第一章 通过求三角形面积步入 Python 程序世界
本章通过一个求三角形面积的案例带领读者快速进入 Python 世界，案例涉及一些编程必 须知道的内容，包括： 1）Python 程序的体例 2）语句间的分隔 3）变量的定义和使用 4）利用 print 输出 5）利用 input 输入 6）数据类型 7）将数字转换成字符串 8）如何使用中文 9）给程序标注注释案例 1-1 求三角形面积
例程 11：求三角形面积，并输出。代码见图 11。 图 11 求三角形面积代码 导读 Python 程序非常简单，从书写的第一行开始执行，到最后一行结束，语句之间用“回车” 分隔，即每行为一个单独语句。程序中用“#”标识“注释” ，所有的注释都是不执行的，程序 中若无特殊说明包括需要输出的字符串在内都应该是 ASCII 编码的英文，但随着各种语言使Python 开发实践教程 2 用的增多，若在程序中使用“# coding: utf8”标记，那么自该行以后，程序中可以出现 UTF8 编码的字符，例如中文。 第 1 行，利用 print 输出一个字符串，Python 的字符串写在双引号中："象这样"，单引号 也可以：'看这里'。 第 2，3，4 行分别定义 3 个变量：a，h 和 area。Python 与大多数其他语言一样，变量需 要先定义再使用，但是它没有显式的变量声明形式。而是以赋初值形式完成声明的工作，这种 做法虽然不同寻常，但是避免了无初值变量的产生。 第 4，5 行利用 input 函数做输入，同 C 和 Java 不同，Python 的输入可以带一个文本提示， 并会自动识别需要的数据类型，而不需要进行数据类型的限定与转换。 第 6 行是一个不同数据类型的混合计算过程，要注意数据类型，若只计算 a*h/2，则计算 会将小数部分省略，而计算规则规定不同类型混合计算时简单类型会转为复杂类型，所以在 a*h/2 之前乘 1.0 从而得到浮点型的结果。 第 7，8 行演示了数字与字符串的转换和输出，一对反撇号``（不是单引号）就可以便捷 地将数字变成字符串，而字符串则可利用“+”号直接连接。 边学边练： 仿照上例完成一个梯形面积计算的程序。 知识梳理与扩展 1．语句的缩进与结束 Python 用“分行”来表示一个语句的结束，一行就是一个语句，语句在书写格式上要严 格遵守“缩进原则” 。Python 没有利用“{ }”或“begin...end”来标志代码块的开始与结束， 而是利用了“缩进”这种更接近人类书写的方式，但是程序员必须保证相同语句块的缩进保持 一致，子块必须使用比父块更多的缩进，否则，就会引发“IndentationError: unexpected indent” 错误。缩进这种强制规则使源文件的排版更加规则，更具有可读性。 2．注释 评价程序好坏的一个重要依据是它的源代码是否能被人看懂，有时这甚至比它是否可以 执行更重要。为此需要程序员通过标注来解释程序的目标、方法、意图、思路等等，这些标注 称为注释。Python 用“#”来表示从#标记开始到本行结束是注释。注释的内容不会被程序执 行，一定要注意 Python 的注释标记只在“当前行”有效。 如果需要进行多行的注释，Python 提供一种变通的方法：可以利用三个单引号，比如：'''。 trans the data during down_edge,start in first clk t_byte:the data(python int) B_width:how many bits in the data(8,16,32,64 ...) LM_mask:LSB mask (... 0x800,0x80,0x8) or MSB mask (1) ''' 这时“三引号”中的内容被当做一个匿名的长文本，权当注释使用了。 3．值与类型 按日常的概念，我们经常处理的信息应该可以分为：数字和非数字，由于计算机处理数 据时需要做更详细的数据类型区分，所以我们进一步将数字分为：整数和带小数点的数。 其中整数分为 int 整型，long 长整型；而使用小数点的数据，我们称为实型数据：float。
