Python学习笔记，涵盖了基础语法、常见操作、数据结构、面向对象编程、异常处理、文件操作、常用库等方面的要点和详细解释。这份总结为初学者提供了一个系统化的学习路线和代码示例，帮助深入理解每一个知识点。
Python学习笔记
1. Python基础
1.1 变量和数据类型
- 变量：用来存储数据的容器。变量名可以是字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。
- 基本数据类型 ：
- 整数 (int)：整数类型，表示正整数和负整数。
- 浮点数 (float)：小数类型，表示带有小数点的数值。
- 字符串 (str)：文本数据，用引号包围，例如："Hello"。
- 布尔值 (bool) ：
True或False，用于逻辑判断。
python
name = "Alice" # 字符串
age = 25 # 整数
height = 5.6 # 浮点数
is_student = True # 布尔值1.2 基础运算符
- 算术运算符 ：
+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、//（整除）、%（取余）、**（幂运算）。 - 比较运算符 ：
==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）。 - 逻辑运算符 ：
and、or、not。
python
x = 10
y = 3
print(x + y) # 输出: 13
print(x - y) # 输出: 7
print(x * y) # 输出: 30
print(x / y) # 输出: 3.3333...
print(x // y) # 输出: 3 (整除)
print(x % y) # 输出: 1 (取余数)
print(x ** y) # 输出: 1000 (幂运算)2. 条件判断与循环
2.1 条件判断 (if-elif-else)
- Python的条件语句用于控制程序的逻辑流，根据条件的真假执行不同的代码块。
- 使用冒号 (
:) 表示条件语句的开始，并缩进代码块。
python
age = 20
if age < 18:
print("You are a minor.")
elif age == 18:
print("You just became an adult!")
else:
print("You are an adult.")2.2 循环 (for 和 while)
for循环：用于遍历序列（列表、字符串等）。while循环 ：当条件为True时重复执行代码。
python
# for 循环
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
print(fruit)
# while 循环
count = 0
while count < 3:
print(f"Count is {count}")
count += 13. 函数
3.1 函数定义与调用
- 函数是Python中实现代码重用的一个非常重要的工具。使用
def关键字定义函数。
python
# 定义函数
def greet(name):
print(f"Hello, {name}!")
# 调用函数
greet("Alice") # 输出: Hello, Alice!3.2 带返回值的函数
- 使用
return语句从函数返回结果。
python
def add(a, b):
return a + b
result = add(5, 3)
print(result) # 输出: 83.3 默认参数与可变长度参数
- 默认参数：在函数定义时为参数提供默认值。
- 可变长度参数 ：通过
*args或**kwargs处理可变数量的参数。
python
# 默认参数
def greet(name="Guest"):
print(f"Hello, {name}!")
greet() # 输出: Hello, Guest!
greet("Alice") # 输出: Hello, Alice!
