--- doc_type: short full_text: sources/02_Hello_world.md --- # 02_Hello_world 总结 本文是 Python 入门课程的第一个实践程序章节，围绕如何运行解释器、使用交互式 REPL、创建并执行 `.py` 文件，以及理解最基础的 Python 语法结构展开。它为后续学习数字、表达式、控制流和调试奠定基础。相关主题可延伸为 Python解释器、REPL、Python基础语法、调试与错误信息。 ## 运行 Python Python 程序总是在解释器中运行。解释器通常是一个基于控制台的程序，可以从终端或命令行启动： ```bash python3 ``` 启动后会进入 Python 提示符环境。虽然初学者可能更常使用 IDE，但掌握在终端中运行 Python 仍然是重要技能，因为很多课程练习和调试操作都假设学习者能直接与解释器交互。 ## 交互模式与 REPL 启动 Python 后会进入交互模式，也称为 REPL（Read-Eval-Print Loop，读取-求值-打印循环）。在该模式中输入语句会立即执行，无需经历传统的编辑、编译、运行、调试循环。 示例： ```python >>> print('hello world') hello world >>> 37*42 1554 >>> for i in range(5): ... print(i) ... 0 1 2 3 4 ``` REPL 的关键提示符包括： - `>>>`：开始输入新语句。 - `...`：继续输入多行语句，例如循环体或条件块。 - 空行：结束多行输入并执行。 交互模式中，下划线 `_` 保存上一次表达式的结果： ```python >>> 37 * 42 1554 >>> _ * 2 3108 ``` 但这一行为只适用于交互模式，不应在普通程序文件中依赖 `_`。 ## 创建和运行程序文件 Python 程序通常写在 `.py` 文件中，例如： ```python # hello.py print('hello world') ``` 可以使用任意文本编辑器创建该文件。执行程序时，在终端中调用 Python： ```bash python hello.py ``` 在 Windows 上，可能需要指定解释器完整路径，例如： ```text c:\python36\python hello.py ``` 如果 Python 安装配置正确，也可能直接运行脚本文件名。 ## 示例程序：西尔斯大厦纸币问题 章节通过一个指数增长问题展示 Python 程序结构：假设第一天在芝加哥西尔斯大厦旁放 1 张美元纸币，此后每天纸币数量翻倍，问纸币堆多长时间会超过大厦高度。 核心程序： ```python bill_thickness = 0.11 * 0.001 # Meters (0.11 mm) sears_height = 442 # Height (meters) num_bills = 1 day = 1 while num_bills * bill_thickness < sears_height: print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness) day = day + 1 num_bills = num_bills * 2 print('Number of days', day) print('Number of bills', num_bills) print('Final height', num_bills * bill_thickness) ``` 程序展示了变量、表达式、`while` 循环、缩进代码块、打印输出和循环终止条件等核心概念。运行结果表明，第 23 天纸币高度超过大厦，高度约为 461.37344 米。 ## 语句 Python 程序由一系列语句组成： ```python a = 3 + 4 b = a * 2 print(b) ``` 每条语句通常以换行结束，程序按从上到下的顺序执行，直到文件末尾或流程控制改变执行路径。 ## 注释 注释是不会被执行的文本，用于解释代码： ```python a = 3 + 4 # This is a comment b = a * 2 ``` Python 使用 `#` 表示注释，从 `#` 开始直到行尾的内容都会被解释器忽略。 ## 变量与命名规则 变量是值的名字。Python 变量名可以包含： - 大小写字母； - 下划线 `_`； - 数字，但数字不能作为第一个字符。 示例： ```python height = 442 # 合法 _height = 442 # 合法 height2 = 442 # 合法 2height = 442 # 非法 ``` ## 类型与动态类型 Python 变量不需要声明类型。类型属于右侧的值，而不是变量名本身： ```python height = 442 # 整数 height = 442.0 # 浮点数 height = 'Really tall' # 字符串 ``` 这说明 Python 是动态类型语言：同一个变量名在程序执行过程中可以绑定到不同类型的值。相关主题可归入 动态类型。 ## 大小写敏感 Python 区分大小写。以下是三个不同变量： ```python name = 'Jake' Name = 'Elwood' NAME = 'Guido' ``` Python 语言关键字必须使用小写： ```python while x < 0: # 正确 WHILE x < 0: # 错误 ``` ## while 循环 `while` 语句用于重复执行一组语句： ```python while num_bills * bill_thickness < sears_height: print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness) day = day + 1 num_bills = num_bills * 2 ``` 只要 `while` 后面的条件表达式为真，缩进块中的语句就会持续执行。