s" % phone)
print("邮箱：%s" % email)
print("*" * 50)