第2章：基础语法与数据类型

本章将深入学习 Python 的基础语法和数据类型。作为前端开发者，你会发现 Python 的许多概念与 JavaScript 相似，但也有一些重要的差异。

学习目标

理解 Python 变量的动态类型特性
掌握基本数据类型（int, float, str, bool）
学习类型提示（Type Hints）
掌握类型转换和字符串操作
理解 None 类型

变量与命名规则

变量声明

Python 是动态类型语言，不需要显式声明变量类型：

python

# 直接赋值，Python 会自动推断类型
name = "张三"        # str
age = 25             # int
height = 1.75        # float
is_student = True    # bool

与 JavaScript 对比

javascript

// JavaScript
let name = "张三";
const age = 25;
let height = 1.75;
let isStudent = true;

命名规则

python

# ✅ 正确的命名
user_name = "张三"      # 蛇形命名法（推荐）
userName = "张三"        # 驼峰命名法
_private_var = "私有"   # 约定：以下划线开头表示私有
CONSTANT_VALUE = 100   # 约定：全大写表示常量

# ❌ 错误的命名
2user = "错误"          # 不能以数字开头
user-name = "错误"       # 不能包含连字符
class = "错误"          # 不能使用关键字

关键字

Python 保留的关键字不能用作变量名：

python

import keyword

print(keyword.kwlist)
# 输出：['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 
#        'await', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 
#        'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 
#        'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 
#        'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

基本数据类型

整数（int）

python

# 整数
x = 42
y = -10
z = 0

# 大整数（自动处理，无精度问题）
big_number = 123456789012345678901234567890

# 不同进制的表示
binary = 0b1010      # 二进制：10
octal = 0o12         # 八进制：10
hexadecimal = 0x0a   # 十六进制：10

# 整数运算
print(10 + 5)        # 加法：15
print(10 - 5)        # 减法：5
print(10 * 5)        # 乘法：50
print(10 / 3)        # 除法（返回浮点数）：3.333...
print(10 // 3)       # 整除：3
print(10 % 3)        # 取模：1
print(2 ** 3)        # 幂运算：8

浮点数（float）

python

# 浮点数
price = 19.99
temperature = -5.5
scientific = 1.23e-4  # 科学计数法：0.000123

# 浮点数运算（注意精度问题）
print(0.1 + 0.2)      # 输出：0.30000000000000004
print(round(0.1 + 0.2, 2))  # 输出：0.3

# 解决浮点数精度问题的方法
from decimal import Decimal
result = Decimal('0.1') + Decimal('0.2')
print(result)         # 输出：0.3

字符串（str）

python

# 字符串定义
s1 = "双引号字符串"
s2 = '单引号字符串'
s3 = """三引号字符串
可以跨行"""

# 转义字符
path = "C:\\Users\\name"  # 使用反斜杠
path = r"C:\Users\name"   # 原始字符串（推荐）

# 字符串拼接
name = "Python"
greeting = "Hello, " + name  # 使用 + 运算符
message = f"Hello, {name}"   # 使用 f-string（推荐）

# 字符串重复
print("=" * 20)  # 输出：====================

# 字符串长度
print(len("Hello"))  # 输出：5

# 字符串索引和切片
text = "Python"
print(text[0])      # 输出：P
print(text[-1])     # 输出：n（最后一个字符）
print(text[0:3])    # 输出：Pyt
print(text[:3])     # 输出：Pyt
print(text[3:])     # 输出：hon
print(text[::2])    # 输出：Pto（步长为2）
print(text[::-1])   # 输出：nohtyP（反转）

布尔值（bool）

python

# 布尔值
is_true = True
is_false = False

# 布尔运算
print(True and False)  # False
print(True or False)   # True
print(not True)        # False

# 比较运算符
print(5 > 3)           # True
print(5 == 5)          # True
print(5 != 3)          # True
print(5 >= 5)          # True

# 真值测试
print(bool(1))         # True
print(bool(0))         # False
print(bool(""))        # False
print(bool("hello"))   # True
print(bool([]))        # False
print(bool([1, 2]))    # True

类型提示（Type Hints）

Python 3.5+ 支持类型提示，类似于 TypeScript 的类型系统。这是 Python 向静态类型靠拢的重要特性。

基本类型提示

python

# 基本类型提示
def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}!"

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

def get_user_info(user_id: int) -> dict:
    return {"id": user_id, "name": "张三"}

