Python 30分鐘入門——資料類型 & 控制結構

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Python是一門指令碼語言，我也久聞大名，但正真系統的接觸學習是在去年（2013）年底到今年（2014）年初的時候。不得不說的是Python的官方文檔相當齊全，假設你是在Windows上學習Python，安裝包內建的“Python Manuals”就是一份非常好的學習資料（基本上不用去找其它資料了）；尤其是當中的Tutorial，非常適合剛開始學習的人。本文一方面總結了python語言的核心——資料類型和控制結構；還有一方面，通過與其它語言的對照表達了我對Python的一些拙見。

資料類型Python簡潔的背後是由於有著強大的類型系統的支援。Python世界的基礎資料型別 (Elementary Data Type)有{int, long, float, complex, str, list, set, tuple, dict}，以下通過Python解譯器在互動模式下的輸入輸出執行個體進行示範（當中有前置字元>>>或...的是輸入）：tips: Python世界裡，能夠用type(x)來輸出x的類型.int, long, float, str, complex

>>> type(123)<type 'int'>>>> type(-234)<type 'int'>>>> type(123456123456)<type 'long'>>>> type(-123456123456)<type 'long'>>>> type(123.456)<type 'float'>>>> type('abc')<type 'str'>>>> type("hello, world")<type 'str'>

從最後兩次輸入能夠看到Python的字串能夠用單引號也能夠用雙引號。另外，大家可能會疑惑的是究竟多大是int和多大是long呢？以下我們來一探究竟：

>>> type(123456)<type 'int'>>>> type(123456789)<type 'int'>>>> type(1234567890)<type 'int'>>>> type(12345678901)<type 'long'>

能夠看到1234567890還是int，12345678901就是long了，說明int是有範圍的。記得C/C++的int長度（4B）的同學都知道，C/C++裡int的取值範圍是：[-2^31, 2^31-1]也就是[-2147483648, 2147483647]。據此，我們能夠看看Python的int範圍：

>>> type(2147483647)<type 'int'>>>> type(2147483648)<type 'long'>>>> type(-2147483648)<type 'int'>>>> type(-2147483649)<type 'long'>

這次實驗說明，Python的int範圍和C/C++一樣。那麼，假設我想指定一個比較小的long怎麼辦呢？能夠通過加L(或小寫l)尾碼：

>>> type(1L)<type 'long'>>>> type(2l)<type 'long'>

另外，Python的浮點數是沒有double的：

>>> type(123.456)<type 'float'>>>> type(123456123456.123456123456123456123456)<type 'float'>

complex（複數）複數類型在非常多語言中是沒有的，Python通過整數加J（或小寫j）尾碼表示複數：

>>> type(3+4j)<type 'complex'>>>> type(3+4J)<type 'complex'>>>> type(4j)<type 'complex'>>>> type(j)Traceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>NameError: name 'j' is not defined>>> type(1j)<type 'complex'>

可是1j不同意直接寫成j，j會被當做name尋找，假設沒找到就會報錯。
tuple, list, set, dicttuple, list, set, dict各自是元組、列表、集合、字典（有的語言叫映射map）。這些類型才是Python類型系統的過人之處，在多數編譯型語言（C、C++、Java、C#等）中，這些類型都要通過庫來提供（如C++、Java、C#），有的也許庫也沒有提供（如C）。

>>> type([1, 2, 3])<type 'list'>>>> type({2, 3, 4})<type 'set'>>>> type((3, 4, 5))<type 'tuple'>>>> type({'key1': 'value1', 'key2': 'value2'})<type 'dict'>

能夠看到 (), [], {}和它括起來的一系列元素，各自是表示：元組、列表、集合。而dict則是{key1: value1, [key2: value2, ...]}的形式。上面列出的各種集合的元素類型一致，這在編譯型語言裡一般是必須的，但在Python裡不必：

>>> (1, 'two', 3.0)(1, 'two', 3.0)>>> [(1, 'two', 3.0), '4', 5][(1, 'two', 3.0), '4', 5]>>> {1, 2L, 3.0, 4j}set([1, 2L, 3.0, 4j])>>> {1: 'one', 'one': 1}{1: 'one', 'one': 1}

