Python 基础语法笔记基本数据类型、常用数据结构、条件与循环语句、函数、模块与导入、输入输出、异常处理、列表推导式、

Python 基础语法笔记

1. 变量与数据类型

1.1 变量

定义: 变量是用来存储数据的命名内存位置。

声明与赋值: Python 中声明变量不需要指定类型，直接赋值即可。

name = "张三"  # 字符串类型
age = 25      # 整数类型
height = 1.75 # 浮点数类型
is_student = True # 布尔类型

变量命名规则:
- 可以包含字母、数字和下划线。
- 不能以数字开头。
- 区分大小写 (name 和 Name 是不同的变量)。
- 不能使用 Python 关键字 (如 if, for, while 等)。

动态类型: Python 是一种动态类型语言，这意味着变量的类型可以在运行时改变。

x = 10
print(type(x)) # 输出: <class 'int'>
x = "hello"
print(type(x)) # 输出: <class 'str'>

1.2 基本数据类型

数值类型 (Numeric Types) :
- int (整数): 任意大小的整数，例如 10, -5, 1000000。
- float (浮点数): 带有小数点的数字，例如 3.14, -0.5, 2.0。
- complex (复数): 由实部和虚部组成，例如 1 + 2j。
布尔类型 (Boolean Type) :
- bool: 只有两个值 True 和 False。常用于条件判断。
字符串类型 (String Type) :
- str: 用单引号 (')、双引号 (") 或三引号 (''' 或 """) 括起来的文本序列。
- 三引号可以用于多行字符串。
```
s1 = 'Hello'
s2 = "World"
s3 = """This is a
multi-line string."""
```
- 字符串是不可变的 (immutable)。

列表类型 (List Type) :

list: 有序、可变 (mutable) 的元素集合，用方括号 [] 表示。
可以包含不同类型的元素。

my_list = [1, "apple", 3.14, True]
print(my_list[0])   # 访问元素: 1
my_list.append("new_item") # 添加元素
my_list[0] = 100    # 修改元素

元组类型 (Tuple Type) :
- tuple: 有序、不可变 (immutable) 的元素集合，用圆括号 () 表示。
- 一旦创建，元组中的元素不能被修改。
```
my_tuple = (1, "banana", 2.71)
print(my_tuple[1])  # 访问元素: banana
# my_tuple[0] = 10  # 错误: 元组不可修改
```
字典类型 (Dictionary Type) :
- dict: 无序、可变 (mutable) 的键值对 (key-value pairs) 集合，用花括号 {} 表示。
- 键 (key) 必须是唯一的且不可变 (通常是字符串、数字或元组)。
```
my_dict = {"name": "Alice", "age": 30, "city": "New York"}
print(my_dict["name"]) # 访问值: Alice
my_dict["age"] = 31    # 修改值
my_dict["job"] = "Engineer" # 添加新键值对
```
集合类型 (Set Type) :
- set: 无序、不重复 (unique) 元素的集合，用花括号 {} 表示。
- 主要用于成员测试和消除重复元素。
```
my_set = {1, 2, 3, 2, 1}
print(my_set) # 输出: {1, 2, 3} (重复元素被自动移除)
my_set.add(4) # 添加元素
```

2. 运算符

2.1 算术运算符

+ (加)
- (减)
* (乘)
/ (除，结果为浮点数)
% (取模，返回余数)
** (幂，例如 2 ** 3 等于 8)
// (整除，返回商的整数部分)

2.2 比较运算符 (关系运算符)

== (等于)
!= (不等于)
> (大于)
< (小于)
>= (大于等于)
<= (小于等于)
比较结果为布尔值 (True 或 False)。

2.3 逻辑运算符

and (逻辑与): 如果两个操作数都为真，则结果为真。
or (逻辑或): 如果至少一个操作数为真，则结果为真。
not (逻辑非): 反转操作数的值。

2.4 赋值运算符

= (简单赋值)
+= (加法赋值，例如 x += 1 等同于 x = x + 1)
-= (减法赋值)
*= (乘法赋值)
/= (除法赋值)
%= (取模赋值)
**= (幂赋值)
//= (整除赋值)

2.5 成员运算符

in: 如果序列中包含指定值，则返回 True。

not in: 如果序列中不包含指定值，则返回 True。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print("apple" in fruits)    # True
print("grape" not in fruits) # True

2.6 身份运算符

is: 判断两个变量是否引用同一个对象 (内存地址)。

is not: 判断两个变量是否不引用同一个对象。

a = [1, 2]
b = [1, 2]
c = a
print(a is b) # False (a和b是不同的列表对象，尽管内容相同)
print(a is c) # True (a和c引用同一个列表对象)

3. 控制流

3.1 条件语句 (`if`, `elif`, `else`)

用于根据条件执行不同的代码块。

score = 85

if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 70:
    print("良好")
elif score >= 60:
    print("及格")
else:
    print("不及格")

