Python是當前最流行的編程語言之一，可應用於Web開發、數據分析、人工智能、科學計算、桌面應用、遊戲開發等等多個領域。Python的一大特色就是它具有豐富的程序庫（包括內置的庫及第三方開發的庫），我們不必從頭開始編寫代碼，就可以實現功能強大的應用程序。Python不但功能強大，而且和其他編程語言相比它相對簡單，不需要任何先前的編程經驗即可學習、使用，對初學者極為友好。下面就讓我們一起走進豐富多彩的Python編程世界。
文|夢飛
Python編程環境設置
Python是一種解釋性語言，它使用解釋器來解釋和執行代碼，這對用戶來說省去了C或C++之類語言的編譯步驟，直接從源代碼即可運行，因此更容易編寫和調試。工欲善其事，必先利其器。在學習Python編程之前，先讓我們安裝好相應的工具並對編程環境進行設置。
首先進入Python官方下載頻道https://www.python.org/downloads，點擊“Download Python 3.11.2”按鈕進入下載頁面（此數字會隨著版本的升級而改變）。找到適合自己系統的下載鏈接，比如筆者為Windows的64位系統，所以選擇下載了“Windows installer (64-bit)”。雙擊下載所得的EXE可執行文件啟動Python安裝嚮導（圖1）。
圖1 Python安裝嚮導
勾選“Add python.exe to PATH”項，這樣就不用後期手動將Python程序添加到系統路徑中了。點擊“Install Now”即可自動安裝。如果不希望安裝到默認的C盤，可以點擊“Customize installation”自定義安裝項，根據嚮導提示一步步安裝（圖2）。
圖2 Python自定義安裝
作為初學者選擇默認安裝選項即可。安裝成功後，對於Windows系統將會有一個“Disable path length limit（禁用路徑長度限制）”的提示，這是因為Windows系統能夠處理的文件路徑長度有一定的限制（圖3）。點擊禁用這一限制可以避免處理長文件路徑時出現的調試問題，不過這也可能導致與舊版本Windows 10的兼容性問題。對於我們初學者來說可以暫時跳過此選項，因為以後有需要時還可以修改註冊表來解決。
圖3 Python安裝成功的界面
點擊“Close”按鈕關閉安裝嚮導。現在我們測試Python是否安裝成功。按Win+R鍵調出運行對話框，輸入“cmd”後按回車鍵打開命令提示符窗口，然後輸入“python”並按回車，如果能夠顯示出Python版本等信息內容，並且提示符變成了“>>>”，則表示安裝成功了。此時可輸入一行測試代碼：
print("嗨，歡迎來到Python世界！")
按回車鍵執行，即可得到“嗨，歡迎來到Python世界！”的顯示信息。幾乎每種編程語言教程中都會展示一下“hello, world!”程序，雖然很俗套，但不得不說Python的實現是如此的簡單。緊接著執行代碼“exit()”退出Python環境，完成此一階段的測試（圖4）。
圖4 Python的“hello, world!”程序示例
命令提示符的界面過於簡陋，我們可以試試Python自帶的IDLE交互式開發環境。點擊系統“開始”按鈕，在開始菜單頂部的最近添加中就可以看到“IDLE(Pyton 3.11 64-bit)”程序了，點擊即可打開。
IDLE通過不同的顏色區分代碼及執行結果，清晰明瞭。尤其方便的是，當我們輸入某個函數時，它會智能顯示參數提示，輔助我們輸入代碼，非常方便（圖5）。
圖5 Python的IDLE交互式開發環境
除了一行一行的交互式執行，IDLE還可以執行擴展名為“py”的Python程序文件，下面就來做個測試。首先點擊菜單命令“File→New File”打開IDLE的代碼編輯器，輸入以下代碼：
# Python 3: 顯示n個數以內的斐波納契（Fibonacci）序列
def fib(n):
a, b = 0, 1
while a < n:
print(a, end=' ')
a, b = b, a+b
print()
fib(1000)