# 使用
result = greet("Python")
print(result)  # 输出：Hello, Python!

类型模块

python

from typing import List, Dict, Optional, Union

# 列表类型
numbers: List[int] = [1, 2, 3, 4, 5]
names: List[str] = ["Alice", "Bob", "Charlie"]

# 字典类型
user: Dict[str, Union[str, int]] = {
    "name": "张三",
    "age": 25
}

# 可选类型
def find_user(user_id: int) -> Optional[Dict]:
    # 可能返回 None 或字典
    if user_id == 1:
        return {"id": 1, "name": "张三"}
    return None

# 联合类型
value: Union[int, str] = 42  # 可以是 int 或 str
value = "hello"  # 也可以是 str

类型别名

python

from typing import List, Dict

# 定义类型别名
UserID = int
UserName = str
UserInfo = Dict[str, Union[str, int]]
UserList = List[UserInfo]

# 使用类型别名
def get_users() -> UserList:
    return [
        {"id": 1, "name": "张三", "age": 25},
        {"id": 2, "name": "李四", "age": 30}
    ]

类型检查工具

bash

# 安装 mypy
pip install mypy

# 类型检查
mypy your_file.py

与 TypeScript 对比

python

# Python 类型提示
def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

# TypeScript
function add(a: number, b: number): number {
    return a + b;
}

类型转换

隐式类型转换

python

# Python 会自动进行某些类型转换
result = 5 + 3.14  # int + float -> float: 8.14
result = "Hello " + str(123)  # 需要显式转换

显式类型转换

python

# 转换为整数
print(int(3.14))        # 输出：3
print(int("42"))        # 输出：42
print(int("3.14"))      # 报错：ValueError
print(int("42", 8))     # 输出：34（八进制转十进制）

# 转换为浮点数
print(float(42))        # 输出：42.0
print(float("3.14"))    # 输出：3.14

# 转换为字符串
print(str(42))          # 输出："42"
print(str(3.14))        # 输出："3.14"

# 转换为布尔值
print(bool(0))          # 输出：False
print(bool(42))         # 输出：True
print(bool(""))         # 输出：False
print(bool("hello"))    # 输出：True

# 列表、元组、集合之间的转换
numbers = [1, 2, 3]
print(tuple(numbers))   # 输出：(1, 2, 3)
print(set(numbers))     # 输出：{1, 2, 3}

字符串操作

字符串方法

python

text = "Hello, World!"

# 大小写转换
print(text.upper())              # 输出：HELLO, WORLD!
print(text.lower())              # 输出：hello, world!
print(text.title())              # 输出：Hello, World!
print(text.capitalize())         # 输出：Hello, world!

# 去除空白
text = "  Hello  "
print(text.strip())              # 输出：Hello
print(text.lstrip())             # 输出：Hello  
print(text.rstrip())             # 输出：  Hello

# 查找和替换
print(text.find("lo"))           # 输出：3（索引位置）
print(text.replace("World", "Python"))  # 输出：Hello, Python!

# 分割和连接
text = "apple,banana,orange"
fruits = text.split(",")         # 输出：['apple', 'banana', 'orange']
print(",".join(fruits))          # 输出：apple,banana,orange

# 检查字符串
print(text.startswith("apple"))  # 输出：True
print(text.endswith("orange"))   # 输出：True
print("hello".isalpha())         # 输出：True（全是字母）
print("123".isdigit())           # 输出：True（全是数字）
print("123abc".isalnum())        # 输出：True（字母和数字）

字符串格式化

python

# f-string（Python 3.6+，推荐）
name = "Python"
version = 3.11
print(f"Welcome to {name} {version}")  # 输出：Welcome to Python 3.11

# 格式化选项
pi = 3.1415926
print(f"Pi: {pi:.2f}")           # 输出：Pi: 3.14
print(f"Pi: {pi:.4f}")           # 输出：Pi: 3.1416
print(f"Pi: {pi:.2e}")           # 输出：Pi: 3.14e+00

