维基少年:树莓派/Python入门

Python 是一种通用编程语言，易于学习，并且在这本维基教科书中几乎所有的教程中都有使用。

入门

从树莓派操作系统上的编程菜单中打开 IDLE。

树莓派操作系统上预安装了 Python 3 和 IDLE。 IDLE 可以从编程菜单中打开。

如果您没有树莓派，可以在几乎所有计算机上从 官方网站 安装 Python 3 的副本。

使用 IDLE Shell

IDLE（集成开发和学习环境）包含在 Python 3 中，易于使用。它是一个集成开发环境 (IDE)，它是一种旨在简化和方便编写源代码的软件类型。

打开的第一个窗口是 IDLE Shell，它是 Python 3 Shell。您可以在 Shell 中运行一条简短的 Python 代码，例如 Python 是一个计算器，所以让我们尝试添加 2 + 2

Python 3.10.4 (tags/v3.10.4:9d38120, Mar 23 2022, 23:13:41) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>>2+2
4

随意使用 Python 的计算器并尝试使用不同的运算符

• 加号 +，例如 1 + 1
• 减号 -，例如 3 - 2
• 乘号 *，例如 6 * 2
• 除号 /，例如 10 / 2
• 平方 ** 2，例如 2 ** 2
• 模运算符（给出除法的余数） %，例如 10 % 3

您也可以通过在 终端程序中键入 python3 并按下 ↵ Enter 键来访问 Python 3 Shell。

你好，世界

每当程序员开始使用一门新的编程语言时。首先要做的事情是输出短语“你好，世界”。

打开 IDLE，选择文件，然后新建文件 (Ctrl+N)（或同时按下 Ctrl 和 N 键），创建一个新文件并将其命名为 helloworld.py，然后键入以下内容

print("Hello World")

通过选择运行，然后运行模块 (F5)（或按下 F5 键）在 IDLE 中运行代码，它应该在 Python Shell 中显示为

Hello World

print 是一个内置函数，它将文本输出到屏幕上。由于它是一个 Python 已经定义好用于执行某些操作的单词，所以程序员称之为“关键字”。

注释

有时您可能需要在代码中添加注释或删除一行代码来排除故障（这称为调试）。

在 Python 中，您可以使用井号 #（在美国，这令人困惑地被称为“磅号”）添加注释。让我们在之前的“你好，世界”程序中添加一个注释

print("Hello World") # Let's say Hello World!

一旦键入井号，Python 解释器将忽略该行的其余部分，这使我们能够添加注释。

变量

变量就像一个水桶，它可以装载一个值。

变量是用来存储我们在程序中定义的值的容器。

在 Python 中，变量使用名称、变量赋值运算符 = 和值进行赋值。以下是值的示例

布尔值

真或假，例如 True 或 False。

x = True  # x is a Boolean with a value of True
y = False  # y is a Boolean with a value of False

整数

正数或负数，例如 5 或 -10。

x = 5  # x is an integer with a value of 5
y = -10  # y is an integer with a value of -10

浮点数

使用小数点的正数或负数，例如3.14或-0.5。

x = 3.14  # x is a floating-point number with a value of 3.14
y = -0.5  # y is a floating-point number with a value of -0.5

字符串

一系列字母、数字或符号，例如"Hello World"。在 Python 中，可以使用单引号' '或双引号" "来定义字符串。

x = "Hello World"  # x is a string with a value of "Hello World"
y = 'This is a string'  # y is a string with a value of 'This is a string'

列表

列表是有序的值集合，每个值之间用逗号,分隔，可以是上面提到的任何类型的值。可以使用任何 Python 3 数据类型。

fruits = ["apple", "banana", "mango"] # fruits is a list with the values: apple, banana, mango
numbers = ["1", "2", "3", "4"] # numbers is a list with the values: 1, 2, 3, 4

Python 3 有内置函数可以修改列表。例如，尝试将两个列表合并在一起

fruits = ["apple", "banana", "mango"]
numbers = ["1", "2", "3", "4"]

fruits.extend(numbers)
print(fruits)

["apple", "banana", "mango", "1", "2", "3", "4"]

字典

字典类似于列表，但每个条目有两个值。以下是一个例子

capitals = {
    "United States": "Washington, D.C.",
    "France": "Paris",
    "Japan": "Tokyo",
    "Brazil": "Brasília"
}
# To print out a country's capital, do this
print(capitals["Japan"])

# To add a new value to the dictionary, do this:
capitals["Australia"] = "Canberra"

其他数据类型

这些只是 Python 中可用变量类型的一些示例。还有许多其他类型，包括复数、元组、集合等等。

if 语句

if语句就像道路上的分岔路口。

if语句用于在满足特定条件的情况下运行部分源代码。例如，创建一个名为“x”的变量并将其设置为 5。

关键字else用于定义在x == 5条件不满足时源代码应该执行的操作。

#Create the variable "x" and set it to 5.
x = 5

# This if statement checks if a variable "x" is equal to 5
if x == 5:
    # If the condition is true, this block of code will be executed
    print("x is equal to 5")
    
else:
    # If the condition is false, this block of code will be executed
    print("x is not equal to 5")

x is equal to 5

如果语句有多个条件怎么办？我们使用关键字elif（意思是“else if”）。在下面的例子中，我们使用小于<和大于>符号来确定一个数字是正数、负数还是零。

尝试在 IDLE 中运行此示例并将x的值更改为获取所有 3 个输出

x = input("What is the value of x?")