代碼解釋：“#”後面的文字表示註釋，是程序員對代碼的說明，這是給閱讀代碼的人看的，Python解釋器會自動忽略這一行。接下來的“def fib(n):”定義了一個名為“fib”的函數，其後縮進的幾行代碼就是該函數的內容，其主體是一個“while”循環，通過斐波納契數列公式反覆運算，運算結果通過“print()”函數顯示出來，其參數“end=' '”表示每個數字後面加幾個空格，是為了將數字隔開（用來顯示的print函數在後面的示例中將頻繁出現）。當然，函數定義只是表明此函數能做什麼，真正運行還得對它進行調用，這就是最後一行代碼“fib(1000)”的作用，在調用該函數時，傳遞了一個參數“1000”，表示要計算1000以內的斐波納契數列（圖6）。
圖6 斐波納契數列計算
對於初學者來說可能還理解不了這段代碼，沒有關係，這正是後文要介紹的內容。現在按Ctrl+S鍵保存，在打開的保存對話框中輸入文件名（本例取名為“Fibonacci”），這裡無需手動添加“py”後綴，它會自動添加（圖7）。
圖7 保存Python程序文件
保存完畢，點擊代碼編輯器的菜單命令“Run→Run Module”，或者直接按F5鍵，即可運行這段代碼了。下次在IDLE中，隨時可以執行菜單命令“File→Open”打開“Fibonacci.py”文件，並按F5鍵運行（圖8）。
圖8 斐波納契數列計算程序的輸出結果
PyCharm——Python開發好伴侶
IDE是Integrated Development Environment的縮寫，意為集成開發環境，主要用來輔助程序開發。Python並不一定需要IDE，因為它可以在任何文本編輯器中編寫並從命令行運行。但是IDE可以提供許多輔助功能，例如代碼調試、智能完成和語法高亮顯示等。另外，IDE還可以提供重構、代碼導航和項目管理等工具，這些工具可以幫助我們更快、更輕鬆地編寫Python代碼，並且可以更輕鬆地調試和維護代碼。
Python開發人員有多種IDE可用，相對來說PyCharm是個非常不錯的選擇，它可以讓Python開發過程變得更加輕鬆和高效。值得稱道的是，PyCharm提供一個強大的社區版本，可以免費使用，並且可以在網上獲得免費支持。
首先進入PyCharm主頁https://www.jetbrains.com/pycharm，點擊“DOWNLOAD”按鈕進入下載頻道，在“Windows”選項卡下可以看到“Professional（專業版）”和“Community（社區版）”兩種版本，其中社區版是免費的，點擊其下的“Download”按鈕下載即可。比較而言，社區版缺少對科學工具、網站開發、Web框架、遠程開發、數據庫等的支持，不過對於一個初學者來說，這些影響不大（圖9）。
圖9 PyCharm專業版和社區版功能比較
雙擊下載所得的EXE文件啟動安裝嚮導，點擊“Next”按鈕進入下一步，根據嚮導提示選擇安裝位置，創建快捷方式以及關聯py文件等，最後點擊“Install”進行安裝即可。安裝完成，需要重新啟動系統（圖10）。
圖10 PyCharm社區版安裝嚮導
重啟系統後，點擊“開始”按鈕，在開始菜單頂部的最近添加項中點擊“PyCharm Community Edition 2022.3.2 ”啟動PyCharm。第一次使用PyCharm需要進行一些設置，首先顯示用戶協議，只有勾選“I confirm that I have read and accept the terms of this User Agreement”（同意該協議）才可以繼續。單擊“Continue”按鈕進入數據共享頁面，如果不希望自己的數據被蒐集，可以點擊“Don't Send（不發送）”按鈕繼續，進入PyCharm的歡迎界面（圖11）。
圖11 PyCharm歡迎界面
在“Projects”選項卡下點擊“New Project”按鈕新建一個項目，接下來設置新項目的保存位置和名稱（Location）。另外我們還得給PyCharm選定一個Python解釋器，本例中筆者勾選了“New environment using”項，選擇“Virtualenv”，可以看到其所用的解釋器正是前文所安裝的Python.exe（圖12）。
圖12 PyCharm新建項目窗口
設置完畢，點擊“Create”按鈕即可進入PyCharm主界面，可以看到新項目中已經自動生成了一個包含多行代碼的Python文件“main.py”，這是因為本例在新建項目窗口中筆者勾選了“Create a main.py welcome script”項。點擊菜單命令“Run→Run 'main.py'”，或者按Shift+F10快捷鍵，主界面下方即可實時運行該程序（圖13）。
