2.2　变量与输入输出控制

2.2.1　命名Python变量

在Python中，变量不需要提前声明，创建时直接对其赋值即可，变量类型由赋给变量的值决定。需要注意的是，变量的命名须严格遵守标识符的规则，一旦创建了一个变量，就需要给该变量赋值。变量声明的一般格式如下：

在上述格式中，变量名好比一个标签，指向内存空间的一块特定的地址。创建一个变量时，在机器的内存中，系统会自动给该变量分配一块内存，用于存放变量值。如声明变量x=100，其变量存储模型如图2-1所示。

通过id()函数可以具体查看创建变量和变量重新赋值时内存空间的变化过程，代码如下：

从上述代码的输出可以直观地看出，一个变量在初次赋值时就会获得一块内存空间来存放变量值；当令变量y等于变量x时，其实是一种内存地址的传递，变量y获得的是存储变量x值的内存地址，所以当变量x改变时，变量y并不会发生改变。此外还可以看出，变量x的值改变时，系统会重新分配另一块内存空间存放新的变量值。

变量的值就是赋给变量的数据，有数字（Number）、字符串（String）、列表（List）、元组（Tuple）、字典（Dictionary）、集合（Sets）。其中，列表、元组、字典和集合属于复合数据类型。

2.2.2　向程序输入数据

如果需要和程序进行交互，则可以使用键盘通过input()函数向程序中输入数据，需要注意的是无论用户通过控制台输入的是什么内容，都被input()函数转换为字符串处理。在获得用户输入之前，input()函数还可以输出一些提示性文字，其语法格式如下：

上述格式将用户从控制台输入的内容转换为字符串，并赋给指定的变量。如果想将字符串转换为指定的内容，可以使用Python提供的eval()函数，该函数的形式如下：

该函数会将指定的字符串内容转换为数字型数据，如果输入的是整型数字则变量类型转换为int；若输入为小数，则变量类型转换为float。

【任务 2-2】世界上大部分国家计量时采用公制单位（米），但美国等一些国家使用英制单位（英尺）。编写程序，输入你的身高（公制，单位：米），将其换算成英制单位（单位：英尺）并输出（1米≈3.28英尺）。

代码说明：

第1行代码——从控制台输入身高，并转换为字符串赋给变量height。

第2行代码——将height转换为数字型，并乘以3.28，计算得到英制单位的身高。

第3行代码——输出将米转换为英尺的高度。

运行程序，其输出如下：

2.2.3　控制格式化输出

Python使用print()函数向屏幕上输出指定的字符串信息，print()函数接受多个字符串，字符串之间用逗号“,”分隔，逗号在打印时以空格代替。print()函数的语法格式如下：

上述格式在输出纯字符串时，可以将待输出的内容直接传递给print()函数，但是当输出变量的值时，需要采用格式化输出的方式，Python提供了3种格式化输出的方法，下面分别进行介绍。

1. 使用格式化操作符%

格式化字符串时，Python使用一个字符串作为模板，模板中有格式符，这些格式符为真实值预留位置，并说明真实数值应该呈现的格式。Python将多个值传递给模板，每个值对应一个格式符。格式符可以包含有一个类型码，用以控制显示的类型。例如%f表示浮点数格式，%s表示字符串格式等。

整型数据可以指定占有宽度，其具体格式和含义如表2-2所示。

浮点型数据可以指定小数位数，其具体格式和含义如表2-3所示。

除此之外，Python还有其他一些格式控制符，其具体格式及含义如表2-4所示。

另外，Python对换行和退格等一些特殊字符使用转义字符控制，其符号和说明如表2-5所示。

【任务 2-3】BMI（Body Mass Index，身体质量指数，简称体质指数）是用体重（千克）除以身高（米）的平方得出的值。编写程序，输入姓名、身高和体重，计算BMI，并输出全部信息（BMI保留2位有效数字）。

代码说明：

第1行代码——程序注释，说明该程序的作用。

第2行代码——从控制台输入姓名，赋给变量name。

第3~4行代码——输入身高和体重并转换为数值，并分别赋给变量height和weight。

第5行代码——根据公式计算BMI的值。

第6行代码——以字符串的形式输出姓名。

第7行代码——输出身高、体重和BMI，保留2位小数。

运行程序，输入相关数值，其输出结果如下：

2. 使用字符串的format()函数

相对基本格式化输出采用“%”的方法，format()函数功能更强大，该函数把字符串当成一个模板，在模板中由一系列的槽位组成，用来控制字符串中嵌入值出现的位置，其基本思想是将format()函数中以逗号分隔的参数按照序号关系替换到模板字符串的槽中。槽用大括号“{}”表示，如果没有大括号，则按照出现的顺序替换。其基本语法格式如下：

以下代码描述format()函数进行格式化控制的方式：

上述代码将format()函数中的两个字符串的值分别填入字符串模板的相应槽中，其原理如图2-2所示。

【任务 2-4】编写程序，输入美元金额，计算并输出可以兑换的人民币金额（假设1美元兑换人民币6.70元），结果保留2位小数。

代码说明：

第1行代码——从控制台输入美元字符串，赋给变量dollar。

第2行代码——使用eval()函数将dollar字符串转换为数字型。

第3行代码——根据汇率计算兑换成人民币的金额。

第4行代码——使用format()函数进行格式化输出，且第2个参数保留2位小数。

运行程序，输入美元，其输出结果如下：

3. 格式化字符串f-string

f-string简称为格式化字符串，是Python 3.6新引入的一种字符串格式化方法，主要目的是使格式化字符串的操作更加简便。f-string在形式上是以f或F修饰符引领的字符串（f'xxx'或F'xxx'）格式化方法，以大括号“{}”标明被替换的字段，其代码描述形式如下：

在上述代码中，使用了格式化字符串f-string，在输出的过程中，使用name变量的值替换{name}，使用age变量的值替换{age}。

【任务 2-5】编写程序，输入购买商品的价格（price）和数量（num），求应付款（pay）并输出全部信息（保留2位小数）。

代码说明：

第1~2行代码——分别从控制台输入两个字符串，赋给变量price和number。

第3行代码——将price和number分别转换成数字型，计算两者的乘积。

第4行代码——使用格式化字符串控制输出，将{}中的变量替换为相应的值。

运行程序，输入商品单价和购买数量，其输出结果如下：