Wie man Variablen in Python 3 verwendet

Einführung

Variablen sind ein wichtiges Programmierkonzept, das man beherrschen sollte. Sie sind im Wesentlichen Symbole, die für einen Wert stehen, den man in einem Programm verwendet.

Dieses Tutorial behandelt einige Grundlagen von Variablen und wie man sie am besten in den Python 3-Programmen, die Sie erstellen, verwendet.

Voraussetzungen

Sie sollten Python 3 installiert und eine Programmierumgebung auf Ihrem Computer oder Server eingerichtet haben. Wenn Sie keine Programmierumgebung eingerichtet haben, können Sie auf die Installations- und Einrichtungsanleitungen für eine lokale Programmierumgebung oder für eine Programmierumgebung auf Ihrem Server verweisen, die für Ihr Betriebssystem (Ubuntu, CentOS, Debian usw.) geeignet ist.

Verstehen von Variablen

In technischen Begriffen ist eine Variable die Zuordnung eines Speicherorts zu einem Wert, der einem symbolischen Namen oder Identifikator zugeordnet ist. Der Variablenname wird verwendet, um auf den gespeicherten Wert innerhalb eines Computerprogramms zuzugreifen.

Sie können sich eine Variable wie ein Etikett vorstellen, das einen Namen trägt, den Sie an einen Wert anheften.

Nehmen wir an, wir haben eine ganze Zahl, 103204934813, und wir möchten sie in einer Variablen speichern, anstatt die lange Zahl immer wieder neu einzugeben. Stattdessen verwenden wir etwas, das leicht zu merken ist, wie die Variable my_int:

my_int = 103204934813

Wenn wir es wie ein Etikett betrachten, das an dem Wert befestigt ist, wird es ungefähr so aussehen:

Das Etikett trägt den Variablennamen my_int und ist mit dem ganzzahligen Wert 103204934813 verbunden.

Der Ausdruck my_int=103204934813 ist eine Zuweisungsanweisung, die aus mehreren Teilen besteht:

• der Variablenname (my_int)
• der Zuweisungsoperator, auch bekannt als das Gleichheitszeichen (=)
• der Wert, der an den Variablennamen (103204934813) gebunden ist

Zusammen bilden diese drei Teile die Anweisung, die die Variable my_int auf den Wert der Ganzzahl 103204934813 setzt.

Sobald wir einer Variablen einen Wert zuweisen, initialisieren oder erstellen wir diese Variable. Sobald wir das getan haben, können wir die Variable anstelle des Wertes verwenden. In Python müssen Variablen im Gegensatz zu einigen Programmiersprachen nicht explizit deklariert werden, bevor sie verwendet werden; Sie können die Variable sofort verwenden.

Sobald wir my_int den Wert von 103204934813 zuweisen, können wir my_int anstelle der Ganzzahl verwenden, also lass es uns ausdrucken:

print(my_int)

103204934813

Durch die Verwendung von Variablen können wir schnell und einfach Mathe machen. Mit my_int=103204934813 lassen Sie uns den ganzzahligen Wert 813 subtrahieren:

print(my_int - 813)

103204934000

In diesem Beispiel führt Python die Berechnung für uns durch und subtrahiert 813 von der Variable my_int, um die Summe 103204934000 zurückzugeben.

Wenn wir von Mathe sprechen, können Variablen gleich dem Ergebnis einer mathematischen Gleichung gesetzt werden. Lassen Sie uns zwei Zahlen addieren und den Wert der Summe in der Variablen x speichern:

x = 76 + 145

Das obige Beispiel sieht vielleicht aus wie etwas, das Ihnen bereits vertraut ist: Algebra. In der Algebra werden Buchstaben und andere Symbole verwendet, um Zahlen und Mengen in Formeln und Gleichungen darzustellen, genau wie Variablen symbolische Namen sind, die den Wert eines Datentyps repräsentieren. Für die korrekte Python-Syntax müssen Sie sicherstellen, dass Ihre Variable auf der linken Seite von Gleichungen steht.