圖13 包含了預置文件的PyCharm文檔
我們可以在此項目中添加新的文件。點擊菜單命令“File→New”打開新建對話框，可以選擇多種文件類型，如網頁文件、資源文件等，這裡筆者選擇創建Python文件（圖14）。
圖14 PyCharm可以創建多種類型的文件
接下來為新文件取一個名稱，我們繼續以上文中的斐波納契數列為例，所以將文件名設置為“Fibonacci”，按回車鍵回到主界面，輸入上文中斐波納契數列的示例代碼，然後點擊菜單命令“Run→Run”，在彈出的窗口中單擊剛剛創建的“Fibonacci.py”即可運行它並在主界面下方顯示出運行結果了。在手動輸入代碼時，能夠明顯感受到PyCharm的智能提示、自動補全、代碼檢查、快速修復等功能的強大，可以大大提高工作效率（圖15）。
圖15 PyCharm的智能提示和自動補全功能
PyCharm功能豐富，很難在一遍短文中講清楚，本文我們只需瞭解它的基本使用方法就夠了。下面我們將著重分析Python的語法和程序結構。
Python的數據類型和數據結構
計算機科學領域有一個著名的公式：計算機程序=數據結構+算法。這一公式表明，數據結構是程序的核心，而算法是解決問題的步驟。所以我們在學習某一編程語言的時候，很有必要先了解一下它的數據類型和數據結構。
Python支持各種數據類型和數據結構，它們具有不同的屬性和特性，可以用於不同的任務。下面是Python中常用的數據類型和數據結構的介紹。
Python簡單數據類型常見的有以下幾種（圖16）：
1、整數類型（int）
整數類型是Python中最基本的數據類型之一。它代表整數值，可以是正數、負數或零。在Python中，整數沒有大小限制。
2、浮點數類型（float）
浮點數類型代表實數值，即包含小數點的數字。在Python中，浮點數也沒有大小限制。
3、布爾類型（bool）
布爾類型代表真和假兩個值，分別用True和False表示。布爾類型通常用於條件判斷和循環控制中。
4、字符串類型（str）
字符串類型代表文本，即一系列字符的序列。字符串用單引號、雙引號或三引號表示。三引號可以將多行文本括起來。Python中的字符串是不可變的，也就是說，一旦創建了字符串，就不能修改它的值。
圖16 Python中常見的數據類型示例
Python常見的數據結構有以下幾種（圖17）：
1、列表（list）
列表是Python中最常用的數據結構之一，它是一個有序、可變的集合。列表中的元素可以是不同的數據類型。可以使用索引等操作來訪問和修改列表中的元素。列表用中括號“[]”表示。
2、元組（tuple）
元組是另一個有序的集合，它是不可變的。元組中的元素可以是不同的數據類型。與列表不同，元組不能修改。元組用小括號“()”表示。
3、集合（set）
集合可以包含不同的元素，它是無序的，沒有重複的值。集合可以用於集合運算，例如並集、交集和差集。集合用大括號“{}”表示。
4、字典（dict）
字典是Python中的映射類型，它是無序的鍵值對集合，沒有重複的值。每個鍵都必須是唯一的，但值可以重複。可以使用鍵來訪問和修改字典中的值。字典也用中括號“{}”表示，只是其中的數據都是鍵值對形式。
圖17 Python常見的數據結構示例
以上只是Python中最基本和最常用的數據類型及數據結構。除此之外，Python還有其他一些數據類型，例如字節類型（bytes）、字節數組（bytearray）、內存視圖（memoryview）、範圍類型（range）、空類型（none）等等，這裡不再一一細述。熟悉這些數據類型和數據結構的特性和用法，可以幫助我們更好地編寫Python程序。
Python變量及賦值
如前文所述，計算機程序就是數據+算法。當一個程序運行時，其相關數據被加載到內存中。內存如同一個大倉庫，被分割為一個個小庫房。當程序需要使用某個庫房時，首先要做一個聲明，表示要佔用該庫房，併為其貼上一個標籤。用編程術語來說，就是“聲明”了一個“變量”。聲明變量後，就可以在裡面儲存各色貨物（數據）了，編程術語稱之為“賦值”，這一操作通過等號運算符“=”來實現，等號左側為變量名稱，等號右側即賦予該變量的數據。以下代碼顯示了Python中的幾種賦值方式：
x = 1
x += 1
x, y, z = 1, 2, "Hello!"