# This if statement checks the value of a variable "x"
if x < 0:
    # If "x" is less than 0, this block of code will be executed
    print("x is negative")
    
elif x == 0:
    # If "x" is equal to 0, this block of code will be executed
    print("x is zero")
    
elif x > 0:
    # If "x" is greater than 0, this block of code will be executed
    print("x is positive")

循环

有时你希望代码重复，可以使用循环来完成。Python 中有两种循环

For 循环

For 循环在你知道代码需要重复多少次时很有用。

在此示例中，有一个包含 1 到 5 的数字列表。方括号[]用作列表，因为列表是一种用于存储多个值的特定变量数据类型。

# This for loop will iterate through a list of numbers
for number in [1, 2, 3, 4, 5]:
    # Each time through the loop, the value of "number" will be updated
    # to the next value in the list
    print(number)

1
2
3
4
5

While 循环

While 循环会无休止地重复，直到条件满足。例如，打印 1 到 10 的数字

i = 0

# Start a while loop that will continue as long as "i" is less than 10
while i < 10:
  # Increment "i" by 1 each time through the loop
  i += 1

  # Print the value of "i"
  print(i)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

模块

模块是由其他软件开发人员编写的 Python 源代码。默认情况下，Python 不能做太多事情，但我们可以通过导入模块使我们的 Python 程序做更多的事情。

可以使用import关键字添加模块。如果只想从该模块中执行一项操作，请使用from来更具体一些。

例如，打印圆周率 Pi。圆周率通常简化为3.14，但实际上它在现实生活中会无限地继续下去（数学家称之为无理数）。在 Python 中，pi会将圆周率打印到小数点后 15 位。

from math import pi

print(pi)

3.141592653589793

蓝线是半径，黑线是圆周。

现在我们有了圆周率，可以创建一个简单的程序来计算圆的面积。公式如下：面积 = 圆周率 × 半径²

• 圆周 – 圆的外围线
• 半径 – 连接圆心到圆周的直线

单星号*用于将一个数字乘以另一个数字（就像乘号×一样）。双星号**带2用于对数字进行平方，例如：2² = 4

from math import pi

r = input("Enter the radius of the circle:")
area = pi * r ** 2

print("The area of the circle is:" + area)

如果你想更进一步，可以尝试找到圆的周长。公式如下：周长 = 圆周率 × 直径

• 直径 – 穿过圆心，从圆周的一侧到另一侧的直线。这条线是半径的两倍长。
• 圆周率 – 圆周长度与直径之比。这意味着每个圆的圆周大约是直径的 3.14 倍。它以希腊字母圆周率 (π) 命名。

from math import pi

d = input("Enter the diameter of the circle:")
c = pi * d

print("The circumference of the circle is:" + c)

词汇表

一般

第一个错误是一个飞蛾，它在 1947 年测试艾肯中继计算机时被发现卡在了机器里。

• 错误 – 源代码中不需要的错误。
• 注释 – 被解释器/编译器忽略的源代码行，因此可用于做笔记或调试。
• 调试 – 从源代码中删除错误。大多数 IDE 都有工具，允许在运行时进行调试，以便更容易地找到错误所在。
• Hello World – 软件开发人员在学习新的编程语言时使用的一个流行的测试程序。
• if 语句 – 一段条件源代码，根据使用的条件运行特定的源代码。
• 缩进 – 在源代码行之前使用制表符（使用 Tab ↹ 键）或空格（使用 空格键）。在 Python 中，这对于解释器理解程序的工作方式是必需的。
• 集成开发环境 (IDE) – 一种为软件开发而设计的程序。典型的 IDE 包括一个用于编写源代码的文本编辑器、一个用于运行源代码的解释器（或编译器）以及用于调试在编写源代码时出现的错误的调试工具。
• 解释器 – 一种程序，它读取和运行解释型编程语言（如 Python）的源代码。
• 关键字 – 为编程语言保留使用的一个词。Python 中的例子包括：print、if、else、elif、for 和 while。
• 源代码 – 构成程序的编程语言文本。

循环

• For 循环 – 一段重复执行的源代码，它运行一定次数。
• While 循环 – 一段重复执行的源代码，它由一个条件退出。

变量

布尔数据类型以英国数学家乔治·布尔的名字命名。

• 布尔值 – 一种变量数据类型，可以是 True 或 False。
• 数据类型 – 变量保存的数据类型。Python 是一种动态类型编程语言，因此您可以直接将值赋给变量。
• 整数 – 一种变量数据类型，用于表示任何正数或负数整数（包括零），没有小数点。
• 字符串 – 一种变量数据类型，用于定义一系列字符，例如 "Hello World"。
• 变量 – 程序员通常在程序开头定义的具有特定数据类型的值。

模块

• 模块 – 由其他软件开发人员编写的 Python 源代码文件。许多模块包含在默认 Python 安装中，但还有需要使用 pip 或 Anaconda 安装的外部 Python 模块。
• pip – 用于安装标准 Python 安装中未包含的外部模块的命令行 Python 包管理器。

进一步阅读

官方 Python 网站 提供了 Python 的非正式介绍。

Wikibooks 上有一个关于 Python 编程 的指南。

第 53 期（2017 年 1 月） 的官方 Raspberry Pi 杂志 MagPi 从第 14 页开始提供 Python 3 教程。MagPi 每期的 PDF 文件可以从 Raspberry Pi 网站免费下载，并且可以在宽松的 CC BY-NC-SA 3.0 许可下重新共享。

关于 Python 编程语言的书籍很多，可能太多了！Al Sweigart 的书籍可以在他的网站上免费阅读，如果你觉得这些书籍有用，请购买这些书籍。

标题	作者	年份	ISBN
用 Python 自动执行无聊的事情（第二版）	Al Sweigart	2019	ISBN 978-1593279929

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