Lass uns x drucken:

print(x)

221

Python gab den Wert 221 zurück, da die Variable x auf die Summe von 76 und 145 gesetzt wurde.

Variablen können jeden Datentyp darstellen, nicht nur ganze Zahlen:

my_string = 'Hello, World!'
my_flt = 45.06
my_bool = 5 > 9 #A Boolean value will return either True or False
my_list = ['item_1', 'item_2', 'item_3', 'item_4']
my_tuple = ('one', 'two', 'three')
my_dict = {'letter': 'g', 'number': 'seven', 'symbol': '&'}

Wenn Sie eine der oben genannten Variablen drucken, wird Python zurückgeben, was dieser Variable entspricht. Lassen Sie uns beispielsweise die Zuweisungsanweisung für den Datentyp Liste oben betrachten:

my_list = ['item_1', 'item_2', 'item_3', 'item_4']
print(my_list)

['item_1', 'item_2', 'item_3', 'item_4']

Wir haben den Listenwert von ['item_1', 'item_2', 'item_3', 'item_4'] der Variablen my_list zugewiesen und dann die print()-Funktion verwendet, um diesen Wert auszugeben, indem wir my_list aufgerufen haben.

Variablen funktionieren, indem sie einen kleinen Bereich des Speichers in Ihrem Computer reservieren, der bestimmte Werte akzeptiert, die dann mit diesem Speicherplatz verknüpft werden.

Benennung von Variablen: Regeln und Stil

Die Benennung von Variablen ist recht flexibel, aber es gibt einige Regeln, die du beachten musst:

• Variablenamen dürfen nur aus einem Wort bestehen (ohne Leerzeichen).
• Variablenamen dürfen nur aus Buchstaben, Zahlen und dem Unterstrich (_) bestehen.
• Variablenamen dürfen nicht mit einer Zahl beginnen.

Gemäß den oben genannten Regeln lassen Sie uns sowohl gültige als auch ungültige Variablennamen überprüfen:

Ein weiterer Punkt, den man beim Benennen von Variablen beachten sollte, ist, dass sie groß- und kleinschreibungsempfindlich sind, was bedeutet, dass my_int, MY_INT, My_Int und mY_iNt völlig verschiedene Variablen sind. Sie sollten ähnliche Variablennamen innerhalb eines Programms vermeiden, um sicherzustellen, dass sowohl Sie als auch Ihre aktuellen und zukünftigen Kollegen Ihre Variablen klar unterscheiden können.

Schließlich einige Anmerkungen zum Stil. Konventionell ist es üblich, Variablen mit einem Kleinbuchstaben zu beginnen und Unterstriche zur Trennung der Wörter zu verwenden. Es ist nicht ungültig, mit einem Großbuchstaben zu beginnen, und einige Menschen bevorzugen camelCase oder gemischte Groß- und Kleinbuchstaben beim Schreiben ihrer Variablen, aber diese sind weniger konventionelle Wahl.

Die wichtigste Stilentscheidung, die Sie treffen können, ist, konsistent zu sein. Wenn Sie an einem bestehenden Projekt arbeiten, das camelCase für seine Variablennamen verwendet, dann ist es am besten, den bestehenden Stil weiterhin zu verwenden.

PEP 8 ist der offizielle Python-Code-Stilrichtlinien und behandelt viele der stilistischen Fragen, die Sie möglicherweise zu Python haben. Im Allgemeinen werden Lesbarkeit und Konsistenz über andere stilistische Anliegen gestellt.

Variablen neu zuweisen

Wie das Wort Variable impliziert, können Python-Variablen leicht geändert werden. Das bedeutet, dass Sie problemlos einen anderen Wert mit einer zuvor zugewiesenen Variablen durch Neu zuweisung verknüpfen können.

Die Fähigkeit zur Neuzuweisung ist nützlich, da man im Verlauf eines Programms möglicherweise Benutzereingabewerte in bereits initialisierte Variablen akzeptieren oder die Zuweisung an etwas, das man zuvor definiert hat, ändern muss.

