王麗麗
阿派,何許人也?他(她)是上海市世界外國語中學七年級信息科技校本課程“阿派歷險記——Python程序設計”中的一個虛擬人物,性別不詳,愛好探險。因為Python讀作,其第一個音節與圓周率π的讀音相同,而π又是一個無限不循環的小數,與Python這種“膠水”語言一樣,都有著神奇之處,故取其諧音,設定了“阿派”這一人物,串接起整個Python課程。
我與阿派的結緣始于2016年,當時我正在完善信息科技校本課程之計算思維系列的啟蒙課程,要在已有課程的基礎上,再增設一門Python課程,這才有了七年級第二學期的“阿派歷險記”課程。該課程以Python語言為載體,通過編程實踐體驗計算思維,并結合信息科技拓展課程和學科活動等多種形式,使整個計算思維系列課程在各年段中遞進展開,為將來進一步的計算機學習做鋪墊。
:七年級學生雖然已有圖形化編程的學習經歷,但是對于純代碼編程,仍有一絲本能的畏懼。尤其當課程是面向全體學生開展時,如果采用純技術教授的傳統套路,不免會有部分學生覺得枯燥乏味,甚至難如天書。因此,我結合該年齡段學生的特點,虛構了“阿派”這一人物,以其身份進行一關關的探險,讓學生更有代入感,并在探險過程中由易到難地進行Python入門學習。
Python是一種面向對象的解釋型計算機程序設計語言,由荷蘭人Guido van Rossum于1989年發明,于1991年正式公開發行,2002年發行Python 2.x,2008年發行Python 3.x。Python語言的創始人Guido van Rossum畢業于荷蘭阿姆斯特丹大學,獲得數學和計算機科學的碩士學位,發明Python語言時,他正在荷蘭國家數學和計算機科學研究院工作,后移居美國。據說,Guido曾參與一種教學語言ABC的開發,但因為這種語言非開放,因而沒有推廣成功。于是,在1989 年的圣誕節期間,Guido為了在阿姆斯特丹打發時間,決心開發一個新的腳本解釋程序,即Python,作為ABC語言的一種繼承,也為了取得更好的效果,Python語言不僅免費,而且還能跨平臺。又因為Guido是BBC電視劇《蒙提·派森的飛行馬戲團(Monty Python's Flying Circus)》的愛好者,所以選中Python作為這種編程語言的名字。
作為近年來的熱門編程語言之一,Python的語法簡潔而清晰,并具有豐富和強大的庫,因此在各種行業中應用廣泛,如常用于Web網站和各種網絡服務,以及系統工具和腳本。而且作為“膠水”語言,Python能很方便地將其他語言開發的模塊包裝起來。像Google、NASA等大型企業的項目中也都大量使用了Python語言。值得一提的是,Python在數據科學領域很有優勢,而大數據的興起和發展更促進了Python的發展。它還被成功地運用到人工智能、機器學習等各種高科技領域中,被程序員譽為“最美麗”的編程語言。
在編寫和運行Python代碼之前,需要在計算機上安裝Python解釋器,目前的最新版本是Python 3.6系列,你可以根據自己的計算機操作系統,從Python官網(www.python.org)選擇合適的版本,下載Python安裝包。安裝好Python以后,你的電腦程序中就有了IDLE,全稱Pythons Integrated Development Environment,即Python集成開發環境,包括一個能夠利用顏色突出顯示語法的編輯器、一個調試工具、Python Shell和一個完整的Python 3在線文檔集。初學者可以利用它方便地創建、運行、測試和調試Python程序。
:Mac OS X會預裝Python 2,Linux的大多數版本也可能預裝了Python,但是Windows沒有內置任何Python版本,需要自行下載和安裝Python。作為初學者,Python IDLE能較好地滿足編程和調試的需求。當然,還可以根據需要安裝功能更加完備的“專業”編輯器,如PyCharm,它自帶了一整套Python語言開發工具,能提高開發效率,不僅提供了語法高亮、Project管理、代碼跳轉、智能提示等基本功能,而且還提供了一些高級功能,支持Django框架下的專業Web開發,同時支持Google App Engine。