x = y = z = 99.9
第1種是基本賦值，使用“=”將值賦給變量。
第2種是增量賦值，將一個值添加到變量的現有值中。假設變量x的初始值為1，那麼“x += 2”就將x的值變成了1加2等於3了。這其實是一種複合運算符賦值，如果將等號前的加號換成減號（x -= 2）則x將被賦值為1減2等於“-1”，如果將加號換成乘號（x *= 2）將得到1乘2等於2的值，以此類推。
第3種是多元賦值，如果需要賦值的變量很多，可以將它們放到一行中進行賦值，只需用逗號將每個變量隔開即可，等號後面各變量對應的賦值也同樣用逗號隔開。
第4種是鏈式賦值，適用於將同樣一個數據同時賦值給多個變量。
理論上來說變量名可以由任意字符組成，不過Python對變量命名實際還是有一定限制的，規則要求：變量名只能由字母、數字和下劃線組成，且不能以數字開頭，另外變量名不能是Python關鍵字。比如“num_01”是合法變量名，而“01_num”則是非法變量名。再比如“my_var_name”是合法的，而帶空格的“my var name”則是非法的。另外像“if”、“while”、“for”等Python所保留的關鍵字是不能用來做變量名的。對於Python變量名還有一點需要注意，就是它是區分大小寫的，像“mytime”和“myTime”，這實際上是兩個變量。
變量還有一個重要屬性，即變量的類型，它規定了變量能夠儲存什麼樣的數據。變量類型即上文所介紹的各類數據類型。其實所謂布爾類型（bool）、整數類型（int）、浮點數類型（float）、字符串類型（str）等等，只是一個形象說法，其本質就是定義了該變量佔用多大的空間，比如1個布爾變量只佔用1位空間，而一個整數變量則需要8位（1字節）空間。其他編程語言，比如C++、Java等，聲明一個變量時需要明確聲明其數據類型，而Python則省略了這一步，它直接通過所賦值的數據來自動確定該變量的類型，比如“x = 1”自動將x設置為整數類型，而“x = 99.9”則自動將x設置為浮點數類型。
Python表達式和運算符
如果說變量是程序的“詞彙”，那麼表達式就是程序的“句子”。詞彙量再豐富，不把它們組織成句子就毫無意義。Python中的表達式，是指由運算符、操作數（變量和值）和函數調用一起構成的組合，用以計算某種值的的公式。表達式總是會被計算並返回一個結果。
運算符是構成表達式的重要元素，它相當於粘合劑將數據連接到一起，作為算法的“執行者”它對變量和值進行操作。Python中的運算符大致分為以下七大類。
1、算術運算符：這類運算符執行基本的算術運算，如加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)、模(%)和取冪(**)。以下代碼中，首先聲明瞭a、b兩個整數變量並分別賦值，然後對它們依次進行了加、除、模等算術運算，並通過print函數打印出運算結果（見其後的註釋語句，下同）。
# Arithmetic operators
a = 5
b = 2
print(a + b) # Output: 7
print(a / b) # Output: 2.5
print(a % b) # Output: 1
2、比較運算符：這類運算符比較兩個值並返回一個布爾值(True或False)。它們包括等於(==)、不等於(!=)、大於(>)、小於(<)、大於或等於(>=)和小於或等於(<=)。以下代碼首先聲明瞭x、y兩個整數變量並分別賦值，然後依次進行了大於和等於這兩種比較運算，其計算結果，x大於y是對的，所以返回結果True（真），而x==y顯然是錯誤的，所以返回結果為Flase（假）。
# Comparison operators
x = 10
y = 5
print(x > y) # Output: True
print(x == y) # Output: False
3、邏輯運算符：這類運算符對布爾值執行邏輯操作。它們包括邏輯與(AND)、邏輯或(OR)和邏輯非(NOT)。以下代碼首先聲明瞭a、b兩個布爾變量，分別賦值為True（真）和Flase（假）。同一件事不可能同時又真又假，這個判斷顯然是錯誤的，所以邏輯與運算“a and b”返回的結果是False（假）。而一件事或者是真或者是假，必居其一，這個判斷是正確的，所以邏輯或運算“(a or b)”返回的結果為True（真）。
# Logical operators
a = True
b = False
print(a and b) # Output: False
print(a or b) # Output: True
4、位運算符：這類運算符對二進制值執行位操作。包括按位與(&)、按位或(|)、按位異或(^)、按位取反(~)、左移(<<)、右移(>>)。以下代碼中，首先聲明瞭x、y兩個整數變量，不過它們的賦值採用的二進制，所以數字前面加上了“0b”標誌，其中二進制的1010等於十進制的10，二進制的1100等於十進制的12。最後兩行代碼分別對兩個變量進行了按位與以及按位或運算，得到了8和14的運算結果。
