2.3　Python基本语法元素

Python基本语法包括程序层次结构、代码注释、换行与并行、变量与保留字、字符串、程序分支语句、赋值语句和数据输入与输出等元素。下面依次介绍一下这几种元素，学习它们的使用方法和在使用过程中应该要注意哪些。

2.3.1　程序层次结构

习惯了C语言、C++之类的程序结构，初学Python者经常会被莫名奇妙的缩进错误给整迷糊，Python必须使用正确的缩进格式。在Python里不能用大括号“{ }”来表示语句块，也不能用开始或结束标志符来表示，而是靠缩进来表示程序的层次结构，“缩进”不仅是为了让程序结构好看。

空白（缩进）在Python中是非常重要的。缩进是指每一行代码前端的空白区域，用来识别代码之间的包含和层次关系。这意味着同一层次的语句必须有相同的缩进。每一组这样的语句称为一个块。借用“缩进”的方式会使程序层次结构非常清晰，便于代码阅读。

在Python代码编写过程中，缩进可以通过按Tab键或使用多个空格（通常是4个空格）来实现。例如如下的一段Python程序代码。

【例2-3】程序层次结构。

在该段代码中可以发现，除第1、2、7行代码外都存在缩进，不需要缩进的代码顶行编写，不留空白（缩进）。其中，第3行代码采用单层代码缩进，第4行用到了多层代码缩进（嵌套缩进）。通过缩进可以很清楚地分清哪个if与else是相匹配的条件判断。通常来说，在代码中判断、循环、函数以及类等语法形式使用缩进形式来标识代码间的包含关系，能更清晰地传达语义。但是，如果是非常简单的语句不表达包含关系，就不需要使用缩进了。

值得注意的是，处于同一级别的代码缩进量和缩进的符号（Tab键或空格）要保持一致，这样才能保持嵌套的层次关系清晰正确。否则，由于缩进的方式不一致可能导致嵌套错误，甚至会影响程序的正确运行。另外，在Python的代码缩进中最好采用空格的方式，每一层向右缩进4个空格，通常不建议采用Tab键，更不能两种混合使用。

另外，现在有一些Python辅助开发工具可以自定义，按一次Tab键生成4个空格的代码缩进。还有一些工具可以自动实现代码缩进，这些都可以给程序编写带来极大的方便。

2.3.2　代码注释

在大多数编程语言中，注释都是一项很有用处的功能。注释是程序员在程序代码中添加的一行或多行说明信息，在编程中是很重要的部分。由于注释不是程序的组成部分，所以注释是不被计算机执行的。但是可以让程序代码更易于被其他程序员阅读，它能告诉你这段代码是干什么用的，提示代码的可读性。由于注释不被程序所执行，可以借用注释来删除或跳过一部分暂时不需要执行的代码。例如，在如下代码中，第1行就是一个注释，会被编译或者解释器略去，是不被计算机执行的。

【例2-4】代码注释。

Python语言有两种使用注释的方法：单行注释和多行注释。单行注释是在每一行的前面输入“#”号，“#”号后面的内容都会被Python解释器忽略，如下所示。

多行注释是使用三个单引号（'''）来添加多行注释，如下所示。

1. 注释的意义

在程序中编写注释的目的是表明代码要做什么，以及是如何做。在项目开发期间，程序员可能对程序如何工作及原理了如指掌，但过一段时间后，部分细节问题可能会被遗忘。当然没注释的程序是可以花费时间重新研究代码来确定各个部分的工作原理，这势必会浪费很多时间和精力。但如果通过编写注释，以清晰的自然描述语言对程序解决方案进行阐述，可节省很多时间和精力。

现在编写项目程序，大多是团队合作，可能是跨部门程序员也可能是跨公司的程序员，甚至是跨国的程序员在一起开发一个项目。清晰规范的程序重要，清晰简洁的程序注释也同样重要，这样才能被别的程序员看懂程序，程序才能相互更好地融合在一起，更利于团队项目的开发和合作。

要想成为专业的程序员，或与其他程序员有良好的合作，就必须编写有意义的注释，训练有素的程序员，都希望代码中包含注释，因此在程序中添加描述性的语言注释，是新手最值得养成的习惯和素养之一。

2. 注释的主要用途

程序注释在程序开发中的用途主要表现在如下几个方面。

（1）标注软件作者及版权信息。

在每个程序源代码文件的开始前增加注释，如标记、编写代码的作者、日期、用途、版权声明等信息。根据注释内容可采用单行或多行注释。

（2）注释代码原理和用途。

在程序关键代码附近增加注释，解释核心代码的用处、原理及注意事项，增加程序的可读性。由于程序本身已经表达了功能意图，为了不影响程序阅读连贯性，程序中的注释一般采用单行注释，标记在关键行与关键代码同行。对于一段关键代码，可以在附近选择一个多行注释，或者多个单行注释，给出代码设计原理等信息。

