从前我用过的程序示例里面，使用的数据都是分离的、独立的。就是说，每个常量和变量，各有各的用途，没有“我们是一伙的”这样的共性。而在现实世界里，成群结队地出现的数据是大多数。例如一架飞机上的旅客，一个班级的学生，奥运会的参赛国。

我见过的所有编程语言都有数组（Array，List）的概念，用来存储具有共同属性的批量数据。在Python里，数组用一对中括号包围的一群数据来表示，数据之间用逗号隔开。例如：

>>> countries = ['China', 'USA', 'Germany', 'Canada', 'Japan']
>>> countries[0]
'China'
>>> countries[3]
'Canada'
>>> countries[4]
'Japan'
>>> 

在这里，countries就是一个数组，它有五个元素（Element），每个元素都是一个字符串表示的国名。引用这些元素的时候，我们使用一个整数，来指明它在数组里的位置，这个整数叫做下标（Index）。和大家的习惯稍有差异的是，在Python里，当我们说“数组的第一个元素”时，我们用的下标是0，第二个元素的下标是1，第三个元素的下标是2，依此类推。所以上面的程序范例里面，countries[0]打印出来的是第一个国名China，第五个国名使用的下标是4。

如果你觉得这个规则挺怪异的，想一想这个问题：进入一座楼房，爬到一楼需要爬几层楼梯？爬到五楼需要爬几层楼梯？然后你就释然了，因为对于计算机来说，数组就像楼层，一楼就是它的第一个元素，其它的楼层都是相对于一楼的偏移量。英式英语里，一楼叫做Ground Floor，二楼叫做First Floor，三楼叫做Second Floor，这就是计算机式的思维。

C/C++、Python、Perl、Java、PHP等语言里，第一个元素都是用下标0来表示。FORTRAN、BASIC、PASCAL等语言里，第一个元素是用下标1来表示。这两种表示方法都是合理的，照顾不同人群的思维习惯。

在刚才这个数组里，使用countries[5]会看到什么？
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一口气写了十几章，轻松一下。

读者老爷可能有点昏沉了，说，这么多章节了，怎么还没见到一个Windows程序呢？咱们就写一个。

在Python Shell里按Ctrl-N（或者点File菜单，选New Window），在弹出的编辑窗口里输入——或者拷贝-粘贴也行，反正今天是“轻松一下”：

import tkinter
root = tkinter.Tk()
root.geometry('240x180')
root.title('hello, world')
tkinter.Label(root, text = "hello, world").pack(fill="both", expand=1)
root.mainloop()

按Ctrl-S（或者点File菜单，选Save），随意起个名字，存好文件之后按F5。

怎么样，看到Windows版的hello, world了吧？虽然看起来十分傻，但既然能写hello, world，就能写别的，就能放按钮，就能画图表，就能放菜单，能写一切能想出来的东西。要紧的不在于界面是什么，而在于理解漂亮的外表背后发生的事情。况且，就连这个漂亮的外表本身，也是由灰头土脸的程序写成的。

其实咱们早已看到过循环了，只是当时并没有要求大家看明白。

循环，就是让程序反复执行同一段代码。利用计算机速度快，脾气好，不怕麻烦的优势（这几点，人类确实比不上），也省得人们把相似的任务反复书写几百遍。

有两种循环，一种是事先预知要循环多少次的，一种事先不知道。这两种循环，咱们在《程序在干什么？》一章里见过。那里头讲过三个例子，第一个例子是从1加到100，我们都知道要循环100次。第二个例子是九九乘法表，我们知道要重复做9行，每行做N列（N等于当前的行数）。第三个例子是猜平方根，这个就不能实现确实要循环多少次了，只隐约觉得精度好过亿分之一就可以结束。