# Bitwise operators
x = 0b1010 # Binary representation of 10
y = 0b1100 # Binary representation of 12
print(x & y) # Output: 0b100 (binary representation of 8)
print(x | y) # Output: 0b1110 (binary representation of 14)
5、賦值運算符：這類運算符為變量賦值。上文已有詳細介紹，此處不再贅述，下面僅舉一個增量賦值的簡單示例，“a += 2”表示在原有的值5之上再加2，所以最終賦值結果是7。
# Assignment operators
a = 5
a += 2
print(a) # Output: 7
6、標識運算符：這類運算符比較兩個標識符的存儲單元（內存地址），判斷它們是不是引用自同一個對象（x is y），類似id(x) == id(y)，如果引用的是同一個對象則返回True，如果不是則返回False。反之，則判斷兩個標識符是不是引用自不同的對象（x is not y）。以下代碼首先聲明瞭一個列表變量，接著又將該變量的地址賦值給了變量y，這兩個變量實際指向的是同一個內存地址，所以“x is y”的標識運算結果為True（真）。反之，變量z雖然也是一個列表，並且其值和x相同，但它們並不在同一個內存地址上，所以“x is z”的標識運算結果為False（假）。
# Identity operators
x = [1, 2, 3]
y = x
z = [1, 2, 3]
print(x is y) # True
print(x is z) # False
7、成員關係運算符：這類運算符檢查值是否為序列或集合的成員，它們包括in和not in。以下代碼，通過“in”運算符指出2是列表numbers的成員，並以“not in”運算符指出6不是列表numbers的成員，這兩個運算都是對的，所以返回的結果都為True（真）。
# Membership operators
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
print(2 in numbers) # Output: True
print(6 not in numbers) # Output: True
除了以上運算符表達式外，Python還有字符串表達式、函數調用表達式，以及針對列表、元組和字典進行運算的表達式。每一類表達式都有各自的特色，它們是編程的重要組成部分，理解它們如何工作對於編寫有效的代碼至關重要。
表達式是用來計算的，但是如何控制計算的流程和邏輯以實現特殊的算法，就需要用到控制語句了。和其他編程語言一樣，Python的控制語句主要有三大類：順序語句、條件語句（if語句）和循環語句（for語句和while語句）。其中順序語句比較容易理解，即從先到後按順序一條一條執行代碼命令，我們上面的示例基本都是順序語句。接下來我們重點介紹條件語句和循環語句。
條件語句
條件語句用於根據條件決定程序的執行路徑，通常是實現分支選擇。它的基本語法如下：
if condition:
# 如果condition為True，則執行這裡的語句
elif condition2:
# 如果condition為False，但是condition2為True，則執行這裡的語句
else:
# 如果上述所有條件都為False，則執行這裡的語句
Python的條件語句使用if、elif和else關鍵字，其中if語句是必須的，elif和else語句是可選的。條件語句中的condition和condition2可以是任何返回布爾值的表達式，例如比較操作、邏輯操作或函數調用等。
下面是一個簡單的例子，演示如何使用條件語句判斷一個數是正數、負數還是零：
num = 5
if num > 0:
print("這個數是正數")
elif num == 0:
print("這個數是零")
else:
print("這個數是負數")
在這個例子中，如果num大於0，則打印出“這個數是正數”；否則，如果num等於0，則打印出“這個數是零”；當num小於0時，打印出“這個數是負數”。
注意，Python中縮進非常重要，因為它是區分代碼塊的方式。條件語句中的每個代碼塊必須縮進相同的空格數，通常是四個空格。
循環語句
循環語句用於重複執行一段代碼。Python提供了兩種循環語句：for循環和while循環。
for循環用於遍歷序列（例如列表、元組、字符串等）中的每個元素。for循環的基本語法如下：
for variable in sequence:
