python笔记系列之——变量

小朋友们，你们好！欢迎来到Python魔法课堂。今天我们要学习一个非常基础但又超级重要的概念——变量。

你有没有想过，电脑是怎么记住你输入的名字、年龄、喜欢的食物的？就像你有一个小本子，可以在上面记下各种信息，然后随时翻看。在Python里，这个“小本子”就是变量。

学会了变量，你的程序就能“记住”东西，变得更聪明、更灵活！准备好了吗？让我们开始今天的冒险！

一、变量的本质

1.1 变量是什么？给数据贴标签

想象一下，你有一个漂亮的存钱罐。你在罐子上贴了一张标签，写着“我的零花钱”。从此以后，只要看到这个标签，你就知道里面存的是零花钱。而且，你可以随时往里面加钱，或者取出一部分——罐子里的钱会变化，但标签“我的零花钱”一直没变。

在Python里，变量就相当于这个标签。它不存数据本身，而是指向存放数据的地方。你可以给数据起一个名字，然后通过这个名字来使用数据。

name = "小明"age = 10

• name 是一个变量，它指向了字符串 "小明"。

• age 是一个变量，它指向了整数 10。

当你使用 print(name) 时，Python 会根据 name 这个标签，找到它指向的数据 "小明"，然后打印出来。

1.2 赋值运算符 = —— 把数据放进变量

在Python里，把数据“放进”变量的符号是 =，这叫赋值运算符。它的左边是变量名，右边是值（或者能算出值的表达式）。

x = 5          # 把整数5赋给变量xy = "hello"    # 把字符串"hello"赋给变量yz = 3 + 2      # 先计算右边3+2=5，再把5赋给z

重点：= 不是数学里的等号，而是把右边的结果存到左边的变量里。

赋值的过程：Python 总是先计算等号右边的表达式，然后把结果赋给左边的变量。

x = 2x = x + 3      # 右边 x+3=5，然后把5赋给xprint(x)       # 5

区分赋值 = 和相等比较 ==：

• x = 5 → 把5放进x（赋值）

• x == 5 → 问“x等于5吗？”（比较，结果是True或False）

a = 10b = (a == 10)   # 先比较a==10，得到True，然后把True赋给bprint(b)        # 输出 True

1.3 变量的底层原理——内存小仓库的故事

为了让你们彻底理解变量，我们来讲一个“内存小仓库”的故事。

内存就像一排排小抽屉假设计算机的内存是一排排带编号的小抽屉。每个抽屉都有一个独一无二的号码（就像你的学号）。抽屉里可以放数据（数字、文字等）。

当你写 x = 5 时，Python 会做三件事：

1. 找一个空抽屉，把数字 5 放进去（假设抽屉编号是 10086）。

2. 在另一个地方记住：变量 x 指向抽屉 10086。

3. 以后你写 print(x)，Python 就去抽屉 10086 里取出 5。

变量改名会怎样？如果你接着写 x = 10，Python 会再找一个新抽屉（比如 10087），把 10 放进去，然后把 x 的指向改为 10087。旧的抽屉 10086 里的 5 如果不再被任何变量指向，就会被清理掉（这叫垃圾回收）。

a = 5print(id(a))   # 输出一个数字，比如 140735310356784a = 10print(id(a))   # 输出另一个不同的数字

id() 函数可以查看变量指向的抽屉编号（内存地址）。你会发现两次地址不同，说明指向了不同的抽屉。

为什么变量可以指向不同类型的数据？因为变量只是标签，不是抽屉本身。标签可以随便贴到任何抽屉上。所以同一个变量可以先指向数字，再指向字符串，再指向列表。

var = 100       # 指向数字抽屉var = "Python"  # 指向字符串抽屉var = [1,2,3]   # 指向列表抽屉

两个变量指向同一个抽屉（引用）如果你写 a = [1, 2, 3] 和 b = a，那么 a 和 b 两个标签都贴在同一个抽屉上。通过 b 修改抽屉里的内容，a 也会看到变化。

a = [1, 2, 3]b = a          # b 也指向同一个列表b.append(4)print(a)       # [1, 2, 3, 4]   a 也变了！

如果想复制一个独立的列表，可以用 b = a[:] 或 b = a.copy()，这样会新开一个抽屉。

1.4 变量赋值的多种方法（让代码更简洁）

除了基本的 变量 = 值，Python 还提供了几种好用的赋值技巧。

平行赋值（同时给多个变量赋值）

a, b, c = 1, 2, 3print(a, b, c)   # 1 2 3

链式赋值（多个变量指向同一个值）

x = y = z = 100print(x, y, z)   # 100 100 100

增量赋值（自己更新自己）

count = 0count += 5    # 等价于 count = count + 5count *= 2    # 等价于 count = count * 2# 还有 -=, /=, //=, %=, **= 等