3.2 循环语句

for 循环: 遍历序列 (列表、元组、字符串、字典、集合) 或其他可迭代对象。

# 遍历列表
for item in ["apple", "banana", "cherry"]:
    print(item)

# 遍历数字序列 (使用 range())
for i in range(5): # 从 0 到 4
    print(i)

for i in range(1, 6): # 从 1 到 5
    print(i)

for i in range(0, 10, 2): # 从 0 到 8，步长为 2
    print(i)

while 循环: 当给定条件为真时重复执行代码块。

count = 0
while count < 5:
    print(f"Count is: {count}")
    count += 1

3.3 循环控制语句

break: 立即终止当前循环，跳出循环体。

for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i) # 输出 0, 1, 2, 3, 4

continue: 跳过当前循环的剩余部分，进入下一次迭代。

for i in range(5):
    if i == 2:
        continue
    print(i) # 输出 0, 1, 3, 4

pass: 占位符，表示什么都不做。当语法要求有语句但你不想执行任何操作时使用。
```
if True:
    pass # 以后再添加代码
```

4. 函数

4.1 定义函数

使用 def 关键字定义函数。

def greet(name):
    """
    这个函数用于向指定的人打招呼。
    """
    print(f"你好, {name}!")

greet("小明") # 调用函数

4.2 函数参数

位置参数: 按照参数的顺序传递。

def add(a, b):
    return a + b
print(add(5, 3)) # a=5, b=3

关键字参数: 通过参数名传递，可以不按顺序。
```
print(add(b=3, a=5))
```

默认参数: 为参数设置默认值，调用时可以不传。

def power(base, exp=2):
    return base ** exp
print(power(3))   # 3的2次方，输出 9
print(power(3, 3)) # 3的3次方，输出 27

可变参数 (*args) : 接收任意数量的位置参数，作为元组。

def sum_all(*numbers):
    total = 0
    for num in numbers:
        total += num
    return total
print(sum_all(1, 2, 3))    # 输出 6
print(sum_all(10, 20, 30, 40)) # 输出 100

关键字可变参数 (**kwargs) : 接收任意数量的关键字参数，作为字典。

def print_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")
print_info(name="Alice", age=30, city="London")

4.3 返回值

使用 return 语句返回函数执行结果。如果没有 return 语句，函数默认返回 None。

def multiply(x, y):
    return x * y

result = multiply(4, 5)
print(result) # 输出 20

4.4 匿名函数 (Lambda 表达式)

用于创建小型、一次性使用的函数。

add_one = lambda x: x + 1
print(add_one(5)) # 输出 6

# 结合高阶函数使用
numbers = [1, 2, 3, 4]
squared_numbers = list(map(lambda x: x * x, numbers))
print(squared_numbers) # 输出 [1, 4, 9, 16]

5. 模块与包

5.1 模块 (Module)

定义: 一个包含 Python 代码的文件 (以 .py 结尾)，可以定义函数、类和变量。

导入模块:

import math         # 导入整个 math 模块
print(math.pi)

from datetime import date # 从 datetime 模块导入 date 对象
today = date.today()
print(today)

import random as rnd # 导入模块并使用别名
print(rnd.randint(1, 10))

from collections import Counter as Cnt # 导入特定对象并使用别名
my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
count = Cnt(my_list)
print(count)

5.2 包 (Package)

定义: 组织模块的方式，是一个包含多个模块和其他子包的目录。
包目录通常包含一个特殊的 __init__.py 文件 (Python 3.3+ 之后可以省略，但建议保留)。

导入包中的模块: 假设有以下目录结构：

my_project/
├── main.py
└── my_package/
    ├── __init__.py
    └── module_a.py
    └── module_b.py

在 module_a.py 中:

def func_a():
    print("这是 module_a 中的函数")

在 main.py 中导入 module_a:

from my_package import module_a
module_a.func_a()

# 或者
from my_package.module_a import func_a
func_a()

6. 注释

单行注释: 使用 # 符号。

# 这是一个单行注释
x = 10 # 变量 x 的赋值

多行注释 (文档字符串) : 使用三引号 '''...''' 或 """..."""。通常用于函数、类或模块的文档说明。

def my_function():
    """
    这是一个多行注释，也称为文档字符串。
    它解释了函数的功能。
    """
    print("Hello from function!")

7. 输入与输出

7.1 输出 (`print()`)

用于在控制台打印信息。
可以打印变量、字符串、数字等。
sep 参数: 指定多个参数之间的分隔符 (默认为空格)。

end 参数: 指定打印结束后的字符 (默认为换行符 \n)。 py

print("Hello, World!")
name = "Python"
print("学习", name, "真有趣！", sep="-", end="!!!\n")

7.2 输入 (`input()`)

用于从用户那里获取输入。

input() 函数总是返回一个字符串。如果需要数字，需要进行类型转换。

user_name = input("请输入你的名字: ")
print(f"你好, {user_name}!")

age_str = input("请输入你的年龄: ")
age = int(age_str) # 将字符串转换为整数
print(f"你的年龄是 {age} 岁。")

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