# 在這裡執行循環體代碼
其中，variable是一個變量名，用於存儲序列中當前遍歷到的元素；sequence是一個序列，可以是列表、元組、字符串等。for循環將會遍歷sequence中的每個元素，並將其賦值給variable，然後執行循環體代碼，直到遍歷完所有元素。
下面這個簡單的例子演示瞭如何使用for循環遍歷一個列表：
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for num in numbers:
print(num)
這個例子中我們定義了一個列表numbers，然後使用for循環遍歷列表中的每個元素，並將其賦值給變量num，最後打印出num的值（圖18）。
圖18 for循環遍歷列表後輸出
while循環重複執行一段代碼，直到指定的條件不再滿足。while循環的基本語法如下：
while condition:
# 在這裡執行循環體代碼
其中，condition是一個返回布爾值的表達式。只要condition為True，while循環就會一直執行循環體代碼，直到condition變為False為止。
下面這個例子演示瞭如何使用while循環計算1到10的和：
total = 0
i = 1
while i <= 10:
total += i
i += 1
print("1到10的和為:", total)
本例我們定義了變量total和i，然後使用while循環重複執行計算1到10的和的代碼，直到i大於10為止，最後打印出計算結果（圖19）。
注意，在使用while循環時，必須確保條件可以在某個時刻變為False，否則循環將會無限執行下去，導致程序卡死。可以使用break語句或者修改循環變量的值來結束循環。
圖19 while循環演示
Python函數定義和調用
函數是一組執行特定任務的代碼，它可以重複使用，從而提高代碼的重用性和可讀性。在Python中，函數定義通常為以下格式：
def function_name(parameters):
"""
Docstring:函數的文檔字符串，用於描述函數的用途和參數。
"""
# code block to be executed
return value # 可選
上述定義中，def是函數定義的關鍵字；function_name是函數的名稱，由字母、數字和下劃線組成；parameters是函數的參數，這是可選的，可以是零個或多個；Docstring是函數的文檔字符串，用於描述函數的用途和參數，也是可選的；return是函數的返回值，同樣也是可選的。
下面介紹一個簡單的Python函數示例：
def greet(name):
"""
此函數對作為參數傳送的人表達歡迎。
"""
print("嗨, " + name + "，歡迎光臨！")
greet("韓梅梅")
本例定義了一個名為greet的函數，它帶有一個參數name，用於向函數傳遞一個名稱。函數的主體包括一個打印語句，它將問候語與傳遞的名稱一起打印。函數定義後，需要調用它才能夠執行，所以代碼的最後是函數調用語句，並傳遞了一個名稱“韓梅梅”（圖20）。
圖20 Python函數定義和調用
這只是一個簡單的例子，函數可以執行比這更復雜的任務。函數的優點之一，就是它們可以幫助你將代碼組織成更小、更易於管理的模塊，並將代碼分解為可維護的部分。函數還可以使用return語句返回值，允許將計算結果傳遞迴調用代碼。
Python的程序結構
上面學習了Python的基礎知識，現在就讓我們來了解一下完整的Python程序文件是什麼樣。一般來說，Python的程序結構通常由以下幾個部分分組成。
1、導入模塊：在程序的開頭，我們通常需要導入需要使用的模塊。這些模塊包含Python內置的模塊，也包括第三方庫和自定義模塊。例如：
import math
import numpy as np
from my_module import my_function
2、全局變量和常量：在程序的頂部，通常定義一些全局變量和常量。這些變量可以在程序的任何地方訪問。例如：
PI = 3.14159
name = "John"
3、函數定義：在程序的中間通常定義各種函數，用於執行特定的任務。
4、主程序代碼：程序底部通常編寫主程序代碼，用於執行程序的主要功能。主程序代碼可以調用導入的模塊、全局變量和常量以及定義的函數。例如：
import math
PI = 3.14159
def area_of_circle(radius):
return PI * radius ** 2
def main():
r = 5
area = area_of_circle(r)
print("The area of the circle with radius", r, "is", area)
if __name__ == '__main__':
main()
