本文轉載自公眾號“讀芯術”(ID：AI_Discovery)

我們如今的生活離不開手機、電腦和其他一些智能設備了，但你知道它們離不開什么嗎?如果沒有程序的存在，這些將什么都不是。

計算機編程是一種教計算機執行任務的神奇藝術，這是現代社會最值得學習的技能之一。編程的概念半個世紀前才出現，但它所帶來的發展是非常迅速的。這一神奇的工具徹底改變了世界的方方面面。

本文中，筆者將帶領你使用本人最喜愛的Python語言來學習編程的概念。

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一、先回答這個問題

為什么想學編程語言? 在進一步閱讀之前，請仔細思考，并把原因寫在紙上。有一天我也問了我的學生同樣的問題。他們給了我這些回答：

• “我想在著名的軟件公司找一份好工作，所以我需要學習一門編程語言。”
• “學習一門編程語言能讓我學習一些先進的技術，如人工智能和機器學習。”

大多數答案都與上述相似，學習一門編程語言的主要原因是為了找一份工作或者將其運用到先進技術中去。這個世界一直用錯誤的方式教育你，學什么就會獲得什么。你所閱讀、觀看的任何有關編程語言的教程都會從現實生活中的語言開始。

如果現實世界中已有解決方案，那么學習它又有什么用呢?

現在你要記住一件事——不應為了任何目的而學習編程。實際上，誰都無法教你編程。因為“編程不是一門學科，而是人類大腦的基本能力。”

所以，在繼續閱讀之前，忘記所有學習這門語言的理由，全心全意地投入。我不確定你最終是否會成為一名軟件開發人員。但是，我相信你會認識到編程是一門自然的語言。

二、Python編程語言

世界上有700多種編程語言可供選擇，人們只注意到了其中一部分。我從2015年開始學習編程，一開始接觸的是C語言，我現在也對C語言心懷敬畏。

但是，在2019年學習Python時，我第一眼就喜歡上了它，現在依舊如此。我也不知道為什么，可能是因為它的語法簡潔，也可能是其代碼可讀性很高。總之某些東西吸引著我讓我保持著對它的熱情。我保證你也一定會喜歡這門語言，喜歡它應對問題的機制。

Python的創造者Guido van Rossum說：編寫Python代碼的樂趣在于精煉且可讀性高的類，僅通過少量清晰的代碼就能代表達大量的執行操作，而不是瑣碎的代碼泛濫成災。

想要挑選一種語言開啟編程生涯，你可以考慮python，因為它的代碼非常簡潔可讀。我們會用語言給別人傳達一些信息，而編程也正是一種與計算機交流的語言。如果你需要與人類語言近乎相同的編程語言，那么python適合你。

當你和你的朋友說話時，你不需要在結尾加一個分號，也不需要提及你所談論的數據類型，這就是人類語言。即使作為一種編程語言，Python也有同樣的特性。

看完下面的內容，你就相當于已經入門Python了，開始吧!

三、如何在Python中打印信息

一個程序應該能夠在編譯后傳遞一些內容。通常，程序就是賦予計算機的一組指令。收到指令后，計算機理解指令，然后通過輸出(Output)值給我們回應。而輸出值將打印在控制臺(console)的窗口上，你可以使用解釋器或IDE進行編程。

為了便于理解，前五部分會通過想象的概念來解釋。想象你一個人坐在公園里。我來解釋下這第一個場景，當你坐在公園的長椅上時，你看到一個老朋友坐在旁邊，現在你正跟那個人說：“嗨，我是Felix，還記得我嗎?”。第一個鏡頭在這里結束。

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圖源：unsplash

在上述場景中，你所說的話就相當于輸出內容。我們可以嘗試在python的幫助下打印相同的內容。在python中，如果希望在控制臺中打印語句，就必須使用print()命令。

這是要打印的代碼也就是你問那個人的話：

print (“Hi. I am Felix. Do youremember me?”) 

現在可以將其視為Python的一條指令。它將在控制臺中打印以下輸出。

Hi. I am Felix. Do you rememberme? 

通過以下四種不同的方式均可得到同一輸出：

print (“Hi. I am Felix. Do youremember me?”) 
                     or 
print ('Hi. I am Felix. Do you remember me?') 
                     or 
print ('''Hi. I am Felix. Do you remember me?''') 
                     or 
print ("""Hi. I am Felix. Do you remember me?""") 

四、獲取用戶輸入

現在回到公園來。不幸的是，你的老朋友聽不懂你說的話。所以他說：“對不起，你叫什么名字?”。現在，看看這種情況下的兩個表述。第一個只是聲明。但是，第二個是向你詢問以獲得信息。可以在控制臺中使用input()命令打此語句。print()和input()之間的區別在于，輸入需要在語句執行后鍵入某些內容。對話如下：

print (“Hi. I am Felix. Do youremember me?”) 
input (“Sorry. What is your Name?”) 

