python入门基础篇（一）

基础篇

- Python基础
- - 安装与配置Python环境
  - 理解Python解释器
  - [第一个Python程序："Hello, World!"](#第一个Python程序："Hello, World!")
- 基础语法

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

python 复制代码

print("Hello World!") 
#仪式感

print基本语法

python 复制代码

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

*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

python 复制代码

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

自定义分隔符；注意加上换行符，不然如下所示

python 复制代码

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

自定义结束符

python 复制代码

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

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

python 复制代码

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

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

Python 复制代码

# 这是一个注释

多行注释：使用三个单引号 ''' 或三个双引号 """

powershell 复制代码

'''
这是一个多行注释
可以跨越多行
'''

内嵌注释：放在代码行尾

powershell 复制代码

x = 5  # 这是一个内嵌注释

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 """

powershell 复制代码

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

print(example.__doc__)

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

python 复制代码

x = 10

浮点数（float）；有小数部分的数字

python 复制代码

y = 3.14

复数（complex）；有实部和虚部的数字

python 复制代码

z = 2 + 3j

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

python 复制代码

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

字符串支持多种操作，如拼接、重复、切片等

python 复制代码

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

# 重复
s = s1 * 3  # "HelloHelloHello"

# 切片
s = s1[1:3]  # "el"

布尔值

布尔值只有两个：True 和 False，用于逻辑操作

python 复制代码

a = True
b = False

None值

None是一个特殊的常量，表示"没有值"或"空值"

python 复制代码

n = None

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 //

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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

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 <=

python 复制代码

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

逻辑运算符

逻辑运算符
- 与 and
- 或 or
- 非 not

python 复制代码

a = True
b = False
print(a and b)  # False
print(a or b)   # True
print(not a)    # False

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 //=

python 复制代码

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

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）

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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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