Python 介绍

[TOC]

## 1. Python 概述

[Python官方网站](https://docs.python.org)、[Python官方文档](https://docs.python.org/3.15/)

+ Python 是一门解释型语言
+ Python 是跨平台的（Linux，Mac，Windows ……）
+ Python 目前有两个大版本，分别是Python2和Python3，两个大版本之间不相互兼容
+ Python 需要解释执行器，目前主流的解释器有下面三种
  + CPython （c语言开发的，目前官网上下载的基本都是C语言开发的）
  + JPython （Java语言开发的）
  + IronPython （.net开发的）

### 1.1. 解释执行器

+ **进入交互模式：**
如果Linux的终端输入`python3` 可进入到解释执行器的交互模式，这时终端会出现可输入标识符`>>>`，在标识符号后面可以输入python代码`print("hello world")`、数学公式`2 + 3 * 4`等，回车就可以得到代码或公司的结果，交互模式可以用于验证结果等

+ **退出交互模式：**
  + exit() + <回车>
  + quit() + <回车>
  + ctrl + d （输出入文件结束符）

### 1.2. 代码注释

在Python中注释代码只能使用`#`符号注释，注释的内容不参加解释执行（注释的代码不会执行）

### 1.3. python程序的组成

+ 程序由模块组成
+ 模块由语句，函数，类等组成
+ 语句包含表达式
+ 表达式建立并处理数据对象且能返回数据对象的引用关系

### 1.4. python数据类型

+ 数字类型：整型、浮点型、复数、布尔型(bool)
+ 空值：None 是一个表示不存在的特殊对象（作用：1.用来语法占位、2.变量解释绑定）
+ 字符串：str
+ 列表：list

### 1.5. python 运算符

在python中常用的运算符有：基础运算、 is /is not 运算符、复合赋值算术运算符、比较运算符，每种运算的作用和使用相关内容详见[《Python 运算符介绍和使用说明》]()

### 1.6. python 基本输入输出函数

#### 1.6.1. input

input是输入函数，也可以称之为`阻塞函数`，它会阻塞它下面的语句执行，这里input就需要用户输出字符串后才可以继续执行

+ **作用：**从标准输入设备上读取一个字符串
> 注意：末尾的换行字符会被删除

+ **格式：**input('提示字符串')
> 注意：返回一个字符串，提示字符串可以为空

+ **示例：**
```python
len = input("请输出入圆的半径：")
r = float(len)
print("圆的周长是：",r * 3.14 * 2)
```

#### 1.6.2. print

+ **作用**：将一系列的值以字符的形式输出到标准设备上，默认为终端
+ **格式**：print(value，……，sep='',end='\n')
 - 要打印的内容：可以是多个，用英文逗号隔开
+ **关键字参数说明**：
 - sep：两个值之间的分隔符，默认为一个字格''
 - end：输出完毕后在流末尾自动追加一个字符串，默认为换行符格'\n'
+ **示例**：
```python
# 打印字符串
print("hello")
# 打印表达式返回结果
print(1 + 2 * 3)
# 多个数据打印用逗号隔开
print(1 + 2 ,3 * 4 ,100)          # 3 12 100
# 使用指定分割符号打印多个内容
print(1 + 2 ,3 * 4 ,100, sep='#') # 3#12#100 ， 分割符号由默认的空格变成了#
print(1 + 2 ,3 * 4 ,100, sep='') # 312100 ， 使用了空替换空格
# 打印字符串
print("hello",'**\n')   # hello**  追加了**再换行，如果没有换行下面一行内容会跟在输出后面
```

### 1.7. python 变量

+ **变量**：是关联一个对象的标识符(符号)
+ **作用**：用来绑定一个数据对象，以便于以后重复使用
 - 当变量不存在时，创建该变量，并绑定这个对象
 - 当变量存在时，改变这个变量的绑定关系
 - 一个变量只能绑定一个对象
 - 两个变量可以同时绑定同一个对象
+ **变量名的命名方法**：
 - 变量名必须为字母(a-zA-Z)或下划线(\_)开头，后跟字母，下划线或数字(0-9)
 - 不能使用python的关键字(保留字)
> 说明：python变量名区分大小写
+ **示例**：
```python
# python 中复制可以用序列的方式复制，但这种方式必须保证变量数量与赋值序列数量一致
a,b,c = 1,2,3
# 序列赋值的妙用，例如可以交换两个变量的值，可以少写一次中间变量
a,b = 1000,2000
a,b = b,a
print(a,b)
```

### 1.8. python 自动化内存管理

当一个数据对象没有被一个变量绑定时，它将被内存的回机制回收

#### 1.8.1. 小整数对象池

CPython中，整数-5至256永远存在于内存中不会释放，并可以重复使用，也就是说这个范围的数值不需要重新创建对象

```python
a = 100
b = 100
# 下面 a is b 返回的是True，本来按照【1.5.2. is /is not 运算符】所述，这里应该是false，这里就是因为值100在小整数对象池内，它不需要重新创建，直接引用即可，所以a is b 是真
a is b
```

#### 1.8.2. 引用计数

每个对象都会记录有几个变量引用自身，当引用的数量为0时，则此对象将被销毁

### 1.9. id 函数

**作用：**返回对象在内存中的地址
**用法：**id(x)
```python
a = 1000
b = 1000
id(a) # 返回内存地址 140330941903344
id(b) # 返回内存地址 140330941904944
# 上面的示例也说明，a和b是不相当的
```

### 1.10. del 语句

**作用：**用于删除变量，同时解除与对象的关联关系，如果可能，则释放对象
**语法：**del 变量名
```python
a = 1000
del a # 删除了变量，如果这个变量绑定的对象没有别的变量关联，那么删除变量(a)时同时删除对象数据（1000）
# 下面是两个变量引用同一个对象
a = b = 1000
del a # a变量被删除了，但1000这个对象并没有删除，它还被b绑定了
b = None # 这时b变量没有被删除，但1000这个对象被删除了，它已经没有绑定任何变量，因此被内存自动化管理回收了
```

