写给大学生的编程入门教程

让每一个中国人都能学会编程，我是艾氪森。

为什么推荐大家学点编程？

众所周知，IT 行业就业前景非常好，在这个行业，你真正需要靠能力和技术生存，一分努力一分收获。在我十几年的工作中，我遇到很多非计算机专业甚至非理工科的同事，是编程改变了他们的事业和人生，包括我自己。

虽然不需要每个人都成为职业程序员，但各行各业将来都会用到编程，所以掌握基本的编程思想，有可能会帮助到将来找工作或工作中的晋升。

扩展阅读：用百度搜一搜，北上广深 IT 行业平均薪资是多少？

怎样开始学习编程？

不要被编程吓倒，认为学起来太困难，太枯燥，如今会编程已经是一件很平常的事情，有的中小学生已经开始学习编程，小学生都能学会，你也能。

虽然学习编程的资源有很多，但有的内容太多不易读完，而有的内容精简但缺失重要信息，我们写这篇教程的目的是想让每个成年人能够尽快的入门编程，少走弯路，我们力求做到如下几点：

用时少：不需要读完一整本书，只需要读完一两篇文章，就可以掌握基本的编程元素，并解决实际中的问题，或者发现自己暂时不适合学习编程，没太多成本。

起点低：只要学习完中学的英语和数学，肯定能够读懂，当然也不是那种图形化的少儿编程，你需要真正的动手写一些代码。

重实效：本教程会指导你写程序完成一个实际的任务：给一个成绩表格，找出平均分最高的学生姓名，你可以尝试下不用编程如何实现，比如说用纸笔，或者 Excel。

不过时：因为我们注重讲解重要的编程思维，基本的编程元素，这些知识几十年后也不会过时，而且所有编程语言几乎都是通用的。

扩展阅读：用百度搜一搜，比尔盖茨是几岁开始学习编程的？

认识编程

编程就像像烹调，谱曲，写诗一样，是一项创造性的活动，使用基本的元素，通过一定的规则创造出丰富多彩的世界。编程语言有很多，但 Python 语言简单易学，通用性强，几乎可以做任何事情，初学者和专业程序员都在使用它。

第一次使用 Python，可以打开 Python 的官网 https://www.python.org/，点击 Launch Interactive Shell 按钮启动一个 Python 解释器，在看到 >>> 提示符后，就可以输入一些 Python 代码了，我们先输入数字 1 回车，可以看到解释器也输出了 1 。

扩展阅读：用百度搜一搜，Python 能做什么事情？以及 Python 名字的由来。

类型

模拟现实世界的事物

计算机要解决现实中的问题，首先要模拟现实世界中的事物，如数字，文字，真假等，在 Python 里分别有对应数据类型来表示：

int：整数类型，简称整型，表示整数，如 1, 3, 5, -5, -3 等；
float：浮点类型，表示实数，如 3.14, -2.44 等；
bool：布尔类型，表示真值 True 和假值 False；
str：字符类型，表示文字，如 'abc'，'我是中国人' 等。

可以在解释器里输入一些数据进行测试，数字和 bool 类型直接输入即可，字符串的两边需要用单引号或双引号扩住，如下：

 
xxxxxxxxxx
>>> 123
123
>>> -88
-88
>>> 3.14
3.14
>>> True
True
>>> False
False
>>> 'abc'
'abc'
>>> "我是中国人"
'我是中国人'

思考：如果双引号括起来的字符串内部也有双引号时应该怎么办？

常见问题：

如果引号是中文的引号，会报错，在 Python 里，所有的标点符号都要使用英文半角模式。
Python 代码是区分大小写的，如果把 True 写成 true，代码运行会出错。
每种语言都有严格的语法，比如字符串丢失了末尾的引号，就会报错。

模拟对事物的操作

有了能够表示世界的数据类型后，还需要能够模拟对数据的操作，首先是对数字的加减乘除运算：

 
xxxxxxxxxx
>>> 1+2
3
>>> 1-2
-1
>>> 3*3
9
>>> 5/2
2.5
>>> 5//2
2
>>> 5%2
1

这里的语法和数学里是一样的，其中的 +，-，*，/ 叫 操作符或 运算符，这些是数学运算符，用来将两边的数字进行相应的操作。特殊地方是 / 表示浮点除法，运算结果是 float 类型，// 是整数除法，运算结果是 int 类型， % 表示计算整数除法的余数。