1.來自阿派的第一聲問候
啟動Python IDLE,進入Python Shell,在提示符“>>>”之后,利用print()函數將括號內的字符串顯示在屏幕上。如想讓阿派和世界打個招呼,可在括號中輸入阿派的問候語,如Hello World!并用一對單引號將輸入的字符串進行標注(如圖1)。試一試,IDLE Python Shell窗口會自動返回問候語。
在輸入代碼時,可以按下TAB鍵自動補全(如圖2),IDLE會彈出提示。例如,在提示符后輸入“pr”,接著按下TAB鍵,可以在彈出的列表中進行選擇,幫助正確輸入這個語句。
:IDLE使用顏色區分代碼。例如,內置函數print顯示為紫色,而字符串"Hello World!"則顯示為綠色,以便閱讀和檢查語法錯誤。字符串通常用一對單引號、雙引號或者三引號括起來,在使用時基本沒有差別。但是三引號用于標注多行字符串,一般可表示大段的敘述性字符串,且可以包含雙引號和單引號。雙引號則可以包含單引號,且不需要轉義。
2.和阿派打個招呼
和人類世界的交往一樣,在Python中可以利用input()函數,等待用戶在鍵盤上輸入一些文本,以此來詢問對方的姓名(如圖3)。嘗試在Python Shell的提示符之后輸入input(“Whats your name?”),并按下回車鍵。根據提示輸入姓名,input()函數將返回用戶輸入的文本。

當input括號中的字符串包含單引號時,可以使用雙引號將整個字符串Whats your name?括起來,且不需要轉義。如果想繼續使用單引號來標注字符串,那么需要在字符串中的單引號前使用反斜杠“\”來轉義字符(如圖4)。兩種表示方式的效果相同。
借助變量,將input()函數的返回值賦值給變量name,還可以實現阿派自動與用戶打招呼的效果(如圖5)。
:為了提高效率,在Windows系統的Python Shell下,按下Alt+P組合鍵,會顯示前一句(Previous)代碼,按下Alt+N組合鍵,顯示后一句(Next)代碼。在Mac下,為Ctrl+P和Ctrl+N。
以上方法是在Python Shell中逐條輸入并運行命令,有利于初學者理解print()和input()函數,但是操作比較繁瑣。如果想與阿派相互打招呼,并實現自動運行的效果,可以在IDLE中選擇菜單FileNew File,新建一個空白的Python文件,逐行輸入需要的語句,并保存文件,擴展名為py(如圖6)。其中的“\n”為轉義字符,表示換行。
最后,選擇Run→Run Module命令或直接按下F5鍵,運行該程序,產生互相打招呼的效果(如圖7)。當然,與阿派的初次見面,你還可以嘗試更多互動,如讓用戶輸入年齡、愛好等信息,新增幾個變量就可以實現這些效果。
Python Shell還可以作為一個簡單的計算器使用,讓阿派幫你做數學作業。在提示符之后輸入一個表達式。例如,5+2,阿派將自動輸出表達式的值7。表達式的語法很直白,算術運算符+、-、*、/分別對應數學符號中的“加、減、乘、除”(如下表)。
還可以為多個對象指定多個變量,實現較為復雜的數學運算(如圖8)。
:除了算術運算符,Python運算符還包含比較運算符、賦值運算符、邏輯運算符等。
如果你得到上面的輸出,恭喜恭喜!你已經對阿派有了一個初步的了解。如果出錯了的話,請按照上面的代碼仔細核對你的輸入并再次運行程序。現在你就可以輕松地編寫、保存并運行Python程序了。另外,需要注意的是Python對大小寫是很敏感的,也就是說print和Print是不同的,還要確保每行的第一個字符前不要有空格或Tab,欄目在以后的文章中會解釋這點的重要性。