循环结束后，程序继续执行后续未缩进的语句。 该主题可连接到 循环控制。 ## 缩进 Python 使用缩进表示语句分组，而不是使用花括号。以下缩进语句共同构成 `while` 循环体： ```python print(day, num_bills, num_bills * bill_thickness) day = day + 1 num_bills = num_bills * 2 ``` 未缩进的语句不属于循环体： ```python print('Number of days', day) ``` 空行只影响可读性，不影响程序执行。 缩进最佳实践： - 使用空格而不是制表符； - 每一级缩进使用 4 个空格； - 使用支持 Python 的编辑器； - 同一代码块内缩进必须一致。 缩进不一致会导致语法错误或逻辑错误。相关主题可见 Python缩进。 ## 条件语句 `if` 语句用于条件执行： ```python if a > b: print('Computer says no') else: print('Computer says yes') ``` 多个条件可以用 `elif` 表示： ```python if a > b: print('Computer says no') elif a == b: print('Computer says yes') else: print('Computer says maybe') ``` 这构成 Python 基础控制流的一部分，可链接到 条件控制。 ## print 输出 `print()` 函数用于输出一行文本： ```python print('Hello world!') ``` 打印变量时，输出的是变量当前绑定的值，而不是变量名： ```python x = 100 print(x) ``` 传入多个值时，`print()` 默认用空格分隔： ```python name = 'Jake' print('My name is', name) ``` `print()` 默认在末尾添加换行。可通过 `end` 参数修改结尾内容： ```python print('Hello', end=' ') print('My name is', 'Jake') ``` 输出结果为： ```text Hello My name is Jake ``` ## 用户输入 `input()` 函数用于读取用户键入的一行文本： ```python name = input('Enter your name:') print('Your name is', name) ``` `input()` 会先显示提示信息，然后返回用户输入的字符串。它适合小程序、学习练习和简单调试，但在真实大型程序中并不常作为主要交互方式。 ## pass 空语句 `pass` 用于表示空代码块： ```python if a > b: pass else: print('Computer says false') ``` 它也称为 no-op 语句，即“不执行任何操作”。通常用作占位符，方便之后补充代码。 ## 练习 1.5：弹跳球 练习要求编写 `bounce.py`：一个橡皮球从 100 米高度落下，每次反弹到上一次下落高度的 `3/5`，打印前 10 次反弹高度。 目标输出类似： ```text 1 60.0 2 36.0 3 21.599999999999998 ... 10 0.6046617599999998 ``` 可以使用 `round()` 函数将结果四舍五入到 4 位，以获得更整洁的输出： ```text 1 60.0 2 36.0 3 21.6 ... 10 0.6047 ``` 这个练习强化变量更新、循环计数和浮点数显示问题。 ## 练习 1.6：调试 练习提供了一个带错误的 `sears.py` 版本： ```python day = days + 1 ``` 运行后会出现： ```text NameError: name 'days' is not defined ``` 关键调试要点： - 回溯信息（traceback）的最后一行通常说明真正的错误原因； - 回溯中会显示文件名、行号和出错代码片段； - 本例错误是变量名写错：应使用 `day`，而不是未定义的 `days`； - 修正为： ```python day = day + 1 ``` 该练习强调阅读错误信息是 Python 编程的重要技能，相关主题可整理为 Python异常与回溯 和 调试与错误信息。 ## 核心收获 - Python 程序运行在解释器中，可通过终端或 IDE 使用。 - REPL 适合探索、实验和快速调试。 - `.py` 文件用于保存可重复运行的程序。 - Python 程序由顺序执行的语句组成。 - `#` 用于注释。 - 变量无需声明类型，Python 是动态类型语言。 - Python 区分大小写，关键字必须小写。 - `while`、`if`、`elif`、`else` 构成基础控制流。 - 缩进是 Python 语法的一部分，用于定义代码块。 - `print()` 输出文本，`input()` 获取用户输入。 - `pass` 可作为空代码块占位符。 - 阅读 traceback 是定位和修复错误的关键能力。 ## Related Concepts - [[concepts/Python-控制流与缩进]] - [[concepts/Python-输入输出]] - [[concepts/Python-交互式解释器]] - [[concepts/Python-开发环境]] - [[concepts/变量与数据类型]] - [[concepts/测试-日志与调试]] - [[concepts/课程练习工作流]] - [[concepts/异常处理]] - [[concepts/函数]] - [[concepts/main-函数与脚本结构]]