473 lines
11 KiB
Markdown
473 lines
11 KiB
Markdown
# 第 1-2 课：变量与数据类型
|
||
|
||
## 一、本课目标
|
||
|
||
完成本课后，你应该能够：
|
||
|
||
1. 解释变量是什么，以及为什么程序需要变量；
|
||
2. 使用赋值符号 `=` 创建变量；
|
||
3. 区分字符串、整数、浮点数和布尔值；
|
||
4. 使用 `type()` 查看数据类型；
|
||
5. 遵守 Python 变量命名的基本规则；
|
||
6. 使用变量进行简单计算和文字输出；
|
||
7. 使用 `int()`、`float()`、`str()` 完成简单类型转换；
|
||
8. 看懂变量重新赋值后发生的变化。
|
||
|
||
## 二、前置知识
|
||
|
||
开始本课前，你应该已经能够：
|
||
|
||
- 使用 `python 文件名.py` 运行 Python 程序；
|
||
- 使用 `print()` 输出文字；
|
||
- 知道引号包围的内容是字符串；
|
||
- 知道 `#` 开头的内容是注释。
|
||
|
||
## 三、变量是什么
|
||
|
||
变量（Variable）是程序中用于保存数据的名称。
|
||
|
||
可以把变量想象成一个贴有标签的盒子：
|
||
|
||
```text
|
||
标签：user_name
|
||
盒子中的数据："Bruce"
|
||
```
|
||
|
||
在 Python 中可以这样写：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
```
|
||
|
||
这行代码表示：把字符串 `"Bruce"` 保存起来，并使用名称 `user_name` 指向它。
|
||
|
||
之后只要使用变量名，就能取得对应的数据：
|
||
|
||
```python
|
||
print(user_name)
|
||
```
|
||
|
||
变量的价值在于：数据可以被保存、重复使用和修改，不必在每个地方重复写相同内容。
|
||
|
||
## 四、认识赋值符号
|
||
|
||
下面代码中的 `=` 称为赋值符号：
|
||
|
||
```python
|
||
age = 18
|
||
```
|
||
|
||
赋值操作按照“先看右边，再交给左边”的方式理解：
|
||
|
||
1. Python 先得到右边的整数 `18`；
|
||
2. 再让左边的变量名 `age` 指向这个数据。
|
||
|
||
这里的 `=` 暂时不要理解成数学中的“左右相等”。Python 中判断两个值是否相等会使用 `==`，将在条件判断课程中学习。
|
||
|
||
## 五、四种基础数据类型
|
||
|
||
数据类型用于描述一个数据属于哪一类，以及它通常可以参与哪些操作。
|
||
|
||
### 5.1 字符串 `str`
|
||
|
||
字符串（String，类型名为 `str`）用于表示文字：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
learning_goal = "开发 LLM Agent"
|
||
```
|
||
|
||
字符串必须使用成对的单引号或双引号包围。
|
||
|
||
即使内容看起来像数字，只要有引号，它仍然是字符串：
|
||
|
||
```python
|
||
phone_number = "13800000000"
|
||
```
|
||
|
||
电话号码通常不用于数学计算，因此使用字符串保存更合适。
|
||
|
||
### 5.2 整数 `int`
|
||
|
||
整数（Integer，类型名为 `int`）是不带小数部分的数字：
|
||
|
||
```python
|
||
age = 18
|
||
course_count = 8
|
||
temperature = -2
|
||
```
|
||
|
||
整数不需要引号，可以参加加、减、乘、除等数学运算。
|
||
|
||
### 5.3 浮点数 `float`
|
||
|
||
浮点数（Floating-point Number，类型名为 `float`）通常用于表示带小数部分的数字：
|
||
|
||
```python
|
||
height = 1.75
|
||
price = 19.9
|
||
progress = 0.25
|
||
```
|
||
|
||
“浮点数”是计算机领域的常用名称，初学阶段可以先把它理解为小数。
|
||
|
||
### 5.4 布尔值 `bool`
|
||
|
||
布尔值（Boolean，类型名为 `bool`）只有两个值：
|
||
|
||
```python