试试看：

• 用平行赋值把 "苹果", "香蕉", "橙子" 分别赋给 fruit1, fruit2, fruit3，然后打印。

• 用增量赋值写一个程序：初始 score = 80，然后加10分，再乘2，最后打印结果。

• 用 id() 查看两个链式赋值的变量是否指向同一个地址。

二、为什么需要变量？——让程序记住东西

如果没有变量，你每次要使用一个数据，都得重新写一遍。比如，你要打印三次“你好”，就得写三次 print("你好")。但如果有了变量，就可以这样：

count = 0count += 5    # 等价于 count = count + 5count *= 2    # 等价于 count = count * 2# 还有 -=, /=, //=, %=, **= 等

如果以后想把“你好”改成“大家好”，只需要改一处地方，非常方便！

变量让程序：

• 更简洁：不用重复写相同的数据。

• 更灵活：可以随时改变变量的值。

• 更易读：给数据起一个好名字，让人一看就懂。

试试看：定义一个变量 pi = 3.14，然后用它计算一个圆的面积（半径5）。公式：面积 = pi × 半径²。

三、变量的命名规则——取个响亮好记的名字

给变量起名字可不是随便乱起的，要遵守一些规则，否则Python会生气。

必须遵守的规则（否则会报错）：

1. 只能由字母、数字、下划线 _ 组成，不能有空格或其他符号。

2. 不能以数字开头。比如 1var 是错误的，var1 可以。

3. 不能是Python的关键字（后面会讲）。

4. 区分大小写，Name 和 name 是两个不同的变量。

# 正确的变量名my_name = "小明"age2 = 10_private = "秘密"

# 错误的变量名2nd_place = "亚军"   # 数字开头my-name = "小明"     # 连字符不允许class = "三年级"     # class 是关键字

建议的命名风格（让代码更优雅）：

• 见名知意：用有意义的名字，比如 score 比 s 好。

• 使用下划线分隔：student_name 比 studentname 更易读。

• 常量用全大写：PI = 3.14（虽然Python不强制，但习惯这样表示不变的值）。

练习：判断变量名是否合法

下面有40个变量名，请你判断哪些是合法的，哪些是不合法的，并说出原因。你可以在Python交互环境中测试。

额外挑战：从下面随机列表中挑出所有合法的变量名：

2cool, cool2, _cool, cool_, cool-name, cool_name, lambda, Lambda, and, And, __cool__, cool123, 123cool

提示：可以在Python交互环境中快速验证，例如：

>>> apple = 1          # 不报错即合法>>> 2apple = 1         # 会报错 SyntaxError: invalid syntax

自己出题：再想出5个合法的变量名和5个不合法的变量名，交换给同桌判断。

四、Python关键字——不能用作变量名的“特权词”

Python 有一些单词已经被“征用”了，有特殊含义，所以你不能用它们做变量名。这些就是关键字（也叫保留字）。

Python 3 的关键字有：

False, True, None, and, as, assert, async, await, break, class, continue, def, del, elif, else, except, finally, for, from, global, if, import, in, is, lambda, nonlocal, not, or, pass, raise, return, try, while, with, yield

你可以用以下代码查看当前Python版本的所有关键字：

import keywordprint(keyword.kwlist)

注意：True, False, None 也是关键字，不能作为变量名。

试试看：尝试用 if 作为变量名，看看会报什么错误。

五、交换两个变量的值

交换两个变量的值是一个经典问题。想象你有两个杯子，一个装牛奶，一个装果汁，你想交换它们的内容。下面我们来看几种方法，其中方法一和方法二是必须掌握的，方法三是拓展知识。

方法一：使用临时变量（最通用、最安全）

这个方法就像找一个空杯子作为中转。我们把一个值先放在空杯子里，然后交换。

a = 10b = 20temp = a   # temp 现在装着 a 的旧值 (10)a = b      # a 变成 b 的值 (20)b = temp   # b 变成之前存起来的 temp (10)print(a, b)  # 输出 20 10

步骤图解：

1. temp = a → 把 a 的值（10）保存到 temp。

2. a = b → a 被覆盖为 b 的值（20）。

3. b = temp → b 得到 temp 里保存的旧值（10）。

优点：适用于任何类型（数字、字符串、列表等），不会出错。缺点：需要多一个变量。

方法二：使用Python特有的平行赋值（最简洁、最推荐）

Python 允许你在一行中交换两个变量的值，根本不需要临时变量！

a = 10b = 20a, b = b, a   # 交换！print(a, b)   # 输出 20 10

这行代码的含义是：先把右边的 b, a 打包成一个元组 (20, 10)，然后按顺序解包赋值给左边的 a, b。效果完美，而且超级简单。

优点：一行搞定，可读性高，Python 特色。缺点：无（只要记住语法）。

方法三：使用加减法（仅适用于数字，不推荐）

这是一种“数学小魔术”，但有风险，只适用于纯数字，而且可能导致溢出（数字太大时）。

a = 10b = 20a = a + b   # a 变成 30b = a - b   # b 变成 30 - 20 = 10a = a - b   # a 变成 30 - 10 = 20print(a, b)  # 输出 20 10