第一章 通过求三角形面积步入 Python 程序世界 3 在 Python 中，必须明确数据的使用类型，Python 的特点是不使用数据名称而使用数据实例来 说明类型，这样的好处在于永远也不会产生未定义初值的危险，但是开发者要注意：若 a＝3， 则在计算完 a＝a/2 后，a 的值是 1，因为 a 被定义为整数，因而不可能拥有小数点；而若定义 b＝3.0，则计算完 b＝b/2 后，b 的值是 1.5，因为 b 被定义为浮点数。 对于非数字的量，统称为字符串，可以这样表示：'使用单引号标志'，或"使用双引号标志"， 双引号中可以嵌套使用单引号，比如："这是一个'单、双引号混合使用'的字符串示例"。 Python 中的数据类型还包括复数型：complex，数据示例如表 11 所示。 表 11 数据示例
int long float complex 9 789191123L 0.0 123.45j
99 0x15678L 15.2560 456.j 78 01234L 213.9 0.32e36j 070 0x345AB789AEL 31.5+e18 35e+876j
Python 还提供了一个“内置函数”type()，用来观察数据的类型：若有定义 a=3，执行 print type(a)之后，结果是：int。 4．变量、标识符 Python 允许程序员用给数据量起名的方法区分和使用程序中的值，一般情况下，由于程 序中的量参与计算时会按需要变化， 所以它们被称为变量， 程序员所起的名字被称为 “标识符” ， 标识符必须遵守以下命名规范： 1）可以由字母、数字、下划线组成 2）标识符长度不限 3）必须由字母和下划线开始 4）大小写字母表达不同标识符 5）不可以使用 Python 的关键字 另外还有一些约定俗成的标识符（起名）规范，违反了并不是错误，但可能会引起项目 中其他合作伙伴的不快或困惑，比如：名字太长、太短或通过名字猜不出变量的大致作用。 下面比较好坏两种标识符： 好的标识符：days_in_month 不太好的标识符：k1，m2 在程序中也会临时使用一些简短的标识符来解决一些临时性的问题，但这种标识符的使 用范围不要超过 10 行，而且要提供注释。 还有一些约定俗成的变量名称，例如： i：经常用于循环 tmp：这是一个临时变量 sum：和 max，min：最大和最小
Python 开发实践教程 4 5．常量 Python 没有常量机制，但是我们有时确实需要提醒自己或同伴某些数据不可改变，那么 我们将其名称用大写。例如 PI＝3.14。 6．输入 程序的数据输入可以使用 input。input 是个输入函数，其格式是： 变量＝input("提示信息") 但是 input 通常用来输入数值型数据，若要输入字符串的数据可使用： 变量＝raw_input("提示信息") 简单地说，input 返回数值型数据，raw_input 返回字符串型数据，其实，input 函数只是对 raw_input 函数做了“数值转换” 。 7．输出 程序的输出可以使用 print。print 输出一个字符串，所以需要输出的数据转换为字符串， 具体可参见本章的例程。 8．字符串的连接、倍增和转换 字符串数据和字符串不能混合运算，但是我们可以利用“+”和“*”来进行字符串的连 接和“倍增” ： 例如'China'＋' '＋'Beijing'的结果是 'China Beijing'。 而'A'*5 的结果是：'AAAAA'。 最简单的将数字转换成字符串的方法有两种： 1）利用一对反撇号（反撇号和单引号不一样）：`数值`比如： a=123 b=456 c=a+b d="a connect b =>"+`a`+`b` 那么 c 的结果是 579，d 的结果是：a connect b => 123456 2）利用 str 函数也可以达到同样的效果 d="a connect b =>"+str(a)+str(b) 9．程序中使用 UTF 编码的方法 最后和大家讨论使用其他文字编码的问题，最简单的方法是在程序的第一行以注释的方 式作以下标注： # coding: utf8 这个标志的含义是： “本文件用 UTF 编码” ，UTF 编码支持多种文字，包括中文，若不做 此标注，那么程序就使用默认的 ASCII 编码，ASCII 编码只支持英文。要注意的是，即便使用 了“#coding: utf8”标记，程序代码中所有非中文的部分也必须都用英文输入法输入，比如本 行开始的“#”必须是英文的，不能是中文的，包括运算符号也必须使用英文。