|
||
is_learning = True
|
||
is_finished = False
|
||
```
|
||
|
||
- `True` 表示真、是、成立；
|
||
- `False` 表示假、否、不成立。
|
||
|
||
首字母必须大写，并且不能添加引号。`"True"` 是字符串，不是布尔值。
|
||
|
||
布尔值经常用于记录某个状态，例如：
|
||
|
||
- 用户是否登录；
|
||
- 任务是否完成；
|
||
- 数据是否有效；
|
||
- 接口调用是否成功。
|
||
|
||
## 六、使用 `type()` 查看数据类型
|
||
|
||
`type()` 可以告诉我们一个数据的类型：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
age = 18
|
||
|
||
print(type(user_name))
|
||
print(type(age))
|
||
```
|
||
|
||
输出结果：
|
||
|
||
```text
|
||
<class 'str'>
|
||
<class 'int'>
|
||
```
|
||
|
||
目前只需要关注最后的 `str` 和 `int`。`class` 与类的概念会在面向对象阶段详细学习。
|
||
|
||
`type()` 主要用于学习和排查问题。实际开发中，不需要为每一个变量都输出类型。
|
||
|
||
## 七、变量与字符串的区别
|
||
|
||
请比较：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
|
||
print(user_name)
|
||
print("user_name")
|
||
```
|
||
|
||
输出为：
|
||
|
||
```text
|
||
Bruce
|
||
user_name
|
||
```
|
||
|
||
原因是：
|
||
|
||
- `user_name` 没有引号，Python 会把它当作变量名，并读取变量保存的数据；
|
||
- `"user_name"` 有引号，Python 会把它当作普通文字直接输出。
|
||
|
||
这是初学阶段非常重要的区别。
|
||
|
||
## 八、变量命名规则
|
||
|
||
### 8.1 必须遵守的规则
|
||
|
||
Python 变量名：
|
||
|
||
1. 可以包含英文字母、数字和下划线；
|
||
2. 不能以数字开头；
|
||
3. 不能包含空格、连字符等符号；
|
||
4. 区分英文字母大小写；
|
||
5. 不能使用 Python 关键字。
|
||
|
||
正确示例：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
age2 = 18
|
||
course_count = 8
|
||
```
|
||
|
||
错误示意：
|
||
|
||
```text
|
||
2age = 18 # 不能以数字开头
|
||
user name = "Bruce" # 不能包含空格
|
||
user-name = "Bruce" # 不能使用连字符连接单词
|
||
```
|
||
|
||
错误示意放在文本代码块中，是为了避免它们被误认为可运行的 Python 代码。
|
||
|
||
### 8.2 推荐的命名风格
|
||
|
||
Python 普通变量通常使用蛇形命名法（snake_case）：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
learning_days = 1
|
||
is_course_finished = False
|
||
```
|
||
|
||
蛇形命名法使用小写英文单词，并用下划线连接多个单词。
|
||
|
||
变量名应该能说明数据的含义。推荐使用 `learning_days`，不推荐使用 `a`、`x1` 这类难以理解的名称。
|
||
|
||
代码标识符使用英文，注释和教学文档使用中文。这样既符合常见开发习惯，也便于与第三方库和团队代码协作。
|
||
|
||
## 九、使用变量进行计算
|
||
|
||
整数和浮点数可以参与计算：
|
||
|
||
```python
|
||
completed_lessons = 1
|
||
new_lessons = 1
|
||
total_lessons = completed_lessons + new_lessons
|
||
|
||
print(total_lessons)
|
||
```
|
||
|
||
输出：
|
||
|
||
```text
|
||
2
|
||
```
|
||
|
||
