4. 输入输出

4.1 和用户交互

程序需要和用户进行交互：

• 输入：用户把信息传递给程序的过程, 称为 "输入"。
• 输出：程序把结果展示给用户的过程, 称为 "输出"。

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输入输出的最基本的方法就是控制台。

用户通过控制台输入一些字符串，程序再通过控制台打印出一些字符串。

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PyCharm 运行程序，下方弹出的窗口就可以视为是控制台。这是PyCharm内部集成的控制台。

windows 自带的 cmd 程序，也可以视为是控制台。

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日常中，输入输出的最常见方法是图形化界面。

如我们平时用到的 QQ、浏览器、steam 等，都不需要用户输入命令，而只是通过鼠标点击窗口点击按钮的方式来操作。

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涉及图形库组件，可自行学习。

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4.2 通过控制台输出

Python 使用 print 函数输出到控制台。

print('hello')

不仅能输出一个字符串，还可以输出一个其他类型的变量。

a = 10
print(a)
b = 'hello'
print(b)
c = True
print(c)

更多的时候，我们希望能够输出的内容是混合了字符串和变量的。

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【示例】输出 num = 10

num = 10
print(f'num = {num}')

【注意】

• 使用 f 作为前缀的字符串，称为 f-string
• 里面可以使用 { } 来内嵌一个其他的变量/表达式。

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以下两种写法是等价的。

f'……'
f"……"

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{ }里面可以是变量、表达式。

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C、C++、java中的格式化字符串都有各自的问题：

• C：需要记忆很多的占位符，而且要非常注意给的数据要和前面的占位符匹配，否则后果很严重。
• C++：虽然不需要占位符了，但是整体的打印格式不直观，可读性较差。
• java：字符串拼接缺少一些必要的校验功能。

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之前说python的设计哲学是：解决一个问题，只提供一种统一的方案。

但是python中的格式化字符串有多种实现方式——和python的发展有关。

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4.3 通过控制台输入

python 使用 input 函数，从控制台读取用户的输入。

num = 0
num = input('请输入一个整数: ')
print(f'你输入的整数是 {num}')

输出到控制台的数据、从控制台输入的数据——都是字符串类型。

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【注意】

• input 的参数相当于一个 "提示信息"，也可以没有。
• input 的返回值就是用户输入的内容，是字符串类型。

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a = input('请输入第一个整数: ')
b = input('请输入第二个整数: ')
print(f'a + b = {a + b}')

a = input('请输入第一个整数: ')
b = input('请输入第二个整数: ')
a = int(a)
b = int(b)
print(f'a + b = {a + b}')

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【示例】输入 4 个小数，求 4 个小数的平均值。

a = input('请输入第一个数字: ')
b = input('请输入第二个数字: ')
c = input('请输入第三个数字: ')
d = input('请输入第四个数字: ')
a = float(a)
b = float(b)
c = float(c)
d = float(d)
avg = (a + b + c + d) / 4
print(f'平均值: {avg}')

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5. 运算符

5.1 算术运算符

像 + - * / % ** // 这种进行算术运算的运算符，称为 算术运算符。

默认运算顺序：先算乘方、再算乘除、最后算加减。

如果运算过程中想修改默认运算顺序，就需要加上()。

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加减乘都比较简单，没什么问题，但是除法运算有需要注意的几个点。

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【注意1】/ 中不能用 0 作为除数，否则会 抛出异常。

print(10 / 0)

异常：是编程语言中的一种常见机制，表示程序运行过程中，出现了一些 "意外情况"，导致程序不能继续往下执行了。

【除零错误】【除零异常】

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【注意2】整数 / 整数 结果可以是小数，而不会被截断。

除了Python之外，大部分的编程语言，都是整数除以整数，结果还是整数。

print(1 / 2)

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【注意3】% 不是 "百分数"，而是求余数。

print(7 % 2)

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【注意4】** 是求乘方，不仅能算整数次方，还能算小数次方。（开方运算）

print(4 ** 2)
print(4 ** 0.5)

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【注意5】// 是取整除法（地板除）。

整数除以整数，结果还是整数，舍弃小数部分，并向下取整，不是四舍五入。

print(7 // 2)
print(-7 // 2)

向下取整不一定是向绝对值小的方向。

5.2 关系运算符

像 < <= > >= == != 这一系列的运算符称为 关系运算符，它们是在比较操作数之间的大小关系。

其中

• <= 是 "小于等于"
• >= 是 "大于等于"
• == 是 "等于"
• != 是 "不等于"

（1）关系表达式的返回值是布尔类型。

• 如果关系符合，则表达式返回 True。
• 如果关系不符合，则表达式返回 False。

a = 10
b = 20
print(a < b)
print(a > b)
print(a <= b)
print(a >= b)
print(a == b)
print(a != b)

（2）关系运算符不光针对整数/浮点数进行比较，还能针对字符串进行比较。

a = 'hello'
b = 'world'
print(a < b)
print(a > b)
print(a <= b)
print(a >= b)
print(a == b)
print(a != b)

