0. 學習目標

Python 是簡潔、易學、面向對象的編程語言。它不僅擁有強大的原生數據類型，也提供了簡單易用的控制語句。在《Python基礎之變量與內置數據類型》中，我們介紹了 Python 中的內置原生數據類型。本節的主要目標是介紹 Python 程序如何利用輸入、輸出語句與用戶進行交互，以及高階賦值語句，為接下來的學習奠定基礎，本文會完整的介紹學習數據結構和算法所需的 Python 基礎知識及基本思想，并給出相應的實戰示例及解釋。

• 掌握 Python 利用輸入輸出和用戶進行交互
• 理解并掌握 Python 高階賦值語句

1. 輸入、輸出與注釋

1.1 獲取用戶輸入

程序常常需要與用戶進行交互，以獲得用戶提交的數據。Python 提供了input 函數，它接受用戶輸入數據并且返回一個字符串的引用。
input 函數接受一個字符串作為參數，該字符串用于作為提示用戶輸入的文本，因此也被稱為提示字符串：

>>> number = input("Enter the number of students: ")Enter the number of students: 52>>> number"52"

在交互式解釋器中執行第一行 number = input("Enter the number of students: ")，它打印字符串 "Enter the number of students: "，提示用戶輸入相應的信息。此處輸入 52 并按回車，獲取用戶在提示字符串后的輸入后，存儲在 number變量中。需要注意的是 input 函數返回的值是字符串類型，如果需要將這個字符串轉換成其他類型，必須提供相應的類型轉換，以進行所需操作：

>>> score = input("Enter the total score: ")Enter the total score: 4396>>> number = input("Enter the number of students: ")Enter the number of students: 52>>> average_score = int(score) / int(number)>>> average_score84.53846153846153

1.2 格式化輸出

1.2.1 基本方法

我們在以上示例中，已經不止一次看到了 print 函數，其提供了非常簡便打印 Python 輸出的方法。它接受零個或者多個參數，默認使用單個空格作為分隔符來顯示結果，可以通過可選參數 sep 修改分隔符。此外，默認情況下每一次打印都以換行符結尾，可以通過設置參數 end 來改變：

>>> print("Data", "Structure", "and", "Algorithms")Data Structure and Algorithms>>> print("Data", "Structure", "and", "Algorithms", sep="-")Data-Structure-and-Algorithms>>> print("Data", "Structure", "and", "Algorithms", sep="-", end="!!!")Data-Structure-and-Algorithms!!!>>>

格式化字符串是一個模板，其中包含保持不變的單詞或空格，以及用于之后插入的變量的占位符。 使用格式化字符串，可以根據運行時變量的值而發生改變：

print("The price of %s is %d yuan." % (fruit, price)) 

% 是字符串運算符，被稱作格式化運算符。 表達式的左邊部分是模板（也叫格式化字符串），右邊部分則是一系列用于格式化字符串的值，右邊的值的個數與格式化字符串中 % 的個數一致。這些值將依次從左到右地被換入格式化字符串。
格式化字符串可以包含一個或者多個轉換聲明。轉換字符告訴格式化運算符，什么類型的值會被插入到字符串中的相應位置。在上面的例子中，%s 聲明了一個字符串，%d 聲明了一個整數。
可以在 % 和格式化字符之間加入一個格式化修改符，用于實現更加復雜的輸出格式：

>>> print("The price of %s is %d yuan." % ("apple", fruits["apple"]))The price of apple is 5 yuan.>>> print("The price of %s is %10d yuan." % ("apple", fruits["apple"]))The price of apple is          5 yuan.>>> print("The price of %s is %+10d yuan." % ("apple", fruits["apple"]))The price of apple is         +5 yuan.>>> print("The price of %s is %-10d yuan." % ("apple", fruits["apple"]))The price of apple is 5          yuan.>>> print("The price of %s is %10.3f yuan." % ("apple", fruits["apple"]))The price of apple is      5.000 yuan.>>> print("The price of apple is %(apple)f yuan." % fruits)The price of apple is 5.000000 yuan.

1.2.2 format 格式化函數

上述方式雖然依舊可以使用，但是目前推薦到的另一種解決方案是模板字符串 format，其旨在簡化基本的格式設置機制，它融合并強化了前一方法的優點。使用 format 格式化函數時，每個替換字段使用花括號括起，其中可以包含變量名，替換字段也可以沒有名稱或將索引用作名稱：：

>>> "The price of {} is {} yuan.".format("apple", 5.0)"The price of apple is 5.0 yuan.">>> "The price of {fruit} is {price} yuan.".format(fruit="apple", price=price)"The price of apple is 5.0 yuan.">>> "The price of {1} is {0} yuan.".format(5.0, "apple")"The price of apple is 5.0 yuan."