代码执行过程是：
|
||
|
||
1. `completed_lessons` 保存整数 `1`；
|
||
2. `new_lessons` 保存整数 `1`；
|
||
3. Python 读取两个变量中的整数并相加；
|
||
4. 计算结果 `2` 保存到 `total_lessons`；
|
||
5. `print()` 输出结果。
|
||
|
||
## 十、变量可以重新赋值
|
||
|
||
变量保存的数据可以改变：
|
||
|
||
```python
|
||
learning_days = 1
|
||
print(learning_days)
|
||
|
||
learning_days = 2
|
||
print(learning_days)
|
||
```
|
||
|
||
输出：
|
||
|
||
```text
|
||
1
|
||
2
|
||
```
|
||
|
||
第二次赋值后，再使用 `learning_days` 时得到的是新数据 `2`。
|
||
|
||
Python 变量甚至可以在运行过程中指向不同类型的数据：
|
||
|
||
```python
|
||
value = 10
|
||
value = "十"
|
||
```
|
||
|
||
这种能力称为动态类型。它很灵活，但随意改变变量的数据类型容易让代码难以理解，所以实际开发中应让同一个变量尽量保持含义和类型稳定。
|
||
|
||
## 十一、简单的类型转换
|
||
|
||
有时需要把一种类型的数据转换成另一种类型。
|
||
|
||
### 11.1 字符串转换为整数
|
||
|
||
```python
|
||
age_text = "18"
|
||
age = int(age_text)
|
||
|
||
print(age)
|
||
print(type(age))
|
||
```
|
||
|
||
`int()` 会尝试把合适的内容转换为整数。
|
||
|
||
### 11.2 字符串转换为浮点数
|
||
|
||
```python
|
||
price_text = "19.9"
|
||
price = float(price_text)
|
||
```
|
||
|
||
### 11.3 数字转换为字符串
|
||
|
||
```python
|
||
course_count = 8
|
||
course_count_text = str(course_count)
|
||
```
|
||
|
||
### 11.4 转换并不总能成功
|
||
|
||
下面的转换会报错：
|
||
|
||
```text
|
||
int("十八")
|
||
```
|
||
|
||
因为 Python 不知道应该怎样把中文文字“十八”直接转换成整数。遇到无法转换的数据时，会产生错误。异常处理会在后续课程学习。
|
||
|
||
## 十二、使用格式化字符串输出变量
|
||
|
||
如果想把固定文字和变量数据组合起来，可以使用格式化字符串，简称 f-string：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
learning_days = 2
|
||
|
||
print(f"{user_name} 已经学习 Python {learning_days} 天。")
|
||
```
|
||
|
||
输出：
|
||
|
||
```text
|
||
Bruce 已经学习 Python 2 天。
|
||
```
|
||
|
||
使用方法：
|
||
|
||
1. 在字符串开始引号前写小写字母 `f`；
|
||
2. 在字符串中使用花括号 `{}` 包围变量名；
|
||
3. Python 会把花括号中的变量替换成变量保存的数据。
|
||
|
||
f-string 是现代 Python 中非常常用、易读的字符串格式化方式。
|
||
|
||
## 十三、当前电脑上有两个 Python 解释器
|
||
|
||
第一课练习结果显示：
|
||
|
||
```text
|
||
PowerShell：Python 3.13.5
|
||
PyCharm：Python 3.11.15
|
||
```
|
||
|
||
这说明电脑上安装了不止一个 Python 解释器。它们就像同一种工具的两个版本。
|
||
|
||
目前的基础代码可以在两个版本中运行，因此不影响学习。以后安装第三方库时，需要注意“库安装到了哪个解释器”，否则可能出现已经安装但代码仍提示找不到的情况。
|
||
|
||
现阶段请记住：
|
||
|
||
- 在 PowerShell 中，本项目默认使用 `python` 命令；
|
||
- 在 PyCharm 中，运行按钮会使用项目设置中选择的解释器；