本例我們定義了一個計算圓的面積的函數area_of_circle()，然後在主程序代碼中使用該函數計算圓的面積並輸出結果。
注意，在這個例子中，我們使用“if __name__ == '__main__':”語句來檢查是否在運行當前模塊。如果模塊是主程序運行的，它將執行main()函數，否則將忽略它。這個語句通常用於避免在模塊被導入時執行一些不必要的代碼。
總之，在Python中，程序結構的規範化編寫有助於使代碼更易於閱讀、理解和維護。對於大型項目，通常需要更復雜的程序結構和更具體的組織方式，例如使用面向對象編程。
Python編程實戰
使用Python的優勢之一就是有大量的第三方庫可以使用，我們無需從頭開發，即可實現非常專業的應用。下面的實戰，我們通過Python加第三方庫的方式對Excel表格進行處理。
假設我們有一個記錄全班同學考試成績的原始Excel文件，其中包括每個人的姓名、學號及各科成績的數據（圖21）。現在因為某種需求，要把其中的“姓名”和“語文成績”兩列數據提取出來，單獨保存為新的Excel文件。
圖21 學生成績數據
能夠處理Excel文件的第三方庫有不少，這裡我們選用的是Openpyxl。開始之前請先安裝它，操作極其簡單。打開Windows的命令提示符窗口，執行“pip install openpyxl”命令即可（圖22）。
圖22 通過pip命令安裝Python第三方庫
我們也可以在PyCharm中安裝這個庫。點擊窗口底部的“Python Packages”選項打開一個窗格，然後在搜索框中輸入“openpyxl”，找到之後點擊右側的“Install package”按鈕即可安裝（圖23）。
圖23 在PyCharm中安裝Openpyxl庫
需要注意的是，Openpyxl庫只支持xlsx格式的Excel文件，不支持舊版的xls文件。萬事俱備，接下來就可以PyCharm中編寫Python程序了：
import openpyxl
# 打開原始Excel表格文件
workbook = openpyxl.load_workbook('原始數據.xlsx')
# 選擇原始Excel表格中的第一個工作表
worksheet = workbook.active
# 創建一個新的工作簿
new_workbook = openpyxl.Workbook()
# 選擇新工作簿中的第一個工作表
new_worksheet = new_workbook.active
# 將原始Excel表格中的“姓名”和“語文成績”兩列數據提取出來，並添加到新工作表中
for row in worksheet.iter_rows(values_only=True):
name, score = row[0], row[3]
new_worksheet.append([name, score])
# 保存新工作簿到Excel文件中
new_workbook.save('姓名與語文成績.xlsx')
上述程序首先通過“import openpyxl”語句導入Openpyxl庫，然後使用“openpyxl.load_workbook()”函數打開原始Excel表格文件，該函數將返回一個Workbook對象，存儲在名為workbook的變量中。接下來，使用workbook.active選擇原始Excel表格中的第一個工作表，該工作表將作為程序讀取數據的來源。
接著，使用“openpyxl.Workbook()”函數創建一個新的工作簿，將返回一個Workbook對象，存儲在名為new_workbook的變量中。使用new_workbook.active選擇新工作簿中的第一個工作表，該工作表將作為程序寫入數據的目標。
然後，使用“worksheet.iter_rows()”函數迭代原始Excel表格中的每一行數據，其中values_only=True表示只返回單元格的值。在每次迭代中，使用row[0]和row[3]提取出當前行中的“姓名”和“語文成績”兩列數據，分別存儲在名為name和score的變量中。最後，使用“new_worksheet.append()”函數將name和score寫入到新工作表中。
最後，使用“new_workbook.save()”函數將新工作簿中的數據保存到Excel文件中，文件名為“姓名與語文成績.xlsx”。
將原始數據Excel文件和Python程序文件放到同一個文件夾中，按Shift+F10鍵運行程序，即可在該文件夾中保存一個僅有“姓名”和“語文成績”兩列的新的Excel文件了（圖24）。
圖24 運行程序得到新的Excel文件
當然，Python編程內容豐富，不是一篇文章就能介紹完的。如果本文能為大家學習Python帶來些許的幫助，筆者也就知足了。CF
原文刊登於2022 年 12月15 日出版《電腦愛好者》第 24 期
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