# 可变参数
def add_all(*numbers):
total = 0
for number in numbers:
total += number
return total
print(add_all(1, 2, 3, 4)) # 输出: 104. 列表与字典
4.1 列表操作
- 列表是Python中的一种序列类型，可以存储多个值，并支持增删改查等操作。
python
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
# 添加元素
numbers.append(6)
# 删除元素
numbers.remove(3)
# 访问元素
print(numbers[0]) # 输出: 1
# 切片操作
print(numbers[1:3]) # 输出: [2, 4]4.2 字典操作
- 字典是一种键值对的数据结构，键是唯一的，值可以是任意类型。
python
# 创建字典
person = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}
# 访问值
print(person["name"]) # 输出: Alice
# 添加键值对
person["job"] = "Engineer"
# 遍历字典
for key, value in person.items():
print(f"{key}: {value}")----在Python中，容器是用于存储和组织数据的结构。Python提供了多种内置的容器类型，每种容器都有其独特的特性和适用场景。常见的容器包括：列表、元组、集合、字典和字符串。每种容器类型都具有不同的方法和操作。下面是对Python不同容器及其常用方法的详细总结。
1. 列表 (list)
列表简介
- 列表是Python中最常用的可变序列，可以存储任意类型的对象，并且可以动态改变大小（增删元素）。
- 列表是有序的，允许重复元素。
常用方法和操作
python
# 创建列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
# 访问元素
print(fruits[0]) # 输出: apple
# 添加元素
fruits.append("orange") # 在列表末尾添加
fruits.insert(1, "blueberry") # 在指定位置插入元素
# 删除元素
fruits.remove("banana") # 删除指定元素
popped_item = fruits.pop() # 删除并返回最后一个元素
del fruits[1] # 删除指定位置的元素
# 计数和查找
print(fruits.count("apple")) # 输出: 1 (apple出现的次数)
print(fruits.index("cherry")) # 输出: 1 (cherry的索引位置)
# 排序和反转
fruits.sort() # 按字母顺序排序
fruits.reverse() # 反转列表顺序
# 列表复制
new_fruits = fruits.copy() # 浅拷贝列表常用操作
python
# 列表连接
fruits += ["grape", "melon"]
# 切片操作
print(fruits[1:3]) # 输出: 从索引1到2的子列表2. 元组 (tuple)
元组简介
- 元组与列表类似，但元组是不可变的，意味着一旦创建就不能修改。
- 元组适用于存储不需要改变的数据。
常用方法和操作
python
# 创建元组
coordinates = (10, 20)
# 访问元素
print(coordinates[0]) # 输出: 10
# 元组的基本方法
print(coordinates.count(10)) # 输出: 1 (10出现的次数)
print(coordinates.index(20)) # 输出: 1 (20的索引位置)
# 元组不可变，所以不支持修改
# coordinates[0] = 30 # 这将抛出错误元组解包
python
# 元组解包
x, y = coordinates
print(x) # 输出: 10
print(y) # 输出: 203. 集合 (set)
集合简介
- 集合是一个无序的、不可重复的元素集合。
- 集合适用于去重、集合运算（交集、并集等）。
常用方法和操作
python
# 创建集合
fruits_set = {"apple", "banana", "cherry"}
# 添加元素
fruits_set.add("orange")
# 删除元素
fruits_set.remove("banana") # 删除元素，若元素不存在会抛出错误
fruits_set.discard("banana") # 删除元素，若元素不存在不会抛出错误
popped_item = fruits_set.pop() # 随机删除并返回元素
# 集合运算
set1 = {"apple", "banana", "cherry"}
set2 = {"banana", "cherry", "date"}
# 并集
print(set1.union(set2)) # 输出: {'apple', 'date', 'cherry', 'banana'}
# 交集
print(set1.intersection(set2)) # 输出: {'cherry', 'banana'}
# 差集
print(set1.difference(set2)) # 输出: {'apple'}
# 子集与超集
print(set1.issubset(set2)) # 输出: False (set1不是set2的子集)
print(set1.issuperset(set2)) # 输出: False (set1不是set2的超集)
# 清空集合
fruits_set.clear()去重操作
python
# 去除列表中的重复元素
numbers = [1, 2, 3, 4, 2, 3, 5]
unique_numbers = list(set(numbers)) # 将列表转换为集合去重，再转换为列表4. 字典 (dict)
字典简介
- 字典是一种键值对 (
key-value) 的容器。每个键是唯一的，值可以是任意类型。 - 字典是无序的，在Python 3.7及以后，字典在插入时会保持顺序。
常用方法和操作
python
# 创建字典
person = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}
# 访问值
print(person["name"]) # 输出: Alice
# 添加或修改键值对
person["job"] = "Engineer" # 添加新键值对
person["age"] = 26 # 修改已有键的值
# 删除键值对
person.pop("city") # 删除指定键并返回它的值
del person["age"] # 删除指定键
# 遍历字典
for key, value in person.items():
print(f"{key}: {value}")
# 获取键、值和键值对
print(person.keys()) # 输出: dict_keys(['name', 'job'])
print(person.values()) # 输出: dict_values(['Alice', 'Engineer'])
print(person.items()) # 输出: dict_items([('name', 'Alice'), ('job', 'Engineer')])
# 使用get方法访问键值，避免键不存在时抛出异常
print(person.get("age", "Unknown")) # 输出: Unknown (因为age键已被删除)
# 合并字典
person.update({"city": "San Francisco", "age": 30}) # 合并新的键值对5. 字符串 (str)
字符串简介
- 字符串是Python中的文本容器，不可变。
- 字符串支持许多内置方法，帮助进行文本操作。
常用方法和操作
python
# 创建字符串
text = "Hello, Python!"