|
||
- 看到不同 Python 版本不必紧张，但提问错误时应保留完整的运行命令和解释器路径。
|
||
|
||
虚拟环境和依赖管理将在 Python 进阶阶段系统学习。
|
||
|
||
## 十四、运行本课示例
|
||
|
||
在 PowerShell 中执行：
|
||
|
||
```powershell
|
||
cd D:\Code\Python\01_python基础\1_2_变量与数据类型
|
||
python variables_and_types.py
|
||
```
|
||
|
||
运行时请对照代码和输出，重点观察：
|
||
|
||
- 变量名与字符串的区别；
|
||
- 四种数据类型的 `type()` 结果；
|
||
- 变量重新赋值前后的变化；
|
||
- f-string 如何把变量放入一句话中。
|
||
|
||
## 十五、常见错误
|
||
|
||
### 15.1 使用了不存在的变量
|
||
|
||
```text
|
||
NameError: name 'user_name' is not defined
|
||
```
|
||
|
||
常见原因：
|
||
|
||
- 变量还没有赋值就被使用；
|
||
- 变量名拼写错误；
|
||
- 大小写不一致。
|
||
|
||
### 15.2 忘记给字符串加引号
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = Bruce
|
||
```
|
||
|
||
Python 会把 `Bruce` 当成变量名，而不是文字。如果这个变量不存在，就会产生 `NameError`。
|
||
|
||
正确写法：
|
||
|
||
```python
|
||
user_name = "Bruce"
|
||
```
|
||
|
||
### 15.3 把赋值方向写反
|
||
|
||
```text
|
||
18 = age
|
||
```
|
||
|
||
变量名应写在赋值符号左边，数据或计算表达式写在右边。
|
||
|
||
### 15.4 类型不同导致操作失败
|
||
|
||
```text
|
||
"18" + 1
|
||
```
|
||
|
||
`"18"` 是字符串，`1` 是整数。两种不同含义的数据不能直接进行这个加法操作。需要先确认业务目的，再进行合适的类型转换。
|
||
|
||
## 十六、课堂练习
|
||
|
||
打开 `practice.py`，按照中文注释完成练习。你将创建一组描述自己学习情况的变量，并输出一段学习档案。
|
||
|
||
运行命令：
|
||
|
||
```powershell
|
||
python practice.py
|
||
```
|
||
|
||
本课仍然不提前提供答案。完成后告诉我，我会读取并运行你的代码进行验收。
|
||
|
||
## 十七、思考题
|
||
|
||
1. `age = 18` 和 `age = "18"` 有什么区别？
|
||
2. 为什么 `print(user_name)` 和 `print("user_name")` 的结果不同？
|
||
3. `True` 与 `"True"` 是同一种数据类型吗？
|
||
4. 为什么推荐使用 `learning_days`，而不是 `a`？
|
||
5. 如果先执行 `score = 10`，再执行 `score = 20`，最后输出的值是什么？
|
||
|
||
## 十八、本课小结
|
||
|
||
- 变量是程序中保存和引用数据的名称；
|
||
- `=` 用于把右边的数据赋给左边的变量；
|
||
- `str` 表示字符串，`int` 表示整数，`float` 表示浮点数，`bool` 表示布尔值；
|
||
- `type()` 可以查看数据类型；
|
||
- 变量名与带引号的字符串含义不同；
|
||
- 变量名应清晰，并优先使用蛇形命名法；
|
||
- 变量可以用于计算，也可以被重新赋值；
|
||
- `int()`、`float()` 和 `str()` 可以进行基础类型转换；
|
||
- f-string 可以清晰地组合固定文字和变量数据。
|
||
|
||
## 十九、验收标准
|
||
|
||
- [ ] 能解释变量和赋值的含义；
|
||
- [ ] 能创建字符串、整数、浮点数和布尔值变量；
|
||
- [ ] 能使用 `type()` 查看变量类型；
|
||
- [ ] 能判断一个变量名是否符合基本规则；
|
||
- [ ] 能使用变量完成简单计算；
|
||
- [ ] 能使用 f-string 输出包含变量的句子；
|
||
- [ ] 能完成并运行 `practice.py`；
|
||
- [ ] 能回答五道思考题。
|