# 格式化字符串（旧式）
name = "Python"
print("Welcome to %s" % name)   # 输出：Welcome to Python

# str.format() 方法
print("Welcome to {}".format(name))  # 输出：Welcome to Python
print("Welcome to {name}".format(name=name))  # 输出：Welcome to Python
print("Welcome to {0} {1}".format("Python", 3.11))  # 输出：Welcome to Python 3.11

None 类型

None 是 Python 的空值，类似于 JavaScript 的 null 或 undefined。

python

# None 表示没有值
result = None
print(result)                    # 输出：None
print(type(result))              # 输出：<class 'NoneType'>

# None 的使用
def find_user(user_id: int) -> Optional[Dict]:
    if user_id == 1:
        return {"id": 1, "name": "张三"}
    return None  # 用户不存在

# 检查 None
result = find_user(999)
if result is None:
    print("用户不存在")
else:
    print(f"用户: {result['name']}")

# None vs 空字符串 vs False
print(bool(None))                # 输出：False
print(bool(""))                   # 输出：False
print(bool(False))                # 输出：False

# 但它们是不同的
print(None == "")                 # 输出：False
print(None == False)              # 输出：False

重要提示

在 Python 中，检查 None 应该使用 is None 或 is not None，而不是 == None。

Python vs JavaScript 对比

变量声明

特性	Python	JavaScript
声明关键字	无	`let`, `const`, `var`
变量提升	无	有（`var`）
块级作用域	有	`let`/`const` 有，`var` 无
重复声明	不允许	`var` 允许

数据类型

Python	JavaScript	说明
`int`	`number`	Python 区分整数和浮点数
`float`	`number`	Python 浮点数
`str`	`string`	字符串
`bool`	`boolean`	布尔值
`None`	`null`, `undefined`	空值
`list`	`Array`	列表/数组
`dict`	`Object`	字典/对象
`tuple`	无	元组
`set`	`Set`	集合

类型系统

特性	Python	JavaScript	TypeScript
类型系统	动态 + 可选类型提示	动态	静态
类型检查	运行时（mypy 可选）	运行时	编译时
类型推断	有	有限	强大

练习题

练习 1：类型转换

创建一个程序 type_conversion.py：

从用户输入获取一个数字字符串
将其转换为整数并计算平方
将其转换为浮点数并计算平方根
使用 f-string 格式化输出结果

练习 2：字符串操作

创建一个程序 string_operations.py：

定义一个包含姓名和年龄的字符串
使用字符串方法提取姓名和年龄
将姓名转换为首字母大写
格式化输出信息

练习 3：类型提示

创建一个程序 type_hints.py：

定义一个函数，接收姓名和年龄参数
使用类型提示标注参数和返回值
返回格式化的字符串
处理年龄为 None 的情况

练习答案

点击查看练习 1 答案

python

# type_conversion.py
import math

# 获取用户输入
input_str = input("请输入一个数字: ")

try:
    # 转换为整数并计算平方
    integer_num = int(input_str)
    square = integer_num ** 2
    print(f"整数: {integer_num}, 平方: {square}")
    
    # 转换为浮点数并计算平方根
    float_num = float(input_str)
    square_root = math.sqrt(float_num)
    print(f"浮点数: {float_num}, 平方根: {square_root:.4f}")
    
except ValueError:
    print("错误：请输入有效的数字！")

运行示例：

bash

python3 type_conversion.py
# 输入：16
# 输出：
# 整数: 16, 平方: 256
# 浮点数: 16.0, 平方根: 4.0000

点击查看练习 2 答案

python

# string_operations.py

# 定义字符串
info = "张三，25岁"

# 使用 split 提取姓名和年龄
parts = info.split("，")
name = parts[0]
age_str = parts[1].replace("岁", "")  # 去掉"岁"

# 提取年龄数字
age = int(age_str)

# 姓名转换为首字母大写
formatted_name = name[0].upper() + name[1:]

# 格式化输出
print("=" * 30)
print(f"姓名: {formatted_name}")
print(f"年龄: {age} 岁")
print(f"明年: {age + 1} 岁")
print("=" * 30)

# 另一种方式（使用正则表达式）
import re

match = re.match(r"(.*)，(\d+)岁", info)
if match:
    name = match.group(1)
    age = int(match.group(2))
    print(f"\n使用正则表达式提取:")
    print(f"姓名: {name}")
    print(f"年龄: {age}")