预知循环次数、知道每次循环时要喂什么数据给程序的，叫做for循环。for的意思是：对于（for）每次循环，使用这些值……

预先不知道循环次数，只知道循环的结束条件的，叫做while循环，意思是：当（while）某条件判断为真的情况下，反复执行这段程序……

其实for循环是while的一个特例，例如那个从1加到100的，下面的两段程序，一个用for，一个用while，得到的结果是一样的：

>>> total = 0
>>> for i in range(1, 101):
	total += i
	
>>> total
5050


>>> total = 0
>>> i = 1
>>> while i < = 100:
	total += i
	i += 1
	
>>> total
5050
>>> 

所以我们先讲while。在Python里，while的用法是：

while 条件判断表达式:
	做这个
	做那个
	东张西望

凹进去的这段程序，只要“条件判断表达式”为真（True），就会被反复执行。上面的累加例子里，只要i小于等于100，累加就会持续下去。

while太简单太直观了，没啥可说的，直接说for吧，for的用法是：
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在上一章介绍if-else时，我在结尾举了个程序优化的例子，里面用到了一个词：and，我答应会细细讲到它，现在这个章节就是。

if-else的执行过程是这样的：比如语句是if a > 3，那么它就会看，a大于3吗？如果a的当前值等于4，那么4 > 3这个表达式就会算出一个“真”值，if a > 3就成了if True。程序看到了if True，就决定执行这段程序。如果a等于2，它就会最终看到if False（“假”值），if False的结果就是使程序跳过这段代码，转而执行下一个判断。

做个实验，这个实验证明if True所对应的程序段会无条件执行，而if False所对应的，则铁定不执行：

>>> if True:
	print("I am in the True block")

	
I am in the True block
>>> if False:
	print("I am in the False block")

	
>>> 

True的意思是“真”，False的意思是“假”。数学上说的真命题、假命题，和这两个概念等价。

不是所有的条件判断都是a > 3这么简单的，有时需要把几个条件组合起来。例如“晚上如果停电，我就点蜡烛”这句话，等同于“如果到了晚上，并且停电，我就点蜡烛。”只有“晚上”和“停电”同时满足时，才会引起点蜡烛的动作。而如果是大白天、或者有电、或者既是大白天又有电，那就没必要点蜡烛了。“他夫妻俩都去，我就去”的意思是“他去，并且她去，我就去。”如果这小两口有一位不出席，我就未必去。

这个表达“两个条件同时满足，才能得到True”的词：“并且”，在Python里被写为and。and两边的值必须同时为True，才能得到True的结果，否则结果是False。

>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and True
False
>>> False and False
False
>>>

and对条件要求相当苛刻，相当于给了所有投票者一票否决权。另有一种要求不那么苛刻的，只要有一个投了赞成票，就绿灯放行。这种运算叫做“或者”，Python里写作or。

“两个人有一个好的，这架就打不起来。”这话的逻辑就是or。意思是说，如果张麻子是好的or王二狗是好的，甚至两个人都是好的，就不会打得头破血流。

1971年，副统帅说想动一动，周丞相说，如果想动一动，需要周、黄、吴、李四人同时下令。但李是副统帅家的人，把这话解释为，只要周黄吴李中有人下令，就可以动。于是山海关的那架三叉戟就动了，动静还挺大。

这个例子，就是本来应该用and的地方写了or，原本是“周同意 and 黄同意 and 吴同意 and 李同意”变成了“周同意 or 黄同意 or 吴同意 or 李同意”。把and和or用错，很多老程序员都可能会犯。众所周知，那架三叉戟后来掉下来了。这个故事告诉我们：and和or千万不能弄反，故意制造Bug就更要不得了。
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hello, world

hello, blog via email

人闲桂花落
夜静春山空
月出惊山鸟
时鸣春涧中

在《初涉算法》一章，我说过程序没什么神秘的，无非是做三件事：

1. 计算
2. 流程控制
3. 输入输出

关于基本的计算，前头几章已经讲过了。现在开始说说流程控制（Flow Control）。

流程控制是程序的核心价值。如果一段程序从头到尾平铺直叙，一条大路走到黑，就不好意思说自己是程序了，顶多是在打算盘。试想，如果没有流程控制，“从1累加到100”的任务就只能这样完成，老没劲了：

total = 0
total += 1
total += 2
total += 3
:
:
total += 99
total += 100

一个有趣的程序，一定有种种的岔路和转圈。读者可能会问：你不是说计算机不会思考，所有的行为都是已知的么？岔路的变数从何而来？俺回答：道路是已知的，走路的人是未知的。种种变数，来自于人类或其它机器的输入。例如你正在看这个页面，计算机不知道你下一步是往上翻屏、往下翻，还是关掉窗口。你的下一步动作是机器无法预知的，但计算机做好了应对你的任何操作的准备——只要你不掐电源。