輸出……

Hi. I am Felix. Do you rememberme? 
Sorry. What is your Name? 

在這個輸出的最后，你可以在控制臺中輸入你的名字。

五、使用變量名稱的概念

告訴他你的名字后，他幾秒鐘就認出了你。然后他說:“嗨!菲利克斯，最近過得好嗎?”。

現在請清楚地理解這句話。在這個表述中，他正確地使用了你的名字。這是怎么做到的?因為，在得到你的名字后，他的大腦把你的名字和某些標簽，比如你的名字菲利克斯，一起儲存起來。有了這樣的記憶，他可以在任何地方使用你的名字。

如上所述，編程是一種自然語言，它只是人類本能的另一種表現形式。電腦也有一個存儲大量信息的存儲器。現在，(每當使用輸入語句時)你對控制臺說出你的名字，控制臺中給定的輸入就會將其存儲在內存位置中。之后，名字必須從內存中檢索。

為此，我們通過賦值為輸入提供唯一的名稱。用于引用輸入的名字稱為變量。簡單來說，內存位置的名字就是Variable。

print (“Hi. I am Felix. Do youremember me?”) 
name = input (“Sorry. What is your Name?”) 

查看修改后的代碼，其執行與前面的代碼相同。但是，當你在控制臺中鍵入你的名字時，名字將存儲在name的變量位置中。如果語句存儲在變量名中，則不需要雙引號。

print (“Hi. I am Felix. Do youremember me?”) 
name = input (“Sorry. What is your Name?”) 
print(“Hey!”,name,“,How are You?”) 

輸入：

Hi. I am Felix. Do you rememberme? 
Sorry. What is your Name? Felix 
Hey! Felix,How are You? 

現在當你在第二行輸入你的名字時，你的名字就會被存儲在變量名' name'中。如此它可以通過print語句傳遞。

在python中，創建變量名時需要遵循一組規則：

• 變量名可以有字母(A - z),數字(0 - 9)和下劃線(_)。
• 變量名不應該以任何數字開始。
• 變量名不能有特殊字符。
• 在Python中，變量名不能是一個關鍵字。

六、Python中的數據類型介紹

問你三個問題：你叫什么名字?你多大了?你對學習Python感興趣嗎?每個答案都是不同的。第一個是基于文本的數據類型，第二個是數字數據，第三個是分類數據。

數據類型的基本分類是文本、數字和是或否類型。對數據進行分類的原因是每種類型的表現方式不同。從你的年齡我可以計算出你兩年后的年齡，但我不能對基于文本的數據執行相同的操作。

在編程中，基于文本的數據稱為字符串(string)。數值數據可分為兩類：一個是int，另一個是float。int是一個整數，而float類型用于小數點后的數字。第三種類型稱為boolean數據類型，它只包含兩個值“True”和“False”。

我們已經了解了如何從用戶獲取字符串，以及如何將其打印到控制臺。獲取一個數值也是這樣，但是輸入值總是以字符串的形式出現。

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圖源：unsplash

讓我們繼續公園的場景。過了一會兒，那個公園的老朋友問到你的年齡。年齡是一個數字數據，要詢問數字數據，輸入命令應該通過int()傳遞。這時本性又會出來作祟。如果有人問到你的年齡，你會說25或30歲。

答案與其他問題的答案相同。但在聽到這個答案后，你的大腦會識別出它是一個數字數據。這就是我們大腦的運作方式，int()在編程中也是做同樣的事情。

age = int(input(what is yourage?)) 
print("Your age is",age) 

輸出……

what is your age? 26 
Your age is 26 

在float()的幫助下，對float值嘗試相同的操作。

1. type()關鍵字

type()用于查找變量的數據類型，如以下代碼：

name = "Felix" 
age = 23 
print(type(name)) 
print(type(age)) 

輸出

'str' 
'int' 

2. 使用注釋進行練習

注釋是一些不被認為是計算機指令的語句。這些注釋可用于編寫開發人員信息、代碼用法或任何與實際代碼無關的內容。

注釋有兩種類型：單行注釋和多行注釋。使用#創建單行注釋;使用'''Your Command Here '''創建多行注釋。

#Single Line command 
'''This is 
a multi line 
command''' 

七、運算符及其功能

在編程中，僅僅存儲和檢索數據是不夠的。讓我們看一個例子，你要去商店買一些巧克力，現在一塊巧克力的價格是4.99美元，你總共需要10塊巧克力，收完巧克力后，你得付帳。現在，你該怎么計算金額。

