自学Python这件事最怕的不是看不懂而是头两天就轻飘飘地滑过去。《自学Python100天》这个系列我按自己的学习节奏整理D2这天的主题是“语言元素”也就是变量、数据类型、运算符、表达式、输入输出这些最基础的零件。语言元素说通俗点就是Python的“单词和语法”后面写的任何程序本质上都是把这些零件按规则拼起来。如果你正准备从零开始或者已经看过D1但脑子里还是乱成一团这篇笔记正好可以帮你把地基打稳。我不打算给你抄一堆规则而是按我真实踩坑的顺序把这天该掌握的东西摊开讲清楚。1. 语言元素到底指什么——先理清学习地图1.1 从搭积木看语言元素任何一个程序不管看起来多花里胡哨最后做的事情永远只有三件拿数据、算数据、给结果。D2要学的语言元素就是围绕这三件事的最小工具集。变量帮你临时存放数据数据类型决定数据长什么样运算符负责加工输入输出负责把数据送进程序、把结果推出来。我习惯把写程序类比成做菜。D1你学会了开火和关火知道用print()能端出一盘最简单的菜。D2开始认识食材变量是装食材的碗数据类型是区分蔬菜、肉类、调料的标签运算符是刀法、火候。刀法不熟食材切不对后面学再多菜谱都是空中楼阁。很多教程会把语言元素拆成一大堆术语看得人脑壳疼。其实你只需要记住一句话代码就是把“数据”和“对数据的操作”用“语法”串起来。D2真正要做的就是把数据怎么存、操作有哪些、语法长什么样这三件事用一整天的时间过一遍。1.2 语言元素清单D2涉及的核心零件我把它列成一张清单后面每个知识点都对应到清单上变量给数据贴个名字之后用名字操作数据。比如age 25。常量值始终不变的量。Python没有真正的常量但约定俗成用全大写变量名表示“别改它”比如PI 3.14159。数据类型区分整数、小数、字符串、布尔值等决定数据能不能做某些运算。运算符负责计算和比较比如、-、*、/、、and。表达式变量、常量和运算符组合出来的“可计算式子”比如a b * 2。注释写给人类看的说明程序执行时会忽略。这六项就是D2的全部主线。你可能觉得少但后面的列表、字典、函数、循环全都是建立在这些零件之上的。我见过太多人第一天草草装完环境第二天跳过这些细节直接去学列表推导式结果输出报错时连TypeError和ValueError都分不清。语言元素不是“简单”而是“基础”基础不稳后面全是补坑。1.3 第二天到底要怎么学才不白费我个人的建议是这一天的学习不要以“看完”为目标而是以“敲完”为准。打开Python交互式环境或者新建一个d2_demo.py文件看到示例就敲一遍敲完了故意改几个地方让它报错再试着修好。报错才是学习效率最高的时候。具体玩法很简单先把下面每一小节的代码复制到文件里运行一遍。把自己代入进去想一下“如果这里改成另一种写法会怎样”。把遇到的所有报错截图或记录下来自己总结原因。我在这一天犯了至少七八个低级错误但正因为每个错误都是在键盘上真实敲出来的第二天再看数据类型和运算符的时候脑子里的印象特别清晰。光看不敲等于看菜谱没下厨看完就饿。2. 变量和类型数据的基本容器2.1 变量不是盒子是标签很多人一开始理解变量脑子里会浮现数学课上的“未知数x”。但在Python里变量更像是一个“名字贴”它贴在某个对象上让你以后能通过这个名字找到对应的数据。age 25 print(age) # 25 age 26 print(age) # 26这两行代码做了什么Python先创建了一个整数对象25然后把名字age贴上去。第二行赋值时又创建了整数对象26把名字age从25上撕下来贴到26上。25那个对象如果没有其他引用就会被Python的垃圾回收机制自动清理掉。这也是Python和C语言很大的一个区别变量本身没有类型类型属于它指向的“对象”所以一个变量可以先后指向不同类型的数据。变量命名的规范必须刻进DNA里只能由字母、数字、下划线组成不能以数字开头所以3dogs直接报SyntaxError。不能和Python关键字重名比如if、for、while、class这些都不能当变量名。区分大小写age和Age是两个完全不同的变量。尽量别用print、input、str这些内置函数名当变量否则后面调用函数时会得到一堆奇怪的报错。命名风格上Python社区推荐小写字母加下划线比如user_name、total_score。短一点没关系怕的是a1、b2这种三天后你自己都看不懂。