语法基础

Python 的语法设计简洁明了，易于理解和学习。本章将介绍 Python 的基本语法规则和代码风格。

基本语法规则

1. 缩进

Python 使用缩进来表示代码块，而不是大括号 {}。这是 Python 最显著的特征之一。

# 正确的缩进
if True:
    print("这是正确的缩进")
    if True:
        print("这是嵌套的缩进")

# 错误的缩进会导致 IndentationError
if True:
print("这会报错")  # IndentationError

缩进规则： - 通常使用 4 个空格作为一个缩进级别 - 同一代码块的语句必须保持相同的缩进级别 - 不要混用空格和制表符

2. 注释

Python 支持单行注释和多行注释：

# 这是单行注释

"""
这是多行注释
可以跨越多行
通常用于文档字符串
"""

'''
这也是多行注释
使用三个单引号
'''

def greet(name):
    """
    这是函数的文档字符串
    用于描述函数的功能
    """

变量命名规则

遵循 PEP 8 命名规范：

变量名：小写字母，单词间用下划线分隔（snake_case）。

user_name = "Alice"

常量名：全大写字母，单词间用下划线分隔（UPPER_CASE）。

MAX_USERS = 100

类名：首字母大写的驼峰命名法（CamelCase）。

class UserProfile:
    pass

解释：统一的命名规范提高代码可读性。
适用场景：适用于所有 Python 代码。

代码风格指南 (PEP 8)

行长度：每行不超过 79 字符。
导入顺序：标准库 → 第三方库 → 本地模块。
空格使用：
运算符两侧加空格：a = b + c
逗号后加空格：[1, 2, 3]

# 良好的代码风格示例
import os
import sys

from django import forms
import requests

from .models import User

解释：PEP 8 是 Python 的官方风格指南。
适用场景：适用于团队协作和开源项目。

常见语法错误

缩进错误：

if True:
print("缺少缩进")  # IndentationError

拼写错误：
1
pront("拼写错误") # NameError
括号不匹配：
1
print("Hello' # SyntaxError
解释：初学者常犯的错误可以通过工具（如 pylint）避免。
适用场景：适用于调试和学习阶段。 return f"Hello, {name}!"

3. 行和语句

# 一行一个语句（推荐）
x = 1
y = 2
z = 3

# 一行多个语句（不推荐）
x = 1; y = 2; z = 3

# 长语句可以用反斜杠换行
total = item_one + \
        item_two + \
        item_three

# 在括号内可以自然换行
total = (item_one +
         item_two +
         item_three)

# 列表、字典等可以跨行
fruits = [
    'apple',
    'banana',
    'orange'
]

4. 标识符命名规则

标识符是用来标识变量、函数、类等的名称。

命名规则： - 只能包含字母、数字和下划线 - 不能以数字开头 - 区分大小写 - 不能使用 Python 关键字

# 合法的标识符
name = "Alice"
age_1 = 25
_private = "private variable"
MyClass = "class name"

# 非法的标识符
# 2name = "error"      # 不能以数字开头
# my-name = "error"    # 不能包含连字符
# class = "error"      # 不能使用关键字

5. 关键字

Python 有一些保留的关键字，不能用作标识符：

import keyword
print(keyword.kwlist)

常见关键字：

False, None, True, and, as, assert, break, class, continue, 
def, del, elif, else, except, finally, for, from, global, 
if, import, in, is, lambda, nonlocal, not, or, pass, 
raise, return, try, while, with, yield

数据类型概览

Python 有几种基本的数据类型：

1. 数字类型

# 整数
age = 25
negative = -10

# 浮点数
price = 19.99
scientific = 1.5e-4  # 科学计数法

# 复数
complex_num = 3 + 4j

2. 字符串

# 单引号
name = 'Alice'

# 双引号
message = "Hello, World!"

# 三引号（多行字符串）
text = """
这是一个
多行字符串
"""

# 原始字符串（不转义）
path = r"C:\Users\Alice\Documents"

# f-string（格式化字符串）
name = "Bob"
age = 30
info = f"My name is {name}, I'm {age} years old"

3. 布尔类型

is_student = True
is_working = False

# 布尔运算
result = True and False  # False
result = True or False   # True
result = not True        # False

4. 空值

value = None  # 表示空值或无值

变量和赋值

1. 变量赋值

# 简单赋值
x = 10
name = "Alice"

# 多重赋值
a = b = c = 1

# 序列解包
x, y, z = 1, 2, 3
name, age = "Bob", 25

# 交换变量
a, b = b, a

2. 变量类型

Python 是动态类型语言，变量的类型在运行时确定：

x = 10        # x 是整数
x = "hello"   # 现在 x 是字符串
x = [1, 2, 3] # 现在 x 是列表

# 查看变量类型
print(type(x))  # <class 'list'>

运算符

1. 算术运算符

a = 10
b = 3

print(a + b)   # 加法: 13
print(a - b)   # 减法: 7
print(a * b)   # 乘法: 30
print(a / b)   # 除法: 3.3333...
print(a // b)  # 整除: 3
print(a % b)   # 取余: 1
print(a ** b)  # 幂运算: 1000