运行示例：

bash

python3 string_operations.py
# 输出：
# ==============================
# 姓名: 张三
# 年龄: 25 岁
# 明年: 26 岁
# ==============================

点击查看练习 3 答案

python

# type_hints.py
from typing import Optional

def format_user_info(name: str, age: Optional[int] = None) -> str:
    """
    格式化用户信息
    
    Args:
        name: 用户姓名
        age: 用户年龄（可选）
    
    Returns:
        格式化的用户信息字符串
    """
    if age is None:
        return f"姓名: {name}, 年龄: 未知"
    else:
        return f"姓名: {name}, 年龄: {age} 岁"

# 使用示例
print(format_user_info("张三", 25))
print(format_user_info("李四"))
print(format_user_info(name="王五", age=30))

# 类型提示在函数中的使用
def calculate_discount(price: float, discount_rate: float) -> float:
    """
    计算折扣后的价格
    
    Args:
        price: 原价
        discount_rate: 折扣率（0-1之间）
    
    Returns:
        折扣后的价格
    """
    if discount_rate < 0 or discount_rate > 1:
        raise ValueError("折扣率必须在 0-1 之间")
    
    return price * (1 - discount_rate)

# 使用
original_price = 100.0
discount = 0.2  # 20% 折扣
final_price = calculate_discount(original_price, discount)
print(f"\n原价: ¥{original_price}")
print(f"折扣: {discount * 100}%")
print(f"最终价格: ¥{final_price:.2f}")

运行示例：

bash

python3 type_hints.py
# 输出：
# 姓名: 张三, 年龄: 25 岁
# 姓名: 李四, 年龄: 未知
# 姓名: 王五, 年龄: 30 岁
# 
# 原价: ¥100.0
# 折扣: 20.0%
# 最终价格: ¥80.00

本章小结

✅ 你已经学会了：

Python 变量的动态类型特性
基本数据类型（int, float, str, bool）
类型提示（Type Hints）的使用
类型转换的方法
字符串的各种操作
None 类型的使用
Python 与 JavaScript 的类型系统对比

第3章：数据结构 - 学习 Python 的列表、元组、字典和集合。

第2章：基础语法与数据类型

学习目标

目录

变量与命名规则

变量声明

命名规则

关键字

基本数据类型

整数（int）

浮点数（float）

字符串（str）

布尔值（bool）

类型提示（Type Hints）

基本类型提示

类型模块

类型别名

类型检查工具

类型转换

隐式类型转换

显式类型转换

字符串操作

字符串方法

字符串格式化

None 类型

Python vs JavaScript 对比

变量声明

数据类型

类型系统

练习题

练习 1：类型转换

练习 2：字符串操作

练习 3：类型提示

练习答案

本章小结

下一章

第2章：基础语法与数据类型 ​

学习目标 ​

目录 ​

变量与命名规则 ​

变量声明 ​

命名规则 ​

关键字 ​

基本数据类型 ​

整数（int） ​

浮点数（float） ​

字符串（str） ​

布尔值（bool） ​

类型提示（Type Hints） ​

基本类型提示 ​

类型模块 ​

类型别名 ​

类型检查工具 ​

类型转换 ​

隐式类型转换 ​

显式类型转换 ​

字符串操作 ​

字符串方法 ​

字符串格式化 ​

None 类型 ​

Python vs JavaScript 对比 ​

变量声明 ​

数据类型 ​

类型系统 ​

练习题 ​

练习 1：类型转换 ​

练习 2：字符串操作 ​

练习 3：类型提示 ​

练习答案 ​

本章小结 ​

下一章 ​

第2章：基础语法与数据类型

学习目标

目录

变量与命名规则

变量声明

命名规则

关键字

基本数据类型

整数（int）

浮点数（float）

字符串（str）

布尔值（bool）

类型提示（Type Hints）

基本类型提示

类型模块

类型别名

类型检查工具

类型转换

隐式类型转换

显式类型转换

字符串操作

字符串方法

字符串格式化

None 类型

Python vs JavaScript 对比

变量声明

数据类型

类型系统

练习题

练习 1：类型转换

练习 2：字符串操作

练习 3：类型提示

练习答案

本章小结

下一章