（3）辅助程序调试。

在调试程序时，可以通过单行或多行注释，临时去掉一行或多行与当前调试无关的代码，辅助程序员找到程序发生问题的可能位置。

2.3.3　换行与并行

在Python程序编写过程中，有时会遇到两行代码放在同一行更易懂或者一行中过长的代码为了结构清晰易懂不适合放到同一行中。下面将探讨在Python中如何处理代码换行与并行的问题。

1. 代码换行

在Python编程中一般是一行写完所有代码，如果遇到一行写不完需要换行的情况，也允许采用代码换行的方式将一行代码分成多行编写。有如下4种方法供选择。

【例2-5】代码换行。

（1）在该行代码末尾加上续行符“\”。

（2）语句中包含()、{}、[]时分行不需要加换行符。

（3）采用三个单引号“'''”。

（4）采用三个双引号“"""”。

2. 代码并行

在Python代码缩进语句块中如果只有一条语句，将下句代码直接写在“:”语句后面也是正确的。

【例2-6】代码并行。

在上述程序代码的第03行和08行代码是不被允许并行到上行代码“:”语句后面的。因为第03行和08行代码后还包含一个判断语句块，不是独立的一条语句。其他代码并行后结果如下：

在Python代码中除了可以将“:”语句单独一条语句并行，也可以将“；”后的语句进行并行，并支持连续的并行。

在上述程序代码中的第02行代码允许并行到上行代码“；”语句的后面。并行结果如下：

在上述程序代码中的第02行也允许并行到上行代码“；”语句的后面。并行结果如下：

注意：在C、Java、PHP等语言的每一条语句最后加个分号，是语法要求。但是对于Python语言，分号是可加可不加的，因为Python是靠换行来区分代码语句的，这里建议最好还是不加分号。

2.3.4　变量与保留字

在Python程序中是通过“变量”来存储和标识具体数据值的，数据的调用和操作是通过变量的名称。这就需要给程序“变量”元素关联一个标识符（命名），并保证其唯一性。在Python中对“变量”命名时，需要遵守一些命名规则。违反这些规则将可能引发程序错误。请牢记下述有关变量命名的规则。

（1）变量名只允许包含字母（a～z, A～Z）、数字和下画线。变量名可以以字母或下画线开头，但第一个字符不能是数字。例如，可将变量命名为username或者userName2，但不能将其命名为2userName。

（2）变量名不允许包含空格，但可使用下画线来分隔其中的单词。例如，变量名命名为user_name是可行的，但命名为user name是不被允许的，会引发错误。

（3）在Python程序中对大小写是敏感的。例如，username和userName是不同的变量名。

（4）变量命名应既简短又具有描述性。例如，name比n好，user_name比u_n好。

（5）慎用小写字母l和大写字母O，因为它们可能被人错看成数字1和0。另外，字母p的大小写也应慎用，不易区分。

（6）不要使用Python程序已经保留用于特殊用途的Python关键字和函数名作为变量名，如print、if、for（如下所示）。

“保留字”指在高级程序语言中已经被定义过的字，不允许使用者再将这些字作为变量名或常量名使用。

注意：编写Python程序过程中，建议使用小写的Python变量名。在变量名中使用大写字母虽然不会导致错误，但避免使用大写字母，这样可以更利于程序代码的阅读。

2.3.5　字符串

字符串表示的是文本，通常是指要展示给别人的或者是想要从程序里“输出”的一小段字符。在Python中可以对文本通过双引号（""）或者单引号（''）标注来识别出字符串来。例如：

在本例中写的是userage = '18'，所以userage就是一个字符串。但是如果写的是userage = 18（没有引号），那么userage就不是一个字符串了，而变成了一个整数。

另外，在Python中，可以使用字符串操作符“+”（加号）实现两个字符串的连接操作。例如，字符串"python"+" is good！"和"python"+" is good！"与'python is good'所表达的字符串的值是相同的。

2.3.6　程序分支语句

在Python中采用if-elif-else描述多分支结构，是对上级if判断条件语句为真值情况的二次判断，甚至多次判断。语句格式如下：

在2.1节的程序范例中，首先程序对所输入的数字进行与2整除结果判断（if num%2==0），如果条件满足再进行与5整除结果判断（if num%5==0），最后程序根据这两项判断条件是否成立（为真）的情况，给出所输入数字被2或5整除情况的字符串信息。

2.3.7　赋值语句

在前面的程序中运用了一条num=int(input("输入一个数字："))语句，其中的“=”在Python中表示“赋值”，包含“=”的语句在Python中称为赋值语句。“=”是一个赋值符号，表示将“=”右边的值赋给“=”左侧的变量，在本语句中表示将“=”右侧获取到的输入数字赋给左侧的num变量。“=”赋值符号和数学中的“=”号的含义是不一样的。