在這種情況下，我們可以將巧克力的價格存儲在一個float變量中。但是我們必須把成本乘以巧克力總數來得出總價格。這是一個簡單的初等數學。

但是計算機是如何做到這一點的呢?這時需要運算符的介入。數學中有很多像乘法這樣的運算。為了在編程中執行計算，我們使用了一些被稱為運算符的符號，它通常操作兩個不同的操作數。

PRICE = 4.99 
COUNT = 10 
TOTAL = PRICE * COUNT 

操作符是*。python中操作符的主要包括算術運算符、賦值操作符、比較運算符、邏輯運算符和位運算符。

1. 算術運算符

算術運算符用于基本的數學運算，如加減乘除。設a=30, b=4。

使用上述計算的Python程序。

a = 30 
b = 4 
print(a + b) 
print(a - b) 
print(a * b) 
print(a / b) 
floor = a // b 
print(floor) 
mod = a % b 
power = a ** b 
print(mod) 
print(power) 

輸出：

34 
26 
120 
7.5 
7 
2 
810000 

2. 賦值操作符

賦值運算符用于為變量賦值。主要的賦值操作符是=。

在price = 50中，將值50賦給price變量。

a = 50 
b = 40 
a = 60 
print(a) 
print(b) 

輸出：

60 
40 

變量將始終獲得最后的賦值。在上面的程序中，變量“a”的最后一次賦值是60。

除了操作符=之外，還有一些賦值操作符，即簡寫操作符。這些操作符用于將某個特定變量上操作返回的值存儲到變量本身。

+=就是一個簡短操作符。如果我們在編程中使用它，語法將是a+=b。這個表達式的現行語法是a = a + b。在對' a '和' b '賦值后，結果存儲在' a '本身。

a = 40 
b = 60 
a += b 
print(a) 

輸出：

100 

可以使用其他短操作符(如-=、*=、/=、**= //=、%=)來執行這種類型的程序。幾乎所有的算術運算符都支持短操作。

3. 比較運算符

比較運算符用于比較兩個變量。所有的比較運算符都會返回“True”或“False”。句法:Operand1操作符Operand2

(1) == 為等式運算符。如果兩個值相等，則返回True，否則返回False。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a==b) 
print(a==c) 

輸出：

True 
False 

(2) !=不等式運算符。它的作用與等式運算符相反，只有當兩個值都不同時，才會返回True。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a!=b) 
print(a!=c) 

輸出：

False 
True 

(3) >為大于運算符。如果operand1大于operand2，則返回True，否則返回0。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a > b) 
print(c > a) 
print(a > c) 

輸出：

False 
True 
False 

(4) < 為小于運算符。如果operand1小于operand2，則返回True，否則返回0。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a < b) 
print(c < a) 
print(a < c) 

輸出：

False 
False 
True 

(5) >=和<=分別為大于等于和小于等于運算符。這些操作符結合了對>與=的運算。如果值1大于或等于第二個值，則第一個返回True。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a >= b) 
print(c >= a) 
print(a >= c) 

輸出：

True 
True 
False 

再如

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a <= b) 
print(c <= a) 
print(a <= c) 

輸出：

True 
False 
True 

4. 邏輯運算符

邏輯運算符常與條件語句一起使用。python中有三個邏輯運算符。它們是and，or以及not。它在兩個布爾值之間使用。

(1) 當條件相同，返回到True。真真歸真、真假歸假、假真歸假、假假歸真。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a==b and c>a) #(真,真) 

輸出：

True 

(2) 任意值為真，則歸真。真真歸真、真假歸真、假真歸假、假假歸假。

a = 10 
b = 10 
c = 20 
print(a==b or a>b) #(真，假) 
print(a>bor c<b) #(假，假) 

輸出：

True 
False 

(3) 若為相反數，則不返回(句法:不是表達式)。非真歸假、非假歸真。

八、決策和重復

做決定是每個人生活中的一項重要技能。在這一部分，我們將教計算機做決定。

想象一種情形：你正在開車，突然你注意到信號燈里的紅燈亮了。現在，你要做什么?你要踩剎車。

你正在開車，在這個操作過程中，只有看到紅燈時才會停車。這就是決策制定。在Python中，決策控制語句可以實現精準目標。決策控制語句如下所示：

• if
• if……else
• if……elif……else

(1) if條件語句

條件語句會檢查條件。如果條件返回True，則執行語句中的內容，否則什么也不做。

句法：if條件：

規定:設真或假。這是if條件下的兩種狀態。我們學習了各種運算符和表達式。在傳遞表達式之后，if條件將返回到True或False。如果返回的值為真，則執行該條件下的語句。

例:設a =10, b= 20。if a

a = 10 
b = 5 
if a>b: 
    print("if conditionsatisfied") 
print("Hello") 

