Python入门手册：Python基础语法

Python是一种简洁、易读且功能强大的编程语言，非常适合初学者入门。无论你是编程新手，还是有一定编程基础但想学习Python的开发者，掌握Python的基础语法都是迈向高效编程的第一步。本文将详细介绍Python的基本语法，包括变量和数据类型、运算符和表达式、控制流语句、函数的定义和使用，以及模块和包的导入与使用。通过这些基础知识，你将能够编写简单的Python程序，并为进一步学习打下坚实的基础。

一、变量和数据类型

在Python中，变量是用来存储数据的容器。你不需要显式声明变量的类型，Python会根据赋值自动推断类型。

1. 变量的定义和赋值

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# 定义变量并赋值
x = 10
y = "Hello, World!"
z = 3.14

# 打印变量
print(x)  # 输出：10
print(y)  # 输出：Hello, World!
print(z)  # 输出：3.14

2. 数据类型

Python中有几种基本的数据类型，包括：

整数（int）：表示整数。
浮点数（float）：表示小数。
字符串（str）：表示文本。
布尔值（bool）：表示真（True）或假（False）。

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# 整数
a = 10
print(type(a))  # 输出：<class 'int'>

# 浮点数
b = 3.14
print(type(b))  # 输出：<class 'float'>

# 字符串
c = "Hello, World!"
print(type(c))  # 输出：<class 'str'>

# 布尔值
d = True
print(type(d))  # 输出：<class 'bool'>

二、运算符和表达式

运算符用于执行数学运算和逻辑判断。Python支持多种运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符和位运算符。

1. 算术运算符

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# 加法
a = 10 + 5
print(a)  # 输出：15

# 减法
b = 10 - 5
print(b)  # 输出：5

# 乘法
c = 10 * 5
print(c)  # 输出：50

# 除法
d = 10 / 5
print(d)  # 输出：2.0

# 取模
e = 10 % 3
print(e)  # 输出：1

# 幂运算
f = 2 ** 3
print(f)  # 输出：8

2. 比较运算符

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# 等于
a = 10 == 5
print(a)  # 输出：False

# 不等于
b = 10 != 5
print(b)  # 输出：True

# 大于
c = 10 > 5
print(c)  # 输出：True

# 小于
d = 10 < 5
print(d)  # 输出：False

# 大于等于
e = 10 >= 5
print(e)  # 输出：True

# 小于等于
f = 10 <= 5
print(f)  # 输出：False

3. 逻辑运算符

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# 逻辑与
a = (10 > 5) and (10 < 20)
print(a)  # 输出：True

# 逻辑或
b = (10 > 5) or (10 > 20)
print(b)  # 输出：True

# 逻辑非
c = not (10 > 5)
print(c)  # 输出：False

4. 位运算符

位运算符用于对整数的二进制表示进行操作。Python支持以下位运算符：

按位与（&）：对两个操作数的每一位进行与操作。
按位或（|）：对两个操作数的每一位进行或操作。
按位异或（^）：对两个操作数的每一位进行异或操作。
按位取反（~）：对操作数的每一位进行取反操作。
左移（<<）：将操作数的二进制表示向左移动指定的位数。
右移（>>）：将操作数的二进制表示向右移动指定的位数。

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# 按位与
a = 12 & 5  # 12 = 1100, 5 = 0101, 1100 & 0101 = 0100 = 4
print(a)  # 输出：4

# 按位或
b = 12 | 5  # 12 = 1100, 5 = 0101, 1100 | 0101 = 1101 = 13
print(b)  # 输出：13

# 按位异或
c = 12 ^ 5  # 12 = 1100, 5 = 0101, 1100 ^ 0101 = 1001 = 9
print(c)  # 输出：9

# 按位取反
d = ~12  # 12 = 1100, ~1100 = 0011 (注意：实际结果会根据整数的位数有所不同)
print(d)  # 输出：-13 (在32位系统中，~12 = -13)

# 左移
e = 12 << 2  # 12 = 1100, 1100 << 2 = 110000 = 48
print(e)  # 输出：48

# 右移
f = 12 >> 2  # 12 = 1100, 1100 >> 2 = 0011 = 3
print(f)  # 输出：3

三、控制流语句

控制流语句用于控制程序的执行流程。Python中常用的控制流语句包括if、for和while。

1. if语句

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# if语句
x = 10
if x > 5:
    print("x大于5")
elif x == 5:
    print("x等于5")
else:
    print("x小于5")

2. for循环

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# for循环
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

3. while循环

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# while循环
i = 1
while i <= 5:
    print(i)
    i += 1

四、函数的定义和使用

函数是组织好的、可重复使用的代码块，用于实现单一或相关联的功能。在Python中，使用def关键字定义函数。

1. 定义函数

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# 定义函数
def greet(name):
    print("Hello, " + name + "!")

# 调用函数
greet("Alice")  # 输出：Hello, Alice!

2. 带返回值的函数

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# 定义带返回值的函数
def add(a, b):
    return a + b

# 调用函数
result = add(5, 3)
print(result)  # 输出：8

五、模块和包的导入与使用

模块是一个包含Python代码的文件，用于组织相关的函数、类和变量。包是一种更高级的组织方式，可以包含多个模块。

1. 导入模块

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# 导入模块
import math

# 使用模块中的函数
print(math.sqrt(16))  # 输出：4.0

2. 导入模块中的特定函数

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# 导入模块中的特定函数
from math import sqrt

# 使用函数
print(sqrt(16))  # 输出：4.0

3. 导入包

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# 导入包
import datetime

# 使用包中的模块
now = datetime.datetime.now()
print(now)  # 输出当前时间

六、总结

通过以上内容，我们详细介绍了Python的基本语法，包括变量和数据类型、运算符和表达式（包括位运算符）、控制流语句、函数的定义和使用，以及模块和包的