2.2 常见的内置数据类型D2阶段最常用的是下面这五种内置类型类型中文名例子说明int整数3-102024任意大小的整数注意没有长度限制float浮点数3.14-0.51e3带小数的数底层按二进制存储str字符串hello自学用单引号或双引号包裹的文本bool布尔值TrueFalse只有两个值注意首字母大写NoneType空值None表示“空”或“还没有值”怎么知道一个数据是什么类型用type()函数age 18 print(type(age)) # class int price 9.9 print(type(price)) # class float name 小明 print(type(name)) # class str flag True print(type(flag)) # class bool这里有个很反直觉的点True和False在参与算术运算时分别会被当成1和0。所以True 1的结果是2。这在某些情况下会带来隐蔽bug比如统计有多少个True时没问题但你手动做乘法时就会莫名其妙多出数据。我自己的原则是布尔值只用于判断不参与算术。2.3 类型转换让数据变得更顺手类型转换是D2的重头戏因为后面你会频繁遇到“数据是字符串但你想拿它算数”的场景。转换函数很直白int(x)把x转成整数比如int(3)得到3。float(x)把x转成浮点数比如float(3.14)得到3.14。str(x)把x转成字符串比如str(123)得到123。bool(x)把x转成布尔值比如bool(0)得到Falsebool(abc)得到True。看起来简单坑也不少。最典型的一个number int(3.14)这段代码会直接报ValueError: invalid literal for int() with base 10: 3.14。原因是int()只认“长得像整数”的字符串不认小数文本。想把3.14变成整数应该先转浮点数再判断要不要取整number int(float(3.14)) print(number) # 3另一个容易出现认知偏差的是bool()规则。空字符串、数字0、0.0、None都会转成False其他几乎都是True。所以bool(False)的结果是True因为字符串里只要有字符它就是“非空”。我给初学者的一句建议但凡从input()拿到的东西一律先当作字符串看待等你想清楚它下一步要参与什么运算再决定是否转换。3. 运算符与表达式控制计算的规则3.1 算术运算符和优先级D2核心的算术运算符有七个-*///%**。其中和*还能作用于字符串分别表示拼接和重复这个知道即可。最容易混的是除号家族。Python3里单斜杠/做除法结果一定是浮点数比如3 / 2等于1.5。双斜杠//做整除结果向下取整比如3 // 2等于1但-3 // 2得到-2因为它往更小的方向取整这一点和数学里的向下取整一致很多新手会在这里收获第一个惊喜。取余数%也很常用9 % 5等于410 % 5等于0。判断一个数是奇数还是偶数就看x % 2是1还是0。乘方**用法是2 ** 3等于8。优先级上Python和数学课大体一致括号最优先然后是**接着是*、/、//、%最后是、-。看个例子result 2 3 * 4 ** 2 print(result) # 2 3 * 16 50实际操作里我不建议依赖优先级记太多复杂表达式直接加括号既避免自己算错也方便别人读代码result 2 (3 * (4 ** 2))3.2 比较运算符与逻辑运算符比较运算符有六个相等、!不等、、、、。它们的结果都是布尔值要么True要么False。Python有个非常舒服的写法其他语言里不太常见就是链式比较score 85 print(60 score 100) # True这比写score 60 and score 100要直观得多强烈推荐。逻辑运算符有三个and、or、not。它们的优先级是not最高and次之or最低。但为了可读性我建议任何组合都加括号防止自己和别人看岔了。比如# 表示年龄在18到60之间或者有特殊通行证 if (age 18 and age 60) or pass_card True: print(allowed)再强调一下a b是赋值a b是判断相等。初学者最容易把判断里的写成于是代码变成“把b的值塞给a”结果自己被SyntaxError和诡异逻辑搞到怀疑人生。我D2这一天至少犯了三次这个错误。3.3 赋值运算符与复合赋值最基本的赋值是x 1。Python还支持链式赋值和多重赋值# 链式赋值两个变量都指向0 x y 0 # 多重赋值左右数量一致 a, b 1, 2多重赋值最妙的用途是交换两个变量。其他语言通常要写一个临时变量Python里直接a, b b, a这一行代码的执行顺序是先把右边的(b, a)打包成一个元组再按顺序解包给左边的a, b。不需要中间变量干净利落。复合赋值运算符就是把算术运算和赋值合并起来、-、*、/、//、%、**。例如n 10 n 5 # 等价 n n 5 print(n) # 15注意Python不支持n或n--这种写法。第一天用的高频操作是count 1把这句话记住后面循环里天天用。3.4 表达式与语句的差别表达式是有“值”的一段代码比如2 3、x * 2、name 小明。