輸出：

if condition satisfied 
Hello 

(2) if……else

在上一個例子中，如果表達式變為if False:則不執行任何操作。else關鍵字使之成為可能。如果If中的條件為False，則else部分中的語句將被執行。

a = 10 
b = 5 
if a>b: 
    print("If is executed") 
else: 

(3) if……elif……else

如果你的程序中有多個條件，則使用此類的嵌套條件。

a = 10 
b = 5 
if a>b: 
    print("If is executed") 
else: 

在使用:in if、elif和else表達式之后，語句必須在下一行的4個空格之后給出。這叫做縮進。

九、循環語句

循環或重復相同類型的操作在編程中非常重要。這種方法稱為循環操作。

python中有兩種關鍵字類型。一個是while，另一個是for。

(2) while:

句法：while表達式

while塊中的語句將一直執行，直到每次表達式返回True為止。

a = 5 
while a>0: 
    print(a) 
    aa = a-1 
print("while loop executed") 

輸出：

5 
4 
3 
2 
1 
while loop executed 

從表達式返回的值每時每刻都在變化，在某一時刻a會變成0。設現在a>o是錯誤的，當while循環變為False時，執行將停止。

(2) for循環

語句：for 變量 in 序列

python中有許多可用的序列類型。但是現在讓我們用range()關鍵字創建一個序列。

對于范圍(5)內的x:在這個表達式中，range(5)將創建一個從0到4的序列。每次將連續的數字分配給變量x。

a = 5 
for x in range(a): 
    print(a) 
print("for loop executed") 

輸出：

0 
1 
2 
3 
4 
for loop executed 

十、函數式編程

我們已經領會了Python中print()和input()等函數。這些函數是Python內置的。在本節中，我們將看到如何創建自己的函數。函數在很多情況下都很有幫助。

同樣地，讓我們以現實世界為例，如果你需要一個蛋糕來慶祝你朋友的生日，而現在只有一天的時間了。你需要一個蛋糕，但你不需要學習如何做蛋糕，因為有蛋糕師。所以當我們想要某樣東西的時候，我們就會找能為我們做這件事的人。

函數以相同的方式工作，如果你創建了一個函數，那么它將在程序中的任何地方被多次調用。例如，如果另一個人需要蛋糕，他也可以打電話給同一個面包師。這樣，函數簡化了代碼的可讀性，并易于調試。

在Python中，函數可以用四種不同的方式創建。如下所示：

• 沒有參數和返回值
• 帶參數且無返回值
• 帶參數和返回值
• 不帶參數和返回值

我講一個小故事來讓大家了解這四種功能。約翰是個住在城里的年輕人，他的朋友打電話給他，請他來看戲，因為他有多余的票，所以他去了劇院。從劇院回來時，他看到了一臺稱重機，他走到那臺機器前檢查了體重。然后他去了一家餐館，點了吃的，最后他回家了。當他回到家，他注意到郵箱里有一封郵件。

 

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圖源：unsplash

 

當然，我知道這不是一個有趣的故事。但是把這個故事中的所有事物想象成一個參數或返回值，將來它會有用的。

十一、如何創建函數?

在python中，可以使用def關鍵字創建函數：def function_name:用于創建函數。

def add(): 
    a=5 
    b=7 
    print(a+b) 

上面的代碼片段是一個函數定義。這可以在程序中的任何地方調用。

記住一件事，沒有返回值的函數將表示為，函數名();具有返回值的函數將表示為，變量=函數名();返回值將存儲在變量中。

類型1：不帶參數和返回值

故事中的劇場就是這個功能的一個例子。在這種情況下，任何意見都由他提出，他只是看到了一個影像，那不取決于他的存在，所以沒有參數也沒有返回值。

def hello(): 
     print("Hello") 
hello() 

hello()函數不傳遞任何內容，也不返回任何內容。

輸出：

Hello 

類型2：有參數，沒有返回值

在稱重機里，他看到了自己的體重。只有他站在機器上，機器才會顯示他的重量。這就是在傳遞一個參數。

def add(c,d): 
    print(c+d) 
add(4,5) 

輸出：

9 

類型3:具有返回值的參數

以餐館為例，在這件事上，他把自己的錢和需要吃的東西的信息作為參數。作為回報，他得到了食物。

def add(c,d): 
    return c+d 
ans = add(4,5) 
print(ans) 

輸出

9 

類型4：不帶返回值的參數

最后，郵箱中的郵件是一個沒有參數但有返回值的例子。

def add(): 
    a=6 
    b=4 
    return a+b 
ans=add() 
print(ans) 

這只是關于Python的一些基礎知識，你要學的還有很多。最重要的是，永遠記住一開始教給你的一件事：不要出于任何目的學任何東西。