另外，在Python中还有一种是同步赋值语句，该语句可以同时对多个变量赋值（先运算右侧N个表达式，然后同时将表达式结果赋给左侧）语法如下：

例如：交换变量x和y

如果采用单个赋值，需要3行语句：

在本例中即通过一个临时变量z先缓存下x的原始值，然后将y值（交换）赋给x，最后将x的原始值再通过z（交换）赋值给y，完成变量x和y值的交换操作。

如果采用同步赋值语句的方式，不需要借用临时变量缓存数值，仅需要一行代码即可：

同步赋值语句可以让赋值过程变得更便捷，减少变量的使用，使赋值语句更简洁易懂，提高程序的可读性。

另外，在Python程序中，赋值语句x = y和y = x的含义是不同的。例如：

注意：上述代码需要一行一行地输入和执行，否则会报语法错误。

在本例中，虽然x的初始值是3（在第1行中赋值的），但在第03行x=y的赋值语句中又把y的值（9）赋值给了x，现在x的值已经由最初的3变成了9。y的值没有被重新赋值保持不变。所以程序执行输出的数值均为9，如下所示。

接下来，将范例中第03行赋值语句修改为y = x。范例如下：

在数学运算中通常x = y和y = x有着相同的含义，然而在程序中它们的含义却发生了变化。在第03行通过y=x的赋值语句中把x的值（3）赋值给了y，现在y的值已经由最初的9变成了3。x的值没有被重新赋值保持不变。所以程序执行输出的数值均为3，如下所示。

2.3.8　数据输入与输出

在Python编程中是通过Python内置的input()函数和print()函数实现数据的输入读取和输出显示信息的。下面将学习Python数据的输入与输出。

1. input()函数

input()函数可以让程序暂停运行，等待用户输入数据信息。程序在获取用户输入的信息后，Python将其存储在一个变量中，以方便后面程序的使用。

在2.1节的程序范例中的第01行就用到了input()函数。

input()函数接受一个参数，即要向用户显示的提示或说明，让用户知道该做什么。在这个范例中，Python运行到第01行代码时，用户将看到提示“输入一个数字：”。程序等待用户输入数字，当用户完成数字的输入并按Enter键后程序才继续运行。用户所输入数字存储在变量num中。

input()输入函数的语法如下：

在Python 3.X中，input()函数获得的用户输入均以字符串形式保存在变量中，参见如下范例代码。

【例2-7】input()输入函数。

无论用户输入的是数字还是字符，input()函数都统一按照字符串的类型输出显示。在例2-7的第06行输入2018时，input()函数以字符的形式输出。

2. print()函数

print()函数向用户或者屏幕上输出指定的字符信息。在print()函数的括号中加上字符串，就可以向屏幕上输出指定的文字。例如输出“hello，world”，用代码实现如下。

print()函数也可以接受多个字符串，用逗号“，”隔开，就可以连成一串输出：

print()会依次打印输出每个字符串，遇到逗号“，”会输出一个空格，因此，输出的字符串是就是这样拼起来的。

print()输出函数的语法如下：

• 　参数sep是实现分隔符，例如多个参数输出时想要输出中间的分隔字符；
• 　参数end是输出结束时的字符，默认是换行符\n；
• 　参数file是定义流输出的文件，可以是标准的系统输出sys.stdout，也可以重定义为别的文件；
• 　参数flush是判断是否立即把内容输出到流文件，不做缓存（这里是sys.stdout，也就是默认的显示器）。

print()输出函数中的sep、end、file、flush参数是4个可选参数。具体应用方法如下。

（1）sep参数：在输出字符串之间插入指定字符串，默认是空格，范例代码如下。

【例2-8】print()输出函数中的sep参数。

（2）end参数：在print输出语句的结尾加上指定字符串，默认是换行（\n），范例代码如下。

【例2-9】print()输出函数中的end参数。

注意：print默认是换行，即输出语句后自动切换到下一行，对于Python 3.X来说，如果要实现输出不换行的功能，可以设置end=" "（Python 2可以在print语句之后加“，”实现不换行的功能）。

（3）file参数：指定文本将要发送到的文件、标准流或者其他类似文件的对象，默认是sys.stdout，范例代码如下：

【例2-10】print()输出函数中的file参数。

在本例中，file=open('print.txt','a')设置了输出文件路径，'a'设置了打开文件的方式是添加模式，所以字符串会加在文件末尾，不会重写文件。其中，sep='-'参数设置了字符写入时的分隔符（-）；end='；\n'参数设置了字符写完后的结尾符号（；）及换行（\n）。另外，执行该函数会在Python软件根目录中新建一个print.txt文本文件用于写入本例指定文本，如图2-2所示。

（4）flush参数：flush参数值为True或者False，默认为False，表示是否立刻将输出语句输入到参数file指向的对象中（默认是sys.stdout），范例代码如下。

【例2-11】print()输出函数中的flush参数。

可以看到print.txt文件这时为空，只有执行f.close()之后才将内容写进文件，如图2-3所示。

在这里将file=f参数值修改为True，则立刻就可以看到指定文件的输出函数内容，如图2-4所示。

flush参数的功能在客户端脚本中几乎用不上，多用于服务器端。例如，在线Web即时聊天页面会实时显示聊天的内容，其实后台是在一直向服务器请求数据的，正常情况下是请求完毕之后才会输出相应的请求内容，但是因为是即时聊天，就需要一有信息响应就立即返回，在这里flush也就起作用了。