1.2 第一个Python程序与基本交互模式

1.2.1 交互式环境 REPL

启动与退出

REPL 是 Read-Eval-Print Loop 的缩写，意思是"读取、求值、打印、循环"。打开命令行（Windows 的 cmd 或 PowerShell，macOS/Linux 的 Terminal），输入 python 或 python3 并回车，就会进入 REPL 环境：

bash

$ python3
Python 3.11.5 (main, Sep 11 2023, 13:31:39)
[GCC 11.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

那三个大于号 >>> 就是 REPL 的提示符，等待你输入 Python 代码。退出 REPL 有三种方式：输入 exit() 或 quit() 并回车，或者按 Ctrl+D（macOS/Linux）/ Ctrl+Z 然后回车（Windows）。

逐行执行与即时反馈

REPL 的核心特征是逐行执行：你输入一行代码，按下回车，Python 立即执行并显示结果。这种即时反馈让 REPL 成为学习和试验的绝佳工具。

python

>>> 2 + 3
5
>>> "Hello"
'Hello'
>>> name = "张三"
>>> print(name)
张三

注意第一个例子 2 + 3，你并没有调用 print，REPL 却显示了结果 5。这是因为 REPL 会自动打印表达式的返回值。但在脚本文件中，只有 print() 才会在屏幕上显示输出，这一点稍后会详细说明。

REPL 的适用场景

REPL 适合验证一个函数的用法、测试一段逻辑、查看某个模块的属性。当代码需要反复运行或保存时，应该写成脚本文件。可以把 REPL 想象成草稿纸上的快速演算，方便快捷但不能替代正式程序。

1.2.2 脚本文件的创建与执行

文件命名规则

Python 脚本文件以 .py 为扩展名。文件命名应遵循以下规则：只能使用字母、数字和下划线，不能以数字开头，区分大小写。按照 PEP 8 规范，文件名用小写字母加下划线分隔，例如 data_analysis.py、data_clean.py。

命令行执行脚本

用任意文本编辑器创建一个文件 hello.py，写入以下内容：

python

print("Hello, World!")
print("欢迎学习 Python")

保存后在命令行中执行：

bash

python hello.py

输出：

text

Hello, World!
欢迎学习 Python

如果当前目录不在脚本所在目录，需要先 cd 切换到脚本目录，或者给出完整路径。

在 IDE 中运行脚本

在 PyCharm 中，打开脚本文件后点击工具栏的绿色运行按钮，或按 Shift+F10 即可运行。PyCharm 会在下方的 Run 窗口显示输出。

在 VS Code 中，打开脚本文件后按 F5（或点击运行按钮），选择 "Python File" 即可运行。输出显示在下方的 Terminal 面板。

在 Jupyter Notebook 中执行单元格

Jupyter Notebook 以单元格（cell）为执行单位。单元格分为两种类型：Code 单元格用于写代码，Markdown 单元格用于写文字。执行单元格的快捷键有两个：

Shift+Enter 执行当前单元格并自动跳到下一个单元格。Ctrl+Enter 执行当前单元格但停留在原地。在学习和数据分析过程中，你会频繁使用这两个快捷键。

1.2.3 输出与输入

print() 函数

print() 是 Python 中常用的输出函数。它的基本用法很简单：

python

print("Hello, World!")
print(42)
print(3.14)

print() 可以一次输出多个对象，默认用空格分隔：

python

print("用户名:", "张三", "年龄:", 25)
# 输出: 用户名: 张三 年龄: 25

通过 sep 参数可以自定义分隔符：

python

print("2024", "01", "15", sep="-")
# 输出: 2024-01-15

通过 end 参数可以自定义结束符。默认 end="\n"（换行），如果不想换行，可以改为空字符串或其他字符：

python

print("加载中", end="")
print("...", end="")
print("完成")
# 输出: 加载中...完成

input() 函数

input() 用于从键盘读取用户输入。程序执行到 input() 时会暂停，等待用户输入一行文字并按下回车：

python

name = input("请输入用户名：")
print("你好，" + name)

运行效果：

text

请输入用户名：李四
你好，李四

需要特别注意：input() 的返回值始终是字符串类型，即使用户输入的是数字。如果需要数值，必须手动转换：

python

age_str = input("请输入年龄：")
age = int(age_str)  # 将字符串转换为整数
print("明年你", age + 1, "岁")

如果忘记转换，直接做算术运算，会得到 TypeError：

python

age = input("请输入年龄：")  # age 是字符串 "25"
print(age + 1)  # TypeError: can only concatenate str to str

这个错误在初学者中很常见。记住 input() 返回字符串，需要 int() 或 float() 转换为数值。

1.2.4 注释

注释的写法

Python 的单行注释以 # 开头，从 # 到行末的内容都会被解释器忽略：

python

# 这是单行注释
x = 10  # 这也是注释，在代码后面

Python 没有专门的多行注释语法。通常用三引号字符串来模拟多行注释：

python

"""
这是多行注释。
三引号字符串如果不被赋值给变量，
解释器会忽略它（技术上它是一个字符串表达式语句）。
"""