常见问题：2 个字符组成的操作符，如 //，这两个字符是连在一起的，中间不能有空格，否则会出错。 扩展阅读：用百度搜索一下，Python 里如何求一个数的乘方？

比较运算

数字之间除了加减乘除，还可以进行大小比较：

 
xxxxxxxxxx
>>> 2>3
False
>>> 2<3
True
>>> 2<=2
True
>>> 2>=2
True
>>> 2==2
True
>>> 2!=2
False

这里的 >，<，<=，>=，==，!= 叫做 比较操作符，对两边的数字进行比较，分表表示大于、小于、大于等于、小于等于、等于和不等于，比较的结果是 bool 值 True 或 False。

注意这里是两个等号 == ，表示数学概念里的相等，如果写成了一个等号 =，就会报错，如下：

 
xxxxxxxxxx
>>> 2=2
SyntaxError: can't assign to literal

小提示：为了提高可读性，一般会在操作符的两边各打一个空格，如 1 + 2，2 >= 3，后面我们的示例代码都会遵循这个规则。

逻辑运算

bool 值之间也可以逻辑运算，下面的的 and，or，not 叫 逻辑操作符：

与运算：a and b 当 a 和 b 都为 True 时，结果为 True，否则为 False；
或运算：a or b 当 a 和 b 至少有一个为 True 时，结果为 True，否则为 False；
非运算：not a 如果 a 为 False，值为 True，如果 a 为 True，值为 False。

写代码进行练习：

 
xxxxxxxxxx
>>> True and True
True
>>> False and True
False
>>> True or True
True
>>> False or False
False
>>> not True
False
>>> not False
True

字符串操作

字符串最常用的操作是拼接和重复，操作符分别是 + 和 *，其中 * 右边是一个整数，表示要重复的次数。

 
xxxxxxxxxx
>>> 'aaa' + 'bbb'
'aaabbb'
>>> 'a' * 4
'aaaa'

函数操作

除了操作符能够操作数据外，Python 还自带一些函数，可以来操作数据，把它们理解成 Python 自带的一些命令就可以，输入命令名及一对圆括号，括号里传入要操作的数据，然后就可以得到处理后的数据。

 
xxxxxxxxxx
>>> print("hello world")
hello world
>>> abs(-8)
8
>>> abs(8)
8
>>> round(3.2)
3
>>> round(3.5)
4

上面的 print ， abs 和 round 函数分别用来打印数据，求一个数的绝对值，以及对一个数进行四舍五入。

类型判断

我们认识了这么多种数据类型，如果给出一个数据，如何知道它的类型呢？可以用内建函数 type 来完成：

 
xxxxxxxxxx
>>> type(2)
<class 'int'>
>>> type(2.3)
<class 'float'>
>>> type(True)
<class 'bool'>
>>> type("aaa")
<class 'str'>
>>> type(5 / 2)
<class 'float'>
>>> type(5 // 2)
<class 'int'>
>>> type(2 > 3)
<class 'bool'>

可以看到每行代码后会输出数据的类型，如 int，float，str，bool，其中两个整数进行 / 操作后是 float 类型，进行 // 操作后是 int 类型，进行 > 比较操作后是 bool 类型。

小提示 ：暂时对 type 输出结果的格式不需要深究，class 表示类型的意思。

避免类型错误

在对数据进行操作时，一定要注意操作的数据类型是什么，比如我们对两个字符串进行减法操作，就会报错，因为这在概念上就说不通，现实中也没有意义：

 
xxxxxxxxxx
>>> '3' - '2'
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#29>", line 1, in <module>
    '3' - '2'
TypeError: unsupported operand type(s) for -: 'str' and 'str'