语句是执行某个动作的代码比如x 5是赋值语句print(x)是输出语句。在Python交互式环境里输入表达式会直接显示它的值 2 3 5但在脚本文件里表达式不会自己把结果显示出来你必须写print(2 3)才能看到。很多新手在交互式里体验很好一到写文件就以为哪里没写对其实只是忘了加print。表达式是语言的“造句单位”函数、条件判断、循环里的条件本质上都是在算各种表达式的值。D2这天不需要把所有运算符背得滚瓜烂熟但至少要保证看到一段代码时能说出“它先算了什么、再把结果赋给了谁”。4. 输入输出与注释和程序对话的基础姿势4.1 input() 的返回值和 print() 的格式化输出前两天的程序和用户沟通基本靠两个函数input()和print()。input()负责从键盘接收文本括号里可以放一段提示文字name input(请输入你的名字) age input(请输入你的年龄)这里必须刻进脑子一句话input()返回的一定是字符串。哪怕你输入的是数字它返回的也是25这样的字符串。所以下面这段代码一定会出问题age input(请输入你的年龄) next_year_age age 1 print(next_year_age)因为25 1会报TypeError: can only concatenate str (not int) to str意思是字符串只能跟字符串拼接不能直接加整数。正确做法是先转换age int(input(请输入你的年龄)) next_year_age age 1 print(next_year_age)print()则比你想的更灵活一点。它默认会打印多个参数并用空格分隔结尾自动换行。你还可以用sep和end控制分隔符和结尾print(1, 2, 3, sep-, end!\n) # 输出1-2-3!实际项目中我最喜欢的是f-string格式化输出简洁清楚。Python 3.6版本以上都支持name 小明 age 18 print(f我叫{name}今年{age}岁。)花括号里可以直接放变量名甚至放表达式比如{age 1}。写出来的代码一眼就能看出最终输出长什么样比用拼接字符串舒服太多。4.2 注释写给未来自己看的说明书注释不会影响程序运行它是给人类看的。单行注释用#开头# 计算平均分 total 90 85 88 avg total / 3需要写多行说明时可以用三引号字符串放在文件开头Python也会忽略它 本文件用于D2语言元素练习 运行前请确认输入的是数字 严格来说Python没有“多行注释”语法三引号字符串在程序顶层不被使用时相当于注释但更标准的做法是每行前面加#或者把三引号字符串用作函数、模块的文档说明。D2阶段先会用#就够了。注释不是越多越好。我见过有人把x 1下面写一行“把1赋值给x”这等于废话。好的注释应该说明“为什么这样写”而不是“写了什么”。比如# 用 float 而不是 int是因为用户输入的可能带小数 height float(input(请输入身高))这条注释记录了你的设计意图未来的你自己看到后才能知道当初为什么要这么处理。5. 实操练习用 D2 的语言元素拼出一个小程序5.1 练习目标求三角形面积理论看完必须动手。D2最合适的小练习是用之前的语言元素做一个“输入三角形底和高输出面积”的小程序。这个练习不涉及循环、函数、异常处理正好把变量、类型转换、算术运算、输入输出全部串起来。公式很简单三角形面积 底 × 高 ÷ 2。注意底和高可能是小数所以要用float()转换不能只想着整数。我给自己定的目标用input()接收底和高。做类型转换。用算术运算符计算面积。用print()输出结果。全程加适量注释。5.2 完整代码和逐步拆解新建D2_triangle.py把我的练习代码贴进去# 输入三角形的底和高输出面积 base input(请输入三角形的底) height input(请输入三角形的高) # input 返回的是字符串必须转成浮点数才能计算 base float(base) height float(height) # 三角形面积公式 area base * height / 2 print(f底为{base}、高为{height}的三角形面积是{area})代码一共四步先用input()读入两个数据。此时base和height是字符串。用float()把它们转成浮点数。如果用户输入的是abc这步会报ValueError但D2阶段先不做异常处理知道有这回事就行。用base * height / 2计算面积Python会按优先级先乘后除。用f-string把结果输出。运行一遍效果是这样的请输入三角形的底5 请输入三角形的高3.2 底为5.0、高为3.2的三角形面积是8.0注意输出里出现了5.0而不是5因为float(5)得到的是浮点数5.0。