小结
在 Python 中，变量必须先赋初值再使用，虽然没有其他语言的定义环节，但 Python 确第一章 通过求三角形面积步入 Python 程序世界 5 实是“强类型语言” ，即所有的量必须有类型，只是它不用显式指定类型，而是第一次赋给 数据的类型确定了它的类型，其实这种机制也不错，变量被强制赋了初值，这使得变量使用 更安全。 算术运算与平常没有区别，但是要注意计算中数据类型从简单（低级）向复杂（高级） 变化，而赋值号（ “＝” ）将把右边数据的类型转变为左边数据的类型。 此外本章还介绍了输入输出语句和字符串的一些简单使用方法。掌握了这些，我们完全 可以进行简单的编程了。
练习一
1．编程利用 PI＝3.1415 求圆的面积。 2．编程打印下面表格： +——————— —+——————+——————+ | 姓名 | 年龄 | 籍贯 | +——————— —+——————+——————+ | 张三 | 32 | 北京 | +——————— —+——————+——————+ | 李四 | 45 | 天津 | +——————— —+——————+——————+ | 王五 | 28 | 河北 | +——————— —+——————+——————+第二章 常用运算、使用自定义函数
在本章读者们将实践函数的用法，包括定义、使用、引用等等。本章所涉及的技术要点 包括： 1）函数的定义和使用 2）形参、实参、返回值 3）局部变量与全局变量 4）常用运算 5）利用 import 导入机制 6）Python 的格式化输出 开门见山，看下面的例程。案例 2-1 用函数的方法计算三角形面积
本案例代码见图 21。 图 21 案例 21 代码 导读 无论已经提过多少遍都要再次强调的是：Python 是“先定义再使用”的语言。所以函数 在使用之前也需要定义。 于是，上面的程序，把 6～8 行的函数定义放到 19 行之后就会有错误。 案例第 6 行，用 def 关键字定义了一个函数，名字叫 calcu_tri，这种形式就是函数的定义， calcu_tri 函数的参数是 x 和 y，然后使用缩进的方法标志函数的范围，calcu_tri 函数只有两条第二章 常用运算、使用自定义函数 7 语句，这两条语句的缩进（句首空格数）相同，而从第 11 行开始就不是 calcu_tri 函数的范围 了。Python 利用排版的缩进格式表达语句的归属范围，第 7，8 行的缩进格式表明，这两句话 隶属于第 6 行定义的函数。 第 7 行 calcu_tri 函数的功能，首先通过打印信息提示一下程序现在运行的位置。 第 8 行 return 也是一个 Python 语法关键字，顾名思义，函数将在此返回（到调用位置）， 并带回一个值， 即： 1.0*x*y/2.0。 也就是说 calcu_tri 函数传入参数 x， y； 并返回按公式 1.0*x*y/2.0 计算所得到的值。 第 11 行取消了函数 calcu_tri 的缩进，表示回到程序主框架的范畴，到第 15，16 行，输入 了 a 和 h。 第 17 行，像数学中调用函数一样，程序将 a，h 当作参数调用了 calcu_tri 函数，然后程序 加载 calcu_tri 函数并运行， 直至运行到 calcu_tri 函数的 return 语句， 再回到函数被调用的位置， 可以看到第 17 行利用一个赋值将 calcu_tri 函数的值给了 area，然后在第 18 行打印。 另外 Python 也支持格式化输出：第 18 行可以改成 print "area is"+ '{:d}'.format(area) 这里先提一下格式化输出，Python 的格式化输出十分有特点，需要一段时间才能讲清楚， 现在我们用不到很复杂的方式，暂时知道输出整型数用 '{:d}'.format(整型数)，就行了，不用 细究。 在真实的应用中，形如案例 21 的函数使用方式没什么实际用途，最大的不方便就是函数 不能作为一个“工具包”被其他程序利用（即复用）。所以把函数打包十分重要，请看案例 22。