思考：字符串之间能否进行 / 操作，为什么？

类型转换

但有时候我们真的需要一个把一个数字格式的字符串，如 '3' 进行数学运算，该怎么办？这就需要我们对数据进行类型转换，如下几个常用的内建函数用来进行类型转换：

int：把一个数据转换成 int 类型
float：把一个数据转换成 float 类型
str：把一个数据转换成 str 类型

 
xxxxxxxxxx
>>> int('3')
3
>>> str(3)
'3'
>>> float('3.2')
3.2
>>> str(3.2)
'3.2'
>>> int('3') - int('2')
1

可以看到把字符串 '3' 和 '2' 分别转换成整型后，再进行减法操作，就不会报错了。需要注意的是，转换类型时，被转换的数据要和目标类型是兼容的，比如一个非整数格式，如字符串 'a' 要转换成整数，那就会报错：

 
xxxxxxxxxx
>>> int('a')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#40>", line 1, in <module>
    int('a')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'a'

思考：代码 str(3) * 2 会输出 '33' 还是 6 ，为什么？

表达式

由数据及其操作组成的式子叫做表达式，每个表达式都有一个值，前面知道每个值都有类型，所以每个表达式也有类型，前面我们敲过的代码其实都是表达式，也就是说在 Python 解释器里输入一个表达式回车后，下方会显示出表达式的求值结果，我们看一些复杂的表达式：

 
xxxxxxxxxx
>>> 1 + 2 * 3
7
>>> (1 + 2) * 3
9
>>> 1 + 2 == 2 + 1
True
>>> abs(-3) * 2
6
>>> 1 + 2 * 3 == (1 + 2) * 3
False

可以看到在 Python 里会遵循一些基本的数学规则，如乘法比加法的优先级高，而括号能改变默认的优先级，除了这些规则，操作符优先级从高到低依次是：

括号和函数调用
乘除法
加法
比较操作：大于，小于，大于等于，小于等于，等于，不等于
逻辑操作：非，与，或

记忆起来也很直观，前三条是数学规律，比较运算优先级显然要低于数学运算，因为得数学运算完得到数字后才能比较大小，相应的，得比较完大小得到布尔值后才能进行逻辑运算。

小提示：在记不住优先级规律时可以通过加括号来改变优先级，以确保表达式的求值过程符合自己的期望。

其实每个表达式能分解成一颗求值树，从树的叶子开始计算，最后计算到树的根，就是表达式的值，下面是 1 + 2 * 3 == (1 + 2) * 3 的树形表示。

思考：根据上面的规则，想一下 1 + 1 > 2 or 2 * 3 > 5 的结果是什么？

变量

假设一个 4 个高 8 宽 5 的长方形，我们要求它们的总面积，可以直接写出代码

 
xxxxxxxxxx
>>> (8 * 5) * 4
160

但过一段时间再来看这段代码，有可能已经看不懂这些 8， 5， 4 是什么意思了，但给这些数字起个名字就会好很多，变量 就是用来给数据起名字的，看如下代码：

 
xxxxxxxxxx
>>> height = 8
>>> width = 5
>>> count = 4
>>> (height * width) * count
160

前三行定义了 height, width 和 count 三个变量，分别用 8，5，4 进行 赋值，相当于给它们起了名字，这里出现一个新的操作符 = 叫 赋值操作符，它的作用是把右边的数据赋值给左边的变量。

数据有了名字，在使用它们时，就可以使用名字来代替它们了，如第 4 行，现在就容易理解多了，括号里是 height * width 计算出 1 个长方形的面积，然后再乘以一个数量 count，表示多个长方形面积的总和。

变量之所有叫变量，是因为它可以变，假如我们计算的长方形高度变为 9 ，只需要给 height 赋值 9 ，再做一遍计算即可。

 
xxxxxxxxxx
>>> height = 9
>>> (height * width) * count
180

有没有发现，给变量赋值的代码，解释器并没有显示任何结果，因为这行代码不是表达式，而是一个 语句。表达式表示的是一个 值，而语句表示的是一个操作，这里具体指的是一个 赋值 的操作，而这样代码也叫赋值语句，后面我们还会学习更多类型的语句。