控制結構結構化程式設計方法提出之時，就有前輩證明了不論什麼演算法都能夠使用：順序、選擇、迴圈三種結構表達。以下將展示Python的基本的文法，以及選擇和迴圈。
順序結構順序結構本身沒什麼好說的，這裡介紹一下Python的其它特性。語句 Python的語句以分行符號結尾（不像C家族的分號結尾）：

>>> print "hello, world"hello, world

而且Python程式沒有所謂的“入口”，這和多數指令碼語言類似。
弱類型 Python是弱類型的，也就是變數的類型不是一成不變的。這也和非常多指令碼語言類似。

>>> a = 123>>> b = "asdf">>> c = [3, 4, 5]>>> a123>>> b'asdf'>>> c[3, 4, 5]>>> a = b>>> b'asdf'

這段互動中有兩點與C語言（C++等）不同：

1. 使用變數前不用向提前聲明變數的類型
2. 一個變數初始化為一個類型後還能給他賦其它類型的值

提示：在Python解譯器的互動模式下直接輸入變數名也能顯示變數的值“變數”一詞在Python裡應該叫“名字”（或者符號）更確切，在Python中你能夠給一個符號賦予不論什麼類型的值。稍後你將會看到能夠給原本賦值為int的對象賦值為一個函數，一個類。
函數 Python的函數定義以def開始，假設有返回值須要用return傳遞返回值。比方例如以下代碼定義了一個名為sayHello的函數，並用‘Jack‘為參數進行了一次調用：

def sayHello(name):print 'Hello, ' + name + '!'sayHello('Jack')

這段代碼的執行結果為：Hello, Jack!（可將這段代碼儲存為sayHello.py，然後在相應檔案夾執行python sayHello.py）
類 Python的類定義以class開始，屬效能夠在class下方聲明也能夠在__init__方法裡通過self.xxx隱式聲明。先來一段最簡單的關於類的代碼：

class Man:def __init__(self, name):self.name = namedef hello(self):print 'Hello, ' + self.name + '!'m = Man('Jack')m.hello()

這段代碼也會輸出：Hello, Jack! tips： Python方法的第一個參數必須是名為self的參數，用於操作對象的成員。__init__類似其它語言的”構造方法“。
類的很多其它特性和OOP有關，以後有時間再單獨發一篇博文展示。
順便看看函數、類以及類的執行個體在Python解譯器眼中都是什麼：

>>> type(sayHello)<type 'function'>>>> type(Man)<type 'classobj'>>>> type(m)<type 'instance'>>>> type(m.hello)<type 'instancemethod'>>>> type(Man.hello)<type 'instancemethod'>

能夠想象，Python世界裡的東西都是”灰色“的，解譯器對它們”一視同仁“，從來不以貌取人，僅僅看他們如今身上的標籤是什麼~
選擇結構 Python的選擇結構以if開始。boolif必定要涉及bool值，Python bool的取值為True和False：

>>> type(1==1)<type 'bool'>>>> type(True)<type 'bool'>>>> type(False)<type 'bool'>

（上面好像忘了列出bool類型）
對於Number(int, long, float, complex)，0在if條件上也是False：

>>> if 1:...     print "true"...true>>> if 0:...     print "true"... else:...     print "false"...false>>> if 0.0:...     print "0.0 is true"...>>> if 0j:...     print "0j is true"...

提示：Python是以代碼縮排區分代碼塊的
除此之外，空的string和空的集合（tuple, list, set）也是False：

>>> if '':...     print 'null string is true'...>>> if ():...     print 'null tuple is true'...>>> if []:...     print 'null list is true'...>>> if {}:...     print 'null set is true'...

if, if-else & if-elif-else上面幾個if示範範例多是僅僅有一個分支的，當然Python也支援多個分支的if：

>>> x = int(raw_input("Please enter an integer: "))Please enter an integer: 42>>> if x < 0:...      x = 0...      print 'Negative changed to zero'... elif x == 0:...      print 'Zero'... elif x == 1:...      print 'Single'... else:...      print 'More'...More

迴圈結構 Python的迴圈有for和while兩種，沒有do-while，也沒有loop-until。
forPython的for迴圈和C的不同，它更像C++，Java裡的新式for迴圈：