下面我就开始介绍“岔路”了：如果这样，如果那样。

举个例子，Python有个功能叫max，如果你在Python Shell里写max(1, 3)按回车，max一定会回答“3”。我们看看，如果自己来写这个功能，程序是什么样的。尝试一下这个例子——在Python Shell下按Ctrl-N打开一个窗口，输入这段代码：
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赋值语句，就是把一个值搁到一个变量里的过程。

完成这个过程很简单，一个“=”足矣。打开Python，随意输入类似这样的语句：

>>> radius = 10
>>> pi = 3.1415926535897932
>>> circumference = radius * pi * 2
>>> circumference
62.83185307179586
>>> 

看看，几条赋值语句就把半径等于10的圆的周长求出来了，是不是很容易？这些语句当然可以简单地写成10 * 3.1415926535897932 * 2，这里演示的是思考的过程。

初学编程的人，容易在两件事上不习惯，我这里单列出来：

一、“=”不是“相等”的意思，而是“把等号右边的值算出来，放到等号左边的变量里去”。
二、赋值完成后，等号左边变量原有的值就被覆盖了，消失了，找不回来了。

这些要点，以前举例时说过或者暗示过，这次隆重重申一下。为了体会第一点，试试这段代码（以前的例子里挺常见的）：

>>> total = 0
>>> total = total + 3
>>> total
3
>>> total = total + 4
>>> total
7
>>> 

像total = total + 4这种代码，现在在我眼里，是再正常不过的东东，但刚学编程的时代，是每次一瞧心里都咯噔一下的，因为把“等式”两边各减去total，即得到0 = 4。这怎么可能？！现在看顺眼了，因为我现在明白这句话就是三个步骤：把total的值读出来放到一个运算器里，在这个运算器里加4，把运算器的结果放回到total里去。
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今天这位提前十几分钟就来了，坐着大厅的沙发上等钟点。我知道他来了，因为他的简历上有个人照片，而且，从我的座位开始，眼光往左随意一瞥，穿越几个同事，闪过屏风微妙的弧形，透出落地窗玻璃，再挤进几株绿色植物之间的缝隙，正好就能看到他坐的位置。我就这么看了他一会儿，他就那么闲坐着，一会儿仰头舒服地靠在沙发上，一会儿低头看手机。如果他知道三十米外有这么一双眼睛默默地看着他，一定会脊背发凉的。

57分的时候，他消失了。我座位上的电话也应声响起，人事打来的。我接了，问：“人来了？”那边说：“没有，说再过三分钟到。”哦……如果不是我认错了人，那就一定是忽然想起尿急，所以才有三分钟这么精准的估计……

以上是花絮，虽然不造成拒人的直接理由，却留下了计划不周的印象。

拒人的直接原因如下：

首先是英语差（蹦字型），其次是当被问到标准问题“如何理解我们公司，为何认为自己可以胜任”时，回答“不知道公司做什么，只知道很有名，自己想work better（不明白这句话的含义，但我已经了解他的英语水平，就没追问）”。

致命伤：请他介绍自己做过的项目，他先从“编码数据是这样分发的”开始，我满耳朵听到了“这样的架构可以更通用地处理编码数据”之类的虚词，只好坦诚告诉他，我没听懂，请他说说被处理的编码数据是从哪来的，干什么用的。他说，数据是一些参数。我问是什么参数？答是二进制或十六进制的。问是二进制或十六进制的什么？答是这样的信息。问是什么信息？答是数据包……

我不得不说，抱歉啊，我刚才听到的是：编码数据是参数，参数是数字，数字是信息，信息是数据包。可我还是不知道数据在物理上代表什么，它从哪里获得的。

最后反反复复问了很久，总算问出点眉目了。就是个卫星或飞船的地面监控站，接收到卫星/飞船上的种种传感器的测量数据，由于这些数据从卫星上发来时是通过同一个天线，所以收到之后需要甄别一下：这份数据是卫星姿态的，那份数据是电池容量的……这些甄别和后续的解码过程，过去是在一个大程序里完成，现在他把程序修理了一下，变得更加模块化了。

趁他转过身去在白板上画框图的时候，我和人事的小妹妹对望一眼，摇摇头。她凑过来悄悄地说：可以早结束。

于是就这样了。

上次我们说到了简单数据，现在就要说说怎么烹饪这些数据。因为我们的示例语言是Python，所以这里的内容只能保证对Python完全正确，其它的语言会有相似内容，但不一定完全相同。不用担心，各种编程语言的要素其实是差不多的，学会一门语言的思路，其它的也能很快融会贯通。