Zu wissen, dass man eine Variable problemlos und einfach neu zuweisen kann, kann auch in Situationen nützlich sein, in denen man an einem großen Programm arbeitet, das von jemand anderem begonnen wurde, und man sich noch nicht sicher ist, was bereits definiert wurde.

Lass uns x zuerst als Ganzzahl zuweisen und dann als Zeichenfolge neu zuweisen:

#Assign x to be an integer
x = 76
print(x)

#Reassign x to be a string
x = "Sammy"
print(x)

76
Sammy

Das obige Beispiel zeigt, dass wir zuerst die Variable x zuweisen können und ihr den Wert einer ganzen Zahl zuweisen, und dann die Variable x erneut zuweisen, indem wir ihr dieses Mal den Wert eines Strings zuweisen.

Wenn wir das Programm auf diese Weise neu schreiben würden:

x = 76
x = "Sammy"
print(x)

Wir würden nur den zweitzugewiesenen Wert als Ausgabe erhalten, da dies die letzte Zuweisung war:

Sammy

Das Neuzuordnen von Variablen kann in einigen Fällen nützlich sein, aber Sie sollten sich der Lesbarkeit Ihres Codes bewusst sein und daran arbeiten, Ihr Programm so klar wie möglich zu gestalten.

Multiple Zuweisung

Mit Python können Sie gleichzeitig einem einzigen Wert mehrere Variablen zuweisen. Dadurch können Sie mehrere Variablen auf einmal initialisieren, die Sie später im Programm selbst oder durch Benutzereingaben neu zuweisen können.

Durch mehrfache Zuweisungen können Sie die Variablen x, y und z auf den Wert der Ganzzahl 0 setzen:

x = y = z = 0
print(x)
print(y)
print(z)

0
0
0

In diesem Beispiel sind alle drei Variablen (x, y und z) dem gleichen Speicherort zugewiesen. Sie sind jeweils gleich dem Wert 0.

Python ermöglicht es Ihnen auch, mehrere Werte mehreren Variablen in derselben Zeile zuzuweisen. Jeder dieser Werte kann einen anderen Datentyp haben:

j, k, l = "shark", 2.05, 15
print(j)
print(k)
print(l)

shark
2.05
15

Im obigen Beispiel wurde die Variable j der Zeichenkette "shark" zugewiesen, die Variable k wurde dem Float 2.05 zugewiesen und die Variable l wurde der Ganzzahl 15 zugewiesen.

Dieser Ansatz, mehrere Variablen in einer Zeile mehreren Werten zuzuweisen, kann die Anzahl der Codezeilen reduzieren, aber stellen Sie sicher, dass Sie die Lesbarkeit nicht für weniger Codezeilen opfern.

Globale und lokale Variablen

Beim Verwenden von Variablen in einem Programm ist es wichtig, den Geltungsbereich von Variablen im Hinterkopf zu behalten. Der Geltungsbereich einer Variablen bezieht sich auf die bestimmten Stellen, an denen sie im Code eines bestimmten Programms zugänglich ist. Das bedeutet, dass nicht alle Variablen von allen Teilen eines bestimmten Programms aus zugänglich sind — einige Variablen sind global und einige sind lokal.

Globale Variablen existieren außerhalb von Funktionen. Lokale Variablen existieren innerhalb von Funktionen.

Lass uns einen Blick auf globale und lokale Variablen in Aktion werfen:

#Create a global variable, outside of a function
glb_var = "global"

#Define a function
def var_function():
    lcl_var = "local" #Create a local variable, inside function
    print(lcl_var)

#Call function to print local variable
var_function()

#Print global variable outside function
print(glb_var)

local
global

Das obige Programm weist die globale Variable glb_var außerhalb irgendeiner Funktion zu und definiert dann die Funktion var_function(). Innerhalb der Funktion wird eine lokale Variable namens lcl_var zugewiesen und anschließend ausgegeben. Das Programm endet mit dem Aufruf der var_function() und dann wird die glb_var ausgegeben.