# 访问字符
print(text[0]) # 输出: H
# 字符串方法
print(text.lower()) # 输出: hello, python! (全部转为小写)
print(text.upper()) # 输出: HELLO, PYTHON! (全部转为大写)
print(text.replace("Python", "World")) # 输出: Hello, World! (替换子字符串)
print(text.split(", ")) # 输出: ['Hello', 'Python!'] (按分隔符切分字符串)
# 查找和计数
print(text.find("Python")) # 输出: 7 (返回子字符串的位置)
print(text.count("l")) # 输出: 2 (统计某个字符的出现次数)
# 删除空白
strip_text = " Hello, Python! "
print(strip_text.strip()) # 输出: Hello, Python! (去除两边的空白字符)字符串格式化
python
name = "Alice"
age = 25
# 使用 f-string 进行格式化
print(f"My name is {name}, and I am {age} years old.") # 输出: My name is Alice, and I am 25 years old.
# 使用 format 方法
print("My name is {}, and I am {} years old.".format(name, age))字符串切片
python
# 字符串切片
print(text[0:5]) # 输出: Hello (切片操作，取索引0到4的字符)
print(text[::-1]) # 输出: !nohtyP ,olleH (反转字符串)下面是对Python常见容器及其方法的表格形式总结：
| 容器类型 | 描述 | 常用方法 | 示例 |
|---|---|---|---|
列表 (list) |
可变的有序序列，允许重复 | - append(x) 添加元素 - insert(i, x) 在指定位置插入 - remove(x) 删除第一个匹配的元素 - pop([i]) 删除并返回最后或指定位置的元素 - sort() 排序 - reverse() 反转顺序 - count(x) 统计元素出现次数 - index(x) 返回元素的索引 |
python fruits = ["apple", "banana"] fruits.append("cherry") |
元组 (tuple) |
不可变的有序序列，允许重复 | - count(x) 统计元素出现次数 - index(x) 返回元素的索引 - 元组解包（多个变量赋值） |
python coordinates = (10, 20) x, y = coordinates |
集合 (set) |
无序、不可重复的元素集合 | - add(x) 添加元素 - remove(x) 删除元素，不存在则报错 - discard(x) 删除元素，不存在不报错 - union(set) 并集 - intersection(set) 交集 - difference(set) 差集 - issubset(set) 是否为子集 - clear() 清空集合 |
python set1 = {"apple", "banana"} set1.add("cherry") |
字典 (dict) |
键值对的无序集合，键唯一 | - get(key, default) 获取键对应的值 - keys() 获取所有键 - values() 获取所有值 - items() 获取所有键值对 - pop(key) 删除并返回指定键的值 - update(dict) 合并字典 |
python person = {"name": "Alice"} person["age"] = 25 |
字符串 (str) |
不可变的字符序列 | - lower() 转小写 - upper() 转大写 - replace(old, new) 替换子字符串 - split(sep) 按分隔符切割 - find(sub) 查找子字符串位置 - count(sub) 统计子字符串出现次数 - strip() 去除空白字符 |
python text = "Hello" print(text.upper()) |
容器的特点总结：
- 列表：用于可变的、有序的数据存储。
- 元组：适合不可变的、有序数据存储，通常用于需要保护不被修改的数据。
- 集合：无序、元素唯一，适用于去重操作和集合运算。
- 字典：通过键值对进行存储，键唯一，适合快速查找数据。
- 字符串：不可变的字符序列，提供大量文本处理功能。
这个表格总结了每种容器的特性及常用方法，方便对比和理解不同容器的用途。
5. 面向对象编程 (OOP)
5.1 类与对象
- Python支持面向对象编程。类是对象的模板，属性和方法可以封装在类中。
python
# 定义类
class Dog:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def bark(self):
print(f"{self.name} is barking!")