适用于数字的运算符

+       -       *       **      /       //      %
< <      >>      &       |       ^       ~
<>       < =      >=      ==      !=

其中，第一行运算符是一般的数学运算，第二行是计算机特色的位运算（不用担心看不懂，后头会讲到），第三行是数值比较。

先说第一行：+和-都很直观，加减是也。*是乘法，因为计算机键盘上没有×号，所以拿星号表示。你会问为什么不用x来代替？我回答：因为x是一个英文字母，会被Python当作一个变量名。

**是乘方的意思，例如2**3等于8，2**-1等于0.5，2**0.5等于1.4142135623730951（即根号2）。你可能会如梦方醒地说，既然可以这么方便地求解一个数的平方根，为啥当初要写那么复杂的一个算法？俺一边躲闪着观众的飞石，一边说：一、那段程序的主要目的，是演示二分查找的算法。二、其实在计算机的芯片级指令里也并没有乘方功能，**运算符的简洁外表的背后，隐藏着泰勒级数展开的算法，不比我那段程序轻松。

/是除法。小时候如果在试卷上这么写，是会被扣分的。老师只允许用÷号，或者以分数形式表示。键盘上没有÷号，就只能用/了。

//是除法取整数商。注意它和/是不同的：3/2的结果是1.5，而3//2会把那个小数部分.5扣除，只留下1。同理，1//2等于0，而不是0.5。拿这个运算符算整数是安全的，而算实数要小心，例如你可以试试0.7//0.1，和《两个世界》一章里的计算结果是一样一样的：6，具体原因在那一章已经讲过了。

%是除法求余数，例如7%4等于3，3%2等于1，8%4等于0。这个运算符很实用，常用来判断一个数字能否被另一个数整除（余数为0），或者把随机数字限定在一个范围内（不需要十分懂下面这个例子）：

>>> import random
>>> random.random()
0.08662194959873759
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
9
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
5
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
0
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
4
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
6
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
2
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
1
>>> int(random.random() * 1E10) % 10
8
>>> 

暂且跳过第二行的位运算，这些概念目前有点难，大部分情况下也用不着，先介绍第三行的比较运算吧。

<>       < =      >=      ==      !=

这六个运算符十分好理解，从左往右，分别是小于、大于、小于等于、大于等于、等于、不等于的意思。怎么样？很简单吧？计算机键盘上没有≤、≥、≠这些字符，所以用< =、>=、!=来代替，就和刚才说过的乘除法似的，比较好懂。对于==，就得多解释一下：为什么不用单个的=呢？因为单个的=被用来表示“赋值”的含义了。看下面和Python Shell的交流过程，来加深理解：
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一边写一边问读者对这个系列教材的感觉。组里的小姑娘说，读下来，照着做，目前理解上没问题。不过她也说，她的室友是学新闻的，对编程不感兴趣，读这些文章时，反映“读不太懂”。她又说，直到现在还上开胃菜，进度有点慢，希望尽快吃到正餐。

好，正餐来了。

在《程序在干什么？》一章，我说过程序最基本的功能是计算——如果没有计算，我们也不需要计算机了。计算机的运算和人类的数学不同。人类的数学可以设置未知数，然后用推导方法把这个未知数的实际值逼出来。计算机的每一步运算，参与者都是已知的，只是有些参与运算的值永远不变，有些一会儿装三个苹果，一会儿装一百个大象。永远不变的被称为“常量”，可能改变的被称为“变量”。

以下我要说到的规则，仅保证对Python语言有效，其他语言虽然会很相似，但可能有自己的特色法则。

常量

有基本的两种常量：数字和字符串。快捷地描述它们的区别：数字是数学，字符串是语文。

数字很直接，0、-3.5、2012、378.2452，这些数学上看着顺眼的，都是Python语言里合法的数字。另外有些不太顺眼的数字，例如.3和5.，Python也宽宏大量地认为它们是合法的数字，.3意思就是0.3，而5.意思就是5.0。有些巨大的数字或者极小的数字，用科学计数法表达更为便捷的，如1.5×10⁹或者3.0×10^-32，Python不会让你辛辛苦苦埋头去数0，而是可以分别表示为1.5E9和3.0E-32，这里的E可以小写。指数前也可以加正负号。
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