如果想输出格式更干净可以在f-string里控制小数位print(f面积是{area:.2f})这样不管面积是多少都只保留两位小数。5.3 运行结果和扩展想法这个小程序虽然简单但它是你第一次真正“把用户输入变成计算结果”的完整闭环。我建议在此基础上做两个扩展第一个扩展是计算圆的面积。把公式换成π * r * r可以临时用3.14159代替π。这个扩展考验的是你对浮点数和表达式组合的熟练度。第二个扩展是加一层判断。如果用户输入的底或高小于等于0就提示“输入不合法”否则再计算。这需要用到比较运算符和if语句if base 0 or height 0: print(底和高必须大于0) else: area base * height / 2 print(f面积是{area:.2f})这算是提前碰了一下条件判断但核心还是语言元素。先写基础版再扩展是自学最稳的节奏。6. 常见问题与排查技巧实录6.1 新手最容易踩的五个坑D2这天的知识点少但每个点都能延伸出一堆报错。我把最常踩的五个坑按真实频率排了个序。第一个坑把写成在if条件里很多新手会写if score 60。解释器会告诉你SyntaxError: invalid syntax因为该写判断的地方被写成了赋值。我自己的排查方法是看到SyntaxError先把行号附近代码的所有等号数一遍看有没有单等号出现在条件位置。第二个坑int(3.14)直接崩整数转换函数只接受“整数字符串”。想转换带小数点的文本必须int(float(3.14))或者干脆用float(3.14)。这个坑几乎人人必踩一次踩完就记住了。第三个坑忘了input()返回字符串从键盘读进来的数字如果不做转换就直接做算术常见的报错是TypeError: unsupported operand type(s) for : int and str。排查套路是先看右边报错里提到了什么类型然后去代码里找对应的变量判断它到底是不是字符串。第四个坑变量名不规范导致各种诡异现象给变量起名1number会直接报错用print当变量名会突然让print()失效。这些问题的共同特征是“看起来语法没错但运行结果莫名其妙”。养成好习惯是关键变量名宁可长一点也不能和关键字、内置函数冲突。第五个坑浮点数并不是精确小数0.1 0.2在Python里等于0.30000000000000004这不是Python的bug而是二进制浮点表示导致的精度问题。D2不需要深究但要知道错误来源避免以后在钱相关计算里直接拿浮点数做等值判断。方案是显示时格式化小数位或后续学Decimal。6.2 快速排查速查表初学者看到报错第一反应是慌其实大部分报错都可以按症状查表定位报错或现象可能原因处理方式NameError: name xxx is not defined变量名拼写错、未赋值检查变量名是否一致先赋值再使用TypeError: can only concatenate str (not int) to str字符串和整数直接拼接用str()转换或改用f-stringTypeError: unsupported operand type(s) for : int and strinput()返回字符串没做类型转换用int()或float()转换后再运算ValueError: invalid literal for int() ...int()收到了非整数文本用float()或先检查输入内容SyntaxError: invalid syntax关键字写错、和混用、缺冒号检查报错行附近的符号IndentationError: unexpected indent缩进不正确统一用4个空格缩进不要混用Tab这张表可以打印出来贴在显示器旁边前两周写代码遇到报错先对照一遍比反复百度效率高得多。6.3 自测清单最后我给自己列了五道自测题写完这张清单D2就算真正过关了写一个程序把自己的姓名放在一个变量里年龄放在另一个变量里用type()分别打印它们的类型。让用户输入两个数字打印它们的和、差、积、商注意使用浮点数转换。输入一个三位数用整除//和取余%算出百位、十位、个位并求和。用比较运算符判断一个数是否在0到100之间并用print()输出布尔结果。给上面的代码加上必要的注释解释关键步骤为什么这样写。做完这几题语言元素这部分就真的滚了一遍。说实话D2这天内容并不多但它是整个Python自学路线里第一个“分水岭”。我在实际学习时最大的感受是很多错误当天不解决后面会一而再再而三地回来找你。比如input()返回字符串这件事我到了D15写循环读文件时还在犯。所以别急着往前赶把每个示例敲到手指形成肌肉记忆把每次报错当作一次免费的教学。如果今天只能记住一句话那就记这句一切来自键盘的输入在你明确转换类型之前都只是字符串。