### 1.11. help 帮助

#### 1.11.1. help("__main__") 查看当前作用域变量

**作用：**在交互模式下，查看当前作用域内变量的方法（推出查看按字母键`q`）
```python
help("__main__") # __main__ 是固定的字符串参数
```

![](/UploadFlie/MarkdownImg/20250830/202508301003565969.png)

#### 1.11.2. help() 查看函数的帮助

help(函数名)
```python
help(abs) # 查看abs函数的帮助文档
```

### 1.12. python函数调用

函数名(传参列表)

**说明：**函数调用的是表达式，通常用返回一个对象的引用

### 1.13. python语句

**英文单词：**statements
**语句定义：**是python执行的最小单位，语句可以独立执行
**语句示例：**
```python
a = 100 # 赋值语句
print("hello world")  # 表达式语句
```
**说明：**多条语句写在一行内需要用分号`;`分开，通常一条语句写在一行内（符合语句除外）

#### 1.13.1. 折行符

python中的折行符使用 \ 反斜杠，折行符是告诉解释执行器，下一行的内容也是此语句的内容

```python
a = 1 + 2 + 3
+ 4
print(a)  # 这里输出的是6，第二行 + 4 并没有参加到运算中，python是以行为一条语句执行的吗，这里就被拆成两行了，这里就需要使用折行符来告诉解释器，下面的行也是语句的一部分
a = 1 + 2 + 3\
+ 4
print(a) # 这里输出10
```
![](/UploadFlie/MarkdownImg/20250830/202508300507066441.png)
> 在交互模式下也可以看出，使用折行符后，+ 4 前面是……，说明后面的内容也是上面语句的一部分
> 注：折行符后面不能再添加内容了，必须换行再写了

#### 1.13.2. 隐式换行

所有的括号的内容换行时，解释执行器会自动去下一行找到相对应的括号，直到找到为止，称之隐式换行

```python
a = (1 + 2 + 3
+ 4) + 5
+ 6
print(a) # 这里输出15
```

## 2. Ubuntu 下第一个python程序

### 2.1. 安装python

首先在Ubuntu中安装python3（主要使用的是python3）、使用默认的安装方式，使用下面的命令进行安装

```shell
# 更新包
sudo apt update
# 安装默认版本的 python3
sudo apt install python3
# 检查安装的 python3 版本，也是判断系统是否已经安装了 python3
python3 --version # 输出 对应的版本号（如果安装完没有立马生效重启一下系统试试）
```

![](/UploadFlie/MarkdownImg/20250821/202508210104497917.png)

python安装完毕后，文件在`/usr/bin/python3`，可以使用 `which python3` 命令来查看安装后python3解释器所在位置

### 2.1. 编写第一个python程序及运行

创建一个hello.py的文件，将下面的代码放入文件中

```python
print("hello world")
```

终端进入到存放hello.py文件的目录下，执行 `python3 hello.py` ，执行完终端就会输出 hello world 了
> python3 hello.py 执行无效时，可以切换 /usr/bin/python3 hello.py 如果执行成功可能是环境变量有问题，就要去更改环境变量了

如果不想每次执行.py文件前加python3命令，可以将.py设置为可执行文件，也就是给文件可执行权限`chmod a-x hello.py `，给了可执行权限后需要在.py文件中的第一行加上 `#! /usr/bin/python3`（这个必须写在文件的第一行），告知这个可执行文件需要使用 python3 这个解释器执行代码内容

**完整的 hello.py**

```python
#! /usr/bin/python3
print("hello world")
```

上面操作结束后就可以执行下面命令，来完成执行python文件

```bash
./hello.py
```

#### 2.1.1. 可执行命令环境变量说明

在 Linux/macOS 终端中，直接输入 `hello.py` 无法执行脚本，而需要用 `./hello.py`，核心原因与系统的 **安全机制** 和 **命令搜索规则** 有关：

+ **系统如何查找可执行文件？**
当在终端输入一个命令（比如 `python3`、`ls` 或 `hello.py`）时，系统会在 **环境变量 `PATH`** 中定义的目录列表里查找对应的可执行文件。
`PATH` 通常包含系统预设的命令目录（如 `/usr/bin`、`/bin` 等），但 **当前目录（`.`）默认不在 `PATH` 中**。

+ **为什么 `hello.py` 不行？**
如果直接输入 `hello.py`，系统会去 `PATH` 中的目录找这个文件，而不会自动搜索当前目录。
因为当前目录不在 `PATH` 里，系统找不到 `hello.py`，会报错：
```bash
hello.py: command not found
```

+ **为什么 `./hello.py` 可以？**
`./` 是相对路径的写法，`./hello.py` 明确告诉系统：**在当前目录（`.`）下查找 `hello.py` 文件**。
这绕过了 `PATH` 的限制，直接指定了文件的位置，因此系统能找到并执行脚本（前提是脚本有执行权限）。

+ **补充说明**
 - 如果想直接用 `hello.py` 执行，可以将当前目录加入 `PATH`（不推荐，有安全风险）：
  ```bash
  export PATH=$PATH:.  # 临时生效，重启终端后失效
  ```
  但这样可能会误执行当前目录下与系统命令同名的恶意文件，因此不建议这么做。
 - Windows 命令提示符中可以直接用 `hello.py`，因为 Windows 会默认在当前目录搜索文件，这是不同系统的设计差异。

简单说，`./` 是在明确告诉系统：“就在当前目录找这个文件”，这是 Linux/macOS 为了安全而设计的机制。