Da glb_var eine globale Variable ist, können wir sie in var_function() verwenden. Lassen Sie uns das kleine Programm oben entsprechend ändern:

glb_var = "global"

def var_function():
    lcl_var = "local"
    print(lcl_var)
    print(glb_var) #Print glb_var within function

var_function()
print(glb_var)

local
global
global

Wir haben jetzt die globale Variable glb_var zweimal ausgegeben, da sie sowohl von der Funktion als auch außerhalb der Funktion ausgegeben wird.

Was passiert, wenn wir versuchen, die lokale Variable außerhalb der Funktion aufzurufen?

glb_var = "global"

def var_function():
    lcl_var = "local"
    print(lcl_var)

print(lcl_var)

NameError: name 'lcl_var' is not defined

Wir können eine lokale Variable nicht außerhalb der Funktion verwenden, in der sie zugewiesen wurde. Wenn wir versuchen, dies zu tun, erhalten wir im Gegenzug einen NameError.

Lass uns ein weiteres Beispiel überprüfen, in dem wir denselben Variablennamen für eine globale Variable und eine lokale Variable verwenden:

num1 = 5 #Global variable

def my_function():
    num1 = 10 #Use the same variable name num1
    num2 = 7 #Assign local variable

    print(num1) #Print local variable num1
    print(num2) #Print local variable num2

#Call my_function()
my_function()

#Print global variable num1
print(num1)

10
7
5

Da die lokale Variable num1 innerhalb einer Funktion lokal zugewiesen wird, sehen wir num1 beim Aufruf dieser Funktion als gleich dem lokalen Wert von 10. Wenn wir den globalen Wert von num1 nach dem Aufruf von my_function() ausgeben, sehen wir, dass die globale Variable num1 immer noch den Wert von 5 hat.

Es ist möglich, globale Variablen innerhalb einer Funktion zuzuweisen, indem man die global-Anweisung von Python verwendet:

def new_shark():
    #Assign variable as global
    global shark
    shark = "Sammy"

#Call new_shark() function
new_shark()

#Print global variable shark
print(shark)

Sammy

Obwohl die Variable shark lokal innerhalb der Funktion new_shark() zugewiesen wurde, ist sie aufgrund der vor der Zuweisung der Variable innerhalb der Funktion verwendeten global-Anweisung außerhalb der Funktion zugänglich. Wegen dieser global-Anweisung erhalten wir beim Aufruf von print(shark) außerhalb der Funktion keinen Fehler. Auch wenn Sie eine globale Variable innerhalb einer Funktion zuweisen können, werden Sie dies wahrscheinlich nicht oft tun müssen und sollten auf lesbaren Code achten.

Etwas anderes, das man beachten sollte, ist, dass wenn man eine Variable innerhalb einer Funktion referenziert, ohne ihr auch einen Wert zuzuweisen, diese Variable implizit global ist. Um eine lokale Variable zu haben, muss man ihr innerhalb des Funktionskörpers einen Wert zuweisen.

Beim Arbeiten mit Variablen ist es wichtig zu entscheiden, ob es angemessener ist, eine globale oder lokale Variable zu verwenden. In der Regel ist es am besten, Variablen lokal zu halten, aber wenn Sie dieselbe Variable in mehreren Funktionen verwenden, möchten Sie möglicherweise eine globale Variable initialisieren. Wenn Sie mit der Variable nur innerhalb einer Funktion oder einer Klasse arbeiten, werden Sie wahrscheinlich lieber eine lokale Variable verwenden.

Schlussfolgerung

Dieses Tutorial hat einige der häufigsten Anwendungsfälle von Variablen in Python 3 behandelt. Variablen sind ein wichtiger Baustein der Programmierung und dienen als Symbole, die für den Wert eines Datentyps stehen, den Sie in einem Programm verwenden.