什么是程序？

程序 是一系列说明如何执行计算（computation）的指令。计算可以是数学上的计算，例如寻找公式的解或多项式的根，也可以是一个符号计算（symbolic computation），例如在文档中搜索并替换文本或者图片，就像处理图片或播放视频。

不同编程语言中，程序的具体细节也不一样，但是有一些基本的指令几乎出现在每种语言当中：

输入（input）：

从键盘、文件、网络或者其他设备获取数据。

输出（output）：

在屏幕上显示数据，将数据保存至文件，通过网络传送数据，等等。

数学（math）：

执行基本的数学运算，如加法和乘法。

有条件执行（conditional execution）：

检查符合某个条件后，执行相应的代码。

重复（repetition）：

重复执行某个动作，通常会有一些变化。

无论你是否相信，这几乎是程序的全部指令了。每个你曾经用过的程序，无论多么复杂，都是由跟这些差不多的指令构成的。因此，你可以认为编程就是将庞大、复杂的任务分解为越来越小的子任务，直到这些子任务简单到可以用这其中的一个基本指令执行。

运行Python

Python入门的一个障碍，是你可能需要在电脑上安装Python和相关软件。如果你熟悉电脑的操作系统，特别是如果你能熟练使用命令行（command-line interface），安装Python对你来说就不是问题了。但是对于初学者，同时学习系统管理（system administration）和编程这两方面的知识是件痛苦的事。

为了避免这个问题，我建议你首先在浏览器中运行Python。等你对Python更加了解之后，我会建议你在电脑上安装Python。

网络上有许多网页可以让你运行Python。如果你已经有最喜欢的网站，那就打开网页运行Python吧。如果没有，我推荐PythonAnywhere。我在 http://tinyurl.com/thinkpython2e 给出了详细的使用指南。

目前Python有两个版本，分别是Python 2和Python 3。二者十分相似，因此如果你学过某个版本，可以很容易地切换到另一个版本。事实上，作为初学者，你只会接触到很少数的不同之处。本书采用的是Python 3，但是我会加入一些关于Python 2的说明。

Python的 解释器 是一个读取并执行Python代码的程序。根据你的电脑环境不同，你可以通过双击图标，或者在命令行输入python的方式来启动解释器。解释器启动后，你应该看到类似下面的输出：

Python 3.4.0 (default, Jun 19 2015, 14:20:21)
[GCC 4.8.2] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

前三行中包含了关于解释器及其运行的操作系统的信息，因此你看到的内容可能不一样。但是你应该检查下版本号是否以3开头，上面示例中的版本号是3.4.0。如果以3开头，那说明你正在运行Python 3。如果以2开头，那说明你正在运行（你猜对了）Python 2。

最后一行是一个提示符（prompt），表明你可以在解释器中输入代码了。如果你输入一行代码然后按回车（Enter），解释器就会显示结果：

>>> 1 + 1
2

现在你已经做好了开始学习的准备。接下来，我将默认你已经知道如何启动Python解释器和执行代码。

第一个程序

根据传统，你用一门新语言写的第一个程序叫做“Hello, World!”，因为它的功能只不过是显示单词“Hello, World!”。在Python中，它看起来是这样：

>>> print('Hello, World!')

这是一个 print 函数的示例，尽管它并不会真的在纸上打印。它将结果显示在屏幕上。在此例中，结果是单词：

Hello, World!

程序中的单引号标记了被打印文本的首尾；它们不会出现在结果中。

括号说明 print 是一个函数。我们将在第三章介绍函数。在Python 2中， print是一个语句；不是函数，所以不需要使用括号。

>>> print 'Hello, World!'

很快你就会明白二者之间的区别，现在知道这些就足够了。

译者注：Python核心开发者Brett Cannon详细解释了 为什么print在Python 3中变成了函数。

算术运算符

接下来介绍算术。Python提供了许多代表加法和乘法等运算的特殊符号，叫做 运算符（operators）。

运算符 + 、- 和 * 分别执行加法、减法和乘法，详见以下示例：

>>> 40 + 2
42
>>> 43 - 1
42
>>> 6 * 7
42

运算符 / 执行除法运算：

>>> 84 / 2
42.0

你可能会问，为什么结果是42.0，而不是42。在下节中，我会进行解释。

最后，运算符 * 执行乘方运算；也就是说，它将某个数字乘以自身相应的次数：

>>> 6**2 + 6
42

某些语言使用 ^ 运算符执行乘方运算，但是在Python中，它却属于一种位运算符，叫做XOR。如果你对位运算符不太了解，那么下面的结果会让你感到惊讶：

>>> 6 ^ 2
4

我不打算在本书中介绍位运算符，但是你可以阅读 Python官方百科 ，了解相关内容。

值和类型

值（value） 是程序处理的基本数据之一，比如说一个单词或一个数字。我们目前已经接触到的值有：2，42.0，和 'Hello World!' 。

这些值又属于不同的 类型（types） ：2是一个 整型数（integer），42.0 是一个 浮点数（floating point number），而 'Hello, World!' 则是一个 字符串（string），之所以这么叫是因为其中的字符被串在了一起（strung together）。

如果你不确定某个值的类型是什么，解释器可以告诉你：

>>> type(2)

>>> type(42.0)

>>> type('Hello, World!')

“class”一词在上面的输出结果中，是类别的意思；一个类型就是一个类别的值。

不出意料，整型数属于 int 类型，字符串属于 str 类型，浮点数属于 float 类型。

那么像 '2' 和 '42.0' 这样的值呢？它们看上去像数字，但是又和字符串一样被引号括在了一起？

>>> type('2')

>>> type('42.0')

它们其实是字符串。

当你输入一个大数值的整型数时，你可能会想用逗号进行区分，比如说像这样：1,000,000。在Python中，这不是一个合法的 整型数，但却是合法的值。

>>> 1,000,000
(1, 0, 0)

结果和我们预料的完全不同！Python把1,000,000当作成了一个以逗号区分的整型数序列。在后面的章节中，我们会介绍更多有关这种序列的知识。

形式语言和自然语言

自然语言（natural language） 是人们交流所使用的语言，例如英语、西班牙语和法语。它们不是人为设计出来的（尽管有人试图这样做）；而是自然演变而来。

形式语言（formal languages）是人类为了特殊用途而设计出来的。例如，数学家使用的记号（notation）就是形式语言，特别擅长表示数字和符号之间的关系。化学家使用形式语言表示分子的化学结构。 最重要的是：

编程语言是被设计用于表达计算的形式语言。