安全工程专业课程

安全仿真与模拟基础

金洪伟 & 闫振国 & 王延平

西安科技大学安全科学与工程学院

1.4 Python 的设计哲学

Python 的设计哲学是优雅、明确、简单。它的重要准则被称为“Python 之禅”，其中包括以下格言：

>>> import this
The Zen of Python, by Tim Peters

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

2.2 安装 Python

为了验证安装是否成功，我们可以打开终端（即命令提示符窗口，可以通过按 Windows-R 组合按键，在弹出的运行对话框中输入 cmd 来快速启动此窗口），在其中输入如下命令：

% python --version
Python 3.12.1

注意以上的 % 是一个提示符，表示其后面跟需要手工输入的命令，并不需要输入该符号。如果打印出 Python 3.12.1 或类似内容，表明已正确安装 Python。这时就可以键入 python 命令来启动 Python 解释器了，如下所示：

% python

提示：许多操作系统可以使用更短的命令别名 py 代替 python。另外，当键入 python 没有响应时，请转而使用 python3 试试。

3.2 使用交互模式编程

由于交互模式会自动打印输入表达式的结果，从而可以把 Python 解释器当计算器一样使用。如下示例：

>>> 2 + 2
4
>>> (50 - 5*6) / 4
5.0
>>> 8 / 5  # 除法运算永远返回一个浮点值
1.6
>>> 5 ** 2  # 两个星号 ** 组成的运算符用于计算乘方
25
>>> width = 33.3  # 等号运算符用于赋值
>>> height = 2
>>> width * height
66.6
>>> exit()  # 通过调用该函数退出交互模式

键入 exit() 再按回车键，或按 Ctrl-Z 再按回车键（Windows 下），或按 Ctrl-D 键（Linux 或 macOS 下），可退出交互模式。

3.2 使用交互模式编程

更多练习：

>>> print('Hello, world!')
Hello, world!
>>> x = 33
>>> print(x)
33
>>> x
33
>>> v = "foo = 33"
>>> v
'foo = 33'
>>> for x in "Xi'an":
...    print(x)
...
X
i
'
a
n

3.2 使用交互模式编程

课堂练习：

已知 a = 24.5, b = 33.7, c = 3.1，求

$\frac{-b+\sqrt{b^{2}-4ac} }{2a}$

结果：

>>> a = 24.5
>>> b = 33.7
>>> c = 3.1
>>> (-b + (b**2 - 4*a*c)**0.5) / (2*a)
-0.09913258451513092

3.3 使用源文件模式编程

我们的第一个任务是在特定目录创建一个名称为 hello.py 的源文件，大家可以讨论一下有多少种方法创建此文件。一般我们可以打开 VS Code，在其中新建一个文件，输入如下内容，然后将其保存到特定目录，取名为 hello.py。

print('Hello, world!')

（1）通过命令行执行 Python 脚本

假如我们保存的文件路径是 C:\pycode\hello\hello.py，需要通过如下命令运行该文件：

% cd C:\pycode\hello  # 改变工作目录为 hello.py 文件所在目录
% python filename.py  # 执行 filename.py 脚本
Hello, world!

（3）将 Python 脚本文件当成可执行文件执行 >> 扩展知识

在类 Unix 中，我们可以把 Python 源文件声明为可执行的脚本：

#!/opt/homebrew/bin/python3
print('Hello, world!')

其中第一行开头的 #! 组合字符被叫作 Shebang，其后跟 Python 解释器的路径。想要避免硬编码 Python 解释器的路径，可以写为：

#!/usr/bin/env python3
print('Hello, world!')

然后，为当前用户添加执行该脚本的权限：

$ chmod u+x hello.py

这时可以在命令行直接运行此脚本了：

$ ./hello.py

4. 基础语法

4.1 注释

注释是源代码中对代码进行解释的部分，或表示临时不需要运行的代码片段，注释会被解释器忽略。Python 中的注释以 # 开头，如下所示：

# 这是一行注释
# 这是另一行注释
print('Hello, world!')  # 这是代码末尾的注释，# 号前面一般放两个空格
# print('Hello, world!')  # 此行代码将不会被执行

小技巧：在许多代码编辑器中，可以按 Ctrl - /（macOS 为 Command - / ）键将当前行或选中行变为注释，当这些行已经是注释时，则会取消注释。

4.1 注释

Python 不支持多行注释（或称块注释），需要多行注释，请在每行开头插入一个 #。另外，还有一种变通的使用多行注释的方法：由于 Python 将忽略未分配给变量的字符串文字，因此可以在代码中添加多行字符串（三引单引号或双引号对），将多行字符串的内容当作注释：

"""
这相当于
一个
多行注释
"""
print('Hello, world!')

4.2 缩进

处在行首的空白字符（空格和水平制表符）称为缩进，Python 使用缩进来划分代码块（其他语言多是使用大括号 { } 或关键字来划分）。当语句以冒号 : 结尾时，其后一行或多行缩进的语句视为代码块。如下所示：

# 打印一个整数的绝对值
v = -33
if v >= 0:
    print(v)
else:
    print(-v)

按照惯例，应该使用 4 个空格的缩进形式。

4.3 模块

简单来说，每个以扩展名 .py 结尾的源文件都是一个模块。模块中一般包含可重用的变量、类型和函数。其他代码可以通过导入一个模块而读取使用这个模块中定义的内容。Python 本身有一个庞大的默认安装的模块库（称为标准库），要使用一个模块，必须先导入它。

import math
print(math.pi)

我们也可以在交互模式下通过导入模块而运行某个源文件：

>>> import hello # 不可输文件的 .py 后缀
Hello, world!

不过每次运行交互模式，只能导入某个源文件一次。

4.4 简单输入和输出

内置的 print 函数用于将内容格式化显示在标准输出上（一般指的是屏幕显示器）。该函数可以接受多个参数，各个参数间以英文逗号 , 分割；生成的输出中，各个参数间自动加一个空格。

内置的 input 函数用于获取来自标准输入设备（一般指键盘）的输入，并保存成一个字符串。该函数里可以提供一个字符串，用来给用户进行输入提示。

name = input('请输入你的名字：')
city = input('你来自哪个城市？')
# 请对比以下两行输出结果的差异：
print('欢迎您！来自', city, '的', name, '。')
print('欢迎您！来自' + city + '的' + name + '。')

4.5 一个稍微更复杂点的示例

斐波那契数列由 0 和 1 开始，之后的每个元素（斐波那契数）是由之前的两数相加而得出。请计算并打印斐波那契数列中的前 n 个数。

fib0 = 0
fib1 = 1
n = int(input('你想要生成多少个菲波拿契数？ '))
if n >= 1:
    print(fib1)
    for i in range(n-1):
        temp = fib0 + fib1
        fib0 = fib1
        fib1 = temp
        print(fib1)

4.5 一个稍微更复杂点的示例

程序的运行结果如下：

% py fib.py
你想要生成多少个菲波拿契数？ 5
1
1
2
3
5

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