Python入门基础篇

基础篇

Python是一种高级编程语言,因其简洁易读的语法和强大的标准库而广受欢迎。Python广泛应用于Web开发、数据分析、人工智能、科学计算、自动化等领域。它具有以下特点:

  • 解释型语言:无需编译,直接运行代码。
  • 动态类型:变量无需声明类型,类型在运行时确定。
  • 强大的标准库:内置了大量实用的模块和包。
  • 面向对象:支持面向对象编程,也支持函数式编程。
  • 跨平台:代码可在多种操作系统上运行。

按编译方式分类,可以将编程语言分为编译型语言、解释型语言和混合型语言。每种编译方式有其独特的特性和适用场景。

编译型语言

定义:编译型语言在运行之前需要通过编译器将源代码转换为机器码(或中间代码),然后运行生成的可执行文件。

特点:

  • 性能高:由于编译后生成的是直接可以在机器上执行的代码,运行速度通常较快。
  • 错误检查:编译过程会进行语法和类型检查,能够在编译阶段发现大部分错误。
  • 生成可执行文件:编译后会生成独立的可执行文件,不需要依赖编译器或解释器。

例子:

  • C:编译成机器码,适用于系统编程和嵌入式开发。
  • C++:编译成机器码,适用于高性能应用和游戏开发。
  • Go:编译成机器码,适用于云计算和微服务。
  • Rust:编译成机器码,注重内存安全和并发性。

解释型语言

定义:解释型语言在运行时由解释器逐行解释执行,不需要事先编译成机器码。

特点:

  • 便于调试:由于代码是逐行执行的,调试时可以立即看到每一行代码的执行效果。
  • 平台无关性:源代码可以在任何支持解释器的平台上运行。
  • 动态性:通常支持动态类型系统,类型检查在运行时进行。

例子:

  • Python:广泛应用于数据分析、Web开发和自动化任务。
  • JavaScript:主要用于Web前端开发。
  • Ruby:常用于Web开发,尤其是Ruby on Rails框架。
  • PHP:主要用于服务器端Web开发。

混合型语言

定义:混合型语言结合了编译型和解释型语言的特点,通常先将源代码编译成中间代码(如字节码),然后由虚拟机解释执行中间代码。

特点:

  • 跨平台:通过虚拟机实现跨平台运行,编译后的中间代码可以在不同平台上的虚拟机中执行。
  • 优化与性能:虚拟机可以进行运行时优化,提升执行效率。
  • 便携性:中间代码与平台无关,具有良好的移植性。

例子:

  • Java:源代码编译成字节码,由Java虚拟机(JVM)执行,广泛应用于企业级应用开发和Android应用开发。
  • C#:源代码编译成中间语言(IL),由.NET运行时(CLR)执行,主要用于Windows应用和Web开发。
  • Python(部分实现):如PyPy解释器,将Python代码编译成中间字节码,然后执行。

总结

编译型语言:如C、C++、Go、Rust,通常性能高,适合高性能和系统级开发。
解释型语言:如Python、JavaScript、Ruby、PHP,调试方便,适合快速开发和动态需求。
混合型语言:如Java、C#,兼具编译和解释的优点,具有跨平台和运行时优化的特点。

注:每种编程语言没有高下强弱之分,重点在于使用场景!

Python基础

安装与配置Python环境

win系统安装python可去官网下载,具体过程此处不做过多描述,网上教程很多。使用pycharm作为集成开发环境,可去官网下载

理解Python解释器

Python解释器是用来执行Python代码的程序。它读取Python源代码文件,将其转换为机器能够理解的字节码,然后在虚拟机上执行。这种过程使得Python成为一种解释型语言。

常见的Python解释器有:

  • CPython:最常用、最标准的Python解释器,由Python官方维护。大多数Python代码都是在+ CPython上运行的。
  • PyPy:一个高性能的Python解释器,使用JIT(即时编译)技术,可以显著提高代码的运行速度。
  • Jython:Python解释器的Java实现,可以将Python代码编译成Java字节码并在JVM上运行。
  • IronPython:Python解释器的.NET实现,能够与.NET框架无缝集成。
  • MicroPython:精简版的Python解释器,专为嵌入式系统设计,适用于微控制器和小型设备。

第一个Python程序:“Hello, World!”

print 是 Python 中的一个内置函数,用于在控制台输出文本或其他类型的内容。它是 Python 编程中最常用的函数之一,主要用于调试和显示程序的输出

print("Hello World!") 
#仪式感
12

print基本语法

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
1
  • *objects:一个或多个要打印的对象。多个对象之间用逗号分隔。
  • sep:用于分隔多个对象的字符串,默认为一个空格 ’ '。
  • end:在输出的末尾添加的字符串,默认为换行符 ‘\n’。
  • file:输出的目标文件,默认为 sys.stdout,即控制台。
  • flush:是否立即将内容输出到文件,默认为 False。

CMD示例;

输出多个对象

PS C:\Users\huhy> python
Python 3.10.11 (tags/v3.10.11:7d4cc5a, Apr  5 2023, 00:38:17) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print("Hello", "world", 123)
Hello world 123
12345

自定义分隔符;注意加上换行符,不然如下所示

>>> print("Hello", "world", sep="。;")
Hello。;world
>>>
123

自定义结束符

>>> print("Hello", end="!!!\n")
Hello!!!
>>> print("Hello", end="!!!")
Hello!!!>>>
1234