# 创建对象
my_dog = Dog("Buddy", 3)
print(my_dog.name) # 输出: Buddy
my_dog.bark() # 输出: Buddy is barking!5.2 类的继承
- 继承允许新类从已有的类中获取属性和方法。
python
# 定义父类
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def speak(self):
print(f"{self.name} makes a sound")
# 定义子类
class Dog(Animal):
def speak(self):
print(f"{self.name} barks")
# 创建子类对象
dog = Dog("Buddy")
dog.speak() # 输出: Buddy barks6. 文件操作
6.1 文件读写
- Python可以轻松处理文件的读写操作，使用
open()函数打开文件，并使用with语句确保文件在使用后自动关闭。
python
# 写入文件
with open("example.txt", "w") as file:
file.write("Hello, Python!")
# 读取文件
with open("example.txt", "r") as file:
content = file.read()
print(content) # 输出: Hello, Python!在Python中，文件的读取和写入是常见的操作，Python提供了内置的函数和方法来轻松实现这些功能。文件操作主要包括打开文件、读取内容、写入内容以及关闭文件。下面是对Python文件操作的总结。
1. 打开文件
open() 函数
- Python 使用
open()函数来打开文件，返回一个文件对象。open()函数的语法如下：
python
open(file, mode='r', encoding=None)- 参数说明 ：
file：文件路径。mode：文件打开模式（见下表）。encoding：编码格式（常用utf-8）。
常见的文件打开模式：
| 模式 | 描述 |
|---|---|
'r' |
以只读模式打开文件（默认模式）。 |
'w' |
以写入模式打开文件，若文件存在则清空文件内容，若文件不存在则创建新文件。 |
'a' |
以追加模式打开文件，写入的数据会附加到文件末尾，文件不存在则创建新文件。 |
'r+' |
以读写模式打开文件，文件必须存在。 |
'b' |
以二进制模式打开文件（可与其他模式组合，如 'rb'）。 |
't' |
以文本模式打开文件（默认模式，可与其他模式组合，如 'rt'）。 |
2. 读取文件
常用的文件读取方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
read(size=-1) |
读取整个文件内容或指定大小的字符/字节，若 size 为负值，则读取整个文件。 |
readline() |
读取文件的一行，遇到换行符结束。 |
readlines() |
读取文件的所有行并返回一个包含行的列表。 |
读取文件示例
python
# 打开文件并读取整个内容
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
content = file.read() # 读取整个文件
print(content)
# 逐行读取文件
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
for line in file:
print(line.strip()) # 打印每一行，strip() 去除换行符分别读取文件的几种方式：
python
# 读取指定字符数
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
partial_content = file.read(10) # 读取前10个字符
print(partial_content)
# 读取一行
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
line = file.readline() # 读取第一行
print(line.strip())
# 读取所有行
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
lines = file.readlines() # 返回文件中所有行的列表
for line in lines:
print(line.strip())3. 写入文件
常用的文件写入方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
write(string) |
将字符串写入文件。 |
writelines(list) |
将列表中的字符串写入文件，列表中的每个元素应为字符串。 |
写入文件示例
python
# 写入文件（覆盖模式）
with open('example.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:
file.write("Hello, World!\n")
file.write("Python file handling is easy.\n")
# 追加模式
with open('example.txt', 'a', encoding='utf-8') as file:
file.write("This is an additional line.\n")写入多行
python
lines = ["First line.\n", "Second line.\n", "Third line.\n"]
# 使用 writelines() 方法写入多行
with open('example.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:
file.writelines(lines) # 每个元素代表一行4. 文件关闭
- 在文件操作完成后，应该关闭文件以释放系统资源。这可以通过调用
close()方法来完成。 - 使用
with语句 是管理文件上下文的最佳实践，能够在代码块结束时自动关闭文件。
