数字运算与文本字符串 | Python 官方教程

Python 用作计算器：数字运算

启动 Python 解释器后，最直接的用法就是把它当成一台功能强大的计算器。在 >>> 提示符后键入表达式，解释器就会立即计算并给出结果。

常用算术运算符

+、-、*：分别执行加法、减法与乘法；
/：经典除法，请特别注意：除法在 Python 中总是返回带小数点的浮点数（float），例如 8 / 5 结果是 1.6，4 / 2 结果是 2.0；
//：向下取整除法（floor division），只保留商的整数部分，丢弃小数：17 // 3 结果是 5；
%：取余运算（modulus），计算相除后的余数：17 % 3 结果是 2（满足关系式：向下取整的商 $\times$ 除数 $+$ 余数 $=$ 被除数）；
**：乘方运算，计算指数幂：5 ** 2（5 的平方）得到 25，2 ** 7（2 的 7 次方）得到 128。

在 Python 中，像 2、4、20 这种没有小数部分的数字属于整数（int）；而像 5.0、1.6 这种带有小数点的属于浮点数（float）。

变量与赋值操作

单纯做算术往往无法支撑复杂程序，我们需要给计算结果起一个名字保存起来，以便后续继续使用。用于存储和引用数据的名字叫做变量（variable）。

在 Python 中，使用等号 = 进行赋值（assignment）：

>>> width = 20
>>> height = 5 * 9
>>> width * height
900

等号 = 的含义是“将等号右侧表达式的计算结果，关联绑定到左侧的名字上”；
赋值语句成功执行后，解释器不会在屏幕上打印任何输出；
如果你试图访问一个未曾被赋值的变量，Python 会引发 NameError（名字错误），告诉你该名字尚未被定义：

>>> n
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'n' is not defined

在交互模式下，还有一个小技巧：上一次成功打印的表达式结果会自动存放在内置变量 _（单个下划线）中，可以方便地用作后续连续计算。

文本与字符串（str）

计算机不仅处理数字，还大量处理自然语言文本。在 Python 中，文本用**字符串（string，类型为 str）**表示。

界定符与转义字符

字符串可以用成对的单引号 '...' 或双引号 "..." 括起来，效果完全一致：

>>> 'spam eggs'
'spam eggs'
>>> "doesn't"  # 外层用双引号，内部就可以直接书写单引号
"doesn't"

如果外部用单引号包围，且内部也包含单引号，就需要使用反斜杠 \ 进行转义（escape）：'doesn\'t'。

常见的特殊转义字符还包括：

\n：表示换行符（newline）；
\t：表示制表符（tab）。

如果不希望前置 \ 的字符被解析为特殊转义字符，可以在字符串前加上字符 r，表示原始字符串（raw strings）：

>>> print('C:\some\name')
C:\some
ame
>>> print(r'C:\some\name')  # 加上 r 后原样保留反斜杠
C:\some\name

多行字符串

字符串字面值还可以跨越多行，通常使用三重引号 """...""" 或 '''...''' 包裹。

字符串的拼接与重复

使用 + 号可以将两个字符串**拼接（concatenation）**粘在一起；
使用 * 号可以将字符串**重复（repetition）**指定次数：

>>> 3 * 'un' + 'ium'
'unununium'

两个相邻的字符串字面值（纯引号文本，不含变量）在书写时即使没有写加号，也会被 Python 自动合并连接。

下标索引（Indexing）：定位单个字符

字符串属于序列（sequence）类型。序列中的每一个字符都有一个数字编号，称为索引（index）。我们可以用方括号 [...] 获取指定位置上的字符。

核心规则：Python 中的正向索引从 0 开始计数！

>>> word = 'Python'
>>> word[0]  # 第 1 个字符（0 号位）
'P'
>>> word[5]  # 第 6 个字符（5 号位）
'n'

此外，Python 原生支持负数索引，负数代表从字符串的最末尾倒着向前计数：

>>> word[-1]  # 倒数第 1 个字符（最末尾）
'n'
>>> word[-2]  # 倒数第 2 个字符
'o'

因为 -0 和 0 相同，所以负数索引从 -1 开始。

范围切片（Slicing）：截取子字符串

如果说索引是取单个字符，那么**切片（slicing）**就是截取一段连续的子字符串。语法为：

word[start:stop]

切片的核心规则：包含起始位置（start），但不包含结束位置（stop），即数学上的左闭右开区间！

>>> word = 'Python'
>>> word[0:2]  # 取下标 0（含）到 2（不含）的字符
'Py'
>>> word[2:5]  # 取下标 2、3、4 的字符
'tho'

如果省略 start，默认从字符串开头截取；如果省略 stop，默认截取到字符串最末尾：

>>> word[:2]   # 开头到 2 号位（不含）
'Py'
>>> word[2:]   # 2 号位（含）到末尾
'thon'
>>> word[-2:]  # 倒数第 2 个（含）到末尾
'on'

这种设计使得 word[:i] + word[i:] 总是精确无缝地还原原字符串 word。

官方教程给出的坐标参考图清晰揭示了切片的几何意义——索引数字指向的是字符之间的分割缝隙：

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

字符串是不可变的（immutable）

在 Python 中，字符串是不可变的（immutable）。这意味着你无法对已有字符串的某个具体索引位置强行赋值修改：

>>> word = 'Python'
>>> word[0] = 'J'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

报错 TypeError 明确指出字符串不支持单项赋值。如果你需要得到一个修改后的文本，必须通过切片和拼接组合出一个全新的字符串：

>>> 'J' + word[1:]
'Jython'

内置函数 len() 可以随时返回字符串包含的字符总数：

>>> len(word)
6

教学模式