案例 2-2 开发一个求三角形面积的工具包
本案例代码如图 22 和图 23 所示。 图 22 python02_m.py 代码Python 开发实践教程 8 图 23 python02_s.py 代码 案例 22 示范了如何使用外部文件的资源，这样所有函数都可以被新程序复用了。本案 例包括两个文件，一个叫 python02_m.py，程序将调用 calcu_tri 函数，但是这个函数在另一个 文件 python02_s.py 中。于是在 python02_m.py 的第 6 行： from python02_s import * 这句话的含义是“从 python02_s 中引入所有函数” ，于是，在 python02_m.py 中可以使用 calcu_tri 函数了。 注意，使用 from 引用文件模块的时候不要带文件名的后缀“.py” 。 为什么要分成两个文件呢？这样就可以方便地进行工具包（函数库）的复用了，比如 开发人员完成了求各种图形面积的函数，那么求图 24 中的图形阴影部分面积时，只要把 包含求简单图形面积的函数文件导入（import）进来，然后把各种函数组合一下，就完成 了开发任务。这样开发就简单多了，所以尽量使用多文件机制定义函数，否则函数的功效 将大打折扣。 图 24 图形阴影 知识梳理与扩展 1．函数的定义和调用 函数在调用前必须定义，比如在函数 A 中调用函数 B，被调用的函数叫“被调函数” ，例 如上面提到的函数 B，那么函数 A 就是主调函数，函数被调用时使用到的参数叫“实参” （实 际参数），而函数定义时使用的参数叫形参（形式参数）。例如上面的示例，calcu_tri 函数按参
数排列顺序接收 a，h 的值到 x，y 中，x，y 属于 calcu_tri 函数定义时使用的参数，即“形参” ， 而 a，h 即实参。calcu_tri 函数中 return 后面的叫“返回值” 。之所以出现实参、形参、返回值 的说法对编程来说没什么意义，只是教学和交流时指代比较明确。
第二章 常用运算、使用自定义函数 9 在 Python 中形参和实参值间采用值传递的机制，形参的变化不会改变实参。例如： #形参不改变实参的示例 def fun1(a): a=a+1 print 'a='+`a` return 0 k=10 print 'Before k='+`k` fun1(k) print 'After k='+`k` 运行以上简短代码，读者会发现调用函数 fun1 前后 k 的值并没有发生变化。 2．全局变量与局部变量 简单的说在函数内部定义的变量的使用范围仅限于函数内部，被称为局部变量，而不属 于任何函数的变量就是全局变量。 但是想要形象地理解全局变量和局部变量有一个简单的判断 方法， 那就是变量的作用范围由缩进格式标志的代码块确定， 在一个代码块声明的变量仅限于 本（级）代码块使用。 #全局变量与局部变量示例 def fun1(a): a=a+1 print 'a='+`a` return 0 k=10 print 'Before k='+`k` fun1(k) print 'After k='+`k` 3．常用运算 Python 提供丰富的计算功能，其中算术运算有：+（加） ，（减），*（乘），/（除） ，%（取 余）。它们的运算规则与常规算术运算一样，若要提高某部分表达式的运算优先级则在该部分 表达式外面使用“()” ， “()”的使用可以嵌套。另外进行除法运算时除数不能为 0，计算机语 言中的计算与日常计算不同，需要注意数据的类型。将常用的运算总结如下： （1）括号() 括号内的数据优先处理，像其他语言一样，Python 只提供一种括号，可以嵌套使用。 （2）算术运算符（见表 21） 表 21 算术运算符 算术运算符 意义 说明 + 加法运算符 减法运算符 遵循数学运算规则
