1.3　认识Python程序

使用Python进行数据可视化必须掌握Python编程相关知识，本节先来认识一个Python程序的特点及其构成。

1.3.1　一个简单的Python程序

首先用一个简单的Python程序计算圆的面积，示例代码如下：

     import math
     r = float(input("请输入圆的半径："))
     area = math.pi * math.pow(r, 2)
     print("圆的面积为：", area)

这个程序可以计算给定半径的圆的面积。程序首先使用import关键字导入Python的math模块，以便在程序中使用数学常量pi和pow函数，pow函数用来计算半径的平方。

在Python中，import语句用来引入其他模块或库的功能，使得我们可以在自己的程序中直接使用这些功能，而不需要重新编写它们。

当我们在程序中使用import关键字时，Python会执行以下操作：

（1）Python会在当前工作目录中寻找指定的模块或库。

（2）如果在当前目录下没有找到指定的模块或库，则会在Python的标准库路径中继续寻找。

（3）如果在Python的标准库路径中也没有找到指定的模块或库，则会尝试查找用户自定义的路径。

（4）一旦Python找到指定的模块或库，就会加载和执行它，并将它的命名空间中的所有对象全部导入当前程序的命名空间中。对于比较大的模块或库，通常只需要引入其中的一部分功能。在这种情况下，可以使用import语句后面跟上from关键字和模块或库中需要引入的具体功能。例如，如果我们只需要使用Python的math库中的pi常数和sqrt函数，那么可以这样写：

     from math import pi, sqrt

这样，我们就只能使用math库中的pi常数和sqrt函数，而不是整个math库的所有功能。这样可以提高程序的运行效率和可读性。

然后，代码会要求用户输入圆的半径。我们使用float（）函数将用户输入的字符串转换为浮点数，并将其保存在变量r中。之后，使用公式πr²计算圆的面积，并将结果保存在变量area中。

最后，程序会使用print（）函数将计算出的圆的面积打印在屏幕上。

要运行这个程序，我们可以将代码保存在一个以.py为扩展名的文件中，例如area.py。打开控制台或终端，并在程序所在的目录下输入以下命令：

     python area.py

程序将会交互式运行，在控制台上提示用户输入半径的值。

这是一个非常简单的示例，但它演示了Python的基本语法和功能。我们看到，一个Python程序包括很多内容，如变量、函数、字符串等，这些概念我们会在后续的内容中详细介绍。

如果你刚开始学习Python，请试着把这个程序打印出来并检查每一行的作用，以便更好地理解Python程序的工作方式。

1.3.2　Python的常量和变量

在Python中，变量和常量是两种不同的概念。

变量是在程序执行过程中可以改变值的标识符。在Python中，变量使用等号“=”进行赋值。例如：

     x = 10              #把10赋值给变量x
     name = "ChatGPT"    #把字符串"ChatGPT"赋值给变量name

变量名可以包含字母、数字和下画线，但不能以数字开头。Python的变量名区分大小写，因此name和Name是两个不同的变量。

常量是指在程序中永远不会改变值的标识符。在Python中，常量通常使用全大写字母表示。Python并没有约定好如何定义常量，但约定俗成的是，使用全大写字母来表示常量，例如：

     PI = 3.1415926   #把浮点数3.1415926赋值给常量PI
     MAX_COUNT = 100  #把整数100赋值给常量MAX_COUNT

虽然Python中没有真正意义上的常量，但程序员可以通过这种方式来告诉读者，这是一个不会改变值的标识符。

1.3.3　编写Python程序的注意事项

编写Python程序时，请注意以下几个要点。

（1）注意缩进：在Python中，缩进非常重要。程序中的每个语句块必须使用相同数量的空格，否则会出现语法错误。建议在每个缩进层次中使用4个空格。

（2）导入模块：Python提供了许多内置模块和第三方库。在程序中导入所需的模块可以使代码更加简洁和易于维护。通常，import语句应该放在程序的开头。

（3）变量命名规范：Python中的变量名应该清晰、简洁和易于理解。建议使用有意义的名称来描述变量的用途，并使用小写字母、下画线和数字。变量名应该以字母或下画线开头，不能以数字开头。函数名同样按照这个规则。

（4）注释：Python中的注释可以提高代码的可读性。单行注释可以使用井号（#），多行注释可以使用三引号（'''...'''）。

（5）错误处理：编写正确的Python程序需要包括错误处理。try-except块可以捕获和处理程序中的异常。在try块中包含可能引发异常的代码，在except块中包含异常处理代码。

以下是一个简单的Python代码示例，其中包含缩进和注释。

     #创建一个变量sum，初始化为0
     sum = 0
     #for循环，变量i在1～100范围内循环
     for i in range(1,101):
         #在循环体内，每一次都将i加到sum上
         sum = sum + i
     print(sum)    #输出sum的值

在此示例中，sum = sum + i语句被缩进了4个空格。这种缩进方式是一种符合PEP 8规范的代码风格。

注释使用井号（#）表示，示例中的注释可使代码更易于理解和维护。

在Python中，通常是一行写完一条语句，如果要写多条语句，就需要使用分号分隔。此外，如果语句很长，还可以使用反斜杠（\）来实现换行，但是在[]、{}或（）中的多行语句不需要使用反斜杠，示例代码如下：

     order_mon = 91; order_tue = 78; order_wed = 83; order_thu = 85; order_fri = 82;
order_sat = 129; order_sun = 116
     order_total = order_mon + order_tue + order_wed + \
                      order_thu + order_fri + order_sat + order_sun
     order_day = ["order_mon", "order_tue", "order_wed", "order_thu",
                    "order_fri", "order_sat", "order_sun"]