python
file = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')
content = file.read()
file.close() # 手动关闭文件
# 更好的方法是使用 with 语句：
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
content = file.read() # 自动关闭文件5. 二进制文件的读写
- 对于图片、音频等非文本文件，使用二进制模式进行读写。
读取二进制文件
python
# 读取图片文件
with open('image.png', 'rb') as file:
binary_content = file.read()
print(binary_content[:10]) # 读取前10字节写入二进制文件
python
# 写入二进制文件
with open('output.bin', 'wb') as file:
file.write(b'\x00\xFF\x10\x20') # 写入字节数据6. 文件的其他操作
seek() 和 tell() 方法
seek(offset, whence)：用于移动文件指针到指定位置。offset：偏移量，表示移动的字节数。whence：起始位置，0表示从文件头开始（默认），1表示从当前位置开始，2表示从文件末尾开始。
tell()：返回当前文件指针的位置。
python
# 文件指针的操作
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
print(file.read(5)) # 读取前5个字符
print(file.tell()) # 输出当前文件指针位置（5）
file.seek(0) # 移动到文件开始
print(file.read(5)) # 重新读取前5个字符文件存在性检查
python
import os
# 检查文件是否存在
if os.path.exists('example.txt'):
print("File exists.")
else:
print("File does not exist.")7. 异常处理
在文件操作中，使用异常处理可以确保在文件操作发生错误时能够安全关闭文件。
python
try:
with open('non_existent_file.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
content = file.read()
except FileNotFoundError:
print("File not found.")
except Exception as e:
print(f"An error occurred: {e}")8. 总结表格
| 操作 | 方法 | 描述 |
|---|---|---|
| 打开文件 | open(file, mode, encoding) |
打开文件，并返回文件对象 |
| 读取文件 | read(), readline(), readlines() |
读取整个文件、一行或所有行 |
| 写入文件 | write(), writelines() |
写入字符串或字符串列表 |
| 关闭文件 | close() |
关闭文件，释放资源 |
| 二进制操作 | rb, wb 模式 |
读取和写入二进制文件 |
| 文件指针 | seek(offset, whence) |
移动文件指针到指定位置 |
| 检查文件 | os.path.exists(file) |
检查文件是否存在 |
通过使用这些方法和技巧，Python中的文件操作可以变得非常简单且高效。在实际开发中，建议总是使用 with 语句来自动管理文件的打开和关闭，确保资源得到正确释放。
7. 异常处理
- Python中的异常处理使用
try-except语句，用于捕获和处理代码运行时的错误。
python
try:
result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
print("Error: Cannot divide by zero!")
finally:
print("This block always runs.")8. 常用库
8.1 datetime库
datetime用于处理日期和时间。
python
import datetime
now = datetime.datetime.now()
print(now) # 输出当前日期和时间
formatted = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(formatted) # 输出格式化的日期8.2 random库
random用于生成随机数。
python
import random
# 生成1到10之间的随机整数
print(random.randint(1, 10))8.3 math库
math提供了常见的数学函数和常量。
python
import math
print(math.sqrt(16)) # 输出: 4.0
print(math.pi) # 输出: 3.1415926535897939. 进阶特性
9.1 列表生成式
- 列表生成式提供了一种简洁的语法，用于基于已有的列表生成新的列表。
python
squares = [x**2 for x in range(1,
11)]
print(squares) # 输出: [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]9.2 装饰器
- 装饰器是修改函数行为的高级技术。
python
def my_decorator(func):
def wrapper():
print("Before function call")
func()
print("After function call")
return wrapper
@my_decorator
def say_hello():
print("Hello!")
say_hello()通过这份详细的学习笔记，可以帮助初学者从基础到进阶逐步掌握Python编程语言的核心概念、语法和实战技能。每一个知识点都配有代码示例，便于理解和实践。