2. 比较运算符

a = 10
b = 5

print(a == b)  # 等于: False
print(a != b)  # 不等于: True
print(a > b)   # 大于: True
print(a < b)   # 小于: False
print(a >= b)  # 大于等于: True
print(a <= b)  # 小于等于: False

3. 逻辑运算符

x = True
y = False

print(x and y)  # 与: False
print(x or y)   # 或: True
print(not x)    # 非: False

4. 赋值运算符

x = 10

x += 5   # 等同于 x = x + 5
x -= 3   # 等同于 x = x - 3
x *= 2   # 等同于 x = x * 2
x /= 4   # 等同于 x = x / 4
x //= 2  # 等同于 x = x // 2
x %= 3   # 等同于 x = x % 3
x **= 2  # 等同于 x = x ** 2

输入输出

1. 输出 - print()

# 基本输出
print("Hello, World!")

# 输出多个值
print("Name:", "Alice", "Age:", 25)

# 指定分隔符
print("apple", "banana", "orange", sep=", ")

# 指定结束符
print("Hello", end=" ")
print("World")  # 输出: Hello World

# 格式化输出
name = "Bob"
age = 30
print(f"My name is {name}, I'm {age} years old")

2. 输入 - input()

# 获取用户输入
name = input("请输入您的姓名: ")
print(f"您好, {name}!")

# 输入数字（需要类型转换）
age = int(input("请输入您的年龄: "))
height = float(input("请输入您的身高(米): "))

print(f"您今年 {age} 岁，身高 {height} 米")

代码风格指南

Python 有官方的代码风格指南 PEP 8，以下是一些重要的规范：

1. 命名约定

# 变量和函数名：小写字母，用下划线分隔
user_name = "alice"
def calculate_total():
    pass

# 常量：全大写字母，用下划线分隔
MAX_SIZE = 100
PI = 3.14159

# 类名：首字母大写的驼峰命名
class UserAccount:
    pass

# 私有变量：以下划线开头
_private_var = "private"
__very_private = "very private"

2. 空格使用

# 运算符两边加空格
x = y + z

# 函数参数逗号后加空格
def func(a, b, c):
    pass

# 不要在括号内加空格
func(a, b, c)  # 正确
# func( a, b, c )  # 错误

# 列表索引不加空格
list[0]  # 正确
# list[ 0 ]  # 错误

3. 行长度

# 每行不超过 79 个字符
# 长语句可以用括号换行
result = (some_function(arg1, arg2) +
          another_function(arg3, arg4))

4. 导入语句

# 标准库导入
import os
import sys

# 第三方库导入
import requests
import numpy as np

# 本地模块导入
from mymodule import myfunction

# 避免使用 import *
# from module import *  # 不推荐

常见错误

1. 缩进错误

# 错误示例
if True:
print("缩进错误")  # IndentationError

# 正确示例
if True:
    print("正确的缩进")

2. 语法错误

# 错误示例
if True  # SyntaxError: 缺少冒号
    print("语法错误")

# 正确示例
if True:
    print("正确的语法")

3. 名称错误

# 错误示例
print(undefined_variable)  # NameError

# 正确示例
defined_variable = "Hello"
print(defined_variable)

实践练习

练习 1：基本语法

# 创建变量并输出
name = "你的姓名"
age = 20
height = 1.75

print(f"姓名: {name}")
print(f"年龄: {age}")
print(f"身高: {height}米")

练习 2：用户交互

# 获取用户信息并计算
name = input("请输入您的姓名: ")
birth_year = int(input("请输入您的出生年份: "))

current_year = 2024
age = current_year - birth_year

print(f"{name}，您今年大约 {age} 岁")

练习 3：简单计算器

# 简单的计算器
num1 = float(input("请输入第一个数字: "))
operator = input("请输入运算符 (+, -, *, /): ")
num2 = float(input("请输入第二个数字: "))

if operator == '+':
    result = num1 + num2
elif operator == '-':
    result = num1 - num2
elif operator == '*':
    result = num1 * num2
elif operator == '/':
    if num2 != 0:
        result = num1 / num2
    else:
        result = "错误：除数不能为零"
else:
    result = "错误：无效的运算符"

print(f"结果: {result}")

小结

本章介绍了 Python 的基本语法规则，包括：

缩进：Python 使用缩进表示代码块
注释：使用 # 进行单行注释，使用三引号进行多行注释
标识符：变量、函数、类的命名规则
数据类型：数字、字符串、布尔值等基本类型
运算符：算术、比较、逻辑、赋值运算符
输入输出：print() 和 input() 函数
代码风格：遵循 PEP 8 规范

掌握这些基础语法是学习 Python 的第一步，为后续学习更复杂的概念打下坚实的基础。