>>> a = [1, 'two', 3.0]>>> for i in a:...     print i...1two3.0

這樣的for迭代集合非常方便。
可是要想像典型C語言的for迴圈那樣迭代一個整數區間怎麼辦？別怕，Python提供了內建（built-in）函數range()，它能返回整數區間列表，供你迭代，用起來也非常方便：

>>> for i in range(1, 6):...     print i...12345>>> for i in range(10, 65, 10):...     print i...102030405060

這裡展示了range的兩種調用形式，一種是range(a, b)，它將返回一個從a（包括a）到b（不包括）的整數列表(list)，還有一種range(a, b, s)，將返回一個a~b，以s為步長的list：

>>> range(1, 6)[1, 2, 3, 4, 5]>>> range(10, 65, 10)[10, 20, 30, 40, 50, 60]

whilePython的while迴圈和C的while差點兒相同：

>>> i = 1>>>>>> while i < 5:...     i = i+1...     print i...2345

順便一提，Python裡 i=i+1 不能寫成i++，Python不支援這樣的文法；但能夠寫成 i += 1：

>>> i5>>> i += 1>>> i6>>> i++  File "<stdin>", line 1    i++      ^SyntaxError: invalid syntax>>> ++i6>>> i6

各位可能會疑惑，為什麼++i能夠？由於pyhon支援前置的+（加號或減號）運算，++被當做兩次正運算了；同理，+++i，++++i都是一樣的；我們能夠順便測一下負號運算：

>>> i6>>> +++i6>>> ++++i6>>> -i-6>>> --i6>>> ---i-6

和想象的結果一致，Great！

輸入輸出（IO）當你想動手寫點”更有意思“的小程式的時候，你會發現除了三大基本控制結構和資料類型之外，你最須要的可能就是IO功能。Q: 輸出能夠用print，那麼輸入呢？是input嗎？A:input能夠，但很多其它時候須要用的可能是raw_input和readline這兩個built-in function，但readline僅適用於Unix平台.Q:那麼input和raw_input有什麼差別呢？A:來看看我和解譯器的以下這段互動，看看你能不能自己發現它們的不同。

>>> varA = raw_input('please input:')please input:Life is too short, you need Python!>>> varA'Life is too short, you need Python!'>>> type(raw_input('input something:'))input something:asdf<type 'str'>>>> type(raw_input('input something:'))input something:123<type 'str'>

A:你看到了，raw_input不論你輸入什麼都會返回str類型，這也是為什麼叫做raw_input的原因。A: 繼續往下，你會看到input：

>>> type(input('input sth:'))input sth:123<type 'int'>>>> type(input('input sth:'))input sth:asdfTraceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>  File "<string>", line 1, in <module>NameError: name 'asdf' is not defined>>> type(input('input sth:'))input sth:varA<type 'str'>>>> input('sth:')sth:varA'Life is too short, you need Python!'>>> input('try some input like your code:')try some input like your code:[1, 'two', 3.0][1, 'two', 3.0]>>> input('try again:')try again:'Oh!!!''Oh!!!'

Q: Oh, I know！ input會按代碼的形式解釋輸入！A: 嗯，你提到了”解釋“，看來你已經悟出了Python的真諦，你能夠下山了！Q: Master, 這樣就能夠了嗎？我知道的好像太少了吧？A: 為師這裡有一本《Python秘籍》，你拿去吧，全部問題你都能找到答案，但答案未必在這本書裡（徒兒A就此辭別師父Q，開始了他的Python之旅）
後記（我的拙見）Python是解釋型語言，它的類型系統很強大！作為一個學了幾門C家族語言（C、C++、Java、C#）的我來說，tuple，list，set，dict都是內建類型，簡直是太美好了！在我看來： 1.因為有語言級的tuple, list, set, dict，Python很適合用來寫演算法，並且Python寫出的演算法必定要比其它語言簡潔得多！2.Python的文法簡潔易懂，預設提供了檔案管理等功能，能夠替代多數其它指令碼的工作。3.Python的弱類型（約束少）以及解譯器互動模式的趣味性和便捷性，很適合作為”第一門程式設計語言“，教授少年兒童。

Python 30分鐘入門——資料類型 & 控制結構