小提示：变量的名字只能由字母、数字和下划线组成，而且不能以数字开头。

思考：代码 "a" = 3 会不会报错，为什么？

函数

既然数据可以通过变量起名字，那么一段操作可不可以也可以起一个名字，然后通过名字来执行呢？答案是可以的，具体就要用到函数，前面我们已经使用过 Python 自带的一些函数，如 abs，print 等，现在我们看下如何定义自己的函数：

 
xxxxxxxxxx
>>> def area(height, width):
    return height * width
>>> area(8, 5)
40

这里信息量有些大，我们逐步来分析：

第 1 行进行函数定义， def 后跟一个函数名 area，紧跟着一对括号，括号里是两个逗号隔开的变量，这里叫做参数，末尾是一个冒号。

冒号下面的第 2 行代码叫函数体，表示函数具体的操作，可以看到这行代码没有顶格写，而是向右缩进了 4 个空格。这里还用到了一个 return 的功能，它用来把右面的表达式返回给函数的调用者。

函数体下面单独打了一个空行，表示函数定义完毕，然后会再出现 >>> 提示符。

第 4 行就是函数调用了，和使用内置函数一样 area(8, 5)，就是函数名加括号，括号里传入要计算的数据，多个数据用逗号隔开。

函数是编程语言里非常重要的概念，一个函数相当于一台机器，有输入，有输出，有具体操作，函数定义一次可以多次调用，从而避免了很多重复的代码。

小提示 ：

上面代码里的 def 和 return 叫 关键字，是固定的写法，有明确的含义，比如前者用来定义函数，后者用来从函数中返回数据。
调用函数时传入的 8 和 5 叫做实参，因为它是实际调用函数的数据，而定义函数时的 height 和 width 只是形式上的参数，所以叫形参，函数真正执行时，实参会赋值给形参。
函数名和变量名的规则是一致的，只能由字母、数字和下划线组成，而且不能以数字开头。

抽象和组合

要编写复杂的程序，需要编程语言提供两个重要的能力，一个是抽象，一个是组合。比如变量提供了对数据的抽象，函数提供了对操作的抽象，而表达式和语句可以把基本编程元素逐渐组合成比较复杂的程序。

看一个稍复杂的例子，打印出 4 个高 8 宽5 和 2 个高 4 宽 3 的长方形的面积总和：

 
xxxxxxxxxx
>>> print(area(8, 5) * 4 + area(4, 3) * 2)
184

小结

我们已经学习了不少东西了，可以休息复习一下：

类型：我们学习了 int，float，bool，str 类型来模拟现实世界
运算符：我们学习了 数学运算符，比较运算符，逻辑运算符 和 字符串运算符 来对数据进行操作。
变量：变量是对数据的抽象，可以提高代码的可读性。
函数：函数是对操作的抽象，可以提高代码的复用。
表达式：表达式是表示一个求值过程的式子，求值过程重要遵循运算符优先级的规则。
语句：语句表示的是一个操作，目前我们学习了赋值语句，函数定义语句(def)和函数返回语句(return)。

附录

常见问题

标点错误：如使用了中文的引号，逗号，括号，编程语言的语法里全部都是英文标点符号。
大小写错误：如 Python 的关键字， True，False，def，return 大小写一定要正确，另外变量名也区分大小写，a 和 A 表示不同的变量。
缩进错误：如果函数体的语句定格写，没有缩进，就会造成语法错误。
类型错误：比如要对两个字符串进行减法，除法操作。

思考题答案

字符串之间不能进行 / 操作，因为字符串之间的除法操作没有现实意义。
代码 str(3) * 2 会输出 '33' ，因为 str(3) 已经把 3 转换成了字符串，不是数字了，所以这里的 * 表示字符串的重复，不是数字乘法。
1 + 1 > 2 or 2 * 3 > 5 表达式求值结果是 True，先进行数学运算，再执行比较运算，最后执行逻辑运算。
代码 "a" = 3 会报错，因为 "a" 是一个字符串，不是变量名。

接下来

如果你真的读到了这里，说明你很有编程的潜力，关注我们公众号期待下次的更新吧。

下篇文章需要写更多的代码，需要在本机进行 Python 的安装，可参考菜鸟教程的这篇文章： Python 环境搭建