Python 开发实践教程 10 续表 算术运算符 意义 说明 * 乘法运算符 / 除法运算符 % 模运算、求余运算符 只能用于整型 ** 幂运算 2**7，即求 2 的 7 次幂 Python 支持我们常用的算术运算，算术运算的对象必须是数值、加、减、乘、除和括号()， 但是有一个规则，即同型数据计算只能获得同型的结果，例如 1/2 是两个整型数据计算，其结 果就是 0，不同数据类型做算术运算，结果类型会跟随“更复杂”的数据类型。比如 1.0/2 的 结果就是 0.5。 Python 世界对算术运算优先级的设置和现实世界是一样的。 （3）关系运算符（见表 22） 表 22 关系运算符 关系运算符示例 说明 a>b a 大于 b 时为真 a>=b a 大于等于 b 时为真 a<b a 小于 b 时为真 a<=b a 小于等于 b 时为真 a==b a，b 相等时为真
a!=b 或 a <> b a，b 不相等时为真，利用<>表达“不等于”运算的方法会逐步淘汰
注意： Python 的关系运算和逻辑运算中用布尔值表达两种结果： True （真） 以及 False （假） 。 （4）逻辑运算符（见表 23） 表 23 逻辑运算符 逻辑运算符示例 说明 a and b a、b 皆不为假时为真，否则为假 a or b a、b 皆为假时为假，否则为真 !a a 为假时为真，否则为假 （5）赋值运算符 =、+=、=、*=、/= （6）运算优先级 以上列出的运算符优先次序为：括号，算术运算，关系运算，逻辑运算，赋值运算。 4．import 模块导入机制 利用 import 导入机制可以将已有的函数功能模块导入程序。这个机制方便代码复用，但 要注意引用功能模块的文件时不需要后缀名。
第二章 常用运算、使用自定义函数 11 5．格式化输出 Python 支持数据的格式化，优势是可以方便地将数据格式化成相应的字符串。常用的格 式化功能如下： 1）基本格式：STRING.format(表达式)，STRING 表达式字符串。 2）字符串中加入形如｛:^nd｝的格式控制符，用以控制 format 中表达式的输出形式。 3）常用格式控制符有：｛:^nd｝用来输出整型，n 代表输出所占字符列数；｛:^m.nf｝用来 输出浮点型，m 代表输出所占字符列数，n 代表小数点部分的位数。 4）若指定输出的字符列数大于实际输出，则输出空格占位；若实际输出字符数大于指定， 则按实际输出。 5）Python 还有一种类似 C 语言的格式化输出的机制，例如： a=3 b=5 print "%d +%d=%d"%(a,b,(a+b)) 运行结果是：3+5=8，分析这个简单的例子，可以得知，双引号中的“%”是格式控制， 而双引号外部用一个“%”引导需要输出的变量表列。 总结格式控制符如表 24 所示。 表 24 格式控制符 格式描述 格式控制符 占据 n 列的整数 %nd :^nd 以十六进制格式输出整数 %0x :^0x 占据 m 列保留 n 位小数的 float 型数据 %m.nf :^m.nf 占据 n 列的字符串 &ns :^ns
小结
对一个开发人员而言，代码复用意味着工作经验的积累，函数为开发人员提供了这种机 制。开发人员可以把一些常用的功能抽象成函数形式，再把同类的多个函数（例如求各种不同 图形面积的函数） 打包成一个文件， 这样就可以在开发其他程序时便利地使用以前的工作成果 了。另外这种机制也可以支持小组开发，例如多名开发人员组成小组，规定好功能间的接口， 然后分别提交不同的功能文件， 通过函数的相互调用完成程序的功能， 这样可以较大地提升开 发效率。 在定义函数的过程中要注意函数代码的范围，特别是函数中的缩进格式是初学者最容易犯 错误的地方。Python 鼓励开发人员尽量写短的代码，而使代码变短的方法当然包括将功能包装 成函数。 Python 在函数调用过程中使用值传递的形式，所以主调函数中的实参不会因形参在被调 用函数中变化而变化。Python 开发实践教程 12