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【注意】

• 直接使用 == 或者 != 即可对字符串内容判定相等。（这一点和 C / Java 不同）。
• 字符串比较大小，规则是 "字典序"

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中文的比较就不存在字典序了。

针对中文进行字符串大小比较是没有意义的。

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（3）对于浮点数来说，不要使用 == 判定相等。

print(0.1 + 0.2 == 0.3)

【注意】浮点数在计算机中的表示并不是精确的。在计算过程中，就容易出现非常小的误差。

print(0.1)
print(0.2)
print(0.1 + 0.2)
print(0.3)

可以看到，0.1 + 0.2 的结果并非是 0.3，而是带了个小尾巴。

虽然这个尾巴非常小了，但是 == 是锱铢必较的，仍然会导致 == 的结果为 False。

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【正确的比较方式】不再严格比较相等了，而是判定差值小于允许的误差范围。

a = 0.1 + 0.2
b = 0.3

# 这个代码是看 a - b 差是否是一个非常小的数字, 是否在误差范围之内.
print(-0.000001 < (a - b) < 0.000001)

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Python中支持这种连续小于的写法。

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5.3 逻辑运算符

像 and or not 这一系列的运算符称为 逻辑运算符。

• and（并且）：两侧操作数均为 True，最终结果为 True，否则为 False（一假则假）

• or（或者）：两侧操作数均为 False，最终结果为 False，否则为 True（一真则真）

• not（逻辑取反）：操作数本身为 True，则返回 False；本身为 False，则返回 True。

a = 10
b = 20
c = 30
print(a < b and b < c)
print(a < b and b > c)
print(a > b or b > c)
print(a < b or b > c)
print(not a < b)
print(not a > b)

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【一种特殊写法】

a < b and b < c 这个操作等价于 a < b < c ，这个设定和大部分编程语言都不相同。

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【关于短路求值】

和其他编程语言类似，Python 也存在短路求值的规则。

• 对于 and，如果左侧表达式为 False，则整体一定为 False，右侧表达式不再执行。
• 对于 or，如果左侧表达式为 True，则整体一定为 True，右侧表达式不再执行。

print(10 > 20 and 10 / 0 == 1)
print(10 < 20 or 10 / 0 == 1)

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5.4 赋值运算符

（1）= 的使用

= 表示赋值，这个我们已经用过很多次了，注意和 == 区分。

= 除了基本的用法之外，还可以同时针对多个变量进行赋值。

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【链式赋值】

a = b = 1

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【多元赋值】

a, b = 10, 20

【典型应用】

• 多元赋值：变量交换；
• 多元赋值：函数返回多个值；

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【代码实例】交换两个变量

① 基础写法

a = 10
b = 20

tmp = a
a = b
b = tmp

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② 基于多元赋值

a = 10
b = 20
a, b = b, a

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（2）复合赋值运算符

Python 还有一些 复合赋值运算符。例如 += -= *= /= %=

其中 a += 1 等价于 a = a + 1 。其他复合赋值运算符也是同理。

a = 10
a = a + 1
print(a)
b = 10
b += 1
print(b)

【注意】

• 由于a += 1实际上是a = a + 1，所以使用复合赋值操作符必须保证a已经被定义过。
• 像 C++ / Java 中，存在 ++ -- 这样的自增/自减运算符，Python 中则不支持这种运算，如果需要使用，只能使用 += 1 或者 -= 1。

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5.5 其他...

除了上述之外，Python 中还有一些运算符，比如：

• 身份运算符：is、is not、……
• 成员运算符：in、not in、……
• 位运算符：&、|、~、^、<<、>>、……
• ……

此处暂时不介绍。

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6. 总结

本章节中我们学习了 Python 中的最基础的语法部分

• 常量
• 变量（实质：一段内存空间，可以存储数据；注意：变量名的选取）
• 变量类型
  • 整数（任意长）
  • 浮点数（双精度）
  • 字符串
  • 布尔值
• 注释
• 输入输出
• 运算符
  • 算术运算符
  • 关系运算符
  • 逻辑运算符
  • 赋值运算符

当前我们的代码还只能进行一些简单的算术运算。

下个章节中我们将学习 Python 中的逻辑判断，然后我们就可以写稍微复杂一点的程序了。

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7. 自测练习

（1）[多选] 以下关于变量之间加法运算的说法，正确的是：

（2）[单选] 以下关于类型的说法，正确的是：

（3）[单选] 以下 Python 代码，合法的是：

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【解答】

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python中创建变量不需要指定类型——导致变量初始化和变量赋值是同一个写法。

非要指定类型，就是变量名:类型，这个指定相当于注释，起解释说明作用，无实际意义。

而且和注释一样，最好和代码实际含义保持一致。

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总之就是不建议使用分号：没必要的场景不推荐写，有必要的场景就是场景本身就不推荐出现。

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python的代码规范都是为了代码的可读性——代码的可读性比代码的正确性重要。

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完