原理：

1. a = a + b 让 a 变成两数之和。

2. b = a - b 从和中减去原 b，得到原 a，赋给 b。

3. a = a - b 从和中减去新的 b（即原 a），得到原 b，赋给 a。

缺点：

• 只能用于数字。

• 如果数字很大，相加可能超过整数范围（虽然Python整数无限大，但性能会变差）。

• 容易让人困惑，不如方法一清晰。

总结：平时写代码，用平行赋值 a, b = b, a 就够啦！如果面试中要求不用临时变量，可以用加减法；但一般情况下，推荐使用平行赋值。

试试看：

1. 写一段代码，交换 x = "苹果" 和 y = "香蕉" 的值，然后用 print 验证。

2. 用三种方法分别交换 p = 100 和 q = 200，观察结果是否一致。

3. 尝试交换 m = 3.14 和 n = 2.71，看看哪些方法能用，哪些不能用？

六、冷门知识点——高手才知道的秘密

1. 变量本身没有类型，值才有类型

在Python中，变量只是一个“标签”，它可以指向任何类型的值。同一个变量可以先后指向数字、字符串、列表等。

var = 10       # var 是整数var = "hello"  # 现在 var 是字符串var = [1,2,3]  # 现在 var 是列表

2. 删除变量：del

你可以用 del 删除一个变量，之后就不能再使用它了。

a = 10del aprint(a)   # 报错：NameError

3. 变量的作用域（简单提及）（选读）

变量有“地盘”概念，我们会在函数课程中详细学习。简单说，在函数内部赋值的变量是局部变量，外面看不到；在函数外赋值的变量是全局变量。

global_var = 100   # 全局变量def test():    local_var = 50 # 局部变量    print(global_var) # 可以读取全局变量test()print(local_var)   # 报错

4. is 和 == 的区别

== 比较两个变量的值是否相等；is 比较两个变量是否指向同一个对象（即内存地址相同）。

a = [1,2,3]b = [1,2,3]print(a == b)   # True，值相等print(a is b)   # False，不同对象c = aprint(a is c)   # True，指向同一个对象

5. 变量名可以用中文（但不推荐）

Python 3 支持 Unicode 标识符，所以你甚至可以用中文做变量名。

姓名 = "小明"年龄 = 10print(姓名, "今年", 年龄, "岁")

虽然可以，但不建议，因为可能引起兼容性问题，而且不符合国际惯例。

6. 使用 _ 作为临时变量

有时候我们不需要某个值，可以用下划线 _ 作为变量名，表示“这个值我不关心”。

for _ in range(5):    print("Hello")

7. 变量解包（高级平行赋值）（选读）

a, *rest = [1, 2, 3, 4]print(a)      # 1print(rest)   # [2, 3, 4]

*rest 会收集剩余的元素到一个列表中。

8. 增量赋值的扩展（*=, /=, 等）

增量赋值不仅适用于数字，也适用于字符串、列表等。

s = "Hi"s *= 3print(s)      # "HiHiHi"lst = [1, 2]lst += [3, 4]print(lst)    # [1, 2, 3, 4]

七、综合小挑战

1. 交换三个变量：写出代码，按 a, b, c = 1, 2, 3，通过一系列交换，变成 a=3, b=1, c=2。提示：可以多次使用 a, b = b, a 这样的交换。

2. 温度转换：创建一个变量 celsius = 25，编写代码计算华氏度，公式：fahrenheit = celsius * 9/5 + 32，并将结果赋给新变量 fahrenheit，然后打印。

3. 统计输入：让用户输入三个数字，用三个变量存储，然后计算它们的和与平均值。

4. 判断变量类型：定义一个变量 x = 100，然后用 type(x) 查看它的类型，再把它改为字符串 "hello"，再次查看类型。

5. 变量引用实验：创建列表 a = [1, 2]，然后用 b = a，再修改 b[0] = 99，打印 a，观察变化。再用 c = a[:]，修改 c[1] = 88，打印 a，再次观察。

6. 终极交换题：不用平行赋值，也不用临时变量，只用加减法交换两个数字。写出代码并测试。

7. 变量名大闯关：根据第三部分的规则，自己写出10个合法的变量名和10个不合法的变量名，并让朋友验证。

八、总结

今天我们学习了变量的魔法：

• 变量的本质：变量是标签，指向内存中的“抽屉”；赋值 = 是把右边结果存入左边变量；内存中每个数据都有唯一编号 id；多个变量可以指向同一个对象。

• 为什么需要变量：让程序记住信息，更简洁灵活。

• 赋值方法：普通赋值、平行赋值、链式赋值、增量赋值。

• 命名规则：字母数字下划线，不能数字开头，不能是关键字。

• 关键字：Python 保留的单词，不能用作变量名。

• 交换变量：三种方法，推荐 a, b = b, a。

• 冷门知识：变量无类型、引用概念、del 删除、is vs ==、中文变量名等。

变量是编程的基石，每一个程序都离不开它们。从现在起，养成给变量起好名字的习惯，并记住：变量是标签，不是盒子；赋值是把标签贴到新东西上。

最后的小作业：写一个程序，用变量记录你的一天：早上几点起床、早餐吃了什么、上了什么课、晚上几点睡觉。然后用 print 把它们连成一段话。再交换“早餐”和“晚餐”的变量值，观察变化。最后，用 id() 打印每个变量指向的地址。