從上述示例可以看出，索引和變量名的排列順序無關緊要。除此之外，還通過結合冒號 :，從而利用格式說明符(與 % 運算符類似)：

>>> value = 2.718281828459045>>> "{} is approximately {:.2f}".format("e", value)"e is approximately 2.72">>> "{} is approximately {:+.2f}".format("e", value)"e is approximately +2.72">>> "{} is approximately {:0>10.2f}".format("e", value)"e is approximately 0000002.72">>> "{} is approximately {:0<10.2f}".format("e", value)"e is approximately 2.72000000">>> "{} is approximately {:^10.2f}".format("e", value)"e is approximately    2.72   ">>> "{:,}".format(100000)"100,000">>> "{} is approximately {:.2%}".format("e", value)"e is approximately 271.83%">>> "{} is approximately {:.4e}".format("e", value)"e is approximately 2.7183e+00">>> "{} is approximately {:0=+10.2f}".format("e", value)"e is approximately +000002.72"

從上述示例中，很容易總結出，使用 : 號可以指定寬度、精度以及千位分隔符等，^、<、> 分別用于居中、左對齊、右對齊，并且其后可以指定寬度， 并可以使用指定單個字符進行填充，默認情況下用空格填充，也可以使用說明符 =，指定將填充字符放在符號和數字之間。
同樣我們可以使用 b、d、o、x 進行數據類型轉換，分別是二進制、十進制、八進制、十六進制，c 用于將數據轉換為 Unicode 碼：

>>> "The number is {num:b}".format(num=1024)"The number is 10000000000">>> "The number is {num:d}".format(num=1024)"The number is 1024">>> "The number is {num:o}".format(num=1024)"The number is 2000">>> "The number is {num:x}".format(num=1024)"The number is 400">>> "The number is {num:c}".format(num=1024)"The number is ?"

1.3 注釋

是時候介紹下注釋了，注釋是提高程序可讀性的一個絕佳方法，也是大家容易忽視的點。Python 不解釋緊跟在 # 符號后面的文本：

radius = 5.0 # 圓的半徑side = 2.0 # 正方形邊長# 正方形面積與圓形面積的差area_c = 3.14 * radius ** 2area_s = side ** 2diff = area_s - area_c

如果要使用多行注釋，可以將注釋語句放在一對三雙引號 (""") 或一對三單引號 (""") 之間：

radius = 5.0side = 2.0area_c = 3.14 * radius ** 2area_s = side ** 2diff = area_s - area_c

2. 高階賦值語句

我們已經學習了如何給變量賦值，或者給數據結構的數據元素賦值，但還有其他類型的賦值語句，可以用于簡化代碼，增加代碼的可讀性。

2.1 賦值運算符

除了最基礎的 = 賦值運算符外，也可以將右邊表達式中的標準運算符移到賦值運算符 = 的前，構成新的運算符，如 +=、-=、*=、/=、%=等：

>>> number = 1>>> number += 4>>> print(number)5>>> number //= 2>>> print(number)2>>> number **= 2>>> print(number)4>>> string_1 = "Hello!">>> string_1 *= 2>>> print(string_1)"Hello!Hello!"

可以這種賦值方式不僅可以用于數值數據，也可以用于其他數據類型(只要數據類型支持所使用的雙目運算符)。

2.2 并行賦值

除了一個一個進行賦值外，可以同時(并行)為多個變量賦值：

>>> a, b, c, d = 0, 1, 2, 3>>> print(a, b, c, d)0 1 2 3

通過這種方式，可以簡單的交換多個變量的值：

>>> b, c = c, b>>> print(a, b, c, d)0 2 1 3

2.3 序列解包

序列解包是將一個可迭代對象解包，并將得到的值存儲到一系列變量中，但要解包的序列包含的元素個數必須與等號左邊列出的變量個數相同，否則將引發異常：

>>> fruit, price = ["apple", 5.0]>>> print(fruit)apple>>> print(price)5.0>>> fruit, price, date = ("apple", 5.0)Traceback (most recent call last):  File "", line 1, in <module>ValueError: not enough values to unpack (expected 3, got 2)>>> fruit, price = ("apple", 5.0, "2021-11-11")Traceback (most recent call last):  File "", line 1, in <module>ValueError: too many values to unpack (expected 2)

為了避免異常觸發，可以使用星號運算符 * 來收集多余的值，這樣便不需要確保值和變量的個數相同，賦值語句的右邊可以是任何類型的序列，但帶星號的變量最終得到的總是一個列表：

>>> fruits = ["apple", "orange", "lemon"]>>> fruit_a, *rest = fruits>>> print(rest)["orange", "lemon"]>>> fruits_a, *rest, fruits_b = fruits>>> print(rest)["orange"]>>> fruits_a, fruits_b, fruits_c, *rest = fruits>>> print(rest)[]

2.4 鏈式賦值

鏈式賦值可以將多個變量關聯到同一個值：

var_1 = var_2 = value

等價于：

var_1 = valuevar_2 = var_1