注释的规范

好的注释解释为什么这样做，而不是做了什么。代码本身已经说明了做什么，注释应该补充代码无法表达的设计意图：

python

# 好的注释：解释原因
# 使用中位数而非均值，因为数据存在极端异常值
center = sorted(data)[len(data) // 2]

# 坏的注释：重复代码内容
# 将 data 排序后取中间值
center = sorted(data)[len(data) // 2]

注释应该与代码同步更新。过时的注释比没有注释更危险，因为它会误导读者。

1.2.5 缩进与代码块

缩进规则

Python 与 C、Java、JavaScript 等语言主要的语法差异在于：Python 用缩进表示代码块，而不是大括号 {}。同一代码块中的语句必须有相同的缩进量：

python

if True:
    print("这行在 if 块内")    # 4 个空格缩进
    print("这行也在 if 块内")  # 同样 4 个空格
print("这行在 if 块外")        # 无缩进，不属于 if 块

PEP 8 建议每级缩进使用 4 个空格，不用 Tab。混用空格和 Tab 会导致 IndentationError，这是初学者常犯的错误。

语句分隔与行续

Python 默认一行就是一条语句，不需要分号结尾。多条语句写在一行可以用分号 ; 分隔，但这种写法不推荐，会降低可读性：

python

x = 1; y = 2; z = 3  # 合法但不推荐

当一条语句太长需要换行时，有两种方式。第一种是反斜杠 \ 显式行续：

python

total = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + \
        6 + 7 + 8 + 9 + 10

第二种是括号内隐式换行，这种更推荐：

python

total = (1 + 2 + 3 + 4 + 5 +
         6 + 7 + 8 + 9 + 10)

在括号 ()、[]、{} 内部换行，Python 会自动识别，不需要反斜杠。

空语句 pass

pass 是一个什么都不做的语句，起到占位作用。当你定义一个函数或类但还没写具体逻辑时，用 pass 填充避免语法错误：

python

def analyze_data(data):
    pass  # TODO: 待实现

class User:
    pass  # TODO: 待实现

可以把它理解成占位符：暂时没有具体逻辑，但位置先占住，后续再补充。

1.2.6 小结

本节涵盖了 Python 编程的两种基本执行方式（REPL 和脚本文件），输入输出函数 print() 和 input()，注释写法，以及 Python 独特的缩进语法。这些是后续所有章节的基础。下一节将正式进入编程核心概念，学习变量、数据类型和运算符。

练习题

第1题概念理解

阅读下面这段代码，写出它的输出结果，并解释为什么在脚本文件中会报错而在 REPL 中可能不报错。

python

age = input("请输入年龄：")
print(age + 1)

参考答案

当用户输入 45 时，age 的值是字符串 "45"。执行 age + 1 时，Python 试图把字符串和整数相加，抛出 TypeError: can only concatenate str (not "int") to str。

input() 的返回值始终是字符串类型，即使用户输入的是数字。在 REPL 中直接输入 age + 1 同样会报错，因为类型不兼容。正确做法是先用 int() 或 float() 把字符串转成数值再做算术运算：

python

age = int(input("请输入年龄："))
print(age + 1)

第2题代码编写

使用 print() 函数的 sep 和 end 参数完成两个任务。第一个任务是把字符串 "2024"、"01"、"15" 用连字符连接输出为 2024-01-15。第二个任务是用三次 print() 调用在同一行输出 加载中...完成。

参考答案

python

# 任务一：用 sep 自定义分隔符
print("2024", "01", "15", sep="-")
# 输出：2024-01-15

# 任务二：用 end 控制结束符，让多次 print 在同一行
print("加载中", end="")
print("...", end="")
print("完成")
# 输出：加载中...完成

sep 参数控制多个对象之间的分隔符，默认是空格。end 参数控制每次 print() 结束后追加的字符，默认是换行符 \n，改为空字符串后下一次 print() 的内容会紧接在后面输出。

第3题进阶练习

编写一个脚本文件 greet.py，通过 input() 读取用户的姓名和年龄，把年龄转换为整数后，计算并输出明年的年龄。要求代码包含说明注释，缩进使用 4 个空格，并遵循变量命名规范。

参考答案

python

# greet.py 读取用户信息并输出问候语

# 读取用户姓名
name = input("请输入姓名：")

# 读取年龄并转换为整数
age = int(input("请输入年龄："))

# 计算明年的年龄并输出
next_age = age + 1
print(f"你好，{name}！你明年 {next_age} 岁")

运行时输入姓名 张三 和年龄 45，输出 你好，张三！你明年 46 岁。脚本文件以 .py 为扩展名，通过 python greet.py 运行。变量名使用小写字母加下划线的 snake_case 风格，注释解释了每一步的意图。