输出到文件;在当前目录下创建一个 output.txt 文件,并将 “Hello, world!” 写入其中,这里使用pycharm方便展示

with open('output.txt', 'w') as f:
    print("Hello, world!", file=f)
12

使用注意事项

  • print 函数可以打印任意类型的对象,包括字符串、数字、列表、字典等
  • print 函数会自动调用每个对象的 str 方法来获取其字符串表示
  • 当打印多个对象时,它们之间会自动插入 sep 指定的分隔符,默认是一个空格

基础语法

Python使用缩进来表示代码块,不同的缩进级别表示不同的逻辑层次,常见的缩进方式有4个空格或者一个Tab

注释与文档字符串

单行注释:用于解释代码,编译器会忽略它们

# 这是一个注释
1

多行注释:使用三个单引号 ‘’’ 或三个双引号 “”"

'''
这是一个多行注释
可以跨越多行
'''
1234

内嵌注释:放在代码行尾

x = 5  # 这是一个内嵌注释
1

文档字符串:用于为模块、类、函数和方法编写文档,可以使用三个单引号 ‘’’ 或三个双引号 “”"

def example():
    """这是一个文档字符串示例"""
    pass

print(example.__doc__)
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变量与数据类型

变量是存储数据的命名位置,不需要显式声明。赋值语句会创建变量

  • 变量命名规则

    • 变量名只能包含字母(a-z, A-Z)、数字(0-9)和下划线_
    • 变量名不能以数字开头
    • Python中的变量名是大小写敏感的。即,variable 和 Variable 是两个不同的变量
    • 不要使用Python的保留字和关键字作为变量名。Python有一些内置的保留字,如 if, else, while, for, def, class, return 等,这些保留字具有特殊意义,不能用作变量名
  • 数据类型

    • 数字类型:包括整数、浮点数和复数。
    • 字符串:字符的序列。
    • 布尔值:True 或 False。
    • None:表示“没有值”或“空值”。

数字类型:整数、浮点数、复数

整数(int);没有小数部分的数字

x = 10
1

浮点数(float);有小数部分的数字

y = 3.14
1

复数(complex);有实部和虚部的数字

z = 2 + 3j
1
字符串

字符串是字符的序列,可以使用单引号、双引号或三引号括起来

s1 = 'Hello'
s2 = "World"
s3 = '''This is a
multiline string'''
1234

字符串支持多种操作,如拼接、重复、切片等

# 拼接
s = s1 + " " + s2  # "Hello World"

# 重复
s = s1 * 3  # "HelloHelloHello"

# 切片
s = s1[1:3]  # "el"
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布尔值

布尔值只有两个:True 和 False,用于逻辑操作

a = True
b = False
12
None值

None是一个特殊的常量,表示“没有值”或“空值”

n = None
1

运算符

运算符用于执行操作。常见的运算符有;

算术运算符
  • 算术运算符
    • 加法 +
    • 减法 -
    • 乘法 *
    • 除法 /
    • 取余 %
    • 幂运算 **
    • 取整除 //
x = 5
y = 2
print(x + y)  # 7
print(x - y)  # 3
print(x * y)  # 10
print(x / y)  # 2.5
print(x % y)  # 1
print(x ** y) # 25
print(x // y) # 2
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比较运算符
  • 比较运算符
    • 等于 ==
    • 不等于 !=
    • 大于 >
    • 小于 <
    • 大于等于 >=
    • 小于等于 <=
x = 5
y = 2
print(x == y)  # False
print(x != y)  # True
print(x > y)   # True
print(x < y)   # False
print(x >= y)  # True
print(x <= y)  # False
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逻辑运算符
  • 逻辑运算符
    • 与 and
    • 或 or
    • 非 not
a = True
b = False
print(a and b)  # False
print(a or b)   # True
print(not a)    # False
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赋值运算符
  • 赋值运算符
    • 等于 =
    • 加等于 +=
    • 减等于 -=
    • 乘等于 *=
    • 除等于 /=
    • 取余等于 %=
    • 幂等于 **=
    • 取整除等于 //=
x = 5
x += 2  # x = x + 2
x -= 1  # x = x - 1
x *= 3  # x = x * 3
x /= 2  # x = x / 2
x %= 3  # x = x % 3
x **= 2 # x = x ** 2
x //= 2 # x = x // 2
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位运算符

按位运算符是对二进制位进行操作的运算符。它们主要用于低级别的编程和操作硬件或优化性能

  • 位运算符
    • 按位与 &;按位与操作会将两个数的每个位进行比较,只有当两个数的对应位都为1时,结果位才为1,否则为0
    • 按位或 |;按位或操作会将两个数的每个位进行比较,只要两个数的对应位有一个为1,结果位就为1,否则为0
    • 按位异或 ^;按位异或操作会将两个数的每个位进行比较,当两个数的对应位不同(一个为1,一个为0)时,结果位为1,否则为0
    • 按位取反 ~;按位取反操作会将数的每个位都进行取反,即0变1,1变0。这实际上等同于对数值取反并减1(因为Python使用二进制补码表示负数)
    • 左移 <<;左移操作会将数的二进制表示左移指定的位数,右边用0填充,每左移一位相当于乘以2
    • 右移 >>;右移操作会将数的二进制表示右移指定的位数,左边用符号位(正数用0,负数用1)填充,每右移一位相当于除以2(取整)
x = 5  #二进制 0101
y = 3  #二进制 0011
print(x & y)  # 0001 => 1
print(x | y)  # 0111 => 7
print(x ^ y)  # 0110 => 6
print(~x)     # 1010 => -6
print(x << 1) # 1010 => 10
print(x >> 1) # 0010 => 2
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