第4题项目实践

命令行任务管理器需要向用户显示一个操作菜单。请用 print() 函数输出一个格式整齐的菜单，包含添加任务、查看任务、退出三个选项，每个选项前带编号。思考如何用 end 和 sep 参数让输出更整齐。

参考答案

python

print("=" * 30)
print("任务管理器")
print("=" * 30)
print("1. 添加任务")
print("2. 查看任务")
print("3. 退出")
print("=" * 30)

输出效果：

text

==============================
任务管理器
==============================
1. 添加任务
2. 查看任务
3. 退出
==============================

菜单用分隔线包裹，让用户一眼看清边界。后续章节学习条件判断后，可以用 input() 读取用户选择的编号，再根据编号执行对应操作。

常见错误

错误 1 · SyntaxError: Non-UTF-8 code starting in ...

原因:Python 脚本文件包含中文（如注释或字符串），但文件编码不是 UTF-8，解释器读取时无法解码。

解决:用编辑器把文件另存为 UTF-8 编码。VS Code 右下角点击编码选项选择"通过编码保存"，选 UTF-8。PyCharm 在 File → Settings → Editor → File Encodings 中把项目和全局编码都设为 UTF-8。

错误 2 · IndentationError: unexpected indent

原因:同一代码块中缩进量不一致，或混用了 Tab 和空格。Python 用缩进表示代码块，缩进错乱会直接报语法错误。

解决:统一使用 4 个空格缩进，在编辑器中把 Tab 键设置为自动插入 4 个空格。报错行号指向的位置一般就是缩进异常的行，对照检查即可。

错误 3 · TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

原因:input() 的返回值始终是字符串类型，直接对它做算术运算（如 age + 1）会触发类型不兼容错误。

解决:用 int() 或 float() 把字符串显式转换为数值后再运算。例如 age = int(input("请输入年龄："))，转换后 age + 1 即可正常计算。

错误 4 · python: can't open file 'hello.py': [Errno 2] No such file or directory

原因:命令行当前目录不是脚本所在目录，或文件名拼写错误，系统找不到要执行的脚本文件。

解决:在命令行中用 cd 切换到脚本所在目录后再执行 python hello.py，或使用完整路径 python D:/projects/hello.py。注意 Windows 路径中的反斜杠在命令行里需要转义或改用正斜杠。

开发环境与编程入门

基本语法与数据类型

程序控制结构

组合数据类型

函数与模块化编程

文件与异常处理

实战项目

NumPy 数值计算基础

Pandas 数据分析

Matplotlib 可视化

Seaborn 统计绘图

Scikit-learn 机器学习

概率论

统计推断

1.2 第一个Python程序与基本交互模式

1.2.1 交互式环境 REPL

启动与退出

逐行执行与即时反馈

1.2.2 脚本文件的创建与执行

文件命名规则

命令行执行脚本

在 IDE 中运行脚本

在 Jupyter Notebook 中执行单元格

1.2.3 输出与输入

print() 函数

input() 函数

1.2.4 注释

注释的写法

注释的规范

1.2.5 缩进与代码块

缩进规则

语句分隔与行续

空语句 pass

1.2.6 小结

练习题

第1题概念理解

第2题代码编写

第3题进阶练习

第4题项目实践

常见错误

1.2 第一个Python程序与基本交互模式 ​

1.2.1 交互式环境 REPL ​

启动与退出 ​

逐行执行与即时反馈 ​

1.2.2 脚本文件的创建与执行 ​

文件命名规则 ​

命令行执行脚本 ​

在 IDE 中运行脚本 ​

在 Jupyter Notebook 中执行单元格 ​

1.2.3 输出与输入 ​

print() 函数 ​

input() 函数 ​

1.2.4 注释 ​

注释的写法 ​

注释的规范 ​

1.2.5 缩进与代码块 ​

缩进规则 ​

语句分隔与行续 ​

空语句 pass ​

1.2.6 小结 ​

练习题 ​

第1题 概念理解 ​

第2题 代码编写 ​

第3题 进阶练习 ​

第4题 项目实践 ​

常见错误 ​

1.2 第一个Python程序与基本交互模式

1.2.1 交互式环境 REPL

启动与退出

逐行执行与即时反馈

1.2.2 脚本文件的创建与执行

文件命名规则

命令行执行脚本

在 IDE 中运行脚本

在 Jupyter Notebook 中执行单元格

1.2.3 输出与输入

print() 函数

input() 函数

1.2.4 注释

注释的写法

注释的规范

1.2.5 缩进与代码块

缩进规则

语句分隔与行续

空语句 pass

1.2.6 小结

练习题

第1题概念理解

第2题代码编写

第3题进阶练习

第4题项目实践

常见错误